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一種膜厚可變的液膜受撞擊后快速穩(wěn)定的液膜池裝置制造方法
【專利摘要】一種膜厚可變的液膜受撞擊后快速穩(wěn)定的液膜池裝置，屬于實(shí)驗裝置及方法領(lǐng)域。該液膜池包括支架橫桿（1）、主液膜池體（2）、減阻環(huán)（3）、掛釘（4）和螺桿（6）。在液滴撞擊液膜的實(shí)驗進(jìn)行前，調(diào)節(jié)螺桿螺紋（5），使下方的減阻環(huán)（3）上下移動，至減阻環(huán)（3）與液膜表面相接觸。確定好液滴滴落中心位于液膜池中央時，開始滴落實(shí)驗。液膜受撞擊后產(chǎn)生水波向四周擴(kuò)展，到達(dá)減阻環(huán)（3）時，由于減阻環(huán)（3）的減阻作用，將水波吸收或減弱。在短時間內(nèi)使液膜穩(wěn)定，保證了一次滴落后液膜的穩(wěn)定性。如此進(jìn)行二次液滴滴落，不但對液膜穩(wěn)定性有很大提高，而且加快了滴落進(jìn)程，效率明顯提高。本發(fā)明可應(yīng)用于生物靜態(tài)培養(yǎng)生產(chǎn)過程中，有效保障了培養(yǎng)皿中培養(yǎng)液的靜態(tài)穩(wěn)定性要求，具有操作簡單，穩(wěn)定性強(qiáng)、效率提高等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種膜厚可變的液膜受撞擊后快速穩(wěn)定的液膜池裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液膜池，特別是涉及流體力學(xué)中液滴撞擊液膜實(shí)驗的液膜池，本發(fā)明屬于實(shí)驗裝置及方法【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著流體力學(xué)的發(fā)展以及流體力學(xué)研究方法的普適性，人們逐漸認(rèn)識到對流體眾多現(xiàn)象的研究及掌握控制流體力學(xué)的方法越來越重要。工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中液滴撞擊固體表面的液膜現(xiàn)象隨處可見，比如航空航天發(fā)動機(jī)燃料噴射撞壁、渦輪機(jī)中水滴撞擊葉片、農(nóng)藥噴灑以及生物制藥生物培養(yǎng)等。在多數(shù)情況下，液滴在撞擊固體表面后會在其表面覆蓋一層液膜，故后期的撞擊更多的是屬于液滴撞擊液膜的現(xiàn)象。
[0003]在許多要求液膜靜態(tài)穩(wěn)定性高的實(shí)驗或生產(chǎn)中，如生物靜態(tài)培養(yǎng)生產(chǎn)過程，需要盡量減小營養(yǎng)液滴入培養(yǎng)皿中產(chǎn)生的波動現(xiàn)象，保持穩(wěn)定的環(huán)境條件，這一重要因素加大了對操作設(shè)備的條件要求。因此，在液滴撞擊液膜過程中，如何高效的進(jìn)行，減小操作過程中液膜產(chǎn)生的波動影響，以及不同膜厚的液膜受到撞擊后快速穩(wěn)定的問題也成為研究中有待突破的難題。這一問題的解決對于許多工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特別是在生物靜態(tài)培養(yǎng)生產(chǎn)中有重要影響作用。
[0004]在自由面運(yùn)動研究過程中，如今更多的手段是采用高速攝像機(jī)進(jìn)行可視化觀察，由于流體的易流動性，導(dǎo)致液膜受到小的擾動就會破壞其穩(wěn)定性，這就非常需要設(shè)計一種在不同膜厚的液膜受到撞擊后能夠使其快速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的裝置。液膜池中不同厚度的液膜受到撞擊后能夠快速達(dá)到穩(wěn)定，這可以提高實(shí)驗的高效性及準(zhǔn)確性，對生產(chǎn)應(yīng)用也具有重要的指導(dǎo)作用。
[0005]液膜池內(nèi)不同膜厚的液膜受到撞擊后再達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)這一過程的影響因素主要有:
