CN105772245B - 一种液滴喷射分离装置与分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于液滴喷射技术领域，尤其涉及一种液滴喷射分离装置与分离方法，包括支架以及安装在支架上的圆筒型直线感应电机一次侧、与圆筒型直线感应电机一次侧对应的空心圆筒型直线感应电机二次侧、控制圆筒型直线感应电机的控制器、夹止结构，夹止结构通过螺纹连接到空心圆筒型直线感应电机二次侧并与其保持同轴配合，可换夹止结构的内径、外径以及长度尺寸、材料根据提取液滴的溶液性质选择，圆筒型直线感应电机的速度通过控制器调节，根据所需液滴的尺寸与数量决定。本发明的有益效果为：通过液体与固体的粘性在分析过程中的“夹止”效应产生微液滴，液滴会从夹止结构与空心圆筒型直线感应电机二次侧向上喷射出，从而达到获取微小液滴的目的。

Description

一种液滴喷射分离装置与分离方法

技术领域

本发明属于液滴喷射技术领域，尤其涉及一种液滴喷射分离装置与分离方法。

背景技术

随着科技的进步，制造工艺的提升，微小液滴的制备起着越来越重要的作用，例如制造液晶显示器、微型透镜阵列、微机械制造、生物芯片等。在生物医疗方面的试剂的微量提取以及汽车喷涂方面对微型液滴的制备需求愈来愈苛刻。

液滴喷射是一种借助外力使液体细分为液滴的形式并从其分离射出的技术。液滴喷射方式主要包括电荷控制型、电热式、压电式等方法。液滴喷射技术具有结构简单、成本低、节省材料、控制精度高、易于控制等优点，但是上述方式都包含喷嘴这一元件，而且由于要得到微小液滴，所以喷嘴必须足够小，这样喷嘴最容易出现堵塞等问题。并且在生物制药中试剂的提取、检测方面，液滴分离的方式需要更自动化的可控装置。并且现在大都是向下喷射或侧向喷射，不能满足液滴向上喷射的需要。

发明内容

为了克服现有技术中微液滴制备时喷嘴容易堵塞的问题，并且现在大都是向下喷射或侧向喷射，为了解决微液滴向上喷射且喷嘴堵塞的问题，本发明提供了一种液滴喷射分离装置与分离方法。

为了实现上述向上喷射的微液滴的分离、解决喷嘴堵塞的问题，本发明采用的技术方案是：

一种液滴喷射分离装置，其特征在于包括直线感应电机、控制直线感应电机的控制器、夹止结构，所述直线感应电机与所述控制器连接，所述夹止结构设置在所述直线感应电机下端，并与其保持同轴配合。

所述直线感应电机包括直线感应电机一次侧和直线感应电机二次侧，所述直线感应电机一次侧与所述直线感应电机二次侧相配合，所述直线感应电机二次侧为空心结构。

所述直线感应电机二次侧上设有用于限位的限位块。

所述直线感应电机一次侧与所述控制器连接。

所述夹止结构为圆环套或正多边形套。

所述直线感应电机为圆筒型直线感应电机、扁平型直线感应电机及圆盘形直线感应电机的一种，优选地，所述直线感应电机为圆筒型直线感应电机，所述圆筒形感应电机包括圆筒型直线感应电机一次侧和与其相配合的圆筒型直线感应电机二次侧，所述圆筒型直线感应电机一次侧与所述控制器连接，所述圆筒型直线感应电机二次侧下端设有与其固定连接的所述夹止结构，所述夹止结构为圆环套，所述圆筒型直线感应电机二次侧为空心圆筒形结构。

