CN111579208A - 一种压力可调微米级颗粒与不同表面碰撞的实验装置 - Google Patents

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李雪
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Abstract

一种压力可调微米级颗粒与不同表面碰撞的实验装置，属于细颗粒碰撞实验技术领域。这种实验装置包括电源、可调节压力实验舱、颗粒供给系统和碰撞平台，可调节压力实验舱采用透明结构，颗粒供给系统设置在上固定架上，碰撞平台通过固定底座设置在下固定架上。颗粒供给系统包含依次连接内置微型震动片的颗粒注射器、电动球阀和颗粒流动管路给料器。该实验装置结构简单，可实现微米级颗粒在不同压力条件下撞击不同材质平台，从而实现在真空、消除外界影响因素情况下，进行微米级颗粒与不同表面撞击的实验研究工作，可有效的分析颗粒碰撞接触过程的受力分析及能量损失情况，为理论计算提供有效的支撑。

Description

一种压力可调微米级颗粒与不同表面碰撞的实验装置
技术领域
本发明涉及一种压力可调微米级颗粒与不同表面碰撞的实验装置，属于细颗粒碰撞实验技术领域。
背景技术
细颗粒是环境中的重要物质，广泛存在于自然界和人类活动之中。细颗粒工程研究广泛应用于新能源、航空航天、生物制药等各个领域。细颗粒区别于粗大颗粒的主要特征在于颗粒重力和惯性效应的减弱，流动过程中更容易受到外界因素的影响，颗粒-宏观物体、颗粒-颗粒间以及颗粒-外界物理场间作用的相对增强，源于分子间范德华力的粘附力以其固有性成为了导致细颗粒特征物理过程和现象（包括粘附、团聚和沉积等）的最基础因素。
上面介绍了细颗粒在流动及碰撞过程中的影响因素，为消除外界因素对颗粒碰撞过程的影响，如气流、温度、湿度等对碰撞过程的影响，揭示碰撞接触过程的物理本质，从表征微颗粒间相互作用的力-位移关系式出发，研究细颗粒间相互作用机理，设计压力可调节条件下微米级颗粒与不同表面碰撞的实验装置是分析颗粒碰撞接触动力学必须的实验手段。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供压力可调微米级颗粒与不同表面碰撞的实验装置。该实验装置应结构简单，可实现微米级颗粒在真空条件下撞击不同材质平台，从而实现在压力可调、消除外界影响因素情况下，进行微米级颗粒与不同表面撞击的实验研究工作，可有效的分析颗粒碰撞接触过程的受力分析及能量损失情况，为理论计算提供有效的支撑。
本发明采用的技术方案是：一种压力可调微米级颗粒与不同表面碰撞的实验装置，它包括电源和可调节压力实验舱，可调节压力实验舱内通过管道连接变频真空泵和微压差变送器，它还包括设置在可调节压力实验舱中的颗粒供给系统，所述可调节压力实验舱采用透明结构，可调节压力实验舱内设有一个采用多个支柱连接上固定架和下固定架的固定支架，上固定架上设有支撑架；所述颗粒供给系统包含固定在上固定架上并设有电动球阀的颗粒流动管路和设置在支撑架上并上下可移动的颗粒注射器，在颗粒注射器中放置微颗粒和微型震动片，在颗粒流动管路的下端出口适当距离处设有可拆卸碰撞平台；所述颗粒注射器的下端出口的中心、颗粒流动管路的中心与可拆卸碰撞平台的中心在同一垂直线上；所述微型震动片、电动球阀与电源电连接；在实验时，在颗粒注射器中的微型震动片通电震动，通过调节电动球阀开度调节微颗粒的下落量，下落的微颗粒与可拆卸碰撞平台的上表面发生碰撞。
所述颗粒流动管路釆用一个螺母位于上固定架上方、另一个螺母位于上固定架下方调节颗粒流动管路与上固定架的相对位置，所述支撑架与上固定架采用螺纹连接。
所述可拆卸碰撞平台采用嵌入固定底座中进行固定。
本发明的有益效果是：这种压力可调微米级颗粒与不同表面碰撞的实验装置包括电源、可调节压力实验舱、颗粒供给系统和碰撞平台，可调节压力实验舱采用透明结构，颗粒供给系统设置在上固定架上，碰撞平台通过固定底座设置在下固定架上。颗粒供给系统包含依次连接内置微型震动片的颗粒注射器、电动球阀和颗粒流动管路给料器。该实验装置结构简单，可实现微米级颗粒在不同压力条件下撞击不同材质平台，从而实现在真空、消除外界影响因素情况下，进行微米级颗粒与不同表面撞击的实验研究工作，可有效的分析颗粒碰撞接触过程的受力分析及能量损失情况，为理论计算提供有效的支撑。
附图说明
图1是一种压力可调微米级颗粒与不同表面碰撞的实验装置的结构示意图。
图2是图1中的A放大图。
图3是图1中的B放大图。
图中：1、微压差变送器，2、支撑架，3、颗粒注射器，4、微型震动片，5、颗粒入口装置，6、电动球阀，7、颗粒流动管路，8、固定支架，8a、上固定架，8b、支柱，8c、下固定架，8d、固定底座，9、橡胶塞，10、电源，11、可调节压力实验舱，12、变频真空泵，13、可拆卸碰撞平台。
具体实施方式
图1、2、3示出了一种压力可调微米级颗粒与不同表面碰撞的实验装置结构图。图中，该实验装置包括电源10、可调节压力实验舱11和颗粒供给系统，可调节压力实验舱11内通过管道连接变频真空泵12和微压差变送器1。
可调节压力实验舱11采用透明结构，可调节压力实验舱11内设有一个采用四个支柱8b连接上固定架8a和下固定架8c的固定支架8，上固定架8a上设有支撑架2。
颗粒供给系统包含固定在上固定架8a上并设有颗粒入口装置5、电动球阀6的颗粒流动管路7和设置在支撑架2上并上下可移动的颗粒注射器3，在颗粒注射器3中放置微颗粒和微型震动片4，在颗粒流动管路7的下端出口适当距离处设有可拆卸碰撞平台13。颗粒流动管路7釆用一个螺母位于上固定架8a上方、另一个螺母位于上固定架8a下方调节颗粒流动管路7与上固定架8a的相对位置，支撑架2与上固定架8a采用螺纹连接。
颗粒注射器3的下端出口的中心、颗粒流动管路7的中心与可拆卸碰撞平台13的中心在同一垂直线上。微型震动片4、电动球阀6用穿过橡胶塞9的导线与电源10电连接。可拆卸碰撞平台13采用嵌入固定底座8d中进行固定，固定底座8d与下固定架8c固定连接。
在实验时，在颗粒注射器3中的微型震动片4通电震动，通过调节电动球阀6开度调节微颗粒的下落量，下落的微颗粒与可拆卸碰撞平台13的上表面发生碰撞。
颗粒流动管路7釆用一个螺母位于上固定架8a上方、另一个螺母位于上固定架8a下方调节颗粒流动管路7与上固定架8a的相对位置，支撑架2与上固定架8a采用螺纹连接。
采用上述的技术方案，通过调节支撑架上固定夹的高低，改变颗粒注射器的高度，可获得微米级颗粒的不同入射速度；电动球阀的口径为5mm，通过开关控制微米级颗粒的入射数量。真空实验舱用5mm厚的有机玻璃制成的长方体；实验台固定支架使用不锈钢制成，用于支撑颗粒供给系统；变频真空泵和微压差变送器用于调节并控制真空实验舱的压力，变频真空泵抽取的极限真空是20pa。

