CN210434719U - 一种液滴碰撞发生装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种液滴碰撞发生装置,主要分为液滴发生模块、拍摄模块和单片机;流量型蠕动泵为第一液滴发生器和第二液滴发生器的供液装置,可控制产生液滴的粒径,气泵为第一液滴发生器和第二液滴发生器的供气装置,可赋予液滴初速度,单片机分别与第一步进电机、第二步进电机相连,可控制第一液滴发生器和第二液滴发生器的碰撞角度;高速摄像机固定在载物台上,载物台通过第一直线轴承、第二直线轴承和第一滑动导轨、第二滑动导轨相连,单片机与第三步进电机相连,控制摄像机的上下移动,对液滴碰撞过程进行拍摄。本装置可以精确控制液滴的粒径与速度,实时控制液滴碰撞的角度,装置简单,易于操作。
Description
技术领域
本实用新型属于液滴发生和碰撞技术领域,特别涉及一种速度、粒径、碰撞角度可控的液滴碰撞发生装置。
背景技术
液滴碰撞现象普遍存在于自然界及工业领域,在喷雾燃烧、生物制药、航空航天以及乳制品加工等化工工程中有着更加广泛的应用,深入开展液滴碰撞的研究具有重要的理论和现实意义。而液滴种类、液滴直径、液滴碰撞速度及角度等对液滴碰撞结果具有重要影响。
液滴发生装置主要用于液滴的变形、碰撞、破碎等现象观察实验。目前,已有的液滴发生装置,大多结构复杂,实现成本高,不能较好的实现液滴速度、粒径及角度的精准控制,而且目前没有成熟的液滴发生装置可以控制液滴的速度。
申请号为CN109682725A的中国专利《参数可调型微小液滴发生装置及其使用方法》公开了一种参数可调型的微小液滴发生装置及其使用方法,该装置可产生不同直径和不同速度的液滴,并预测液滴直径和速度对农药液滴在植物表面润湿特性的影响,能够实现多个液滴的碰撞融合现象。该装置能够实现的液滴碰撞角度没有说明,对两液滴间碰撞过程的实现存在局限性。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足,本实用新型的目的在于提供一种速度、粒径、角度可控的液滴碰撞发生装置。
本实用新型的目的是通过以下技术方案解决的:
一种液滴碰撞发生装置,包括液滴发生模块、拍摄模块和单片机;流量型蠕动泵为第一液滴发生器和第二液滴发生器的供液装置,可控制产生液滴的粒径,气泵为第一液滴发生器和第二液滴发生器的供气装置,可赋予液滴初速度,单片机分别与第一步进电机、第二步进电机相连,可控制第一液滴发生器和第二液滴发生器的碰撞角度;高速摄像机固定在载物台上,载物台通过第一直线轴承、第二直线轴承和第一滑动导轨、第二滑动导轨相连,单片机与第三步进电机相连,控制摄像机的上下移动,对液滴碰撞过程进行拍摄。
进一步的,所述的液滴发生模块包括气泵、第一步进电机、第二步进电机、第一液滴发生器、第二液滴发生器和流量型蠕动泵,流量型蠕动泵和单片机固定在底座上,第一液滴发生器通过第一输气硅胶管与气泵相连,通过第一输液硅胶管与流量型蠕动泵相连,第二液滴发生器通过第二输气硅胶管与气泵相连,通过第二输液硅胶管与流量型蠕动泵相连,通过调节流量型蠕动泵流量,控制产生液滴的粒径,通过将第一输气硅胶管的稳定气流通到第一液滴发生器的两侧,将第二输气硅胶管的稳定气流通到第二液滴发生器的两侧,赋予液滴初速度。第一步进电机、第二步进电机分别与第一液滴发生器、第二液滴发生器以及单片机相连,可实现液滴发生器的碰撞角度调节。
进一步的,所述的拍摄模块包括第一滑动导轨、第二滑动导轨、载物台、第一直线轴承、第二直线轴承、高速摄像机、第一传动轮、第三步进电机、第二传动轮、皮带和丝杆,高速摄像机固定在载物台上,载物台通过第一直线轴承、第二直线轴承分别和第一滑动导轨、第二滑动导轨相连,第一传动轮与第三步进电机相连,第二传动轮与丝杆相连,第三步进电机与单片机相连,通过单片机控制第三步进电机转动,实现高速摄像机的上下移动调节,可对液滴碰撞过程进行拍摄。
