CN110646327A - 一种双通道微滴发生撞击观测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微滴观测技术领域，具体来说是一种双通道微滴发生撞击观测装置，其特征在于包括一个横向运动模组，横向运动模组能沿横向运动；两个竖向运动模组，竖向运动模组能沿竖向运动；两个竖向运动模组上分别设有U轴调节台和液滴发生系统；U轴调节台上均设有带单通道压电喷喷头，其优点在于：压电喷头，可以产生PL级的微小液滴，并且喷出的液滴会以1‑3m/s的速度离开喷嘴，保证液滴在融合前方向的稳定型；压电喷头安装在左右两侧的旋转模组上，可以实现液滴从60‑180度范围内液滴撞击测试分析，其两个喷嘴的间距为4‑6mm，对应安装喷头的喷头安装机构喷嘴处带有保护结构，避免压电喷头机械碰撞损坏。
Description
技术领域
本发明涉及微滴观测技术领域，具体来说是一种双通道微滴发生撞击观测装置。
背景技术
液滴撞击现象的研究对能源、动力及航空等领域的深入发展有重要意义。探寻液滴撞击过程中的能量变化特征以及撞击特征参数间的关系是目前研究的重点。近年来，液滴撞击疏水和超疏水材料表面的动态特性研究获得广泛关注，其研究液滴碰撞过程中的动态行为，即检测接触时间、实际碰撞面积、微结构几何参数、各项异性湿润即最大铺展直接的关系。
目前在研究液滴碰撞实验液滴发生器可以使用点胶注射机构或者压电喷头，但仅限于单种液滴对其他材料的撞击实验研究，本发明及对液滴撞击研究的拓展，提供双喷头结构，形成的两个液滴在空中发生撞击后融合再次进行对其他材料的撞击，其对液滴的属性研究，撞击力学分析具有重大意义。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供采用双喷头结构，通过精密的位置控制两个液滴的撞击，进一步进行观测的微滴发生撞击观测装置。
为了实现上述目的，设计一种双通道微滴发生撞击观测装置，其特征在于包括一个横向运动模组，横向运动模组能沿横向运动；两个竖向运动模组，竖向运动模组能沿竖向运动；两个竖向运动模组上分别设有U轴调节台和液滴发生系统；U轴调节台上均设有带单通道压电喷喷头。
还包括运动控制系统，运动控制系统包含光学平板、安装立柱、横向直线电机、横向右侧滑块、横向左侧滑块、右侧竖向轴、右侧竖向轴滑块、左侧竖向轴、左侧竖向轴滑块组成，两个安装立柱安装在光学平板上，横向直线电机安装在安装立柱，横向直线电机设有横向右侧滑块和横向左侧滑块，横向右侧滑块和横向左侧滑块能独立横向运动，横向右侧滑块上安装有右侧竖向轴，右侧竖向轴上滑块右侧竖向轴滑块上安装有右侧安装板，横向左侧滑块上安装有左侧竖向轴，左侧竖向轴上滑块左侧竖向轴滑块上安装有左侧安装板，右侧安装板和左侧安装板上分别安装有右侧旋转U轴和左侧旋转U轴。
还包括液滴发生系统，液滴发生系统由储液瓶、喷头安装块、压电喷头、安装板、压力控制系统和压电喷头控制器；储液瓶放置在安装板上，储液瓶气路管连接压力控制系统，液路管连接压电喷头，压电喷头安装在喷头安装块，喷头安装块安装在旋转U轴上，通过调节旋转U轴来调节压电喷头的角度。
还包括视觉观测系统，视觉观测系统包括频闪灯、相机安装立柱、相机、镜头，相机安装立柱安装在光学平板上，镜头安装在相机安装立柱上，相机安装在镜头上，频闪灯安装在左侧喷头安装块上，频闪灯与镜头处于同一轴线上，右侧压电喷头和左侧压电喷头喷嘴在相机视野范围内。
所述的U轴调节台上设有圆盘式转子，转子底部设有定子，转子一侧设有调节旋钮，用于控制转子作周侧旋转，转子另一侧设有转子固定旋钮。
