CN107660816B - 一种评估电子雾化器漏液概率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种评估电子雾化器漏液概率的方法，属于雾化器技术领域，包含：选择雾化液，并确定雾化液的密度和表面张力系数；选择雾化器，确定雾化器的储油仓体积、导油棉/绳与雾化液接触面的周长、阻油棉与雾化液接触面的周长；雾化液与储油仓接触面的周长；计算雾化液的重力G、雾化液与储油仓的表面张力f₁、雾化液与导油棉/绳的表面张力f₂、雾化液与阻油棉/绳的表面张力f₃：计算重力方向上的综合力：f＝G+f₁+f₂+f₃，当综合力与重力方向一致时，漏液；当综合力与重力方向相反时，综合力越大，漏液概率越小。

Description

一种评估电子雾化器漏液概率的方法

技术领域

本发明涉及一种评估电子雾化器漏液概率的方法。

背景技术

鉴于目前电子雾化器设计基本理念，即是将油道(雾化液进入的通道)和气道(即空气雾化的通道)进行分离，中间通过导油棉/绳连接，导油棉/绳绕发热丝。电子烟工作时，发热丝导电发热，将导油绳上的雾化液蒸发，产生雾化效果。这个过程，因导油绳两端都连接在油道上，按照连通器原理，导油绳上会一直都有烟油存在，保证雾化效果持续，直至雾化液耗尽为止。分离做得不好，雾化液会直接灌入气道，也会从进气孔流出，造成满手的雾化液。

由于使用的是流动性良好的雾化液，同时基于电子烟的结构特性，油道和气道设计无法确保百分百绝对密封，所有电子烟雾化液在受到重力的作用下从气道漏出，称为漏液。

漏液：是指雾化器在静放48h内雾化液从气孔漏出，而不是指雾化液从不正常渠道流出，比如由雾化仓玻璃外侧，雾化器底座，烟嘴外侧等非正常渠道漏出。

目前电子雾化器没有行标或国标，业内暂定为超过48h不漏液为合格品，漏液后重新清理干净可再次使用。

现有技术中，结构工程师在设计电子雾化器时，通常需要根据客户群设置发热模式(顶部或底部)、油仓容量、导油棉/绳、阻油材料(如无纺布、过滤网)等几大因素反复测试，确保雾化器在规定时间内不漏液。该模式存在几下缺陷：①工程师凭借经验初步判断是否漏液，存在很大的主观性和不确定性；②需反复打样，通过不断调节结构参数达到最佳效果。

发明内容

本发明提供一种评估电子雾化器漏液概率的方法，旨在解决现有技术中评价雾化器是否漏液主观性强、评价结果不确定、调试时间长的问题。

为实现以上目的，本发明提供一种评估电子雾化器漏液概率的方法，包含以下步骤：

选择雾化液，并确定雾化液的密度和表面张力系数；

选择雾化器，确定雾化器的储油仓体积、导油棉/绳与雾化液接触面的周长、阻油棉与雾化液接触面的周长；雾化液与储油仓接触面的周长；

计算雾化液的重力G、雾化液与储油仓的表面张力f₁、雾化液与导油棉/绳的表面张力f₂、雾化液与阻油棉/绳的表面张力f₃：

计算重力方向上的综合力：f＝G+f₁+f₂+f₃，

当f≤0时，雾化液会在小于48h内发生漏液；

当f＞0时，并

48h发生漏液的概率介于35％-45％；

48h发生漏液的概率介于5％-15％；

48h不发生漏液。

进一步的，所述雾化液的重力的计算过程为：G＝m·g＝ρ·v·g，其中，r是雾化液密度，单位是g/cm³，v是雾化液体积，单位是ml；g是重力加速度，为9.8N/kg。

进一步的，所述雾化液与储油仓的表面张力的计算过程为，f₁＝σ·l＝σ·π·D，其中，σ是表面张力系数，单位是mN/m，l是液面边界的长度，D是圆管直径；f₁是表面张力，单位是mN。

进一步的，当储油仓为环状时，f₁＝σ·π·(D₁+D₂)，D₁是圆环外径，D₂是圆环内径。

进一步的，所述雾化液与导油棉/绳的表面张力的计算过程为：f₂＝σ·l；l是导油棉/绳的长度，σ是表面张力系数。

进一步的，所述雾化液与阻油棉/绳的表面张力的计算过程为：f₃＝σ·l，l是导油棉/绳的长度，σ是表面张力系数。

本发明实现的评估电子雾化器漏液概率的方法，基于雾化液存储在烟油仓中分别受到重力和综合表面张力的作用，同时结合产品结构参数，建立一个模型，用以评估雾化器是否在规定时效内漏液，当综合表面张力与重力方向一致时，漏液；当综合表面张力与重力方向相 反时，综合力越大，漏液概率越小。本发明为结构工程师设计产品提供了数据支撑，有效帮助缩短研发流程，降低研发成本。

