專利名稱：霧化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及這樣的技術(shù)領(lǐng)域，即旨在為了獲得精細(xì)氣霧而將液體霧化的裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今為了獲得精細(xì)氣霧，使用不同的裝置，其起作用成使用壓縮空氣并且基于液滴分裂的其它原理。霧化器是已知的，其包括連接到液體供應(yīng)源的管線，其中霧化器噴嘴沿著管線配置。這些霧化器確?？赡苓M(jìn)行大面積處理(常規(guī)噴霧器的液柱長度是大約1-6米)(Jesuya. Spraying of crude and residual oil products. Energy machines. 1979, v. 101, No. 2, p. 44-51 ；Kim K. V. , Marshall W.R. Drope-size distributions from pneumatic atomizers. A. I. Ch. Journal, 1971，v. 17，No. 3，p. 575-584)。然而，由于低質(zhì)量的噴射(液壓霧化器層的液滴直徑限制在200-500mcm)以及在霧化混合復(fù)合物的過程中可能阻塞霧化器噴嘴，其應(yīng)用嚴(yán)格受限。使用內(nèi)部混合霧化器獲得更好的結(jié)果，該霧化器包括具有用于液體和壓縮空氣源的分支管件的管線以及設(shè)置在其壁上的出口通道(SU1248671，1984)。該霧化器的缺陷在于分散過程的低效率因素，這是由在液體和空氣在曲線狀管線中的運(yùn)動期間的摩擦損失增加以及空氣-液體混合物流的不穩(wěn)定性引起的。用于獲得氣霧的氣壓霧化器是已知的，其包括連接到氣體供應(yīng)源的直噴式噴嘴和同軸地安裝的液體源的分支管件(Kim K. V. , Marshallff. R. Drope-size distributions from pneumatic atomizers. A. I. Ch. Journal, 1971, v. 17, No. 3, p. 575-584)。這些霧化器以高生產(chǎn)率為特征，但是其產(chǎn)生窄但十分強(qiáng)的噴流，從而在處理空間中難以實(shí)現(xiàn)氣霧的均勻分配。在液體霧化期間，存在由臨時混合物引起噴嘴阻塞的可能性，這是由噴嘴的小流動面積造成的。霧化裝置是已知的，包括霧化劑(壓縮空氣)源的組件、基于噴射器和具有霧化溶液的密封容器的霧化組件，其中設(shè)置有將其連接到霧化組件的管件(RU 2060840，1992)。該裝置的缺陷在于精細(xì)氣霧的相對低的生產(chǎn)率。用于水管結(jié)構(gòu)的消毒的裝置是已知的(RU 2258116,2004)，其中建議使用噴流噴嘴作為氣霧發(fā)生器。使用噴流噴嘴之后，可能僅獲得具有顆粒尺寸為70-80mcm的大分散氣霧。該裝置的缺陷在于，在這些情況下不可能得到穩(wěn)定的精細(xì)氣霧，該穩(wěn)定的精細(xì)氣霧會確保表面的可靠處理。離心氣霧發(fā)生器是已知的(RU 2148414,1998 ；RU 2258116，2004)，其中在液體供應(yīng)期間在發(fā)生器的盤片處執(zhí)行分散，發(fā)生器的盤片的旋轉(zhuǎn)速度不低于20000轉(zhuǎn)/分。在盤片霧化器的幫助下霧化(RU 2180273,2000)通常在不將氣霧與空氣混合的情況下執(zhí)行。 這種裝置的有利之處在于可能使得在形成活性氣霧時空氣的負(fù)面影響最小化。然而，對于形成具有小于IOmcm尺寸的液滴，在旋轉(zhuǎn)表面上溢出的薄膜厚度必須是幾個mem。