本发明同现有技术相比，其优点在于：压电喷头，可以产生PL级的微小液滴，并且喷出的液滴会以1-3m/s的速度离开喷嘴，保证液滴在融合前方向的稳定型；压电喷头安装在左右两侧的旋转模组上，可以实现液滴从60-180度范围内液滴撞击测试分析，其两个喷嘴的间距为4-6mm，对应安装喷头的喷头安装机构喷嘴处带有保护结构，避免压电喷头机械碰撞损坏。
附图说明
图1是本发明正面立体图；
图2是本发明背面立体图；
图3是本发明U轴调节台示意图；
图中：1.光学平板 2.安装立柱 3.横向直线电机 4.横向右侧滑块 5.横向左侧滑块6.右侧竖向轴 7.竖向右侧滑块 8.左侧竖向轴 9.竖向左侧滑块 10.右侧安装板 11.右侧储液瓶 12.右侧旋转U轴 13.右侧喷头安装块 14.右侧压电喷头 15.左侧安装板 16.左侧储液瓶 17.左侧旋转U轴 18.左侧喷头安装块 19.左侧压电喷头 20.频闪灯 21.相机安装立柱 22.相机 23.镜头 24.调节旋钮 25.定子 26.转子 27.转子固定旋钮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，运动控制系统包含光学平板1、安装立柱2、横向直线电机3、横向右侧滑块4、横向左侧滑块5、右侧竖向轴6、竖向右侧滑块7、左侧竖向轴8和竖向左侧滑块9组成，安装立柱2安装在光学平板1上左右各一个，横向直线电机3安装在安装立柱2，横向直线电机3有2个滑块，分别是横向右侧滑块4和横向左侧滑块5，横向右侧滑块4和横向左侧滑块5可以独立左右运动，横向右侧滑块4上安装有右侧竖向轴6，右侧竖向轴6上滑块竖向右侧滑块7上安装有右侧安装板10，竖向左侧滑块5上安装有左侧竖向轴8，左侧竖向轴8上滑块竖向左侧滑块9上安装有左侧安装板15.，右侧安装板10和左侧安装板15上分别安装有右侧旋转U轴12和左侧旋转U轴17，右侧旋转U轴12和左侧旋转U轴17本专利采用手动式旋转调节台，可以换为直线旋转电机。
如图1所示，液滴发生系统是由右侧储液瓶11、右侧喷头安装块13、右侧压电喷头14、左侧安装板15、左侧储液瓶16、左侧喷头安装块18、左侧压电喷头19和压力控制系统24、压电喷头控制器25；右侧储液瓶11放置在右侧安装板10安装位，储液瓶气路管连接压力控制系统24，液路管连接右侧压电平喷头14，右侧压电平喷头14安装在右侧喷头安装块13，右侧喷头安装块13安装在右侧旋转U轴12上，可以通过调节右侧旋转U轴12来调节右侧压电平喷头14的角度，左侧储液瓶16安装在左侧安装板15安装位，储液瓶气路管连接压力控制系统24，液路管连接左侧压电平喷头19，左侧压电平喷头15安装在左侧喷头安装块18，左侧喷头安装块18安装在左侧旋转U轴17上，可以通过调节左侧旋转U轴17来调节左侧压电平喷头15的角度，右侧压电平喷头14和左侧压电平喷头15在工作时需要保证两个喷嘴距离为4-6mm，便于相机进行有效观测，右侧压电平喷头14和左侧压电平喷头15的具体位置可以通过横向模组、竖向模组及对应旋转模组进行控制。
如图1所示视觉观测系统包括频闪灯20、相机安装立柱21、相机22、镜头23，相机安装立柱21安装在光学平板上，镜头23安装在相机安装立柱21上，相机22安装在镜头23上，频闪灯20安装在左侧喷头安装块上，频闪灯20与镜头23处于同一轴线上，右侧压电平喷头14和左侧压电平喷头15喷嘴在相机22视野范围内。