本实用新型相比现有技术有如下优点:本实用新型提供的液滴碰撞装置主要包括液滴发生模块、拍摄模块和单片机。通过流量型蠕动泵可精准控制产生液滴的粒径,通过将气泵连接到液滴发生器的两侧赋予液滴初速度,通过单片机可实时控制液滴的碰撞角度,保证了碰撞前液滴的球形度和稳定性,装置简单,易于操作。
附图说明
图1为本实用新型液滴碰撞发生装置的正视图;
图2为本实用新型液滴碰撞发生装置的左视图;
图3为本实用新型液滴碰撞装置拍摄模块的结构放大图;
图4为本实用新型液滴碰撞原理的二维示意图;
图中:液滴发生模块1、气泵11、第一步进电机110、第二步进电机111、第一输气硅胶管12、第二输气硅胶管13、第一液滴发生器14、第二液滴发生器15、第一输液硅胶管16、第二输液硅胶管17、流量型蠕动泵18、底座19、拍摄模块2、第一滑动导轨21、第一传动轮210、第三步进电机211、第二滑动导轨22、载物台23、第一直线轴承24、第二直线轴承25、高速摄像机26、丝杆27、第二传动轮28。
具体实施方式
参照图1至图4对本实用新型做进一步说明。
如图1-2所示,一种粒径、速度、角度可控的液滴碰撞发生装置,一种液滴碰撞发生装置,其特征在于,包括液滴发生模块1、拍摄模块2和单片机3,所述的液滴发生模块1包括气泵11、第一步进电机110、第二步进电机111、第一液滴发生器14、第二液滴发生器15和流量型蠕动泵18,流量型蠕动泵18和单片机3固定在底座19上,所述第一液滴发生器14通过第一输气硅胶管12与气泵11相连,通过第一输液硅胶管16与流量型蠕动泵18相连,所述第二液滴发生器通过第二输气硅胶管13与气泵11相连,通过第二输液硅胶管17与流量型蠕动泵18相连,通过调节流量型蠕动泵18流量,控制产生液滴的粒径,通过将第一输气硅胶管12的稳定气流通到第一液滴发生器14的两侧,将第二输气硅胶管13的稳定气流通到第二液滴发生器15的两侧,赋予液滴初速度。所述第一步进电机110与第一液滴发生器14、单片机3相连,所述第二步进电机111与第二液滴发生器15、单片机3相连,可实现液滴发生器的碰撞角度调节。所述的拍摄模块2包括第一滑动导轨21、第二滑动导轨22、载物台23、第一直线轴承24、第二直线轴承25、高速摄像机26、丝杆27,所述高速摄像机26固定在载物台23上,通过第一直线轴承24、第二直线轴承25分别和第一滑动导轨21、第二滑动导轨22相连,实现高速摄像机的上下移动调节,可对液滴碰撞过程进行拍摄。
如图3所示拍摄模块(2)中还设有第一传动轮210,第三步进电机211、第二传动轮28、皮带29,所述第一传动轮210与第三步进电机211相连,第三步进电机211与单片机3相连,第二传动轮28与丝杆27相连,通过单片机3控制第三步进电机211转动,控制高速摄像机26的上下移动,实现液滴碰撞的拍摄。
如图4所示,液滴发生器通过输液硅胶管与流量型蠕动泵相连,通过确定产生液滴的粒径控制蠕动泵的流量,公式为:QLt-πd2L/4=πD3/6,QL为蠕动泵流量,t为蠕动泵通液时间,d为输液软胶管内径,L为输液软胶管长度,D为产生液滴的粒径;气泵通过输气硅胶管将稳定气流通到液滴发生器的两侧,赋予液滴初速度,公式为:Qq=πd2v/4,Qq为气泵流量,v为气体流速,液滴碰撞时水平方向的速度为vL=vcosθ,θ为液滴碰撞角度。单片机分别与液滴发生器和高速摄像机相连,可控制液滴发生器的碰撞角度以及碰撞过程的拍摄。所述单片机均可采用51单片机,但不限于此。
Claims (3)
