用于液滴细分的同轴双孔针头、装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于液滴细分的同轴双孔针头、装置及方法，其中，该同轴双孔针头包括：第一双孔针头，用于作为所述同轴双孔针头的内孔针头，待细分的液体从所述第一双孔针头的上端进液口被灌入，并在所述第一双孔针头的下端出液口处形成液滴，且所述液滴的体积与所述第一双孔针头的内孔直径相关；第二双孔针头，用于作为所述同轴双孔针头的外孔针头，脉冲压缩空气从所述第二双孔针头的上端进气口被输入，并在所述第二双孔针头的下端出气口输出；其中，所述第二双孔针头套设在所述第一双孔针头的外部，且二者呈同轴结构进行分布。
【专利说明】用于液滴细分的同轴双孔针头、装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于点胶、滴定【技术领域】，特别涉及一种用于液滴细分的同轴双孔针头、装置及方法。
【背景技术】
[0002]在形成液滴时，为了控制液滴体积，需要选用不同内径的针头，针头内径越小，形成的液滴体积越小。
[0003]目前，较细的针头内径0.16mm，因液体表面张力的作用，形成的液滴直径约2mm，液滴体积ml，在重力作用下克服针头对液滴的内力下落。现有技术中，为了获得更小体积的液滴，将脉冲压缩空气送入注射器，对针头内液体产生一定的脉冲推力，克服针头与液滴间的内力，使液滴喷出针头，通过控制压缩空气的体积，形成小体积的液滴。
[0004]但采用压缩空气形成小液滴的过程存在一定的缺点:
[0005]1、压缩空气的体积与压力、温度密切相关，精确控制很困难；
[0006]2、空气管道存在弹性、管道内的空气具有可压缩性，影响了压缩空气喷出量，液滴体积广生误差；
[0007]3、压缩空气喷出体积受环境温度影响，液滴体积产生误差；
[0008]4、液滴体积越小,所需针头直径越小,针头容易堵塞。
【发明内容】
[0009]鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的用于液滴细分的同轴双孔针头、装置及方法；
[0010]为解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种用于液滴细分的同轴双孔针头，其特征在于，包括:第一双孔针头，用于作为所述同轴双孔针头的内孔针头，待细分的液体从所述第一双孔针头的上端进液口被灌入，并在所述第一双孔针头的下端出液口处形成液滴，且所述液滴的体积与所述第一双孔针头的内孔直径相关；第二双孔针头，用于作为所述同轴双孔针头的外孔针头，脉冲压缩空气从所述第二双孔针头的上端进气口被输入，并在所述第二双孔针头的下端出气口输出；其中，所述第二双孔针头套设在所述第一双孔针头的外部，且二者呈同轴结构进行分布。
[0011]又一方面，本发明提供了一种用于液滴细分的装置，包括:气源，用于提供脉冲压缩空气；液体罐，用于存储待细分的液体；空气脉冲发生器，用于控制所述脉冲压缩空气的输出频率；其中，所述空气脉冲发生器的一端与所述气源相连；同轴双孔针头，用于获取所需体积的液滴；所述同轴双孔针头包括:第一双孔针头，用于作为所述同轴双孔针头的内孔针头，待细分的液体从所述第一双孔针头的上端进液口被灌入，并在所述第一双孔针头的下端出液口处形成液滴，且所述液滴的体积与所述第一双孔针头的内孔直径相关；所述同轴双孔针头中的第一双孔针头的上端进液口与所述液体罐相连；所述同轴双孔针头还包括:第二双孔针头，用于作为所述同轴双孔针头的外孔针头，脉冲压缩空气从所述第二双孔针头的上端进气口被输入，并在所述第二双孔针头的下端出气口输出；所述同轴双孔针头中的第二双孔针头的上端进气口与所述空气脉冲发生器的另一端连接；其中，所述第二双孔针头套设在所述第一双孔针头的外部，且二者呈同轴结构进行分布；第一调频部件及第二调频部件，用于控制所需体积液滴的形成频率；其中，所述气源通过所述第一调频部件与所述液体罐相连；所述液体罐通过所述第二调频部件与所述第一双孔针头的上端进液口相连。
