一種液滴發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種液滴發(fā)生器，該裝置包括馬達(dá)、可伸縮凸輪、變頻調(diào)速器、可控蠕動(dòng)泵、內(nèi)運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)、堵頭開(kāi)關(guān)、液滴懸掛滴頭、發(fā)生器臺(tái)架、外運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)、油域加熱器、水平連接桿、第一豎直彈簧、第二豎直彈簧和液滴倉(cāng)。本實(shí)用新型使液體在液滴懸掛滴頭處形成液滴，利用內(nèi)運(yùn)動(dòng)桿控制液滴的形成，利用外運(yùn)動(dòng)桿將液滴甩出，達(dá)到產(chǎn)生液滴的目的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。產(chǎn)生液滴的尺寸可以指定、初始溫度可以調(diào)節(jié)、初始速度可以控制、單位時(shí)間內(nèi)射出液滴的數(shù)量可以選擇，適用于諸如發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油燃燒前相關(guān)的油滴研究、打印機(jī)的噴墨研究、化學(xué)材料制備設(shè)備等領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】一種液滴發(fā)生器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及液滴制造領(lǐng)域，具體是一種液滴發(fā)生器。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代各種技術(shù)的發(fā)展，涉及到燃油的霧化、變形、破碎的動(dòng)力裝置中，小油滴各種研究越來(lái)越重要，對(duì)液滴發(fā)生器的要求越來(lái)越高。已知的液滴發(fā)生器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且只能產(chǎn)生液滴大小難以控制、初始溫度處于常溫狀態(tài)、初始速度為零的一串液滴束。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有液滴發(fā)生器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，液體狀態(tài)不可控的問(wèn)題，提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的液滴發(fā)生器，可以控制產(chǎn)生液滴的尺寸大小、初始溫度、初始速度和單位時(shí)間內(nèi)射出液滴的數(shù)量。
[0004]該裝置包括發(fā)生器臺(tái)架，發(fā)生器臺(tái)架側(cè)面設(shè)有水平連接桿，外運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)穿過(guò)水平連接桿做豎直運(yùn)動(dòng)，外運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)外緣開(kāi)有擋片，擋片與水平連接桿之間裝有第一豎直彈簧，外運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)下端為液滴倉(cāng)，液滴倉(cāng)下方開(kāi)有液滴懸掛滴頭；外運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)有豎直運(yùn)動(dòng)的內(nèi)運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)，內(nèi)運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)下端裝有堵頭開(kāi)關(guān)，堵頭開(kāi)關(guān)跟隨內(nèi)運(yùn)動(dòng)桿豎直運(yùn)動(dòng)，控制液滴懸掛滴頭的開(kāi)閉，內(nèi)運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)上端伸出外運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)凸輪與馬達(dá)連接，凸輪與外運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)之間裝有第二豎直彈簧，第二豎直彈簧的彈性恢復(fù)力小于第一豎直彈簧，從而保證內(nèi)外運(yùn)動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)順序；發(fā)生器臺(tái)架內(nèi)部裝有液體泵，液體泵出口與液滴倉(cāng)相連。
[0005]該裝置的工作方法包括以下步驟:
[0006]I)通過(guò)可控蠕動(dòng)泵將液體推進(jìn)到油域加熱器中，加熱到設(shè)定溫度；