[0006]( I)撞擊的液滴。液滴撞擊液膜過程中，液膜受到的擾動主要來自液滴的撞擊，液膜的再穩(wěn)定過程主要也是對撞擊產(chǎn)生水波的控制過程。液膜受到撞擊產(chǎn)生水波，水波沿液面展開，當(dāng)碰到液膜池四周壁面時產(chǎn)生回彈，水面不易靜止。
[0007](2)液膜的厚度。在液膜池內(nèi)進(jìn)行液滴撞擊不同厚度液膜過程中，不同膜厚的液膜受撞擊時要求在不同高度位置有準(zhǔn)確定位減波裝置，達(dá)到生產(chǎn)研究過程中液膜穩(wěn)定性要求。
[0008](3)液膜池的大小。一般的實(shí)驗及生產(chǎn)過程中所使用液膜池的大小不可能無限大，因此，在固定的液膜池大小情況下要盡量較小波紋回蕩的影響。
[0009](4)液滴滴落的時間間隔。連續(xù)性液滴滴落過程中，液滴撞擊液膜產(chǎn)生的水波對下一次滴落有很大影響，快速穩(wěn)定水波，保證第二次滴落時間間隔。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明是為了盡量在實(shí)驗室條件下提高不同厚度液膜受撞擊后能夠快速達(dá)到穩(wěn)定性而完成的。本發(fā)明的目的是提供一種不同厚度液膜受到撞擊后快速穩(wěn)定的液膜池裝置，盡量減小液滴撞擊液膜過程中液膜的波動影響，快速穩(wěn)定液膜，保證液膜的穩(wěn)定性要求。應(yīng)用在生物靜態(tài)培養(yǎng)生產(chǎn)過程中可以提高培養(yǎng)環(huán)境的穩(wěn)定性，保證生產(chǎn)效率。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案:
[0012]一種膜厚可變的液膜受撞擊后快速穩(wěn)定的液膜池裝置，其特征在于:該裝置包括支架橫桿1、主液膜池體2、減阻環(huán)3、掛釘4和多根螺桿6幾個部分；螺桿6 —端通過螺桿螺紋5連接在支架橫桿I上，另外一端為掛釘4 ;所述減阻環(huán)3與主液膜池體2中的液膜相接觸，減阻環(huán)3懸掛于掛釘4上，調(diào)節(jié)螺桿螺紋5帶動減阻環(huán)3上下移動。支架橫桿I對稱搭放在主液膜池壁上，均勻分布減阻環(huán)3及螺桿6的重量，避免減阻環(huán)3的傾斜。
[0013]進(jìn)一步，所述減阻環(huán)3的橫截面為等腰直角三角形結(jié)構(gòu)。
[0014]本裝置的工作過程如下:固定液膜厚度時，旋轉(zhuǎn)螺桿6，調(diào)節(jié)螺桿的螺紋5處與支架橫桿I的相對位置，使下方的減阻環(huán)3與液膜相接觸。當(dāng)液滴從空中下落撞擊液膜時，液膜產(chǎn)生的水波向四周展開，到達(dá)減阻環(huán)3時水波被吸收弱化，減小了水波回蕩作用，使得液膜表面快速穩(wěn)定。
[0015]所述減阻環(huán)3的橫截面為等腰直角三角形結(jié)構(gòu)，直角邊長為20mm，在遇到液滴撞擊液膜產(chǎn)生的水波時，對液膜中的水波有很好的弱化作用。
[0016]所述減阻環(huán)3可通過螺桿螺紋5處的調(diào)節(jié)上下移動，在不同液膜厚度時，使減阻環(huán)3與液膜相接觸，達(dá)到很好的減波作用。
[0017]所述減阻環(huán)3與掛釘4處以懸掛方式結(jié)合，很好的解決了剛性螺桿6與減阻環(huán)3之間剛性連接時對減阻環(huán)3的調(diào)節(jié)作用，避免了減阻環(huán)3 —側(cè)接觸液膜而另一側(cè)脫離液膜表面現(xiàn)象。
[0018]所述螺桿螺紋5與支架橫桿I以螺紋方式連接，有利于調(diào)節(jié)螺桿6的上下移動，進(jìn)而改變減阻環(huán)3的高度。
[0019]所述支架橫桿I對稱搭放在主液膜池壁上，均勻分布減阻環(huán)3及螺桿6的重量，避免減阻環(huán)3的傾斜。
[0020]本發(fā)明可以取得如下有益效果:
[0021]1、本發(fā)明能很容易實(shí)現(xiàn)在液滴撞擊液膜時使液膜快速穩(wěn)定。
[0022]2、本發(fā)明能很容易的改變不同膜厚情況下減阻環(huán)的位置，使減阻環(huán)與液膜臨界接觸。
