电气液滴射流发生器及其调整方法

专利名称：电气液滴射流发生器及其调整方法
技术领域：
本发明属于液体射流形成装置，即属于电气液滴射流发生器及其调整方法本发明可用于印刷装置，打标记装置和微配剂量与造粒装置。
电气液滴射流发生器用于产生被用来在底板上作出符号或图形的工作液滴流，或用于获取液体的规定微剂量或由于液滴凝固产生的固体颗粒。液流利用喷射器产生，工作液体在压力作用下流入喷射器中。喷射器带有一个喷咀，在离喷咀某一距离处，当从喷射器喷出之后，液流分散为许多单独的液滴。为了获得以一定频率一个挨一个依次前进的滴流，在沿喷射器流动的液流中形成压力脉动。这些脉动一般是利用安装在喷射器上的压电元件产生的。在压电元件的电极上加上电气信号，结果压电元件轮流受到拉伸和压缩，引起喷射器的相应变形，这种变形就使得沿喷射器流动的液体中产生压力脉动。这些脉动导致液体流动速度轮流的增大和减小，这就使射流在从喷射器喷出后，在离喷咀的一个不大的距离上分裂成许多液滴。液滴以和液体压力脉动频率，因而也是加在压电元件电极上的信号频率相等的频率一个挨一个地依次前进。
当在印刷装置和打标记装置中使用电气液滴射流发生器时，为了保证液滴落在底板的一定的地方，液滴在从喷咀喷出之后，通过一个充电装置。这样，液滴就得到电荷，其大小决定于加在充电装置上及按一定规律变化的电压的大小。然后，带电荷的液滴落入由加有恒定电压的两块平板组成的恒定电场中。在电场中，带电荷的液滴偏离其自身的路径一定角度，该角度大小由液滴电荷的大小决定，並落在底板上，形成符号，图案等。
已知一种电气液滴射流发生器(美国专利3512172)，它包含有一个支承元件和安装在支承元件上並作成管子形式的喷射器，管子在其一端装有喷咀，在另一端具有法兰。在法兰与支承元件之间，为了将振动传给管子，在管子上沿纵向安装有压电元件。发生器还装有压紧在管子法兰与支承元件之间的压电元件的装置，这些装置有一个包围管子的螺母。螺母与管子有螺纹啮合关系，並处在支承元件的一端，而压电元件则处于支承元件的另一端。在压电元件之间安装着电极，它与电压源相连接。
当在电极上加入交流电压时，压电元件产生相应的变形。这时，所产生的力传递至管子法兰和支承元件上，使位于法兰和支承元件之间的一部分管子产生变形。这部分管子，根据压电元件所产生的力依次拉伸和压缩，使得在沿喷射器流动的液体中产生压力脉动。为了保证管子足够的拉伸，压电元件应当产生相当大的力，这个力只有在电压幅值相对较大的条件下才能得到，这就导致这种发生器工作时需要较大的能量。这种发生器很难得到喷射器中液体压力脉动的大振幅，因为这样需要保证喷射器的相当大的拉伸力，而这只有当加在压电元件上的电压较大时才可能。压电元件上的电压大意味着有大电流通过压电元件，这会使它发热並可能丧失压电效应。此外，压电元件产生巨大作用力的可能性还受到其机械强度极限的限制。由于在这种发生器中只可能产生相对较小的液体压力脉动振幅，因此工作液体形式的选择非常受限制。此外，相对较小的液体压力脉动振幅不可能在宽广的范围内改变喷咀的工作直径。
当在印刷装置和打标记装置中使用电气液滴射流发生器时，液滴生成的最大频率受到实现液滴充电所必需的时间的限制。充电时间随着从喷射器喷咀至由该喷射器喷出的射流分裂成液滴的地点的距离的增大和液体导电性的降低而增加。喷射器中液体压力脉动振幅相对较小决定了喷射器喷咀与射流分裂地点之间的距离较大，因而就限制了液滴生成的频率，並减小了印刷速度，使得利用导电性差的工作液体成为不可能。