[0012]进一步地，所述第一调频部件是减压阀；和/或，所述第二调频部件是流量阀。
[0013]再一方面，本发明提供了一种用于液滴细分的方法，包括以下步骤:灌液步骤；将液体罐中所存储的带细分的液体从第一双孔针头的上端进液口灌入所述第一双孔针头中；输气步骤；将气源中的压缩空气从第二双孔针头的上端进气口输入所述第二双孔针头中；控频步骤；通过流量阀及减压阀调控所述第一双孔针头中的液滴形成频率；通过空气脉冲发生器调控所述气源中的压缩空气的输出频率；成型步骤；依据所述流量阀、减压阀所调控的所述第一双孔针头中的液滴形成频率，及依据所述空气脉冲发生器所调控的压缩空气的输出频率；从所述第一双孔针头的下端进液口获取所需体积的液滴。
[0014]进一步地，所述成型步骤中，从所述第一双孔针头的下端进液口所获取的液滴体积随着所述压缩空气输出频率的增大而减小。
[0015]进一步地，所述成型步骤中，当= 2f1；则V2 =;当f2 = 3f1；则V2 =l/3*Vl ;其中，V1为所述液滴的初始体积，V2为被细分后的液滴体积；f\为所述压缩空气的初始输出频率，f2为液滴被细分时的压缩空气的输出频率。
[0016]进一步地，所述成型步骤中，当f2 = f3，则V2为被细分后的液滴体积的最大值；其中，V2为被细分后的液滴体积；f2为液滴被细分时的压缩空气的输出频率；f3为液滴被细分时液滴的形成频率。
[0017]本发明的有益效果如下所述:
[0018]通过改变由第二双孔针头41所输入的脉冲压缩空气的频率，相同直径的第一双孔针头40内孔可以形成不同体积的液滴；较大直径的第一双孔针头40可以形成较小体积的液滴，且针头不易堵塞；同时，脉冲压缩空气压力和体积不需要精确控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本发明实施例一提供的用于液滴细分的同轴双孔针头的结构示意图；以及
[0021]图2为本发明实施例二提供的用于液滴细分的装置的结构示意图；以及
[0022]图3为本发明实施例二提供的用于液滴细分的方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]实施例一
[0025]请参阅图1，本发明实施例一提供的一种用于液滴细分的同轴双孔针头，包括--第一双孔针头40，用于作为所述同轴双孔针头的内孔针头，待细分的液体从所述第一双孔针头40的上端进液口被灌入，并在所述第一双孔针头40的下端出液口处形成液滴，且所述液滴的体积与所述第一双孔针头40的内孔直径相关；第二双孔针头41，用于作为所述同轴双孔针头的外孔针头，脉冲压缩空气从所述第二双孔针头41的上端进气口被输入，并在所述第二双孔针头41的下端出气口输出；其中，所述第二双孔针头41套设在所述第一双孔针头40的外部，且二者呈同轴结构进行分布。
[0026]具体来说，本实施例一中，第一双孔针头40与第二双孔针头41可通过一部件一体成型制成；其中，第一双孔针头40的上端进液口可设置成漏斗状宽口径，便于待细分的液体被灌入；第一双孔针头40的下端出液口可设置成针孔状窄口径便于形成液滴；同时，第二双孔针头41中用于输入脉冲压缩空气的上端进气口可开设在第二双孔针头41的顶端侧部。
[0027]实施例二
[0028]请参阅图2，本发明实施例二提供的一种用于液滴细分的装置，该装置基于本实施例一所提供的同轴双孔针头；包括:气源1，用于提供脉冲压缩空气；液体罐2，用于存储待细分的液体；空气脉冲发生器3，用于控制所述脉冲压缩空气的输出频率；其中，空气脉冲发生器3的一端与气源I相连；同轴双孔针头4，用于获取所需体积的液滴；所述同轴双孔针头4包括:第一双孔针头40，用于作为所述同轴双孔针头4的内孔针头，待细分的液体从所述第一双孔针头40的上端进液口被灌入，并在所述第一双孔针头40的下端出液口处形成液滴，且所述液滴的体积与所述第一双孔针头40的内孔直径相关；所述同轴双孔针头4中的第一双孔针头40的上端进液口与所述液体罐2相连；所述同轴双孔针头4还包括:第二双孔针头41，用于作为所述同轴双孔针头40的外孔针头，脉冲压缩空气从所述第二双孔针头41的上端进气口被输入，并在所述第二双孔针头41的下端出气口输出；所述同轴双孔针头4中的第二双孔针头41的上端进气口与所述空气脉冲发生器3的另一端连接；其中，所述第二双孔针头41套设在所述第一双孔针头40的外部，且二者呈同轴结构进行分布；第一调频部件及第二调频部件，用于控制所需体积液滴的形成频率；其中，所述气源I通过所述第一调频部件2与所述液体罐2相连；所述液体罐2通过所述第二调频部件6与所述第一双孔针头40的上端进液口相连。
