[发明专利]一种用于精密设备的分段式喷嘴

说明书

本发明属于液滴喷射相关装置领域，公开了一种用于精密设备的分段式喷嘴，上部喷嘴沿着液体输送的方向呈光滑收缩的腔道结构，下部喷嘴的入口与上部喷嘴的出口保持相连，并且下部喷嘴的下端出口截面被设计为带尖角的异形形状。本发明通过增大入口直径与收缩直径的比例和上部喷嘴长度与下部喷嘴长度的比例，可大幅提高液滴的喷射速度；此外本发明的喷嘴出口优选设计为曲面三角形，可有效减小喷射液滴的体积；同时本发明无需复杂的外部设备，只需优化喷嘴结构，不仅可以保持设备的整体性，减小应用成本，并且不因环境的变化而影响优化效果，具有简单可靠的优点，可有效满足各类精密设备对液滴高速和微体积的要求。

技术领域

本发明属于液滴喷射相关装置领域，更具体地，涉及一种用于精密设备的分段式喷嘴。

背景技术

液滴喷射是一种用外力迫使液体以液滴的形式从小孔中射出的技术，广泛应用于喷墨打印、微机电芯片制造以及生物制药微计量输送等方面。液滴喷射包含很多种形式，其中外接喷嘴是最普遍的一种实现微量流体输运的方法，并且根据设备和实现功能的不同，外接喷嘴的材料和尺寸也不尽相同。例如利用电流体动力学方法时，主要通过金属喷头底部形成泰勒锥来进行喷雾或液滴的喷射；或是在拉制的玻璃管外包裹压电材料，通过外部脉冲信号实现按需式液滴喷射等。

目前一般采用改变外部条件如驱动脉冲信号的形状或幅度等改变喷射出液滴的速度与体积。US5726690A公开了一种通过变化驱动脉冲宽度来控制液滴体积的方法，当电印刷脉冲加热喷墨发电室电阻时，其旁边的一小部分墨水蒸发并从打印头喷出一滴液滴，通过排列的喷嘴形成点阵图案；该发明主要通过缩短脉冲宽度和提高加热速率的方法达到减少液滴体积的目的，但其控制条件的选取依赖于不同喷射介质及外部环境如温度等的变化，对于精密设备中对液滴高速和微体积的要求无法很好满足。

为更大程度地提高液滴的喷射质量并且降低外部条件的影响，需要对喷嘴的结构进行改进，US4990939A公开了一种新型的气泡喷墨喷嘴，该发明通过由加热墨水的加热器形成气泡的扩张力来喷射墨滴，其中热绝缘材料的蓄热层设置在加热器内并与具有大导热率的基板相结合，使得在喷射墨滴后立即在加热器附近形成的等温线朝向墨室延伸，气泡形成后剩余的热量立即消散因此能够得到高速的响应；此发明通过对喷嘴结构进行改进从而提高液滴喷射的响应速度，但是该设备构造复杂并且需要进行精密控制，成本较高、应用范围较窄。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进要求，本发明提供了一种用于精密设备的分段式喷嘴，其中通过对喷嘴结构的改进，相应不仅可以达到减小液滴体积和提高液滴速度的效果，同时不因环境变化影响改进效果，因而尤其适用于各类精密设备的应用场合。

为实现上述目的，本发明提出了一种用于精密设备的分段式喷嘴，其特征在于，该喷嘴由上部喷嘴和下部喷嘴彼此连接而成，其中：

所述上部喷嘴的入口用于与液体输送通道相连通，并且它沿着液体输送的方向呈光滑收缩的腔道结构，由此使得输送至该上部喷嘴的液体流速得以提高；

所述下部喷嘴的入口与所述上部喷嘴的出口保持相连，来自所述上部喷嘴的流体经由该下部喷嘴的下端出口最终喷射出去，并进入与之相连的流动区，其中所述下部喷嘴的下端出口截面被设计为带尖角的异形形状，使得每次喷射出去的液滴体积得以减小。

作为进一步优选地，对于所述上部喷嘴而言，它的入口直径被设定为D，它的收缩直径被设定为d，并且该上部喷嘴的整体长度被设定为L；对于所述下部喷嘴而言，它的整体长度被设定为l，所述D/d为10/3～10，L/l为9～39；

作为进一步优选地，所述下部喷嘴的下端出口截面被优选设计为曲面三角形。

作为进一步优选地，所述用于精密设备的分段式喷嘴优选用于压电按需式液滴喷射设备。

作为进一步优选地，所述用于精密设备的分段式喷嘴优选被设计为可自由拆卸组装的模块式结构。