已知一种电气液滴射流发生器的调整方法(英国专利，A，1347148)，它包括压紧发生器喷射器的法兰和支承元件之间的压电元件，在压力作用下将工作液体输送至喷射器中和将交流电压加到压电元件上以便在喷射器中产生工作液体的压力脉动。在调整电气液滴射流发生器时，要改变加在压电元件上的电压频率，决定喷射器喷咀与从喷射器喷出的射流分裂成液滴的地方之间的距离，並要确定压电元件上的电压频率，通常这个频率等于上述距离为极小时的共振值，在此共振值下在任何方向上改变频率都会使上述距离增大。压电元件的压紧应保证在压电元件与喷射器法兰之间为刚性连接，即压电元件彼此应用一个很大的力压紧，以使喷射器不可能相对支承元件移动。
将发生器调整至共振频率可使发生器最有效地工作，即在给定的压电元件电压幅值的条件下，可保证喷射器中工作液体压力脉动的振幅最大。此外，在共振频率下，可使喷射器喷咀与射流分裂点之间的距离减小，如上所述，这将可能提高发生器的工作频率，即提高其快速作用性。
由于在根据已知方法调整电气液滴射流发生器时，在压电元件，喷射器法兰和支承元件之间为刚性连接，因此该方法不可能保证在喷射器中液体的压力脉动有大的振幅。如上所述，这会限制工作液体形式和喷射器喷咀工作直径的选择，並降低液滴生成的最大可能的频率值。
本发明的基本任务是创立一种电气液滴射流发生器，其压紧在喷射器法兰和支承元件之间的压电元件的方法保证可以在不增大加在压电元件上的电压的条件下，提高喷射器中液体的压力脉动、並建立一种调整电气液滴射流发生器的方法，当使用这种方法时，压紧压电元件的力，加在压电元件上的电压频率和工作液体压力选择得可保证在压电元件上的电压幅值为最小及工作液体压力最低的条件下，发生器能有效地和可靠地工作，因而可以提高发生器的快速作用性，减少能量的需求和工作液体的消耗，並可扩大所采用的工作液体和喷射器喷咀直径的范围。
所提出的任务是这样解决的我们提出了一种电气液滴射流发生器，它包含一个支承元件、一个安装在支承元件中並具有管子形式的喷射器，管子的一端装有喷咀，另一端具有法兰，它还包含有安装在法兰与支承元件之间，将纵向振动传递给管子的压电元件以及在管子的法兰和支承元件之间压紧压电元件的装置，该装置具有一个包围管子的螺母，根据本发明，管子安装成有可能相对支承元件在纵向移动而压紧压电元件的装置包含有一个弹簧，它包围管子，在管子的纵轴方向上具有弹性。並且安装在两个元件之一的一部分和上述螺母之间，其中一个元件是支承元件，而另一个是管子，而上述螺母则与上述两个元件中的另一个元件有螺纹啮合关系。
当这种发生器工作时，利用压电元件变形所产生的力将纵向的振动运动传递给喷射器，这比在许多已知结构中为使喷射器管子拉伸所需的力小得多。这可以在加于压电元件上的电压相对较小的条件下得到在喷射器中液体压力脉动相对较大的振幅，这可以减少这种发生器工作时的能量消耗。
因为在相对较小的电压下即可得到较大的喷射器振动振幅，因此发生器工作时压电元件的温度升高较小，这也可以增加喷射器中液体脉动的振幅。保证大的压力脉动的可能性使得有可能利用具有各种不同物理性质的工作液体，包括表面张力系数较小和粘度较大的液体，並有可能在宽广的范围内改变喷咀的工作直径。
通过增大液体压力脉动振幅的方法可以减小由喷射器边缓至射流分裂为液滴的地方的距离，这就有可能使用导电性弱的工作液体，並且可在使用导电性好的液体时提高液滴生成的工作频率。较高的工作频率意味着使用发生器的印刷或打标记装置印刷速度较高。
