[发明专利]一种双流式单分散液滴流发生方法与装置

说明书

本发明公开了一种双流式单分散液滴流发生方法：注射泵推动注射器将储液瓶中的液体连续注入到液滴流发生器中，从液滴流发生器的两个微孔喷射到空气中，形成两股射流；压电驱动器向液滴流发生器中的压电陶瓷片发送电压扰动波，驱动液滴流发生器产生一定频率的振动，在两股射流上形成扰动波，使其断裂为两束单分散液滴流。本发明还公开了一种双流式单分散液滴流发生装置，所述装置包括液滴流发生器、注射器、注射泵、压电驱动器及储液瓶；所述液滴流发生器包括压电陶瓷片，所述压电驱动器与压电陶瓷片相连。本发明提供的双流式单分散液滴流发生方法及装置可以解决多束液滴射流的控制问题，实现不同液滴粒径、液滴间距、流束间距的液滴流发生。

技术领域

本发明涉及液滴制备领域，具体涉及一种双流式单分散液滴流发生方法与装置。

背景技术

在喷墨打印、电路板封装、农药喷洒、燃烧室燃油喷雾燃烧、喷雾冷却等领域中，微米级液滴的产生都具有非常高的应用价值。对单液滴、单分散液滴流行为的观测，在喷雾碰撞、破碎、蒸发与燃烧领域有重要意义。因而，产生初始参数可控的微米级液滴具有工业和科研领域的重大需求。

微米级液滴喷射主要分为压电式、热泡式、阀控式、静电式和微注射式五大类。其中，压电式和热泡式是目前应用最广泛、发展最为成熟的喷射技术。压电式喷射技术主要利用逆压电效应，可控的扰动波信号通过驱动装置在压电器件上施加电压信号，使其产生变形并挤压液滴使其从微孔中喷出。压电式喷射技术的优点在于，对液体的控制能力强，喷射精度高；反应速度快，喷射范围广；可喷射液滴的粘度范围大。

对于液滴流发生装置，公开号为CN 1404993的中国专利公开了一种用于喷墨打印机喷头的微小液滴流发生器。公开号为CN 108927234A的中国专利公开了一种基于压电激震机理的液滴发生系统，计算机控制驱动电源发送压电信号，通过压电陶瓷片发生形变使得液滴流发生器腔体体积发生变化，液滴通过流道和喷嘴被挤出，用于产生一定范围内可精确控制液滴参数的稳定的小液滴。公开号为CN 107051805A的中国专利公开了一种多激励振动的液滴流发生器装置，通过分别独立控制多片振动片，产生不同方向的射流扰动源，用于研究射流形态在不同方向和不同特征参数的射流特性。

通过对现有技术文献的检索发现，还未有相关装置能够同时产生两束不同形态参数的单分散液滴流。而在实际研究和应用中，多数情况是不同形态的液滴相互作用，例如液滴蒸发中不同形态液滴阵列的相互影响。因而，亟需研究并开发一种双流式的单分散液滴流发生方法与装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双流式单分散液滴流发生方法与装置，解决多束液滴射流的控制问题，实现不同液滴粒径、液滴间距、流束间距的液滴流发生。

本发明提供如下技术方案：

一种双流式单分散液滴流发生方法，包括以下步骤：

(1)注射泵推动注射器将储液瓶中的液体连续注入到液滴流发生器中，从液滴流发生器的两个微孔喷射到空气中，形成两股射流；

(2)电驱动器向液滴流发生器中的压电陶瓷片发送电压扰动波，驱动液滴流发生器产生一定频率的振动，在两股射流上形成扰动波，使其断裂为两束单分散液滴流。

在步骤(1)中，所述液滴流发生器的两个微孔包括第一微孔和第二微孔，第一微孔的直径d₁与第二微孔的直径d₂之比为：1＜d₁/d₂＜2.4。通过设置上述直径比，可以保证能同时使两束射流破碎为单分散液滴流。

在步骤(1)中，第一微孔与第二微孔的间距＞3d₁。通过设置上述间距，可以防止两束射流间相互影响。

在步骤(2)中电压扰动波的波长范围为：πd₁λ7.5d₂。