具体实施方式

为了清楚的了解本发明的具体实现过程和实施效果，以下将结合实施例进行详细说明。

一种评估电子雾化器漏液概率的方法，包含以下步骤：

S1，选择雾化液，并确定雾化液的密度和表面张力系数；

其中，雾化液的密度和表面张力系数等物理特性可以通过查询化学品数据库获得，也可以通过合理的物理实验检测或计算获得。

例如：

表1雾化液密度和表面张力系数

注：密度和表面张力系数为常温常压下理化性能参数；

S2，选择雾化器，确定雾化器的储油仓体积、导油棉/绳与雾化液接触面的周长、阻油棉与雾化液接触面的周长；雾化液与储油仓接触面的周长；

其中，雾化器的储油仓体积可以查询雾化器说明书，也可以通过测量获取。雾化液与储油仓接触面的周长、导油棉/绳与雾化液接触面的周长、阻油棉与雾化液接触面的周长可以通过测量相关参数并根据周长计算公式获得。

S3，计算雾化液的重力G、雾化液与储油仓的表面张力f₁、雾化液与导油棉/绳的表面张力f₂、雾化液与阻油棉/绳的表面张力f₃：

其中，雾化液的重力的计算过程为：G＝m·g＝ρ·v·g，r是雾化液密度，单位是g/cm³，v是雾化液体积，单位是ml；g是重力加速度，为9.8N/kg；无论雾化器是何种结构，雾化液所受的重力方向始终是垂直液面向下的，记为“-”。

所述雾化液与储油仓的表面张力的计算过程为，f₁＝σ·l＝σ·π·D，其中，σ是表面张力系数，单位是mN/m，l--是液面边界的长度，D--是圆管直径；f₁--是表面张力，单位是mN。雾化液与储油仓的表面张力是液体表面任意二相邻部分之间垂直于它们的单位长度分界线相互作用的拉力，方向垂直液面朝上的，记为“+”。当储油仓为环状时，f₁＝σ·π·(D₁+D₂)，D₁--是圆环外径，D₂--是圆环内径。

所述雾化液与导油棉/绳的表面张力的计算过程为：f₂＝σ·l； l是导油棉/绳的长度，σ是表面张力系数。该张力是垂直于分界线相互作用的拉力，方向垂直导油棉/绳朝上的，记为“+”。

所述雾化液与阻油棉/绳的表面张力的计算过程为：f₃＝σ·l，l是导油棉/绳的长度，σ是表面张力系数。该张力是垂直于分界线相互作用的拉力，方向垂直导油棉/绳朝上的，记为“+”。

S4，计算重力方向上的综合力：f＝G+f₁+f₂+f₃；由于这四个力中存在方向相反的力，相互抵消后，存在综合力向上或向下两种情况，当综合力向下时，力为负，综合力向上时，力为正。

具体来说，

当f≤0时，雾化液通常在48h内发生漏液；

当f＞0时，根据综合力的大小情况，又分为以下以下几种情况：

48h发生漏液的概率介于35％-45％；

48h发生漏液的概率介于5％-15％；

48h不发生漏液。

即，在结构设计时，应确保综合力为

或35％以上。

本发明中排除雾化液组装缺陷导致的漏液，如密封圈组装不到 位或受力变形等。

实施案例一

雾化器一，烟油仓体积较小，且烟雾量也有限，适用于女性或用于医疗雾化，雾化液为市面常用液，即PG:VG＝8:2，其密度和张力系数见表1。

A确定参数：①储油仓的体积：0.1cm³；②导油棉/绳与雾化液接触面的周长：10mm；③阻油棉与雾化液接触面的周长：0；④雾化液与储油仓接触面的周长：储油仓为环状，D₁＝8.5mm,D₂＝6mm,l＝πD＝3.145*(8.5+6)＝45.60mm；

B受力分析：

①重力：雾化液所受的重力方向始终是垂直液面向下的，记为“-”，根据重力公式：

G＝-m·g＝-ρ·v·g＝-1.085g/cm³*0.1cm³*9.8N/kg＝-1.063mN

②雾化液与储油仓的表面张力：表面张力是液体表面任意二相邻部分之间垂直于它们的单位长度分界线相互作用的拉力，方向垂直液面朝上的，记为“+”，计算公式是

f₁＝σ·l＝43.06mN/m*45.60mm＝1.96mN；

③雾化液与导油棉/绳的表面张力：垂直于分界线相互作用的拉力，方向垂直导油棉/绳朝上的，记为“+”

