微滴定针头的制作方法

专利名称:微滴定针头的制作方法
【专利摘要】本实用新型的目的在于提供一种微滴定针头，其可以减小滴定水滴体积、提高滴定精度。该微滴定针头包括针头管壁，所述针头管壁的底端为外凸的光滑弧面。
【专利说明】
微滴定针头
技术领域
[0001] 本实用新型涉及适用于航空发动机试验用装置，尤其涉及燃油结冰试验时含水燃 油的配置以及发动机吸雨试验大气雨滴的模拟用的微滴定针头。
【背景技术】
[0002] 民用航空发动机适航取证需满足33.67条款关于燃油结冰的要求，可通过开展燃 油结冰试验来表明符合性，试验用的燃油需含有条款规定的含水量，即在27°C(80°F)的含 水的初始饱和燃油中每升加进0.2毫升游离水(每加仑含0.025液英两）。根据SAE ARP1401 的推荐，在配置含水燃油时添加水的体积越小不仅有利于提高精度，更有利于水与燃油的 充分混合。因此减小水滴的体积，可有效提高含水燃油配置的精度和速度。
[0003] 同样为表明33.78吸雨与吸雹条款的符合性，需开展发动机吸雨试验，33部条款对 大气雨滴的尺寸有严格定义，具体直径范围为0-7.00毫米共13个尺寸梯度，同样对获得更 小体积的雨水及精度提出了挑战。
[0004] 采用普通针头添加水，液滴依靠自身重力从针头滴落，由于液滴的表面张力及针 头材料的粘附作用，当需滴定的液滴的体积越小时越难滴落，因此存在滴定体积上的瓶颈， 不利于滴定精度的把握。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的在于提供一种微滴定针头，其可以减小滴定水滴体积、提高滴 定精度。
[0006] -种微滴定针头包括针头管壁，所述针头管壁的底端为外凸的光滑弧面。
[0007] 在一实施例中，所述光滑弧面为圆弧面。
[0008] 在一实施例中，所述圆弧面为半圆面。
[0009] 在一实施例中，所述光滑弧面的几何特征满足:液滴滴落的临界体积，y是 液体的表面张力系数，R是针头管壁，P为液体密度，g为重力加速度常量。
[0010] 在一实施例中，所述微滴定针头是燃油结冰试验低温含水燃油用滴定针头。
[0011] 在一实施例中，所述微滴定针头是细胞培养或微流道运输相关的实验用的滴定针 头。
[0012] 在一实施例中，所述针头管壁的壁厚与所述光滑弧形直径相等。
[0013] 本实用新型的有益效果是：
[0014] 根据发明人的试验和研究，由于针头管壁的底端形状为光滑弧面，液滴滴落的临 界液滴体积可以更小，因此能提高滴定精度。
【附图说明】

[0015] 本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例 的描述而变得更加明显，其中：
[0016] 图1为一比较例中微滴定针头的半剖视图。
[0017] 图2为本实用新型一实施例中微滴定针头的半剖视图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了 更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的 其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情 况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。
[0019] 需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的 条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。
[0020] 发明人通过大量的实验和理论研究发现，利用如图1所示的针头滴定液体，液滴可 以滴落的判断标准是液滴自身的重量大于液滴与针头壁面的粘附力。液滴滴落的行为如图 1所示，其中d为针头管壁1的厚度，R为针头管壁1的内半径，0为液滴轮廓切线与水平线的夹 角。9是一个与液滴同针头材料接触角P (对于特定、材料特定液体W为常数）以及针头形貌入 相关的量，可表示为巩，并随着P的增大而减小。
