微滴定針頭的制作方法

專利名稱:微滴定針頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型的目的在于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(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及適用于航空發(fā)動機試驗用裝置，尤其涉及燃油結(jié)冰試驗時含水燃 油的配置以及發(fā)動機吸雨試驗大氣雨滴的模擬用的微滴定針頭。
【背景技術(shù)】
[0002] 民用航空發(fā)動機適航取證需滿足33.67條款關(guān)于燃油結(jié)冰的要求，可通過開展燃 油結(jié)冰試驗來表明符合性，試驗用的燃油需含有條款規(guī)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(jù)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于提高精度，更有利于水與燃油的 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(fā)動機吸雨試驗，33部條款對 大氣雨滴的尺寸有嚴(yán)格定義，具體直徑范圍為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(zhàn)。
[0004] 采用普通針頭添加水，液滴依靠自身重力從針頭滴落，由于液滴的表面張力及針 頭材料的粘附作用，當(dāng)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， 不利于滴定精度的把握。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型的目的在于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征滿足:液滴滴落的臨界體積，y是 液體的表面張力系數(shù)，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(jié)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(yǎng)或微流道運輸相關(guān)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(jù)發(fā)明人的試驗和研究，由于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征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結(jié)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(jié)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(jié)以便于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于此描述的 其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實用新型內(nèi)涵的情況下根據(jù)實際應(yīng)用情 況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實施例的內(nèi)容限制本實用新型的保護范圍。
[0019] 需要注意的是，這些以及后續(xù)其他的附圖均僅作為示例，其并非是按照等比例的 條件繪制的，并且不應(yīng)該以此作為對本實用新型實際要求的保護范圍構(gòu)成限制。
[0020] 發(fā)明人通過大量的實驗和理論研究發(fā)現(xiàn)，利用如圖1所示的針頭滴定液體，液滴可 以滴落的判斷標(biāo)準(zhǔn)是液滴自身的重量大于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(nèi)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 (對于特定、材料特定液體W為常數(shù)）以及針頭形貌入 相關(guān)的量，可表示為鞏，并隨著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(yīng)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(xù)增大，但接觸線依然固定在拐面，當(dāng)液滴體積繼續(xù)增 大達到臨界值時因自身重量而滴落(需要指出的是，對于特定材料、形狀的針頭而言，存在 著固定的0。。當(dāng)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?？杀硎緸椋?br>[0023]
(1)
[0024] 可以看出這是一個與針頭管壁1的厚度d無關(guān)的量。其中V。是臨界體積，R是針頭管 壁1內(nèi)半徑，y是液體的表面張力系數(shù)(常溫常壓下，水的表面張力系數(shù)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。由于制 作工藝的限制，R并不能無限小，一般可以控制在0.1mm左右。同時現(xiàn)有研究表明，不經(jīng)表面 化學(xué)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 滴下的液滴通常大于4.08ul。由公式（1)可彳y鞏你1)不僅與P相關(guān)，同樣與針頭形貌A相關(guān)， 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(xiàn)。
[0027] 如圖2所示，根據(jù)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(dǎo)致的滴定 液滴體積增大的問題。根據(jù)實驗及研究可得，弧面21的形狀特征可以由這樣的特點來限定， 液滴滴落的臨界液滴體積V?？杀硎緸椋?br>[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(jù)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(tǒng)的平面設(shè)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(xiàn)更高精度要求的微滴定。
[0030] 值得一提的是，根據(jù)本實用新型的微滴定針頭不限于是燃油結(jié)冰試驗低溫含水燃 油配置用滴定針頭，也可以廣泛應(yīng)用于生物研究和化工、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，用于細胞培養(yǎng)、微流 道運輸?shù)葘嶒炛卸家玫轿⒁旱蔚牡味ā?br>[0031] 本實用新型雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本實用新型，任何 本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，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(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)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(quán)利要求所界定的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種微滴定針頭，包括針頭管壁，其特征在于，所述針頭管壁的底端為外凸的光滑弧 面。2. 如權(quán)利要求1所述的微滴定針頭，其特征在于，所述光滑弧面為圓弧面。3. 如權(quán)利要求2所述的微滴定針頭，其特征在于，所述圓弧面為半圓面。4. 如權(quán)利要求3所述的微滴定針頭，其特征在于，所述光滑弧面的幾何特征滿足以下條 件： ,Rv 液滴滴落的臨界體積，Y是液體的表面張力系數(shù)，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(quán)利要求1所述的微滴定針頭，其特征在于，所述微滴定針頭是燃油結(jié)冰試驗低溫 含水燃油用滴定針頭。6. 如權(quán)利要求1所述的微滴定針頭，其特征在于，所述微滴定針頭是細胞培養(yǎng)或微流道 運輸相關(guān)的實驗用的滴定針頭。7. 如權(quán)利要求3所述的微滴定針頭，其特征在于，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(fā)明人】吳群
【申請人】中航商用航空發(fā)動機有限責(zé)任公司