一种多分散异步液滴发生系统的制作方法

本实用新型涉及一种多液滴撞击实验系统，尤其是一种多分散异步液滴发生系统。

背景技术：

液滴撞击现象属于典型的自由表面流动问题，广泛存在于自然界、农业和工程技术中，对其深入研究有赖于模拟仿真和实物测试，目前在液滴撞击领域梁刚涛、魏兰、余欢、贾晓娟等做了大量的液滴撞击模拟仿真以及单液滴撞击实验，但鲜有关于多液滴的撞击研究尤其是实验研究，大多都是以模拟为主。究其原因，主要是多液滴撞击实验对实验关键设备-液滴发生器要求较高。现有的液滴发生系统适用于单液滴撞击实验，但对多液滴发生设备的研制仍处于起步阶段。很多学者在做喷雾实验时所使用的多液滴发生装置均为自行改装而成，其结构复杂，体积大，制造成本高，且其液滴发生频率可控性较差，无法产生均匀的多分散液滴，无法生成异步多分散液滴阵列。在国内也有部分关于单液滴分散的专利技术，但鲜有同步或异步多液滴发生装置的相关记载。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种结构简单、体积小、可实现异步多分散液滴阵列的多分散异步液滴发生系统。

本实用新型解决现有技术问题所采用的技术方案：一种多分散异步液滴发生系统，包括异步液滴发生器、供液装置及外部驱动装置；所述异步液滴发生器包括绝缘外壳及安装于绝缘外壳中的液滴发生组件；该液滴发生组件包括管路连接器、输液管组件及压电晶体，输液管组件包括至少两个输液管，每个输液管的外侧壁上固定有压电晶体；管路连接器的下开口端覆盖并固定有密封垫片，密封垫片上设有与输液管数量相同的固定插孔，所述输液管通过该固定插孔插接固定于密封垫片上，并使输液管与管路连接器相连通； 绝缘外壳包括包裹于液滴发生组件外侧且两端开放的柱状空腔体及位于两开放端的上金属板和下金属板；管路连接器、导线连接器插接固定于上金属板上，管路连接器的上开口端与供液装置相连；所述压电晶体分别通过导线经导线连接器与外部驱动装置相连；下金属板上设有与所述输液管的端部相配适的输液管通孔，以使输液管的端部通过输液管通孔到达绝缘外壳的外部。

所述输液管组件外侧套接有弹性套管，并使弹性套管位于管路连接器的下开口端。

所述柱状空腔体的内侧壁上设有导线通道，该导线通道与所述导线连接器相连通，每个输液管上的压电晶体通过分别通过导线经该导线通道及导线连接器与外部驱动装置相连。

所述外部驱动装置的数量与输液管的数量相配适，以使每个输液管上的压电晶体与一个外部驱动装置相连。

供液装置包括注液泵，注液泵依次通过过滤器、阀门及压力表与所述管路连接器的上开口端相连。

所述外部驱动装置为函数发生器。

所述柱状空腔体为ABS柱状空腔体，该柱状空腔体为两个半圆柱外壳拼接而成的圆柱状壳体。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型结构简单，其主要由异步液滴发生器及与异步液滴发生器配合连接的注液泵、过滤器、阀门、压力表及函数发生器组成，其中异步液滴发生器作为整个系统的主要组成部分，其在结构上采用在管路连接器的端部固定多根输液管，并在每根输液管的外侧壁上设置一压电晶体，通过对输液管组件中输液管上的压电晶体分别施加不同的震动频率从而使输液管组件产生异步液滴的效果。本实用新型通过预设频率、流体流量、压力等参数，可产生不同分布、不同频率、不同速度、不同直径的液滴，液滴尺寸均匀、稳定。产生的高频异步多分散液滴可满足液滴撞击研究中高速摄像机的拍摄需要。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构示意图。

图2是本实用新型中异步液滴发生器的结构示意图。

图3是本实用新型中液滴发生组件的结构示意图。

图4是图2的俯视图。

图5是本实用新型中输液管的结构示意图。

图中：1-异步液滴发生器、2-注液泵、3-过滤器、4-阀门、5-压力表、6-函数发生器、7-绝缘外壳、8-输液管组件、9-管路连接器、10-压电晶体、11-输液管、12-输液管固定端、13-密封垫片、14-橡胶套管、15-上金属板、16-下金属板、17-导线连接器、18-导线通道、19-导线。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式对本实用新型进行说明：

