微滴定針頭的製作方法

2023-07-09 11:51:11

專利名稱:微滴定針頭的製作方法
【專利摘要】本實用新型的目的在於提供一種微滴定針頭，其可以減小滴定水滴體積、提高滴定精度。該微滴定針頭包括針頭管壁，所述針頭管壁的底端為外凸的光滑弧面。
【專利說明】
微滴定針頭
技術領域
[0001] 本實用新型涉及適用於航空發動機試驗用裝置，尤其涉及燃油結冰試驗時含水燃 油的配置以及發動機吸雨試驗大氣雨滴的模擬用的微滴定針頭。
【背景技術】
[0002] 民用航空發動機適航取證需滿足33.67條款關於燃油結冰的要求，可通過開展燃 油結冰試驗來表明符合性，試驗用的燃油需含有條款規定的含水量，即在27°C(80°F)的含 水的初始飽和燃油中每升加進0.2毫升游離水(每加侖含0.025液英兩）。根據SAE ARP1401 的推薦，在配置含水燃油時添加水的體積越小不僅有利於提高精度，更有利於水與燃油的 充分混合。因此減小水滴的體積，可有效提高含水燃油配置的精度和速度。
[0003] 同樣為表明33.78吸雨與吸雹條款的符合性，需開展發動機吸雨試驗，33部條款對 大氣雨滴的尺寸有嚴格定義，具體直徑範圍為0-7.00毫米共13個尺寸梯度，同樣對獲得更 小體積的雨水及精度提出了挑戰。
[0004] 採用普通針頭添加水，液滴依靠自身重力從針頭滴落，由於液滴的表面張力及針 頭材料的粘附作用，當需滴定的液滴的體積越小時越難滴落，因此存在滴定體積上的瓶頸， 不利於滴定精度的把握。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型的目的在於提供一種微滴定針頭，其可以減小滴定水滴體積、提高滴 定精度。
[0006] -種微滴定針頭包括針頭管壁，所述針頭管壁的底端為外凸的光滑弧面。
[0007] 在一實施例中，所述光滑弧面為圓弧面。
[0008] 在一實施例中，所述圓弧面為半圓面。
[0009] 在一實施例中，所述光滑弧面的幾何特徵滿足:液滴滴落的臨界體積，y是 液體的表面張力係數，R是針頭管壁，P為液體密度，g為重力加速度常量。
[0010] 在一實施例中，所述微滴定針頭是燃油結冰試驗低溫含水燃油用滴定針頭。
[0011] 在一實施例中，所述微滴定針頭是細胞培養或微流道運輸相關的實驗用的滴定針 頭。
[0012] 在一實施例中，所述針頭管壁的壁厚與所述光滑弧形直徑相等。
[0013] 本實用新型的有益效果是：
[0014] 根據發明人的試驗和研究，由於針頭管壁的底端形狀為光滑弧面，液滴滴落的臨 界液滴體積可以更小，因此能提高滴定精度。
【附圖說明】