在本发明的一个实施方案中，螺母与管子有螺纹啮合关系。这样，弹簧安装在螺母与支承元件的一端之间，而压电元件和法兰安装在支承元件的另一端。
本发明的另一个实施方案中，弹簧安装在法兰与螺母之间。螺母与支承元件的一部分有螺纹啮合关系，而法兰与园盘安装在弹簧与支承元件的另一部分之间。
所提出的任务也可以这样解决我们提出了一种调整电气液滴射流发生器的方法，它包括压紧在喷射器法兰与紧固元件之间的压电元件，在压力作用下将工作液体输送至喷射器中，在压电元件上加交流电压以便在喷射器中产生工作液体压力脉动，改变加在压电元件上的电压频率，决定喷射器喷咀与从该喷射器喷出的射流分裂成液滴的地点之间的距离以及调整上述电压的频率，使它等于共振值，在共振值的频率下，在任何方向改变电压频率都会使上述距离增加，根据本发明，在本方法中，喷射器法兰与紧固元件之间的压电元件的压紧可通过弹性元件实现，可以改变压电元件压紧力的大小，並确定这样一个大小的压紧力，使得随着上述力的减小，喷射器喷咀与从喷射器喷出的射流分裂成液滴的地点之间的距离增加，而随着上述力或上述振幅的增加，喷射器喷咀与射流分裂成液滴的地点之间的距离保持不变。
所建议结构的电气液滴射流发生器的这种调整方法可以保证相互衔接的压电元件与喷射器法兰之间的可靠的有声的接触，並同时可以使喷射器相对紧固元件作很大的移动，並还可以在不过份增大加在压电元件上的交流电压的幅值的情况下，使喷射器喷咀与射流分裂地点之间的距离最小。
这样可以保证在压电元件上的电压幅值为最小，即能量消耗为最小的条件下发生器能有效和可靠地工作。
利用弹性元件压紧压电元件就决定了存在着几个沿喷射器流动的液体压力脉动的共振频率。如上所指出，共振频率理解为这样一个压力脉动频率，当在任意方向改变它的大小时，喷射器喷咀与射流分裂地点之间的距离增大。
当使用导电性好的工作液体时，为了选择频率和压力的最佳值，应按下列方式调整电气液滴射流发生器。首先在工作液体最大允许压力条件下改变加在压电元件上的电压频率，在这个压力下，决定从喷射器喷出的射流分裂成液滴的频率最大极限值，从许多频率值中决定一个最大值作为频率的工作值，在此数值下，在任意方向改变频率的大小都会使喷射器喷咀与从喷射器喷出的射流分裂成液滴的地点之间的距离增大，该频率最大值比上述最大极限值小一个量，此量应超过在上述最大极限频率值的30%～40%范围内选择的一个规定数值，确定电压的频率，该频率超过上述频率的工作值一个量，此量是确定频率的百分之一，这个份额也就是在最大允许压力下上述所选择的规定数值占最大极限频率的份额，在从喷射器喷出的射流停止分裂为液滴之前减小工作液体的压力，此后，调整电压频率，使之等于频率的上述工作值。
这种方法可以保证发生器在可保证有效的和可靠的液滴生成频率中的一个最大频率下工作。由于这样，当在印刷和打标记装置中使用它时，可使发生器的快速作用性提高，印刷速度增大。此外，这种调整方法可以使压力调到最低限度，因而也是使工作液体的消耗达到最小。
根据在使用导电性弱的工作液体时，实现发生器调整方法的另一方案，工作液体的供给可在最小允许压力下进行，而电压频率应调整至等于共振频率值中一个最小的值。
这种选择电压频率和压力的方法可以减小从喷射器喷咀至射流分裂成液滴的地点的弱导电性液体的射流长度，並且尽管对工作液体的电阻会增大，这种方法还可以使液滴生成的周期增加到一个可使液滴获得必要的电荷的数值。
