[发明专利]一种压电式单分散连续液滴发生器

说明书

本发明属于流体力学领域，并具体公开了一种压电式单分散连续液滴发生器，其包括储液罐、喷头、压电陶瓷、加电环和偏转电场，其中：所述储液罐用于为所述喷头供液；所述压电陶瓷设置在所述喷头上方，该压电陶瓷用于对喷头内液体进行扰动，使喷头产生均匀的单分散液滴；所述加电环设置在所述喷头下方，该加电环用于使从喷头流出的部分液滴带电；所述偏转电场设置在所述加电环下方，该偏转电场用于使带电液滴发生偏转。本发明通过压电陶瓷对液体施加外部扰动，使液体射流的规律分裂，形成均匀的单分散液滴流，同时配合设置加电环和偏转电场，可使液滴部分带电并产生偏转，从而降低液滴在液滴串中的数量密度，进而实现对液滴间距的调节。

技术领域

本发明属于流体力学领域，更具体地，涉及一种压电式单分散连续液滴发生器。

背景技术

微流体技术在液滴的制备上具有可控性强、制备出的液滴尺寸均一等巨大优势，因而成为制备液滴的重要方法，微流体技术制备液滴主要依赖于液滴发生器实现。单分散液滴在食品、制药、化妆品和其他化学工业中有着广泛的应用。

单分散液滴发生器的工作原理是基于Plateau-Rayleigh不稳定性，液体射流喷射出小孔之后，会由于Plateau-Rayleigh不稳定性断裂为液滴，但这样的液滴流是不均匀的，也难以对液滴间距进行调节，故亟需一种可形成稳定、均匀单分散液滴流的液滴发生器。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种压电式单分散连续液滴发生器，其目的在于，通过压电陶瓷对液体施加外部扰动，使液体射流的规律分裂，形成均匀的单分散液滴流，同时配合设置加电环和偏转电场，可使液滴部分带电并产生偏转，从而降低液滴在液滴串中的数量密度，进而实现对液滴间距的调节。

为实现上述目的，本发明提出了一种压电式单分散连续液滴发生器，包括储液罐、喷头、压电陶瓷、加电环和偏转电场，其中：

所述储液罐用于为所述喷头供液；所述压电陶瓷设置在所述喷头上方，该压电陶瓷用于对喷头内液体进行扰动，使喷头产生均匀的单分散液滴；所述加电环设置在所述喷头下方，该加电环用于使从喷头流出的部分液滴带电；所述偏转电场设置在所述加电环下方，该偏转电场用于使带电液滴发生偏转。

作为进一步优选的，所述喷头下端出液处针孔的直径为0.025mm～1mm。

作为进一步优选的，还包括第一方波发生器和第二方波发生器，所述第一方波发生器用于为所述压电陶瓷提供电信号，所述第二方波发生器用于为所述加电环提供电信号。

作为进一步优选的，所述第一方波发生器产生方波的频率为3kHz～120kHz。

作为进一步优选的，所述第一方波发生器的输出电压不小于5V，所述第二方波发生器的输出电压不小于300V。

作为进一步优选的，所述喷头产生液滴的初始速度为6m/s～20m/s。

作为进一步优选的，还包括压缩空气源，该压缩空气源用于为储液罐提供压力，且压缩空气源与储液罐连通处安装有压力调节器。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明通过压电陶瓷对液体施加外部扰动，使液体射流的规律分裂，形成均匀的单分散液滴流，同时配合设置加电环和偏转电场，可使液滴部分带电并产生偏转，从而降低液滴在液滴串中的数量密度，进而实现对液滴间距的调节。