水量少时4mm孔不流,如何在低压力下让水流过小孔?

3D打印 3d 设计 后期处理
2021-05-14 04:07:51

我有一个 3D 打印件,杯子上有 5 个直径为 4 毫米的孔,我希望液体同时流过所有 5 个孔,同时慢慢地排空杯子(慢慢地我的意思是:只需几秒钟,然后不要立即排水)。因此孔不能很大。

当我在杯子里加水时,它会很好地排出,直到剩下少量水,然后它就会停止,一小层水流过孔。

我猜这是由于表面张力而不是来自上方水的足够压力来推动水通过......

是否有解决此问题的孔设计?我不知道该谷歌什么,或者这是否是提出问题的正确地方。猜测我的方式并以正确的大小或形状的孔打印每一次尝试花费的时间太长了(到目前为止我已经做了但仍然一无所获)。

2个回答

您遇到的是粘附力、内聚力和毛细管力的组合。

凝聚力是将水凝聚在一起的原因。附着力是将水保持在墙上或挂在笔端的力,它与润湿的表面成正比。毛细管力是水通过细管向上移动的结果,它与直径成反比,与重量(力)方向相反。它们的关系可以在这张图片中显示,其中一个液滴挂在玻璃棒的末端,玻璃棒中有一个毛细管:

在此处输入图片说明

那么如何减少粘在杯子里的水呢?

  • 使孔的直线部分尽可能短。这可以通过有一个薄杯子来完成。孔越短,水可以垂直粘附的表面越少,您可能会克服毛细管力。
  • 把孔弄平。也许打印 3.5 毫米,然后将其钻到 4 毫米直径。这会降低附着力。
  • 平滑内表面。通过减少步骤减少与内部的粘附。
  • 倒角孔的内部。这会在非常低的水位情况下改变整个几何形状和流量设置,尤其是当表面分成多个区域时,每个孔上方。然后属于内侧每个孔的较大体积意味着压力更大,您可以排出更多水 - 并且它还缩短了孔必须桥接的距离。
  • 确保内部各处都有一些坡度,以便水会聚集在其中一个孔中。

一个(非测量)设计的例子,它严重依赖倒角将水引导到已经倒角的孔,然后保持直线段尽可能短,看起来像这样:中心孔有一个非常宽的倒角,整个板将水引导到中心,其他每个孔都有一个倒角来引导水。

在此处输入图片说明

但是,仅调整设计的工作范围有一个下限,这是基于内聚力的。内聚力是导致表面张力和粘度的原因。您只能通过改变液体的特性来改变这些限制因素,例如通过添加降低表面张力和粘度的试剂(肥皂)。

如果可以在(每个)孔的边缘添加一根向下的细针(头发、AWG-40 线等),请执行此操作。液滴将沿着它平滑地滑到它的末端,在那里针的圆周变得非常小,以至于表面张力不能再保持液滴了。表面张力不会有机会!

使用非常细的针和漏斗状容器的疏水表面,您几乎可以去除任何(微升)量的水。但是,通过 3D 打印可能很难做到。