以下，本发明将用其实施例並引用附图来详细地说明，其中

图1表示根据本发明作出的电气液滴射流发生器的纵剖面;
图2表示根据本发明的另一个实施方案作出的电气液滴射流发生器的纵剖面;
图3表示根据本发明作出的电气液滴射流发生器的频率特性;
图4表示压紧力与从发生器喷射器喷咀至由该喷射器喷出的射流分裂成液滴的地点的距离之间的关系。
根据图1，电气液滴射流发生器包含一个支承元件1及一个作成管子2形式的喷射器，管子2在其一端装有喷咀3，而在其另一端装有法兰4。管子2和喷咀3相对的一端有螺纹，並安装在支承元件1的孔中，可以相对支承元件在轴向移动。管子2的螺纹端通过管接头5与在压力下输送工作液体的管道6相连接。
在管子2上，在法兰4与支承元件1之间，从一端安装着由压电材料制成，並作成园盘7形式的压电元件，其作用是将纵向振动传给管子2。在园盘7之间安装着电极8，它与电信号源(图中没示出)的输出端电气上互相连接，电极的另一输出端与喷射器的管子2电气上互相连接。在支承元件1的另一端安装着压紧法兰4和支承元件1之间的园盘7的装置。
上述装置包括一个螺母9，它包围着喷射器的管子2，安装在管子2的螺纹末端上並与管子有螺纹啮合关系。园盘7的压紧装置还包括一个安装在螺母9与支承元件1之间的蝶形弹簧10。弹簧10包围管子2，並在其纵轴方向具有弹性。
在喷咀3的外面，沿着从喷射器喷出的液体射流的行程安装着一个园柱形的充电电极11，它与变化的电压源(图中未示出)相联接。在离电极11某一距离处安装着两块与恒定电压源(图中没示出)相连接的倾斜平板12。当使用电气液滴射流发生器来印刷或打标记时，在倾斜平板12外面放一张纸或其它底板，或者是要打标记的产品(图中没示出)，液滴通过充电电极11和倾斜平板12产生的电场后落在上述纸或底板或要打标记的产品上。当把电气液滴射流发生器用于造粒过程或微配剂量过程时，不用纸或其它底板，而使用相应的接收液滴的容器。在这种情况下可以不安装电极11和平板12。
图2表示按照本发明的另一个实施方案作出的电气液滴射流发生器。按照图2，发生器包含一个作成园柱形杯13形式的支承元件，它具有杯底13a和杯壁13B。喷射器作成管子14的形式，它的一端装有喷咀15，另一端装有法兰16。管子14安装在杯13的杯底13a的孔中，可以相对杯底在轴向移动。压电园盘17安装在杯13内的管子14上，位于同样处在杯13内的法兰16与杯13的杯底13a之间。在杯壁13B的内表面与园盘17和法兰16的外表面之间安装着由绝缘材料制成的套筒18。
管子14和喷咀15相对的一端伸出到杯13的杯底13a之外，並借助管接头19与在压力作用下输送工作液体的管道20相连接。在法兰16与杯13的杯底13a之间的园盘17的压紧装置包含一个螺母21，它包圈管子14並位于杯13内。在螺母21的外表面上作有螺纹，它与作在杯13的杯壁13B的内表面上的螺纹啮合。园盘17的压紧装置还包括一个平板弹簧22，它包围管子14，安范在螺母21与法兰16之间，並且在管子14的纵轴方向具有弹性。法兰16与园盘17位于弹簧22和杯13的杯底13a之间。在园盘17之间安装有电极23，它通过在杯壁13B与套筒18上的孔与交流电信号(图中没示出)电气上相互连接。当使用发生器来进行印刷和打标记时，在管子14的喷咀15外面安装一个与图1所示的电极11类似的充电电极，而在离电极某一距离处安装类似于图1所示的平板12的倾斜平板。也可以使用其他形式的弹簧，例如园柱形弹簧来代替图1和图2所示的弹簧10和22。
