[实用新型]一种基于毛细现象的超声雾化装置

说明书

技术领域

本实用新型属于微重力技术领域，具体涉及一种基于毛细现象的超声雾化装置，用于微重力或失重环境下产生检测烟雾报警器的安全模拟烟雾。

背景技术

载人航天器(载人火箭、飞船及空间站等)中满足着火条件(有可燃物、氧气及可能的点火源)，史上发生过多次火灾，所以载人航天器上都装有火灾烟雾探测报警器，因此需要定期对火灾报警器进行检测，以确认报警器是否工作正常。通常检测火灾烟雾报警器功能要利用模拟烟雾进行。而载人航天器中为微重力或近失重环境及微小密闭空间，完全不同于常规环境，要求模拟烟雾具有轻便、安全、有效、洁净、无污染等特性，目前，尚没有满足检测要求的模拟烟雾的方法。研究表明，水雾的粒径与火灾烟雾颗粒近似，对火灾报警器的作用效果与火灾烟雾相似，可用以模拟火灾烟雾。但常规环境下的水雾发生装置在微重力环境下将不能正常工作而失去水雾发生功能。本实用新型提出一种微重力或失重环境下产生精细水雾以模拟火灾烟雾的方法，可作为一种在空间站上检测烟雾报警器有效性的技术方案。另外，在一些特殊的环境，如严格禁止火灾烟雾产生的场所，本实用新型所述装置也可以作为检测其火灾烟雾探测器的一种辅助设备。

超声雾化的基本原理是利用高频振荡将水分子结构打散而产生水雾，无需加热、加压或添加化学试剂，使用方便，产生的气雾清洁、无污染，不会对外界环境造成污染。超声雾化的实现包括两个基本条件：第一、高频振荡能有效传导至液体内部；第二、为便于水雾及时脱离液体，液体需存在部分自由表面。在常重力环境中，一般地，液体上表面为自由表面，在重力及高频振荡的压力共同作用，振荡产生的水雾可以及时脱离液体表面。而在微重力环境，特别是完全失重环境中，由于没有了重力的作用，常规的超声雾化就难以发挥出预期的效果。

实用新型内容

本实用新型技术解决方案；为了克服常规超声雾化器不能适用于失重或微重力环境下的缺点，对现有超声雾化技术进行了改进，提供一种基于毛细现象的超声雾化装置，装置设置的毛细孔塞能保证其适用于失重或微重力环境；小巧、便携，有利于在空间站或微重力实验舱等密闭有限空间内使用；无需外接电源，使用方便；产生的模拟气雾绿色、清洁，雾化效果好，不会对封闭空间内空气造成污染，可作为失重或微重力环境中检测火灾烟雾报警器的有效装置。

本实用新型技术解决方案：基于毛细现象的超声雾化装置，包括雾化器本体和雾化器盖，雾化器本体为圆柱状，雾化器盖为圆柱形筒状。

所述雾化器本体内部包括高频振动源和盛水杯，两者之间填充不可压缩的振动传导介质；所述雾化器本体上还装设有电源、雾化器开关以及导流风扇，导流风扇从外界抽吸空气进入雾化器本体内部，并将携带水雾的气流从水雾出口排出；开启雾化器开关，高频振动源开始振动，同时导流风扇开始运转；关闭雾化器开关，高频振动源停止振动，导流风扇停止运作；

所述雾化器盛水杯为圆柱形筒状结构，接近底部的侧壁上设有注水孔和注水孔塞，盛水杯内设有毛细孔塞，所述毛细孔塞外直径与盛水杯内壁直径相等且与盛水杯内壁贴合紧密；为避免缓冲振动，毛细孔塞为刚性材料制成，如瓷质材料、玉石等。毛细孔塞上部装设一层两级级微孔筛选网，初级微孔筛选网和次级微孔筛选网，初级微孔筛选网孔径能容纳水雾通过并可阻止大粒径水滴通过，次级微孔筛选网能进一步筛选气雾中的液体微粒，以保证气雾出口排出的气雾中不含大颗粒液滴；所述两级微孔筛选网为非亲水刚性材料制成，例如可选用金属、瓷质材料等，表面预先经过超疏水特性处理，如在表面施涂常见的不粘锅中所使用的特氟龙不粘涂层等，能避免液滴充满微孔而影响水雾自由穿过。

在雾化器盖水雾出口处设有水雾出口挡板，在雾化装置不用时可封闭出口，降低雾化器内水分挥发。

微重力环境下液体由于失去了重力的作用，其整个外表面都是自由的。本实用新型所述装置将液体通过毛细孔塞限制于雾化杯内部，液体与毛细孔塞接触的区域会由于毛细现象而填充于毛细管孔内。

地面条件下，毛细管内液柱上升高度h可表示为：

h=2γcosθρgr]]>

其中γ为表面张力，θ为接触角，ρ为液体密度，g为重力加速度，r为毛细管半径。