所述圆筒型直线感应电机二次侧上设有限位块，所述限位块位于所述圆筒型直线感应电机的上下两端。

所述圆筒型直线感应电机二次侧的可移动长度保持在5-25mm之间。

所述圆筒型直线感应电机二次侧的空心直径保持为1-50mm，优选为10mm。

一种液滴喷射分离方法，其特征在于包括如下步骤：

S1：将液滴喷射分离装置置于水平桌面上，使整体稳定、不得晃动；

S2：根据不同液体，选择不同材质、大小的夹止结构；

S3：将待分离液滴液体置于烧杯中，并放置在夹止结构正下方；

S4：调节限位块的位置，使得夹止结构一半淹没于烧杯液体中；

S5：根据液滴要求，调节控制器，并启动直线感应电机，直线感应电机到达最高点后退回最低点，如此往复；

S6：待液滴喷射结束后，停止控制器。

本发明的有益效果是：直线感应电机和夹止结构是实现本发明的主要结构，夹止结构用于在轴线位置空心上形成液滴，便于后续“夹止”的进行；直线感应电机用来为夹止结构提供“夹止”的动力，圆筒型直线感应电机二次侧设计为空心圆柱体结构，使得分离时微液滴从空心圆柱体内从下往上喷射分离；限位块为了预防圆筒型直线感应电机二次侧脱离圆筒型直线感应电机一次侧；使用圆筒型直线感应电机二次侧中间的空心管来喷射液滴，在制备相同微小液滴时，该空心管相比于微小液滴很大，空心管尺寸比喷嘴大很多，从而不会堵塞。本发明通过液体与固体的粘性在分析过程中的“夹止”效应产生微液滴，液滴会从圆环与空心圆筒形直线电机二次侧向上喷射出，从而达到获取微小液滴的目的，解决了微液滴竖直喷射分离的问题，并且没有使用喷嘴，从而可以避免喷嘴的堵塞。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

图中：1为支架，2圆筒型直线感应电机一次侧，3为圆筒型直线感应电机二次侧，4为限位块，5为控制器，6为连接电线，7为夹止结构。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明包括支架1以及安装在支架1上的圆筒型直线感应电机一次侧2，与之相配合的为空心圆筒型直线感应电机二次侧3，圆筒型直线感应电机二次侧3为空心圆筒形，使得微液滴从空心圆柱体内可以从下往上喷射分离。

此外本发明还包括控制圆筒型直线感应电机的控制器5，圆筒型直线感应电机的速度可根据所需液滴大小、多少受控制器5调节。控制器5通过连接电线6与电源连接，由电源供电。圆筒型直线感应电机的运行速度受控制器5的调节。

进一步的，对于不同液体的液滴分离，在圆筒型直线感应电机二次侧3下端安装相应的可更换的夹止结构7，夹止结构7与圆筒型直线感应电机二次侧3同轴配合，二者具有相同的轴线。空心圆筒型直线感应电机二次侧3下端与夹止结构7通过螺纹连接。根据不同粘度和不同性质的液体可更换夹止结构7，夹止结构7安装在圆筒型直线感应电机二次侧3下端，用于不同液体时可更换为不同尺寸和不同材料的夹止结构7。

更进一步地，夹止结构7可以为圆环套或正多边形套，只要能产生夹止作用的固体结构即可，并不仅限于圆环套或正多边形套。

进一步的，为了预防圆筒型直线感应电机二次侧3脱离圆筒型直线感应电机一次侧2，在圆筒型直线感应电机二次侧安装限位块4。限位块4位于空心圆筒型直线感应电机二次侧3上下两端，限制移动的范围。

进一步的，为了能使形成的微液滴顺利通过空心向上喷射，圆筒型直线感应电机二次侧3的空心直径保持在1-50mm，优选为10mm。

进一步的，圆环套的直径、液体的性质、上升的速度决定液滴的大小。

圆环套直径越大，液滴越大；液体粘度越大，液滴越小；上升速度越大，液滴越大。例如，当圆环套的管径为16mm，使用自来水时，上升速度为549.7mm/s，生成液滴大小为：1.37mm。当圆环套的管径为7mm，使用自来水时，上升速度为626.2mm/s，生成液滴大小为：1.68mm。

本发明利用的原理及实施的工作过程如下：

圆筒型直线感应电机用来为夹止结构7提供“夹止”的动力。液体的“夹止”是当固体脱离液体时，粘连的液体收缩撞击的过程，当实心固体离开液体时，液体只会在固体下方断开；当空心圆环状固体竖直离开时，在下侧的液体“夹止”会导致收缩液体撞击，从而在轴线位置空心上形成液滴。

本发明利用“夹止”效应，将周围的液体向夹止结构7的中心轴聚拢撞击，在夹止结构7的空心圆筒中心位置会产生撞击的液滴，此液滴会有沿轴线向上的分速度，从而实现液滴从圆筒型直线感应电机二次侧3的空心结构中喷射出来。

为了能完成整个过程，能有效地产生“夹止”，空心圆筒型直线感应电机二次侧3的有效行程应该保持在5-25mm，具体根据不同液体调节。

例如：液体为自来水，获取1.37mm的液滴，圆环套管径为16mm时，圆环套为石英玻璃管，空心圆筒型直线感应电机二次侧3的行程为18.7mm。

另外需要说明的是，本发明的直线感应电机不仅仅限于圆筒型直线感应电机，其他直线感应电机如：扁平型直线感应电机及圆盘形直线感应电机，只要配以合适的夹止结构7，利用本发明的原理和设计方式均均能实现本发明，由于扁平型直线感应电机及圆盘形直线感应电机、夹止结构7的形状本领域的技术人员都可以根据本发明的技术方案想到并容易实现，本发明的实施例不作过多说明。