当电气液滴射流发生器工作时，工作液体在压力作用下沿管道6送入装配好的发生器中(图1)，而在电极8上加有交流电压。当利用发生器进行印刷或打标记时，在充电电极11上加有按一定规律变化的直流电压，而在倾斜平板12上加有恒定电压以产生恒定电场。当交流电压加到电极8上时，园盘7轮流承受拉伸和压缩，並作用在法兰4和支承元件1上。同时，管子2在轴向相对于支承元件1移动，使弹簧10产生变形。当压力元件7拉伸时，管子克服弹簧10的阻力移动，使支承元件1与法兰4之间的距离略微增加。当压电元件7压缩时，弹簧10反向移动管子2，使支承元件1与法兰4之间的距离稍微减小。结果，管子2在纵向作振动运动，在沿喷射器流动的液体中产生压力脉动。这些脉动导致工作液流轮流的加速和减速，同时使射流在从喷咀3喷出后分裂成一个挨一个液滴24，以等于加在电极8上的电信号的频率前进。射流分裂成液滴24是在距喷咀3为L的距离上进行的，如图1所示，喷射器振动的振幅，因而也是喷射器中液体压力脉动的振幅取决于压电元件7的变形量，该变形量与加在压电元件上的电压幅值成正比。由于弹簧10变形所需要的力比喷射器拉伸所需要的力小得多，在不使用弹簧的已知结构中通常会发生这种拉伸，因此所建议结构的发生器能更有效得多地工作。即在加到压电元件7上的电压相对较小的条件下，可以得到相对较大的液体压力脉动，这可减小发生器工作时的电能消耗。另一方面，当加到压电元件上的电压不超过允许极限时，发生器更有效地工作可以在喷射器中获得大得多的液体压力脉动。
在脱离射流的瞬间，由于加在充电电极11上的电压的作用，液滴获得一定的电荷。这个电荷的大小由加在电极11上的电压决定，並且与液滴的生成同步变化。充电的液滴24以后通过由平板12产生的恒定电场，並且偏离其路径一定角度，该角度大小由液滴的电荷决定。根据偏离角度的不同，液滴24落在底板上的某个地方，即底板上液滴的位置最终由加在充电电极11上的电压大小决定。这样，液滴在底板上形成符号、图案等。
液滴24获得必要的电荷的时间决定于从喷射器的喷咀3至由喷咀3喷出的射流分裂成液滴的地方的距离L和工作液体的单位电阻。距离L越小和液体导电性越高，则液滴越快可以获得所需要的电荷，因而发生器的工作频率及其快速作用性就越高。
由于在所建议的发生器中可以保证相当大的压力脉动，因此从喷射器喷咀至分裂地点的距离L可以作得很小，这样就可以减小液滴充电的时间常数。这就有可能在发生器工作时采用具有很大单位电阻的工作液体，因为甚至在大电阻情况下，液滴也来得及获得所需要的电荷。此外，能够得到较大的液体压力脉动的可能性使得有可能将粘性液体，以及表面张力系数较小的液体分裂成液滴。在所建议的发生器中，可以使用这样一些粘性的和导电性差的液体，例如油质颜料和硝基染料。
获得较大的液体压力脉动的可能性还可以在喷咀3的直径较大的情况下保证将工作液体分裂成液滴。这同时又可能在宽广的范围内改变喷射器喷咀的直径。
图2所示的电气液滴射流发生器可按类似的方式工作，只有一点例外，即在其拉伸时，压电元件17作用在法兰16和杯13的杯底13a上，这样使管子14在轴向相对于杯13产生移动。同时，管子14使弹簧22变形，当压电元件17压缩时，弹簧22反向移动管子14。