以上运动控制系统、视觉观测系统、液滴发生系统通过计算机进行控制，如优选直线旋转电机，可以直接通过计算机软件实现右侧压电平喷头14和左侧压电平喷头15的精确位置定位，满足不同角度对位；设备使用时，通过气压控制系统24控制储液瓶内部溶液至喷嘴处，并保持稳定状态，通过压电喷头控制25对两侧喷头进行协调控制以实现液滴，及与软件控制技术，可以实现两侧发生液滴的精确发生时间或相对延时发生时间；利用频闪观测法可以模拟液滴撞击过程中的状态变化，相机22建议使用高倍率工业相机或高速相机；喷头下方可以按照底板或其他支撑机构，便于测试材料的摆放。
Claims (5)
1.一种双通道微滴发生撞击观测装置，其特征在于包括
一个横向运动模组，横向运动模组能沿横向运动；
两个竖向运动模组，竖向运动模组能沿竖向运动；
两个竖向运动模组上分别设有U轴调节台和液滴发生系统；
U轴调节台上均设有带单通道压电喷喷头。
2.如权利要求1所述的一种双通道微滴发生撞击观测装置，其特征在于观测装置还包括运动控制系统，运动控制系统包含光学平板、安装立柱、横向直线电机、横向右侧滑块、横向左侧滑块、右侧竖向轴、右侧竖向轴滑块、左侧竖向轴、左侧竖向轴滑块组成，两个安装立柱安装在光学平板上，横向直线电机安装在安装立柱，横向直线电机设有横向右侧滑块和横向左侧滑块，横向右侧滑块和横向左侧滑块能独立横向运动，横向右侧滑块上安装有右侧竖向轴，右侧竖向轴上滑块右侧竖向轴滑块上安装有右侧安装板，横向左侧滑块上安装有左侧竖向轴，左侧竖向轴上滑块左侧竖向轴滑块上安装有左侧安装板，右侧安装板和左侧安装板上分别安装有右侧旋转U轴和左侧旋转U轴。
3.如权利要求1所述的一种双通道微滴发生撞击观测装置，其特征在于观测装置还包括液滴发生系统，液滴发生系统由储液瓶、喷头安装块、压电喷头、安装板、压力控制系统和压电喷头控制器；储液瓶放置在安装板上，储液瓶气路管连接压力控制系统，液路管连接压电喷头，压电喷头安装在喷头安装块，喷头安装块安装在旋转U轴上，通过调节旋转U轴来调节压电喷头的角度。
4.如权利要求1所述的一种双通道微滴发生撞击观测装置，其特征在于观测装置还包括视觉观测系统，视觉观测系统包括频闪灯、相机安装立柱、相机、镜头，相机安装立柱安装在光学平板上，镜头安装在相机安装立柱上，相机安装在镜头上，频闪灯安装在左侧喷头安装块上，频闪灯与镜头处于同一轴线上，右侧压电喷头和左侧压电喷头喷嘴在相机视野范围内。
5.如权利要求1所述的一种双通道微滴发生撞击观测装置，其特征在于：所述的U轴调节台上设有圆盘式转子，转子底部设有定子，转子一侧设有调节旋钮，用于控制转子作周侧旋转，转子另一侧设有转子固定旋钮。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111504598A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-08-07 | 电子科技大学 | 一种促进液滴冲击飞溅实验装置及其应用 |
| CN114225987A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-03-25 | 北京理工大学 | 一种可分别控制的双液滴生成装置 |
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| CN111504598A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-08-07 | 电子科技大学 | 一种促进液滴冲击飞溅实验装置及其应用 |
| CN111504598B (zh) * | 2020-04-10 | 2021-09-28 | 电子科技大学 | 一种促进液滴冲击飞溅实验装置及其应用 |
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