本发明分离方法的具体过程为：

S1：将液滴喷射分离装置置于水平桌面上，使整体稳定、不得晃动；

S2：根据不同液体，选择不同材质、大小的夹止结构7；例如当液体为自来水，获取1.37mm的液滴，选择圆环套管径为16mm，圆环套的材料为石英玻璃管；当液体为有机溶剂时，选择圆环套或正多边形套的夹止结构7，材料为石英玻璃；当液体为金属液体时，选择圆环套或正多边形的夹止结构7，材料为熔点高的金属。

对于同一种液体，圆环套或其他正多边形套都可以实现本发明的目的。

S3：将待分离液滴液体置于烧杯中，并放置在夹止结构7正下方；

S4：调节限位块4的位置，使得夹止结构7一半淹没于烧杯液体中；

S5：根据液滴要求，调节控制器5，并启动直线感应电机，直线感应电机到达最高点后退回最低点，如此往复；

S6：待液滴喷射结束后，停止控制器5。

为了利用“夹止”过程完成液滴的喷射分离，夹止结构7一定要大部分淹没于液体中，并保证圆形套竖直向上快速升起，速度根据不同粘度的液体而不同。

本发明实现了液滴竖直喷射分离过程，并舍去喷嘴，由于圆筒型直线感应电机二次侧3的空心结构尺寸比喷嘴大很多，防止喷嘴堵塞。

以上对本发明的实例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (11)

1.一种液滴喷射分离装置，其特征在于包括直线感应电机、控制直线感应电机的控制器、夹止结构，所述直线感应电机与所述控制器连接，所述夹止结构设置在所述直线感应电机下端，并与其保持同轴配合；

直线感应电机二次侧为空心结构，直线感应电机二次侧下端与夹止结构连接，液滴会从圆环与空心圆筒形直线电机二次侧向上喷射出，所述夹止结构为圆环套或正多边形套。

2.根据权利要求1所述的液滴喷射分离装置，其特征在于所述直线感应电机包括直线感应电机一次侧和直线感应电机二次侧，所述直线感应电机一次侧与所述直线感应电机二次侧相配合，所述直线感应电机二次侧为空心结构。

3.根据权利要求2所述的液滴喷射分离装置，其特征在于所述直线感应电机二次侧上设有用于限位的限位块。

4.根据权利要求2或3所述的液滴喷射分离装置，其特征在于所述直线感应电机一次侧与所述控制器连接。

5.根据权利要求2或3所述的液滴喷射分离装置，其特征在于所述夹止结构为圆环套或正多边形套。

6.根据权利要求1或2所述的液滴喷射分离装置，其特征在于所述直线感应电机为圆筒型直线感应电机、扁平型直线感应电机及圆盘形直线感应电机的一种。

7.根据权利要求6所述的液滴喷射分离装置，其特征在于所述直线感应电机为圆筒型直线感应电机，所述圆筒形感应电机包括圆筒型直线感应电机一次侧和与其相配合的圆筒型直线感应电机二次侧，所述圆筒型直线感应电机一次侧与控制器连接，所述圆筒型直线感应电机二次侧下端设有与其固定连接并共轴线的所述夹止结构，所述夹止结构为圆环套，所述圆筒型直线感应电机二次侧为空心圆筒形结构。

8.根据权利要求7所述的液滴喷射分离装置，其特征在于所述圆筒型直线感应电机二次侧上设有限位块，所述限位块位于所述圆筒型直线感应电机的上下两端。

9.根据权利要求8所述的液滴喷射分离装置，其特征在于所述圆筒型直线感应电机二次侧的可移动长度在5-25mm之间。

10.根据权利要求9所述的液滴喷射分离装置，其特征在于所述圆筒型直线感应电机二次侧的空心直径为1mm-50mm。

11.一种应用权利要求1-10任一所述滴喷射分离装置实现液滴喷射分离方法，其特征在于包括如下步骤：

S1：将液滴喷射分离装置置于水平桌面上，使整体稳定、不得晃动；

S2：根据不同液体，选择不同材质、大小的夹止结构；

S3：将待分离液滴液体置于烧杯中，并放置在夹止结构正下方；

S4：调节限位块的位置，使得夹止结构一半淹没于烧杯液体中；

S5：根据液滴要求，调节控制器，并启动直线感应电机，直线感应电机到达最高点后退回最低点，如此往复；

S6：待液滴喷射结束后，停止控制器。