当使用导电性好的液体时，首先可在送入喷射器的工作液体最大允许压力下来调整电气液滴射流发生器。这个压力的大小由发生器部件的机械强度决定。在调整过程中，需要决定从喷射器喷咀3至射流分裂成液滴的地点的距离L(图1)与加在压电元件7上的电压频率之间的关系。距离L可以肉眼来决定，例如借助频闪观测附件装置和显微镜。
在喷射器中液体各种不同的压力条件下，距离L与加在压电元件上的电压频率f的关系如图3所示，图中水平轴表示频率值，其单位为千赫，垂直轴表示由喷射器喷咀至射流分裂地点的距离L，其单位为毫米。在改变电压频率的过程中，需要决定频率的最大极限值fmax，它是从喷射器喷出的射流还将分裂成液滴的频率最大值。当频率超过fmax时，液滴的生成就停止了。还有一个频率的最小极限值fmin。当频率低于fmin时，液滴生成变得不稳定，並与所加电压频率不相应。
图3中曲线25表示在最大允许压力-对于这个结构为0.30兆帕(Mpa)-条件下，根据本发明制成的液滴射流发生器一个具体结构的距离L和频率f的关系。频率的极限值fmin和fmax为18千赫和65千赫。从图3可看出，距离L与频率f的关系由几个共振频率值来表征，即在这些频率值下，在任意方向上频率的变化都会使喷射器喷咀与射流分裂地点之间的距离L增大，几个共振频率的存在是弹簧10的弹性较大决定的。共振频率值决定于具体发生器的结构特点，而与喷射器中液体的压力和液体形式无关，但有一点例外，即随着由于频率极限值的减小而产生的压力降低，可能出现较低的共振频率，而较高的共振频率可能超出发生器的工作范围。
当决定了距离L与频率的关系后，可以选择频率的工作值f0。一般选择共振频率的最大值作为频率的工作值f0，这个最大值比频率的最大极限值fmax小一个超过某一给定值的量。这个给定值通常在最大极限频率fmax的30%～40%范围内选择，这样可保证液滴生成的过程足够稳定，因而可保证发生器工作的可靠性。如上所述，在共振频率下工作可保证发生器最有效地工作。从保证发生器工作可靠性的许多共振频率中选择最大值可以使发生器在快速作用性最大的条件下有效地工作。
例如，假如选择这个给定值等于最大极限频率的35%，则在发生器具有相应于曲线25的频率特性的情况下，工作频率f0不应超过65×0.65＝42千赫。因此，对于这个发生器，可选择比42千赫小的共振频率值中的最大值作为工作频率f0。根据曲线25，工作频率约等于40千赫。
当选择了工作频率后，可以确定加在压电元件上的电压频率等于频率f1，f1超过工作值f0一个量，这个量占确定的频率f1的份额恰好是在最大允许压力条件下上述选择好的给定值占最大极限频率fmax的份额，在给定情况即为35%。这样，确定的频率由下式决定f1＝f0+0.35f1，当工作频率值f0等于40千赫时，f1为62千赫。
当确定了频率f1之后，可逐渐减小液体压力，同时观察液滴生成过程，确定液滴生成停止的压力。对于在频率f1工作的电气液滴射流发生器的具体结构，液滴生成过程在0.24兆帕(MPa)压力下停止(图3中的曲线26)。然后重新使电压频率等于所选择的工作值f0。这样，可保证选择保持稳定的液滴生成过程的压力最小值。在最小压力下工作可使液体消耗最小。
当确定了频率和压力之后，可以调整位于喷射器法兰4和支承元件1之间的压电元件7(图1)的压紧力，並确定这样一个压紧力值使得在该压紧力下，随着上述力的减小，喷射器喷咀3与射流分裂地点之间的距离L增大，而随着该力的增加，距离L保持不变。