該裝置用于分散水溶液以形成具有大約IOOmcm顆粒尺寸的氣霧(V. F. Dumsky，N. V. Nikitin, M. S. Sokolov. Pesticide aerosols. -Μ. Nauka(Science)，1982. -287ρ.)。這種裝置的缺陷在于相對低的生產(chǎn)率(每分鐘幾個ml)、機(jī)械不可靠性、以及對具有高粘度的液體和不同類混合物的霧化的不適用性。為了得到氣霧，也使用霧化器，其中在超聲波的幫助下執(zhí)行液體分散 (V. F. Dumsky, N. V. Nikitin, M. S. Sokolov. Pesticide aerosols. -Μ. Nauka(Science)， 1982. -287p.)。這種裝置的有利之處在于足夠大量地生產(chǎn)具有大約幾個mcm的液滴尺寸的精細(xì)氣霧。該技術(shù)的不利之處在于其不可能用于分散非水液體、具有增加粘度的溶液以及 ^IsJ^IM^lJ (K. Nikander. Drug delivery systems. J. Aerosol. Med. ，1994 ；7(Suppl. 1) 519-524)。

發(fā)明內(nèi)容
在要求保護(hù)的技術(shù)方案的上下文中解決的技術(shù)任務(wù)在于生產(chǎn)一種通用裝置，其用于使用實(shí)質(zhì)上所有液體(包括溶液、懸浮液和乳狀液)來進(jìn)行霧化工作，允許產(chǎn)生濃縮的精細(xì)氣霧、在其含量中具有大約Imcm或更小尺寸的氣霧顆粒、以及在相對長時間段內(nèi)保持霧化溶液的質(zhì)量。

該任務(wù)的溶液通過創(chuàng)造用于獲得精細(xì)氣霧的裝置來實(shí)現(xiàn)，在該裝置中分散采用兩個階段執(zhí)行，在第一階段，霧化物質(zhì)的液滴與湍流空氣射流混合并且暴露于先前的除濕中， 且在第二階段，發(fā)生液滴附加的脫水和分離，且因而氣霧富集有具有大約Imcm或更小顆粒尺寸的部分。該技術(shù)效果通過下述事實(shí)來實(shí)現(xiàn)使用不少于一個噴射器型霧化器，其包含內(nèi)部混合腔，在所述腔中供應(yīng)要霧化的物質(zhì)和相對于內(nèi)部腔的壁成切向的空氣，而且進(jìn)入空氣、 液體的分支管件與噴射器噴嘴的出口開口的截面積值的比選定成滿足Do = (0,5-0, 7) D2c/Dk，其中Do是液體源分支管件的直徑、Dc是出口噴嘴的直徑，Dk是進(jìn)入空氣的入口通道的直徑，并且噴射器型霧化器自身設(shè)置在圓柱狀容器中，使得從其流出的射流會相對于圓柱狀容器的壁弦向地定向，而且氣霧噴流的中心軸線在圓柱壁上的投影在至少一圈 (turn)期間不會穿過壁的頂部邊緣，從而確保氣霧顆粒在容器中的旋轉(zhuǎn)不少于一圈。在使用這些條件的結(jié)果中，在第一階段可能確保在霧化腔中的切向渦旋運(yùn)動，這導(dǎo)致由渦旋流分裂的氣霧顆粒的均勻分布、較干的外部空氣進(jìn)入到腔的中心部分的泄漏、 部分脫水和在液滴和干空氣接觸的過程中氣霧顆粒尺寸的減少。在射流從噴射器噴嘴流出期間，發(fā)生氣霧液滴的進(jìn)一步脫水。霧化器的結(jié)構(gòu)允許獲得已經(jīng)在噴嘴出口處的具有8-lOmcm平均顆粒尺寸的氣霧。在停留在發(fā)生器容器中期間，液滴暴露以進(jìn)一步脫水并且由于與空氣的質(zhì)量交換而減小其尺寸。同時，由于噴嘴噴流相對于發(fā)生器容器的壁的弦向定向，在容器內(nèi)部環(huán)狀運(yùn)動期間最大氣霧液滴將掉落到容器壁上并且沿著該壁流下，從而確保在從發(fā)生器輸出的氣霧中精細(xì)部分含量的提高。噴射器的傾斜角以及因此氣霧液滴在容器中的停留時間通常選擇成確保顆粒在容器中環(huán)形運(yùn)動不少于一圈。而且，出現(xiàn)顆粒尺寸附加地減少達(dá)3-5mcm。通過分析在該裝置的幫助下要解決的任務(wù)，噴射器型霧化器的傾斜角憑經(jīng)驗(yàn)選擇。氣霧在容器中的停留時間增加會降低裝置效率，同時減少氣霧液滴尺寸；相反，氣霧在容器中的停留時間減少會增加裝置效率，同時使得氣霧更大程度地分散。該裝置包含設(shè)置在液體表面上方的一個到多個噴射器，其可相對于水平面旋轉(zhuǎn)。在容器內(nèi)部，為了更好地分離大分散氣霧顆粒，可設(shè)置以水平板形式的反射器。該容器通常制造成開口，但是如果必要的話，例如為了氣霧輸送，容器可附加地設(shè)置有具有分支管件的擴(kuò)散器。