[0029]优选的，第一调频部件5可以是减压阀(液体罐2通过减压阀与气源I相连能够实现克服第一双孔针头40内部的管道压力)；第二调频部件6可以是流量阀。
[0030]需要说明的是，以上各组成部件之间的连接可通过空气管道7进行连接相通。
[0031]具体来说，液体罐2中所存储的待细分的液体通过空气管道7从第一双孔针头40的上端进液口被灌入第一双孔针头40中；气源I中的压缩空气依次经过空气管道7、空气脉冲发生器3，从第而双孔针头41的上端进气口被输入至第二双孔针头41中；同时，通过第一调频部件5、第二调频部件6调控第一双孔针头40中液滴的形成频率，通过空气脉冲发生器调控第二双孔针头41中脉冲压缩空气的输出频率，进而最终实现第一双孔针头40中液滴细分。
[0032]实施例三
[0033]请参阅图3，本发明实施例三提供的一种用于液滴细分的方法，该方法基于本发明实施例二提供的装置，包括如下步骤:
[0034]步骤SlOla:灌液步骤；将液体罐中所存储的带细分的液体从第一双孔针头的上端进液口灌入所述第一双孔针头中；步骤SlOlb:输气步骤；将气源中的压缩空气从第二双孔针头的上端进气口输入所述第二双孔针头中；步骤S102:控频步骤；通过流量阀及减压阀调控所述第一双孔针头中的液滴形成频率；通过空气脉冲发生器调控所述气源中的压缩空气的输出频率；步骤S103:成型步骤；依据所述流量阀、减压阀所调控的所述第一双孔针头中的液滴形成频率，及依据所述空气脉冲发生器所调控的压缩空气的输出频率；从所述第一双孔针头的下端进液口获取所需体积的液滴。
[0035]具体来说，在步骤S103 (成型步骤)中，从第一双孔针头的下端进液口所获取的液滴体积与第一双孔针头的内孔直接相关；所获取的液滴体积随着所述压缩空气输出频率的增大而减小。如参见下表试验数据所示:
[0036]
第一双孔液滴平均液滴直径口第一双孔液滴平均液滴直径口处、I Hh 47古47液?同体积扯、丨?丨卡丨?伎'/同体积针头内径直径犯围τΛ 针头内径直徬犯围τΛ
,、 ,、,、 犯围(mL) , Λ , 、, Λ 氾围(mL)
(.mm)(mm)imm)(mm；(mm)(mm)
0.162.02.00.270.843.63.4-3.71.32-1.70
0.22.52.50.521.64.13.9-4.31.99-2.66
0.252.72.70.662.164.54.3-4.72.66-3.48
0.412.9? 90 823.004.84.6-5.13.26-4.44
[0037]在步骤S103 (成型步骤)中，具体关系可为:当f2 = 2f1;贝丨J V2 = 1/2^γχ ;当f2 =
3f\，则v2 = 1/3*ν!;依次类推.........其中，V1为所述液滴的初始体积，V2为被细分后的液滴体积为所述压缩空气的初始输出频率，f2为液滴被细分时的压缩空气的输出频率。同时，当f2 = &，则V2为被细分后的液滴体积的最大值；其中，f3为液滴被细分时液滴的形成频率。
[0038]本发明提供的用于液滴细分的同轴双孔针头、装置及方法；采用同轴双孔针头(第一双孔针头40、第二双孔针头41)，通过脉冲压缩空气对液滴的冲击实现液滴细分，实际操作过程中，当脉冲压缩空气输出频率等于第一双孔针头40内液滴形成频率，则形成最大体积液滴；当脉冲压缩空气频率大于液滴形成频率，液滴体积减小比例与脉冲压缩空气频率增加比例线性相关；通过控制液滴形成频率和脉冲压缩空气频率实现液滴细分。
