[发明专利]一种高频、高速的微米级液滴产生装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高出射频率、高初速度、尺寸稳定的微米级液滴产生装置，属于仪器、仪表领域。 

背景技术

随着科技水平的提高，越来越多的领域需要提供微米级直径、尺寸稳定、出射频率较高且具有一定初速度的液滴产生装置，比如软X射线、极紫外发光、喷墨打印等。该类需求刺激相关研究不断涌现。 

比如公开号为US4723262B1、发明名称为“APPARATUS FOR PRODUCTION SOFT X-RAYS USING A HIGH ENERGY LASER BEAM”的美国专利，利用液体压差将储液箱内的液体通过导管压出，形成液滴流。该装置结构简单，但是无法有效控制液滴直径、液滴出射频率及出射速度。 

在控制液滴直径方面，公开号为US2007257970A1、发明名称为“DROPLETS GENERATOR”的美国专利公开说明书中首先通过导管对液体进行限流，再通过压电晶体振动使液体分离成各个小液滴，最后通过喷嘴出射。虽然液滴直径能够通过压电晶体的振动频率有效控制，但该方法生成的液滴出射初速度较低，无法应用于对液滴初速度有一定要求的装置。 

在改进初速度方面，公开号为CN102210997A、名称为“单颗粒高速液滴发生装置”的中国专利公开说明书提出了图1所示的液滴发生装置。如图1所示，储液箱1用于储存形成液滴的液体物料2，其下部与一个导管7连通，储液箱1中的液体物料2受重力作用流入导管7中，导管7的外圈安装有压电陶瓷3，通过在压电陶瓷3上施加矩形波信号改变其内径，使导管7周期性地处于导通和截至状态，从而有效地控制液滴出射频率。在液滴出口安装带电环4，使液滴带电，通过加速电场5和偏转电场6改变液滴的出射速度及出射方向。该专利申请公开说明书公开的方案能够达到控制液滴出射频率及初速度的目的，但是无法有效控制液滴直径，并且所产生的液滴上带有电荷，不利于后续应用。 

同时，现有的微米级液滴产生装置大都生成的是仅在一条线上连续的液滴链，无法实现一个平面上的空间液滴分布，限制了液滴产生装置的应用范围。 

发明内容

（一）要解决的技术问题 

本发明旨在提供一种简单可靠的高频、高速、微米级液滴产生装置，以解决现有的液滴产生装置中液滴出射频率较低、初速度控制不易、出射液滴直径不稳定、装置结构复杂等问题。 

（二）技术方案 

本发明提出一种液滴产生装置，用于将静止的液体物料转化为液滴后以一定的速度射出，该装置包括用于存储液体物料的储液箱，该储液箱的底端与至少一个进料导管相连通，该液滴产生装置还包括一个腔体，该腔体的中心位置设置有一个转轮，该转轮呈圆柱形且可以绕其中心轴进行转动，该中心轴平行于水平面；所述进料导管从所述腔体上部穿透到达所述转轮所在的空间，以便所述储液箱内的液体物料通过所述进料导管能够滴落到所述转轮的侧面，从而该转轮为流入的液体物料加速后从该转轮侧面的一个切向将所述液体物料以液滴形式甩出。 

根据本发明的具体实施方式，所述进料导管的延长线与所述转轮的中心轴不相交。 

根据本发明的具体实施方式，所述腔体由一个内壳体和一个外壳体组成，所述内壳体由外壳体包围，并且二者具有一定的间距；并且所述转轮由所述内壳体包围，且该转轮与该内壳体之间也具有一定的间距；所述进料导管从所述腔体上部依次穿透过所述外壳体和内壳体到达所述转轮所在的空间。 

根据本发明的具体实施方式，在所述腔体的内壳体与外壳体之间设置有连接该内壳体的内部与该外壳体外部的出料导管，其数量与所述出进料导管相同，并且该出料导管的延伸方向与被所述转轮甩出的液滴的前进方 向一致，以致由所述转轮甩出的液滴能够通过该出料导管出射到所述腔体的外部。 

根据本发明的具体实施方式，所述出料导管的外侧安装有压电陶瓷，该出料导管的内径可通过压电陶瓷进行调节。 

根据本发明的具体实施方式，从所述内壳体与所述外壳体的外部之间设有漏管，以便所述内壳体中的多余的液体物料通过该漏管流至所述外壳体的外部。 

根据本发明的具体实施方式，所述转轮的侧面开有凹槽，所述凹槽的数量与所述进料导管相同，且每个凹槽与每个进料导管对准。 

根据本发明的具体实施方式，所述凹槽为矩形凹槽、V形凹槽、U形凹槽或梯形凹槽。 

（三）有益效果 

本发明能够产生出射频率与直径均稳定可调、且具有一定初速度的微米级液滴。同时，本发明可通过简易改装，能产生具有一定空间分布的液滴阵列。 

附图说明