[0015] 本實用新型的上述的以及其他的特徵、性質和優勢將通過下面結合附圖和實施例 的描述而變得更加明顯，其中：
[0016] 圖1為一比較例中微滴定針頭的半剖視圖。
[0017] 圖2為本實用新型一實施例中微滴定針頭的半剖視圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步說明，在以下的描述中闡述了 更多的細節以便於充分理解本實用新型，但是本實用新型顯然能夠以多種不同於此描述的 其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內涵的情況下根據實際應用情 況作類似推廣、演繹，因此不應以此具體實施例的內容限制本實用新型的保護範圍。
[0019] 需要注意的是，這些以及後續其他的附圖均僅作為示例，其並非是按照等比例的 條件繪製的，並且不應該以此作為對本實用新型實際要求的保護範圍構成限制。
[0020] 發明人通過大量的實驗和理論研究發現，利用如圖1所示的針頭滴定液體，液滴可 以滴落的判斷標準是液滴自身的重量大於液滴與針頭壁面的粘附力。液滴滴落的行為如圖 1所示，其中d為針頭管壁1的厚度，R為針頭管壁1的內半徑，0為液滴輪廓切線與水平線的夾 角。9是一個與液滴同針頭材料接觸角P (對於特定、材料特定液體W為常數）以及針頭形貌入 相關的量，可表示為鞏，並隨著P的增大而減小。
[0021] 滴定的具體行為可描述為:隨著液滴體積V的增大，0相應減小。這個階段因為針頭 壁拐面的釘扎作用，雖然液滴體積持續增大，但接觸線依然固定在拐面，當液滴體積繼續增 大達到臨界值時因自身重量而滴落(需要指出的是，對於特定材料、形狀的針頭而言，存在 著固定的0。。當0減小至0。時，接觸線不再固定在拐面而將向兩邊擴張，此時液滴與針頭的接 觸面大大增加，粘附力也隨之增大。所以需要更大體積的液滴才能依靠自身重量克服粘附 而滴落）。
[0022]通過理論研究，在不考慮接觸線擴張引起額外粘附的情況下，推算針頭所能滴下 的臨界液滴體積V。可表示為：
[0023]
(1)
[0024] 可以看出這是一個與針頭管壁1的厚度d無關的量。其中V。是臨界體積，R是針頭管 壁1內半徑，y是液體的表面張力係數(常溫常壓下，水的表面張力係數為0.07275N/m)，P為 液體密度，g為重力加速度常量。
[0025] 從公式（1)可以看出V。隨著R和供pi)的減小而減小，即隨供的增大而減小。由於制 作工藝的限制，R並不能無限小，一般可以控制在0.1mm左右。同時現有研究表明，不經表面 化學修飾的天然材料所能達到的最大接觸角為= 11Y為了推算普通針頭可以滴定的 最臨近的Vc，取R = 0.1mm，供=119°，此時_(9(識帶入（1)式可推得Vc = 4.08ul。這表 明，利用普通針頭所能滴下的最小液滴體積為4.08ul。
[0026] 實際情況下，針頭的材料屬性使得W<li9°，同時考慮接觸線擴張，普通針頭所能 滴下的液滴通常大於4.08ul。由公式（1)可彳y鞏你1)不僅與P相關，同樣與針頭形貌A相關， 為了使針頭滴下更小體積的液滴，可以通過改變針頭形貌X來實現。
[0027] 如圖2所示，根據本實用新型的實施例的微滴定針頭，針頭管壁2的底面為外凸的 弧面21。為加工方便，弧面21可以做成半圓面，弧面21的直徑與針頭管壁2厚度相等。因為沒 有明顯的拐面，針頭對液滴的釘扎作用微乎其微，也就有效消除了接觸線擴張導致的滴定 液滴體積增大的問題。根據實驗及研究可得，弧面21的形狀特徵可以由這樣的特點來限定， 液滴滴落的臨界液滴體積V。可表示為：
[0028]
(2)
[0029] 為了與圖1所示的針頭進行比較，同樣取R = 0.1mm，可推算最小的體積為Vc = 0.74ul。通過與圖1所示的的針頭對比可以看出：根據本實用新型的微滴定針頭，通過將針 頭管壁1的底面由傳統的平面設計為外凸的圓弧面，使針頭能夠滴下更小體積的液滴，從而 實現更高精度要求的微滴定。
[0030] 值得一提的是，根據本實用新型的微滴定針頭不限於是燃油結冰試驗低溫含水燃 油配置用滴定針頭，也可以廣泛應用於生物研究和化工、醫學等領域，用於細胞培養、微流 道運輸等實驗中都要用到微液滴的滴定。
[0031] 本實用新型雖然以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定本實用新型，任何 本領域技術人員在不脫離本實用新型的精神和範圍內，都可以做出可能的變動和修改。因 此，凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所 作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本實用新型權利要求所界定的保護範圍之內。
【主權項】
1. 一種微滴定針頭，包括針頭管壁，其特徵在於，所述針頭管壁的底端為外凸的光滑弧 面。2. 如權利要求1所述的微滴定針頭，其特徵在於，所述光滑弧面為圓弧面。3. 如權利要求2所述的微滴定針頭，其特徵在於，所述圓弧面為半圓面。4. 如權利要求3所述的微滴定針頭，其特徵在於，所述光滑弧面的幾何特徵滿足以下條 件： ,Rv 液滴滴落的臨界體積，Y是液體的表面張力係數，R是針頭管壁，P為液體密度，g PH 為重力加速度常量。5. 如權利要求1所述的微滴定針頭，其特徵在於，所述微滴定針頭是燃油結冰試驗低溫 含水燃油用滴定針頭。6. 如權利要求1所述的微滴定針頭，其特徵在於，所述微滴定針頭是細胞培養或微流道 運輸相關的實驗用的滴定針頭。7. 如權利要求3所述的微滴定針頭，其特徵在於，所述針頭管壁的壁厚與所述光滑弧形 直徑相等。
【文檔編號】B01L3/02GK205700598SQ201620261671
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年3月31日
【發明人】吳群
【申請人】中航商用航空發動機有限責任公司