[0039]综上所述，本发明的有益效果为:通过改变由第二双孔针头41所输入的脉冲压缩空气的频率，相同直径的第一双孔针头40内孔可以形成不同体积的液滴；较大直径的第一双孔针头40可以形成较小体积的液滴，且针头不易堵塞；同时，脉冲压缩空气压力和体积不需要精确控制。
[0040] 最后所应说明的是，以上【具体实施方式】仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种用于液滴细分的同轴双孔针头，其特征在于，包括: 第一双孔针头，用于作为所述同轴双孔针头的内孔针头，待细分的液体从所述第一双孔针头的上端进液口被灌入，并在所述第一双孔针头的下端出液口处形成液滴，且所述液滴的体积与所述第一双孔针头的内孔直径相关； 第二双孔针头，用于作为所述同轴双孔针头的外孔针头，脉冲压缩空气从所述第二双孔针头的上端进气口被输入，并在所述第二双孔针头的下端出气口输出； 其中，所述第二双孔针头套设在所述第一双孔针头的外部，且二者呈同轴结构进行分布。
2.一种用于液滴细分的装置，其特征在于，包括: 气源，用于提供脉冲压缩空气； 液体罐，用于存储待细分的液体； 空气脉冲发生器，用于控制所述脉冲压缩空气的输出频率；其中，所述空气脉冲发生器的一端与所述气源相连； 同轴双孔针头，用于获取所需体积的液滴； 所述同轴双孔针头包括:第一双孔针头，用于作为所述同轴双孔针头的内孔针头，待细分的液体从所述第一双孔针头的上端进液口被灌入，并在所述第一双孔针头的下端出液口处形成液滴，且所述液滴的体积与所述第一双孔针头的内孔直径相关；所述同轴双孔针头中的第一双孔针头的上端进液口与所述液体罐相连； 所述同轴双孔针头还包括:第二双孔针头，用于作为所述同轴双孔针头的外孔针头，脉冲压缩空气从所述第二双孔针头的上端进气口被输入，并在所述第二双孔针头的下端出气口输出；所述同轴双孔针头中的第二双孔针头的上端进气口与所述空气脉冲发生器的另一端连接； 其中，所述第二双孔针头套设在所述第一双孔针头的外部，且二者呈同轴结构进行分布； 第一调频部件及第二调频部件，用于控制所需体积液滴的形成频率；其中，所述气源通过所述第一调频部件与所述液体罐相连；所述液体罐通过所述第二调频部件与所述第一双孔针头的上端进液口相连。
3.依据权利要求2所述的装置，其特征在于: 所述第一调频部件是减压阀； 和/或， 所述第二调频部件是流量阀。
4.一种用于液滴细分的方法，其特征在于，包括以下步骤: 灌液步骤；将液体罐中所存储的带细分的液体从第一双孔针头的上端进液口灌入所述第一双孔针头中； 输气步骤；将气源中的压缩空气从第二双孔针头的上端进气口输入所述第二双孔针头中； 控频步骤；通过流量阀及减压阀调控所述第一双孔针头中的液滴形成频率；通过空气脉冲发生器调控所述气源中的压缩空气的输出频率； 成型步骤；依据所述流量阀、减压阀所调控的所述第一双孔针头中的液滴形成频率，及依据所述空气脉冲发生器所调控的压缩空气的输出频率；从所述第一双孔针头的下端进液口获取所需体积的液滴。
5.依据权利要求4所述的方法，其特征在于: 所述成型步骤中，从所述第一双孔针头的下端进液口所获取的液滴体积随着所述压缩空气输出频率的增大而减小。
6.依据权利要求4所述的方法，其特征在于: 所述成型步骤中，当f2 = 2?\,贝丨J V2 = 1/2^!;当f2 = 3?\,贝丨J V2 = 1/3^!； 其中，V1为所述液滴的初始体积，V2为被细分后的液滴体积；f\为所述压缩空气的初始输出频率，f2为液滴被细分时的压缩空气的输出频率。
7.依据权利要求4所述的方法，其特征在于: 所述成型步骤中，当f2 = f3，则V2为被细分后的液滴体积的最大值； 其中，V2为被细分后的液滴体积；f2为液滴被细分时的压缩空气的输出频率；f3为液滴被细分时液滴的形成频率。
【文档编号】B05C11/10GK104148242SQ201410428273
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】卢俊辉 申请人:江汉大学