通过旋转螺母9和因而改变弹簧10的压缩量可以调整压紧力。
对于电气液滴射流发生器的一种具体结构，当压力为0.24兆帕(MPa)及频率为40千赫时，距离L与夹紧力P的关系可用图4所示的曲线27来表征。水平轴表示夹紧力P，单位为牛顿，垂直轴表示距离值，单位为毫米。根据曲线27，距离L随着力P的增大而减小从350牛顿开始就中止了，所选择的夹紧力数值也将等于这个值。
这种选择夹紧力的方法一方面可保证在彼此衔接的压电元件7(图1)和喷射器法兰4的表面之间可靠的有声的接触，另一方面，可使喷射器作具有最大振幅的振动。
必须注意，虽然这点在图4上没有示出、当夹紧力P足够大时(例如超过1000牛顿)，距离L开始重新增大，因为弹簧10(图1)不再像一个弹性元件一样工作，在喷射器中液体压力脉动是由管子2的拉伸和压缩造成的，而不是管子的振动移动造成的。
于是，当这样调整发生器时，可以在液滴生成过程稳定和工作液体消耗最小的条件下保证发生器在高频下有效地工作。当把发生器用于印刷或打标记时，它的工作频率高就可保证印刷速度高，而当把发生器用于造粒过程或配剂量过程时，高的工作频率可保证高生产率。
当使用导电性弱的工作液体时可在喷射器中最小允许液体压力的条件下调整电气液滴射流发生器。这个压力的大小由液滴最小允许飞行速度决定，例如，当液滴落在底板上时，由可保证印刷要求质量的最小速度决定。在这个压力下，决定从喷射器喷咀3至射流分裂地点的距离L与加在压电元件7上的电压频率之间的关系。图3中曲线28表示在对于一个发生器具体结构选择的最小允许压力0.08兆帕(Mpa)条件下，距离L与电压频率的关系。
由图3可看出，在这个压力下，稳定的液滴生成过程在频率fmin1时开始，对于发生器的一个具体结构，该频率为12千赫，而频率特性具有几个共振频率。一般选择共振频率中的最小频率作为工作频率。对于具有相应于曲线28的频率特性的发生器的一个具体结构，频率的工作值f01为21千赫。从图3可看出，随着共振频率的减小，距离L的值减小。因此，这种调整方法可以减小充电过程的时间常数值，这点对导电性弱的液体特别重要，因为这种液体的巨大电阻决定了充电过程时间常数大。选择低的共振频率作为工作频率可使液滴生成的周期增加到一个可使弱导电性的液体液滴在通过充电电极11(图1)时，尽管充电时间常数较大也可获得所必须的电荷的值。
压电元件夹紧力的调整与上面对导电性好的液体所述的类似。
对于发生器的一个具体结构，在所选择的频率和压力相应为21千赫和0.08兆帕(Mpa)的条件下，距离L与夹紧力P的关系用图4的曲线29来表征。根据曲线29，距离L随着夹紧力P的增加而减少的状况，正如在使用导电性好的液体的情况时一样，从夹紧力等于350牛顿开始即行中止，所选择的夹紧力就等于这个力。
权利要求
1.一种电气液滴射流发生器，它包括一个支承元件(1)，一个安装在支承元件(1)中，並作成管子(2)形式的喷射器，管子的一端装有喷咀(3)，而在其另一端有法兰(4)，它还包括安装在管子(2)上，位于法兰(4)和支承元件(1)之间，用于将轴向振动给管子(2)的压电元件(7)以及包含一个包围着管子(2)的螺母(9)的，位于管子(2)的法兰(4)与支承元件(1)之间的压紧压电元件(7)的装置，其特征为管子(2)有可能在轴向相对支承元件(1)移动，而压紧压电元件(7)的装置包含一个弹簧(10)，它包围着管子(2)，在管子(2)的纵轴方向具有弹性，並且安装在两个元件之一的一部分-其中一个元件是支承元件(1)，另一个元件是管子(2)-和与上述两个元件中的另一个有螺纹啮合关系的上述螺母(9)之间。