[0007]2)初始狀態(tài)下，堵頭開(kāi)關(guān)與液滴懸掛滴頭分離，加熱后的液體進(jìn)入液滴倉(cāng)，在液滴懸掛滴頭處形成一定尺寸的懸掛液滴；
[0008]3)馬達(dá)控制可伸縮凸輪，帶動(dòng)外運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)和內(nèi)運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)桿處于向下最低點(diǎn)時(shí)，堵頭開(kāi)關(guān)關(guān)閉，運(yùn)動(dòng)桿反向迅速運(yùn)動(dòng)，被堵頭開(kāi)關(guān)擠出液滴以一定的初始速度被甩出去。
[0009]進(jìn)一步改進(jìn)，所述的馬達(dá)連接有變頻調(diào)速器。通過(guò)調(diào)節(jié)變頻調(diào)速器來(lái)調(diào)節(jié)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，改變液滴初始速度和單位時(shí)間內(nèi)射出液滴的數(shù)量。
[0010]進(jìn)一步改進(jìn)，所述的液體泵為可控蠕變泵。通過(guò)調(diào)節(jié)可控蠕變泵的旋轉(zhuǎn)速度，從而改變液體推進(jìn)流量，即在相同的堵頭開(kāi)啟時(shí)間內(nèi)可以形成體積不同的液滴懸掛在滴頭處，獲得指定尺寸的液滴。
[0011]進(jìn)一步改進(jìn)，所述的液體泵和液滴倉(cāng)之間連接有油域加熱器。通過(guò)調(diào)節(jié)油域加熱器的輸入功率，使得油域溫度升高或是降低，獲得不同初始溫度的液滴，液滴可獲得溫度低于油域加熱器內(nèi)部的沸點(diǎn)。
[0012]進(jìn)一步改進(jìn)，所述的凸輪為外徑可改變的可伸縮凸輪。改變凸輪的凸起半徑，即可以改變運(yùn)動(dòng)桿在處于最低點(diǎn)時(shí)向下的速度，即可獲得不同初始速度的液滴。
[0013]本實(shí)用新型有益效果在于:
[0014]1、對(duì)于液滴能夠懸掛在滴頭處，這就是流體粘性的表現(xiàn)，稱為內(nèi)摩擦力或粘性力。這種現(xiàn)象在細(xì)管中表現(xiàn)的非常明顯，液滴會(huì)待在細(xì)管中不會(huì)滴落。利用這種特性，使液體在液滴懸掛滴頭處形成液滴，利用內(nèi)運(yùn)動(dòng)桿控制液滴的形成，利用外運(yùn)動(dòng)桿將液滴甩出，達(dá)到產(chǎn)生液滴的目的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。
[0015]2、產(chǎn)生液滴的尺寸可以指定、初始溫度可以調(diào)節(jié)、初始速度可以控制、單位時(shí)間內(nèi)射出液滴的數(shù)量可以選擇，適用于諸如發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油燃燒前相關(guān)的油滴研究、打印機(jī)的噴墨研究、化學(xué)材料制備設(shè)備等領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為液滴發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為運(yùn)動(dòng)桿系統(tǒng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為堵頭開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)示意圖。
[0019]圖4為堵頭開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)不意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]本實(shí)用新型一種【具體實(shí)施方式】如圖1所示，包括發(fā)生器臺(tái)架8，發(fā)生器臺(tái)架8側(cè)面設(shè)有水平連接桿11，外運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)9穿過(guò)水平連接桿11做豎直運(yùn)動(dòng)，外運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)9外緣開(kāi)有擋片，擋片與水平連接桿11之間裝有第一豎直彈簧12，外運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)9下端為液滴倉(cāng)14，液滴倉(cāng)14下方開(kāi)有液滴懸掛滴頭7 ;外運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)9內(nèi)設(shè)有豎直運(yùn)動(dòng)的內(nèi)運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)5，內(nèi)運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)5下端裝有堵頭開(kāi)關(guān)6，堵頭開(kāi)關(guān)6跟隨內(nèi)運(yùn)動(dòng)桿豎直運(yùn)動(dòng)，控制液滴懸掛滴頭7的開(kāi)閉，內(nèi)運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)5上端伸出外運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)9，通過(guò)可伸縮凸輪2與馬達(dá)I連接，馬達(dá)I連接有變頻調(diào)速器3?？