[0023]3、本發(fā)明可以保證實(shí)驗的高效性，明顯縮短液滴滴落時間間隔。不同液膜厚度、無減阻裝置時，液膜穩(wěn)定所需的時間長，兩次滴落時間間隔在6s以上，利用本發(fā)明的減阻裝置，實(shí)驗進(jìn)行時兩次時間間隔可縮短I?2s。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明膜厚可變的液膜受撞擊后快速穩(wěn)定的液膜池裝置的三維總體輪廓圖。
[0025]圖2是本發(fā)明膜厚可變的液膜受撞擊后快速穩(wěn)定的液膜池裝置的主視圖。
[0026]圖3是本發(fā)明膜厚可變的液膜受撞擊后快速穩(wěn)定的液膜池裝置的左視圖。
[0027]圖4是本發(fā)明膜厚可變的液膜受撞擊后快速穩(wěn)定的液膜池裝置的俯視圖。[0028]圖5是本發(fā)明膜厚可變的液膜受撞擊后快速穩(wěn)定的液膜池裝置減阻環(huán)局部截面視圖。
[0029]圖6是本發(fā)明膜厚可變的液膜受撞擊后快速穩(wěn)定的液膜池裝置螺桿掛釘剖面圖。
[0030]圖中:1、支架橫桿，2、主液膜池，3、減阻環(huán)，4、掛釘，5、螺桿螺紋，6、螺桿
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合結(jié)構(gòu)附圖對本膜厚可變的液膜受撞擊后快速穩(wěn)定的液膜池裝置及利用該液膜池裝置進(jìn)行液滴滴落控制的方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0032]圖1為膜厚可變的液膜受撞擊后快速穩(wěn)定的液膜池裝置工作示意圖。該液膜池主要由支架橫桿1、主液膜池體2、減阻環(huán)3、掛釘4和螺桿6幾個部分組成。主液膜池體由高透玻璃加工而成，池體邊長為600_。
[0033]在進(jìn)行液滴撞擊不同膜厚液膜的實(shí)驗前，緩慢調(diào)節(jié)螺桿螺紋5，帶動下方的減阻環(huán)3上下移動，調(diào)節(jié)至減阻環(huán)3與液膜相接觸。
[0034]調(diào)節(jié)液滴滴落中心位于液膜池中央位置，穩(wěn)定后開始液滴滴落實(shí)驗。
[0035]液滴撞擊液膜后，液膜中央局部位置穩(wěn)定性受到破壞，隨之液膜中央位置產(chǎn)生水波向四周擴(kuò)展，當(dāng)水波遇到四周的減阻環(huán)3時，由于減阻環(huán)3的減阻作用，將連續(xù)接觸減阻環(huán)的水波吸收或減弱，使得無回蕩的水波產(chǎn)生或產(chǎn)生很小的回蕩水波。在短時間內(nèi)穩(wěn)定液膜，保證了一次滴落后液膜的穩(wěn)定性。如此進(jìn)行二次液滴滴落，不但對液膜穩(wěn)定性有很大提高，而且加快了滴落進(jìn)程，效率明顯提高。
【權(quán)利要求】
1.一種膜厚可變的液膜受撞擊后快速穩(wěn)定的液膜池裝置，其特征在于:該裝置包括支架橫桿(I)、主液膜池體(2 )、減阻環(huán)(3 )、掛釘(4)和多根螺桿(6 )幾個部分；螺桿(6 ) —端通過螺桿螺紋(5)連接在支架橫桿(I)上，另外一端為掛釘(4);所述減阻環(huán)(3)與主液膜池體(2 )中的液膜相接觸，減阻環(huán)(3 )懸掛于掛釘(4 )上，調(diào)節(jié)螺桿螺紋(5 )帶動減阻環(huán)(3 )上下移動。支架橫桿(I)對稱搭放在主液膜池壁上，均勻分布減阻環(huán)(3)及螺桿(6)的重量，避免減阻環(huán)(3)的傾斜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膜厚可變的液膜受撞擊后快速穩(wěn)定的液膜池裝置，其特征在于:所述減阻環(huán)(3)的橫截面為等腰直角三角形結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】G01M10/00GK103837323SQ201410084223
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】劉趙淼, 劉佳, 申峰 申請人:北京工業(yè)大學(xué)