霧化裝置的一般方案在圖1中示出；霧化發(fā)生器的基本方案在圖2中示出；噴射器型霧化器的方案在圖3中示出；帶有蓋件的霧化發(fā)生器變型的方案在圖4中示出。在附圖中使用以下附圖標(biāo)記1渦旋霧化發(fā)生器(VAG)2具有分散材料的容器3液體流量計4具有電機(jī)的壓縮器5減壓裝置6壓力計7過濾器8具有已處理材料的腔9渦旋噴射器型霧化器10容器本體11引出機(jī)構(gòu)12分配器13支承件14用于供應(yīng)霧化劑的配件15連接管件16用于吸入要霧化產(chǎn)品的配件17固定環(huán)18管線19螺母20插件21 插塞22 反射器23 霧化腔24 壓縮氣源的切向通道25 霧化器的出口噴嘴26 液體源的分支管件27 蓋件28 出口分支管件29 蝶形螺母
30 管線
具體實(shí)施例方式霧化裝置(圖1)包括霧化發(fā)生器1以及與其連接的霧化劑源的線路，包括具有要霧化的材料的容器2、所提供的液體流量計3 ；和霧化劑提供線路，包括按順序連接的具有電機(jī)的壓縮機(jī)4、減壓裝置6以及壓力計7和過濾器5。該裝置可附加地包括用于放置已處理材料8的腔，該腔與用于從發(fā)生器1進(jìn)行霧化輸送的管路連接。霧化發(fā)生器1 (圖2)包括渦旋噴射器型霧化器9，其設(shè)置在容器10的圓柱狀本體內(nèi)部，使得容器中的霧化射流(噴流)弦向地定向在其壁上。霧化器9的數(shù)量取決于當(dāng)前任務(wù)的特性。如果需要的話，霧化器9的一部分被拆下，插塞21取代該部分被安裝。為了確保可能在不同模式下工作，噴射器型霧化器設(shè)置成使得其可能相對于水平面旋轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致霧化液體噴流的方向改變。而且為了達(dá)到具有最小顆粒尺寸的液體分配， 霧化器通常設(shè)置成使得霧化噴流的中心軸線到圓柱壁上的投影在至少一圈期間不會穿過壁的頂部邊緣，從而確保霧化顆粒在容器中的環(huán)形運(yùn)動不會少于一圈。霧化器9被緊固到分配器12的引出機(jī)構(gòu)11上，從而可能在本體10內(nèi)固定地旋轉(zhuǎn)。 引出機(jī)構(gòu)11被緊固到分配器12的螺紋桿上，該螺紋桿的下端擰入到支承件13中并且與用于供應(yīng)霧化劑的配件14連接。霧化器9借由聚乙撐胺(polychlorvinil)管件15連接到霧化產(chǎn)品的配件16。該管件在環(huán)17的幫助下被固定，管線18和螺母19確保本體10的容器的不可滲透性。在插件20的幫助下，可能的是改變與本體10的高度相關(guān)的霧化器9的位置。在螺母19的幫助下，水平板_反射器22水平地緊固到分配器12的螺紋桿上，其安裝高度可由沿著分配器12的運(yùn)動來調(diào)節(jié)。如果需要的話，在容器10的本體內(nèi)安裝擴(kuò)散器，其可由管線可拆卸地連接到通風(fēng)系統(tǒng)，從而實(shí)施對該系統(tǒng)的過濾器的消毒工作，或連接到腔8，通過霧化處理的材料位于該腔8中。渦旋噴射器型霧化器9(圖3)包含圓柱狀腔23，其具有用于供應(yīng)壓縮氣體的切向通道24和軸向出口噴嘴25。液體源的分支管件26與腔23中的噴嘴25同軸地設(shè)置。