缮炜s凸輪2與外運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)9之間裝有第二豎直彈簧13，第二豎直彈簧13的彈性恢復(fù)力小于第一豎直彈簧12 ;發(fā)生器臺(tái)架8內(nèi)部裝有可控蠕變泵4，可控蠕變泵4和液滴倉(cāng)14之間連接有油域加熱器10。
[0022]所述的液滴發(fā)生器產(chǎn)生的液滴尺寸在可以控制的范圍為根據(jù)現(xiàn)在技術(shù)的發(fā)展對(duì)液滴發(fā)生器的要求，以及根據(jù)相關(guān)機(jī)理性研究，保證射出去的液滴是完整的球形，不會(huì)變形和破碎。
[0023]所述的帶有變頻調(diào)速器的馬達(dá)轉(zhuǎn)速可控范圍為10: 600轉(zhuǎn)/分鐘，避免轉(zhuǎn)速過(guò)快、過(guò)慢影響液滴的形成狀態(tài)；
[0024]所述的液滴發(fā)生器產(chǎn)生的液滴初始速度在可控的范圍為0.03: 4.4概/s,根據(jù)相關(guān)機(jī)理性研究表明:Wt = \29dV2ia<5時(shí)，才能保證液滴不破碎，其中d為液滴直徑，V為液滴的初始速度，^分別為液滴的表面張力系數(shù)。所以有，根據(jù)產(chǎn)生液滴直徑的可控范圍d =1: 6mm ,可得速度需要滿足F<6.7ot/s時(shí),液滴才不會(huì)破碎,保持完整性。如圖2所示:2nLn = V' = VjCOS&^V ,其中^值很/J ^為凸輪端點(diǎn)脫離運(yùn)動(dòng)桿端點(diǎn)時(shí)，所處的位置與水平方向的夾角'為可伸縮凸輪端點(diǎn)的周向速度；《為馬達(dá)的轉(zhuǎn)速“力可伸縮凸輪的長(zhǎng)度，通過(guò)伸縮實(shí)現(xiàn)可控尺寸范圍為3:1cm ;而2價(jià)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速可控范圍力10: 600轉(zhuǎn)/分鐘，可以實(shí)現(xiàn)液滴射出速度可控范圍為0.03: 4.4?/s,完全滿足液滴不會(huì)破碎。
[0025]所述的螺動(dòng)泵流量可控范圍為O: SOmi / mm ,液滴尺寸為d = Xnm1: Smm時(shí)，液滴的體積為0.52mW: 113.04_3,而堵頭開(kāi)關(guān)處于開(kāi)啟狀態(tài)的時(shí)間最短約為
0.1?χ330''/36(Τ=?10925Τ,所以可以知道蠕動(dòng)泵的最高流量應(yīng)滿足73.7M|/mm。針對(duì)蠕動(dòng)泵有間歇性特點(diǎn)，正好符合所述液滴發(fā)生器中堵頭開(kāi)關(guān)的狀態(tài)中短暫的關(guān)閉。
[0026]所述的運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)中內(nèi)運(yùn)動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)行程h為1cm，外運(yùn)動(dòng)桿行程H為2cm，運(yùn)動(dòng)桿的總行程(h + H)為3cm。而且內(nèi)運(yùn)動(dòng)桿彈簧阻尼力要小于外部運(yùn)動(dòng)桿的彈簧阻尼力，這樣才能先驅(qū)動(dòng)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)桿，關(guān)閉堵頭開(kāi)關(guān)，然后驅(qū)動(dòng)外部運(yùn)動(dòng)桿，將液滴推出去。
[0027]所述的堵頭和滴頭的作用是相互配合組成開(kāi)關(guān)，在液滴形成階段，開(kāi)關(guān)處于開(kāi)啟狀態(tài)(如圖3所示)，液體在泵驅(qū)動(dòng)力的作用下，液滴聚集到滴頭處，液滴形成之后，開(kāi)關(guān)關(guān)閉(如圖4所示)，將液滴推射出去，并且防止液滴尾部牽扯一些小液滴。其中圖中所示長(zhǎng)度尺寸a=1 Omm ,直徑b=3mm ,堵頭尺寸c=6mm。
[0028]所述的油域加熱器中用油采用植物油，因?yàn)橹参镉头悬c(diǎn)比較高，無(wú)害無(wú)毒，可以很好地將熱量傳遞給需要加熱的液體，受熱均勻。其中油域加熱器在底部采用電加熱片加熱，通過(guò)調(diào)節(jié)供電功率，來(lái)調(diào)節(jié)油域溫度。賦予液滴初始溫度范圍為:從常溫到液體沸點(diǎn)之間的任意溫度。
[0029]本實(shí)用新型工作方法如下:
[0030]I)通過(guò)可控蠕動(dòng)泵將液體推進(jìn)到油域加熱器中，加熱到設(shè)定溫度；