Claims (3)

1.一种压力可调微米级颗粒与不同表面碰撞的实验装置，它包括电源（10）和可调节压力实验舱（11），可调节压力实验舱（11）内通过管道连接变频真空泵（12）和微压差变送器（1），其特征是：它还包括设置在可调节压力实验舱（11）中的颗粒供给系统，所述可调节压力实验舱（11）采用透明结构，可调节压力实验舱（11）内设有一个采用多个支柱（8b）连接上固定架（8a）和下固定架（8c）的固定支架（8），上固定架（8a）上设有支撑架（2）；所述颗粒供给系统包含固定在上固定架（8a）上并设有电动球阀（6）的颗粒流动管路（7）和设置在支撑架（2）上并上下可移动的颗粒注射器（3），在颗粒注射器（3）中放置微颗粒和微型震动片（4），在颗粒流动管路（7）的下端出口适当距离处设有可拆卸碰撞平台（13）；所述颗粒注射器（3）的下端出口的中心、颗粒流动管路（7）的中心与可拆卸碰撞平台（13）的中心在同一垂直线上；所述微型震动片（4）、电动球阀（6）与电源（10）电连接；在实验时，在颗粒注射器（3）中的微型震动片（4）通电震动，通过调节电动球阀（6）开度调节微颗粒的下落量，下落的微颗粒与可拆卸碰撞平台（13）的上表面发生碰撞。
2.根据权利要求1所述的一种压力可调微米级颗粒与不同表面碰撞的实验装置，其特征是：所述颗粒流动管路（7）釆用一个螺母位于上固定架（8a）上方、另一个螺母位于上固定架（8a）下方调节颗粒流动管路（7）与上固定架（8a）的相对位置，所述支撑架（2）与上固定架（8a）采用螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的一种压力可调微米级颗粒与不同表面碰撞的实验装置，其特征是：所述可拆卸碰撞平台（13）采用嵌入固定底座（8d）中进行固定。
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