[发明专利]基于气动和电流体动力学混合驱动的阵列式微液滴产生装置

权利要求书

1.基于气动和电流体动力学混合驱动的阵列式微液滴产生装置，其特征在于：该产生装置由单一气动控制装置和单一高压电源组成；

单一的气动控制装置由一个连通的储液腔(1)、进出气管道(2)、单一高速电磁阀(3)、调压阀(4)和气压传感器(5)组成；进出气管道(2)和气压传感器(5)安装在储液腔(1)上，高速电磁阀(3)和调压阀(4)接在进出气管道(2)的进气一侧；喷嘴阵列(6)置于微滴产生装置底部，与储液腔(1)联通；喷嘴阵列(6)每个喷嘴通过控制系统与高压电源的输出连接；收集电极(7)置于喷嘴阵列(6)的下方，与单一高压电源(8)的地线相连接；拍摄模块包括相机(9)和照明系统(10)，安装在喷嘴阵列(6)两侧；调节相机使得喷嘴、喷嘴处的液面、以及喷出的微液滴在相机视野内，用于检测微滴喷射状态。

2.根据权利要求1所述的基于气动和电流体动力学混合驱动的阵列式微液滴产生装置，其特征在于：系统由高压气源供气，调压阀(4)用于控制高速电磁阀前端的气压，并实现对储液腔内气压脉冲幅值P_max的调控，确保P₂<P_max<P₁条件满足，将一定量超过临界体积V的液体挤出喷嘴；喷嘴阵列(6)的各个阵列式喷嘴间隔排开并安装在储液腔(1)的底部，每个喷嘴与一个开关控制单元相连，收集电极(7)放置在喷嘴的下方并保持0-20mm距离；开关控制单元和收集电极(7)接高压稳压电源(8)的输出和接地端。

3.根据权利要求1所述的基于气动和电流体动力学混合驱动的阵列式微液滴产生装置，其特征在于：针对一个喷嘴的电压控制单元，由一对互补开关组成；每一对互补开关由一个输入信号控制，不能同时导通，实现互补导通；当S₁导通，S₂关断时，喷嘴接高电压；当S₁关断，S₂导通时，喷嘴接零电压；而后，每个接高电压的喷嘴，其尖端挤出的液体会在电场力作用下迅速变形，形成“泰勒锥”，泰勒锥末端断裂形成微滴；而接零电压的喷嘴，则不会有液滴喷出。

4.根据权利要求1所述的基于气动和电流体动力学混合驱动的阵列式微液滴产生装置，其特征在于：阵列喷嘴(6)与同一储液腔体联通。

5.根据权利要求1所述的基于气动和电流体动力学混合驱动的阵列式微液滴产生装置，其特征在于：内部分立的储液腔(1)，分别装有类似喷射条件的不同种墨水。

6.根据权利要求1所述的基于气动和电流体动力学混合驱动的阵列式微液滴产生装置，其特征在于：拍摄装置(9)和光源(10)用于监测微液滴的产生过程，并辅助系统的调节与控制。

7.根据权利要求1所述的基于气动和电流体动力学混合驱动的阵列式微液滴产生装置，其特征在于：利用P₂远低于P₁的特点，首先，产生一个驱动压强脉冲；脉冲幅值为P_max；通过气动控制装置的调节功能，使得P_max大于P₂,但是小于P₁；通过在喷嘴与收集电极之间，选择性地施加电压，实现对每个喷嘴的独立控制；如果一个喷嘴与收集电极之间不施加电压，则微滴无法产生；如果一个喷嘴与收集电极之间不施加电压，则微滴产生；在没有气压脉冲驱动时：无论喷嘴与收集极板间是否施加电压，微滴都无法产生。