2.根据权利要求1的电气液滴射流发生器其特征为，螺母(9)与管子(2)有螺纹啮合关系，从支承元件(1)的一端，弹簧(10)安装在螺母(9)与支承元件(1)之间，而压电元件(7)与法兰(4)位于支承元件(1)的另一端。
3.根据权利要求1的电气液滴射流发生器其特征为，弹簧(22)安装在法兰(16)与螺母(21)之间，螺母(21)与支承元件(13)的一部分(13B)有螺纹啮合关系，而法兰(16)与压电元件(17)配置在弹簧(22)与支承元件(13)的另一部分(13a)之间。
4.一种调整电气液滴射流发生器的方法，它包括压紧在喷射器(2)的法兰(4)与支承元件(1)之间的压电元件(7)，在压力作用下将工作液体送入喷射器(2)中，将交流电压加到压电元件(7)上以便在喷射器中产生工作液体的压力脉动，改变加在压电元件(7)上的电压频率，决定喷射器(2)的喷咀(3)与从喷射器喷出的射流分裂成液滴的地点之间的距离(L)並确定上述电压的频率，使之等于共振值，在共振值下在任意方向改变频率都会使上述距离(L)增大，其特征为在喷射器(2)的法兰(4)与支承元件(1)之间的压电元件(7)的压紧是通过弹性元件(10)实现的，改变压电元件(7)的压紧力(P)，並确定这样一个压紧力(P)，当在这个压紧力下，随着上述力的减小，喷射器(2)的喷咀(3)与从喷射器喷出的射流分裂成液滴的地点之间的距离(L)增大，而随着上述力(P)的增大，上述距离(L)保持不变。
5.根据权利要求4的电气液滴射流发生器其调整方法特征为，当使用导电性好的工作液体时，首先在工作液体最大允许压力下改变加在压电元件(7)上的电压频率，在这个压力下决定频率的最大极限值(fmax)，这时从喷射器(2)喷出的射流还可分裂成液滴，从频率的共振值中决定一个最大值作为频率的工作值(f )，此值比上述最大极限值(fmax)小一个量，该量在上述频率最大极限值(fmax)的30%～40%范围内超过某一给定值，确定电压频率(f1)，它超过上述频率的工作值(f )一个量，该量占确定频率(f1)的份额恰好是在最大允许压力下，上述选择好的给定值占频率最大极限值(fmax)的份额，在从喷射器(2)喷出的喷射流分裂成液滴中止的瞬时之前减小工作液体的压力，此后确定电压频率，使之等于频率的上述工作值(f )。
6.根据权利要求4的电气液滴射流发生器其特征为，当使用导电性弱的工作液体时，应在最小允许压力下输送工作液体，而确定加在压电元件(7)上的电压频率，使之等于共振频率值中的最小值。
全文摘要
电气液滴射流发生器包括一个支承元件(1)和喷射器(2)，工作液体在压力作用下送入喷射器中，喷射器(2)内液体的压力脉动是利用借助弹簧(10)压紧在支承元件(1)和喷射器(2)的法兰(4)之间的压电陶瓷圆盘(7)产生的。发生器的调整方法包括从保证发生器最有效的工作条件出发，对于导电性好的和导电性弱的工作液体选择圆盘(7)的压紧力，工作压力和压力脉动的工作频率。
文档编号G01D15/18GK1048913SQ8910482
公开日1991年1月30日 申请日期1989年7月15日 优先权日1989年7月15日
发明者维克多·伊万诺维其·伯泽克夫, 乌拉迪米尔·迪米雷维奇·斯彼雷多夫 申请人:列宁格勒光学和精密机械学院