f₂＝σ·l＝43.06mN/m*0.01m＝0.43mN，l--是导油棉/绳的长度；

④雾化液与阻油棉/绳的表面张力：此雾化器没有用到阻油棉，此力f₃＝σ·l＝0；

⑤计算综合力：f＝G+f₁+f₂+f₃＝-1.063+1.96+0.43＝1.327mN

⑥判断分析：

说明雾化液所受的表面张力大于所受重力，但仍有10％概率在48h内发生漏液；

⑦实验验证：实施案例1涉及的雾化器储油仓内注满8：2雾化液后旋好，垂直静放桌面上，记录漏液的时间。实验结果如下：

实验结果与模型计算评估基本吻合。

实施案例二

选择雾化器产品二，此雾化器属于中性电子雾化器，烟油仓体积中等，适用于医疗雾化，雾化液为密度和粘度都较小的纯PG，其密度和张力系数见表1。

A确定参数：①储油仓的体积：0.46cm³；②导油棉/绳与雾化液接触面的周长：10mm；③阻油棉与雾化液接触面的周长：0；④雾化 液与储油仓接触面的周长：储油仓为环状，D₁＝8.75mm,D₂＝6mm,l＝πD＝3.145*(8.75+6)＝46.39mm；

B受力分析：

①重力：雾化液所受的重力方向始终是垂直液面向下的，记为“-”，根据重力公式

G＝-m·g＝-ρ·v·g＝-1.04g/cm³*0.46cm³*9.8N/kg＝-4.69mN；

②雾化液与储油仓的表面张力：表面张力是液体表面任意二相邻部分之间垂直于它们的单位长度分界线相互作用的拉力，方向垂直液面朝上的，记为“+”，计算公式是：

f₁＝σ·l＝38.0mN/m*46.39mm＝1.7mN

③雾化液与导油棉/绳的表面张力：垂直于分界线相互作用的拉力，方向垂直导油棉/绳朝上的，记为“+”f₂＝σ·l＝38.0mN/m*0.01m＝0.38mN，l--是导油棉/绳的长度；

④雾化液与阻油棉/绳的表面张力：此雾化器没有用到阻油棉，此力f₃＝σ·l＝0；

⑤计算综合力：f＝G+f₁+f₂+f₃＝-4.69+1.76+0.38＝-2.55mN

⑥判断分析：f<0，说明雾化液所受的表面张力远小于所受重力，雾化器极易在48h内发生漏液；

⑦实验验证：实施案例2所采用的雾化器的储油仓内注满纯PG雾化液后旋好，垂直静放桌面上，记录漏液的时间。

实验结果如下：

实验结果与模型计算评估基本吻合。

由此可见，以上实现的评估电子雾化器漏液概率的方法，对于评价雾化器是否漏液的评价效果是科学的、并可以把数据量化、客观、准确度高，重复性好，可以有效帮助雾化器研发人员科学控制雾化器的设计。

以上说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。

Claims (6)

1.一种评估电子雾化器漏液概率的方法，包含以下步骤：

选择雾化液，并确定雾化液的密度和表面张力系数；

选择雾化器，确定雾化器的储油仓体积、导油棉/绳与雾化液接触面的周长、阻油棉与雾化液接触面的周长；雾化液与储油仓接触面的周长；

计算雾化液的重力G、雾化液与储油仓的表面张力f₁、雾化液与导油棉/绳的表面张力f₂、雾化液与阻油棉/绳的表面张力f₃：

计算重力方向上的综合力：f＝G+f₁+f₂+f₃，当f≤0时，雾化液会在小于48h内发生漏液；

当综合表面张力与重力，方向相反时，

越大，48h内发生漏液概率越小；具体的：

当f＞0时，并

48h发生漏液的概率介于35％-45％；

48h发生漏液的概率介于5％-15％；

48h不发生漏液。

2.根据权利要求1所述的评估电子雾化器漏液概率的方法，其特征在于：所述雾化液的重力的计算过程为：G＝m·g＝ρ·v·g，其中，r是雾化液密度，单位是g/cm³，v是雾化液体积，单位是ml；g是重力加速度，为9.8N/kg。

3.根据权利要求1所述的评估电子雾化器漏液概率的方法，其特征在于：所述雾化液与储油仓的表面张力的计算过程为，f₁＝σ·l＝σ·π·D，其中，σ是表面张力系数，单位是mN/m，l是液面边界的长度，D--是圆管直径；f₁是表面张力，单位是mN。

4.根据权利要求3所述的评估电子雾化器漏液概率的方法，其特征在于：

当储油仓为环状时，f₁＝σ·π·(D₁+D₂)，D₁是圆环外径，D₂是圆环内径。

5.根据权利要求1所述的评估电子雾化器漏液概率的方法，其特征在于：所述雾化液与导油棉/绳的表面张力的计算过程为：f₂＝σ·l；l是导油棉/绳的长度，σ是表面张力系数。

6.根据权利要求1所述的评估电子雾化器漏液概率的方法，其特征在于：所述雾化液与阻油棉/绳的表面张力的计算过程为：f₃＝σ·l，l是导油棉/绳的长度，σ是表面张力系数。