[0021] 滴定的具体行为可描述为:随着液滴体积V的增大，0相应减小。这个阶段因为针头 壁拐面的钉扎作用，虽然液滴体积持续增大，但接触线依然固定在拐面，当液滴体积继续增 大达到临界值时因自身重量而滴落(需要指出的是，对于特定材料、形状的针头而言，存在 着固定的0。。当0减小至0。时，接触线不再固定在拐面而将向两边扩张，此时液滴与针头的接 触面大大增加，粘附力也随之增大。所以需要更大体积的液滴才能依靠自身重量克服粘附 而滴落）。
[0022]通过理论研究，在不考虑接触线扩张引起额外粘附的情况下，推算针头所能滴下 的临界液滴体积V。可表示为：
[0023]
(1)
[0024] 可以看出这是一个与针头管壁1的厚度d无关的量。其中V。是临界体积，R是针头管 壁1内半径，y是液体的表面张力系数(常温常压下，水的表面张力系数为0.07275N/m)，P为 液体密度，g为重力加速度常量。
[0025] 从公式（1)可以看出V。随着R和供pi)的减小而减小，即随供的增大而减小。由于制 作工艺的限制，R并不能无限小，一般可以控制在0.1mm左右。同时现有研究表明，不经表面 化学修饰的天然材料所能达到的最大接触角为= 11Y为了推算普通针头可以滴定的 最临近的Vc，取R = 0.1mm，供=119°，此时_(9(识带入（1)式可推得Vc = 4.08ul。这表 明，利用普通针头所能滴下的最小液滴体积为4.08ul。
[0026] 实际情况下，针头的材料属性使得W<li9°，同时考虑接触线扩张，普通针头所能 滴下的液滴通常大于4.08ul。由公式（1)可彳y巩你1)不仅与P相关，同样与针头形貌A相关， 为了使针头滴下更小体积的液滴，可以通过改变针头形貌X来实现。
[0027] 如图2所示，根据本实用新型的实施例的微滴定针头，针头管壁2的底面为外凸的 弧面21。为加工方便，弧面21可以做成半圆面，弧面21的直径与针头管壁2厚度相等。因为没 有明显的拐面，针头对液滴的钉扎作用微乎其微，也就有效消除了接触线扩张导致的滴定 液滴体积增大的问题。根据实验及研究可得，弧面21的形状特征可以由这样的特点来限定， 液滴滴落的临界液滴体积V。可表示为：
[0028]
(2)
[0029] 为了与图1所示的针头进行比较，同样取R = 0.1mm，可推算最小的体积为Vc = 0.74ul。通过与图1所示的的针头对比可以看出：根据本实用新型的微滴定针头，通过将针 头管壁1的底面由传统的平面设计为外凸的圆弧面，使针头能够滴下更小体积的液滴，从而 实现更高精度要求的微滴定。
[0030] 值得一提的是，根据本实用新型的微滴定针头不限于是燃油结冰试验低温含水燃 油配置用滴定针头，也可以广泛应用于生物研究和化工、医学等领域，用于细胞培养、微流 道运输等实验中都要用到微液滴的滴定。
[0031] 本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何 本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因 此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所 作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种微滴定针头，包括针头管壁，其特征在于，所述针头管壁的底端为外凸的光滑弧 面。2. 如权利要求1所述的微滴定针头，其特征在于，所述光滑弧面为圆弧面。3. 如权利要求2所述的微滴定针头，其特征在于，所述圆弧面为半圆面。4. 如权利要求3所述的微滴定针头，其特征在于，所述光滑弧面的几何特征满足以下条 件： ,Rv 液滴滴落的临界体积，Y是液体的表面张力系数，R是针头管壁，P为液体密度，g PH 为重力加速度常量。5. 如权利要求1所述的微滴定针头，其特征在于，所述微滴定针头是燃油结冰试验低温 含水燃油用滴定针头。6. 如权利要求1所述的微滴定针头，其特征在于，所述微滴定针头是细胞培养或微流道 运输相关的实验用的滴定针头。7. 如权利要求3所述的微滴定针头，其特征在于，所述针头管壁的壁厚与所述光滑弧形 直径相等。
【文档编号】B01L3/02GK205700598SQ201620261671
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】吴群
【申请人】中航商用航空发动机有限责任公司