1.一种液滴碰撞发生装置,其特征在于,包括液滴发生模块(1)、拍摄模块(2)和单片机(3);所述液滴发生模块(1)包括气泵(11)、第一步进电机(110)、第二步进电机(111)、第一液滴发生器(14)、第二液滴发生器(15)和流量型蠕动泵(18),所述气泵(11)、流量型蠕动泵(18)分别为第一液滴发生器(14)、第二液滴发生器(15)的供气和供液装置,可产生速度和粒径可控的液滴,所述第一步进电机(110)、第二步进电机(111)和单片机(3)相连,可控制液滴发生器的碰撞角度;所述的拍摄模块(2)包括第一滑动导轨(21)、第一传动轮(210),第三步进电机(211)、第二滑动导轨(22)、载物台(23)、第一直线轴承(24)、第二直线轴承(25)、高速摄像机(26)、丝杆(27)、第二传动轮(28)、皮带(29),所述高速摄像机(26)固定在载物台(23)上,载物台(23)通过第一直线轴承(24)、第二直线轴承(25)分别和第一滑动导轨(21)、第二滑动导轨(22)相连,所述第一传动轮(210)与第三步进电机(211)相连,第二传动轮(28)与丝杆(27)相连,第三步进电机(211)与单片机(3)相连,通过单片机(3)控制第三步进电机(211)转动,控制高速摄像机(26)的上下移动,实现液滴碰撞的拍摄。
2.根据权利要求1所述的液滴碰撞发生装置,其特征在于:所述的液滴发生模块(1)包括气泵(11)、第一步进电机(110)、第二步进电机(111)、第一液滴发生器(14)、第二液滴发生器(15)和流量型蠕动泵(18),所述流量型蠕动泵(18)和单片机(3)固定在底座(19)上,所述第一液滴发生器(14)通过第一输气硅胶管(12)与气泵(11)相连,通过第一输液硅胶管(16)与流量型蠕动泵(18)相连,所述第二液滴发生器通过第二输气硅胶管(13)与气泵(11)相连,通过第二输液硅胶管(17)与流量型蠕动泵(18)相连,通过调节流量型蠕动泵(18)流量,控制产生液滴的粒径,通过将第一输气硅胶管(12)的稳定气流通到第一液滴发生器(14)的两侧,将第二输气硅胶管(13)的稳定气流通到第二液滴发生器(15)的两侧,赋予液滴初速度,所述第一步进电机(110)与第一液滴发生器(14)、单片机(3)相连,所述第二步进电机(111)与第二液滴发生器(15)、单片机(3)相连,可实现液滴发生器的碰撞角度调节。
3.根据权利要求1所述的液滴碰撞发生装置,其特征在于:所述的拍摄模块(2)包括第一滑动导轨(21)、第一传动轮(210),第三步进电机(211)、第二滑动导轨(22)、载物台(23)、第一直线轴承(24)、第二直线轴承(25)、高速摄像机(26)、丝杆(27)、第二传动轮(28)、皮带(29),所述高速摄像机(26)固定在载物台(23)上,载物台(23)通过第一直线轴承(24)、第二直线轴承(25)分别和第一滑动导轨(21)、第二滑动导轨(22)相连,所述第一传动轮(210)与第三步进电机(211)相连,第二传动轮(28)与丝杆(27)相连,第三步进电机(211)与单片机(3)相连,通过单片机(3)控制第三步进电机(211)转动,控制高速摄像机(26)的上下移动,实现液滴碰撞的拍摄。
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CN110201812A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-09-06 | 中国计量大学 | 一种液滴碰撞发生装置 |
US20220371319A1 (en) * | 2019-10-02 | 2022-11-24 | Piotr JEUTÉ | A method and system for controlling drop collisions in a drop on demand printing apparatus |
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2019
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