[0031]2)初始狀態(tài)下，堵頭開(kāi)關(guān)與液滴懸掛滴頭分離，加熱后的液體進(jìn)入液滴倉(cāng)，在液滴懸掛滴頭處形成一定尺寸的懸掛液滴；
[0032]3)馬達(dá)控制可伸縮凸輪，帶動(dòng)外運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)和內(nèi)運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)桿處于向下最低點(diǎn)時(shí)，堵頭開(kāi)關(guān)關(guān)閉，運(yùn)動(dòng)桿反向迅速運(yùn)動(dòng)，被堵頭開(kāi)關(guān)擠出液滴以一定的初始速度被甩出去。
[0033]4)通過(guò)調(diào)節(jié)變頻調(diào)速器來(lái)調(diào)節(jié)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，改變液滴初始速度和單位時(shí)間內(nèi)射出液滴的數(shù)量。
[0034]5)通過(guò)調(diào)節(jié)可控蠕變泵的旋轉(zhuǎn)速度，從而改變液體推進(jìn)流量，即在相同的堵頭開(kāi)啟時(shí)間內(nèi)可以形成體積不同的液滴懸掛在滴頭處，獲得指定尺寸的液滴。
[0035]6)通過(guò)調(diào)節(jié)油域加熱器的輸入功率，使得油域溫度升高或是降低，獲得不同初始溫度的液滴，液滴可獲得溫度低于油域加熱器內(nèi)部的沸點(diǎn)。
[0036]7)改變凸輪的凸起半徑，即可以改變運(yùn)動(dòng)桿在處于最低點(diǎn)時(shí)向下的速度，即可獲得不同初始速度的液滴。
[0037]本實(shí)用新型具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種液滴發(fā)生器，其特征在于:包括發(fā)生器臺(tái)架(8)，發(fā)生器臺(tái)架(8)側(cè)面設(shè)有水平連接桿(11)，外運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)(9)穿過(guò)水平連接桿(11)做豎直運(yùn)動(dòng)，外運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)(9外緣開(kāi)有擋片，擋片與水平連接桿(11)之間裝有第一豎直彈簧(12)，外運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)(9)下端為液滴倉(cāng)(14)，液滴倉(cāng)(14)下方開(kāi)有液滴懸掛滴頭(7);外運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)(9)內(nèi)設(shè)有豎直運(yùn)動(dòng)的內(nèi)運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)(5)，內(nèi)運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)(5)下端裝有堵頭開(kāi)關(guān)(6)，堵頭開(kāi)關(guān)(6)跟隨內(nèi)運(yùn)動(dòng)桿豎直運(yùn)動(dòng)，控制液滴懸掛滴頭(7 )的開(kāi)閉，內(nèi)運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)(5 )上端伸出外運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)(9 )，通過(guò)凸輪(2)與馬達(dá)(I)連接，凸輪(2)與外運(yùn)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)(9)之間裝有第二豎直彈簧(13)，第二豎直彈簧(13)的彈性恢復(fù)力小于第一豎直彈簧(12);發(fā)生器臺(tái)架(8)內(nèi)部裝有液體泵，液體泵出口與液滴倉(cāng)(14)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液滴發(fā)生器，其特征在于:所述的馬達(dá)(I)連接有變頻調(diào)速器(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液滴發(fā)生器，其特征在于:所述的液體泵為可控蠕變泵(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液滴發(fā)生器，其特征在于:所述的液體泵和液滴倉(cāng)(14)之間連接有油域加熱器(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液滴發(fā)生器，其特征在于:所述的凸輪(2)為外徑可改變的可伸縮凸輪。
【文檔編號(hào)】B05B1/02GK203916941SQ201420284645
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】朱冬清, 劉勇, 金仁瀚, 李鵬飛 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)