图1是本实用新型一种多分散异步液滴发生系统的系统结构示意图。一种多分散异步液滴发生系统，包括异步液滴发生器1、供液装置及外部驱动装置，其中供液装置具体为注液泵2，注液泵2依次通过过滤器3、阀门4及压力表5与本实用新型的异步液滴发生器1中的管路连接器9的上开口端相连；外部驱动装置具体为函数发生器6。函数发生器6用于与本实用新型的异步液滴发生器1中的导线连接器17相连。

图2为异步液滴发生器的结构示意图。本实用新型中的异步液滴发生器1包括绝缘外壳7及安装于绝缘外壳7中的液滴发生组件。图3示出了液滴发生组件的具体结构：该液滴发生组件包括管路连接器9、输液管组件8及压电晶体10。其中，输液管组件8包括至少两个输液管11，每个输液管11的外侧壁上可采用银基导电环氧树脂固定有压电晶体10（如图5所示），其中，压电晶体10可以采用方形或环形压电晶体；管路连接器9的下开口端设有输液管固定端12，在输液管固定端12内设有密封垫片13，并使该密封垫片13覆盖并固定于管路连接器9的下开口端，密封垫片13上设有与输液管11数量相同的固定插孔，输液管11通过该固定插孔插接固定于密封垫片13上，并使每个输液管11与管路连接器9相连通，密封垫片13的设计可以达到很好的密封效果，有效避免供液时，液体沿输液管11的外侧壁流出；为加固输液管组件8，在输液管组件8外侧套接有橡胶套管14，并使橡胶套管14位于管路连接器9的下开口端。

绝缘外壳7包括包裹于液滴发生组件外侧且两端开放的柱状空腔体及位于柱状空腔体两开放端的上金属板15和下金属板16。其中，柱状空腔体具体为为ABS柱状空腔体，如图2所示，该柱状空腔体为两个半圆柱外壳拼接而成的圆柱状壳体。如图4所示，液滴发生组件中的管路连接器9通过螺纹连接的方式插接固定于上金属板15上，以使管路连接器9的上开口端与供液装置相连；上金属板15上同样通过螺纹连接的方式插接固定有与柱状空腔体相连通的导线连接器17，为最大程度的保护线路损坏并保证走线的齐整性，优选在柱状空腔体的内侧壁上设有导线通道18，导线通道18与导线连接器17相连通，每个输液管11上的压电晶体10通过分别通过导线19经该导线通道18及导线连接器17与函数发生器6相连，具体地，函数发生器6的数量与输液管11的数量相配适，每个输液管11上的压电晶体10与对应的一个函数发生器6相连，以控制每个输液管11上的压电晶体10可在产生不同频率的周期性机械振动，以实现异步液滴的效果。下金属板16上设有与输液管11的端部相配适的输液管通孔，以使输液管11的端部通过输液管通孔到达绝缘外壳7的外部。

本实用新型的动作原理如下：注液泵2中的液体在泵动力作用下被挤出，如图1所示，以此经过滤器3、阀门4进入到异步液滴发生器1的输液管11中，与此同时函数发生器6产生电信号，诱导各个输液管11上的压电晶体10产生不同频率的周期性机械振动，经输液管11传递给管内液体，以使每个输液管11中液体从管内喷出后，在瑞利不稳定性作用下破碎成均匀的液滴,由于几个液管分别由不同频率的压电晶体10控制,所以能产生异步液滴。其中，液滴的阵列数由输液管11的数量决定；根据实际情况，可以在如果在输液管11的端部覆盖一层孔板,这时，液滴的阵列数由孔板的孔数决定，液滴大小与输液管11管径或者孔板孔径、流体种类有关，因此可通过更换不同管径的输液管11或者不同孔数、孔径的孔板来改变所要生成的液滴尺寸及阵列数。从而实现异步液滴的效果。

以上内容是结合具体的优选技术方案对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。