元件尺寸的比例按照下述公式來確定Do = (0，5 + 0，7)D2c/Dk，其中，Do是分支管件26的直徑，Dc是噴嘴25的直徑，Dk是入口通道24的直徑。在需要進(jìn)一步輸送氣霧的情形中，包含分支管件28和管線30的蓋件27被安裝到本體10上，并且用蝶形螺母29緊固(圖4)。霧化裝置工作如下。取決于要解決的任務(wù)，必要數(shù)量的霧化器9被設(shè)置在分配器 12的引出機(jī)構(gòu)11上。在室內(nèi)或腔8中實(shí)施液體霧化工作期間，配件14借由柔性軟管連接到壓縮器4 ；液體從該容器2供應(yīng)到本體10中，之后壓縮器4連接到電源網(wǎng)絡(luò)并且接通。在減壓裝置5的幫助下，調(diào)節(jié)到發(fā)生器的輸入軟管中的壓力，該壓力由壓力計6調(diào)節(jié)。霧化空氣經(jīng)由過濾器7通過配件14進(jìn)入到發(fā)生器1中，進(jìn)一步經(jīng)由分配器12通過支承件13的內(nèi)部通道進(jìn)入到噴射器型霧化器9中。經(jīng)由通道24切向輸入到霧化器9的渦旋腔23中的空氣形成漸開線流，之后空氣經(jīng)由噴嘴25流出。而且在分支管件26的表面附近實(shí)現(xiàn)氣體的最大外圍速度，沿著腔23軸線的稀薄化達(dá)O. 03Mpa ；并且產(chǎn)生反轉(zhuǎn)的氣體流?？諝庠趶膲嚎s器進(jìn)入到腔23中時其壓力降低，從而將其中水含量降低達(dá)15% -20%。經(jīng)由管件15和分支管件26，從本體10的下部進(jìn)入到腔23中的液體以0. 15-0. 6m/ 秒的供應(yīng)線性速度前進(jìn)，其被反向氣流捕獲、引入到氣體最大外圍速度區(qū)域中并由離心力破壞。而且分配在干空氣中的分散液體暴露從而局部脫水。所形成的氣霧經(jīng)由噴嘴25進(jìn)入到容器10中。而且空氣壓力降低，這導(dǎo)致其膨脹并且降低相對濕度，繼而導(dǎo)致進(jìn)一步的脫水以及液滴尺寸的減少。霧化器的弦向配置確保在本體10內(nèi)部的兩相流的渦旋，而且大液滴拋到容器壁和反射器22上，之后向下流動到容器底部；小液滴被切向空氣流帶走，這使得在本體內(nèi)部至少流動一圈。該切向流產(chǎn)生沿著容器10的軸線的稀薄化，從而使得流入流從室內(nèi)進(jìn)入到干空氣的容器中，進(jìn)一步脫水并且減少液滴尺寸，這導(dǎo)致氣霧富含具有大約Imcm顆粒尺寸的部分。得到的氣霧進(jìn)入室內(nèi)或經(jīng)由分支管件28和管線進(jìn)入到腔8中，其中實(shí)現(xiàn)對已處理材料的作用。而且，由于進(jìn)入室內(nèi)氣霧液滴達(dá)到被空氣“墊”包圍，并且以相同速度移動，因此將不會有與室內(nèi)空氣的“迎面碰撞”，從而排除了不穩(wěn)定液體的可能鈍化。工業(yè)應(yīng)用示例1 研究VAG的工作模式對其效率和氣霧顆粒尺寸的影響。這些測試使用VAG來進(jìn)行，其具有處于所供應(yīng)空氣壓力0. 25Mpa且消耗速率3001/ 分下的4個作用渦旋噴射器型霧化器。在水霧化上的測試結(jié)果如下，其中在表1中示出了取決于所使用模式而確定的霧化液體每時間單位的容積(M)、液滴的質(zhì)量中間直徑(d_d)和構(gòu)成95%生成霧化質(zhì)量的液滴最大直徑(d95%)。使用三種裝置工作模式A-在該模式中，封閉蓋件27和霧化器9設(shè)置在引出機(jī)構(gòu)11上，液體霧化噴流定向在本體10內(nèi)部，結(jié)果是實(shí)現(xiàn)大液滴的二次分離，且在發(fā)生器1的出口處具有最精細(xì)的氣霧；B-在該模式中，蓋件27被移除且霧化器9設(shè)置成使得分配液體的噴流定向在本體10內(nèi)部。而且分配器12在沒有插件20的情況下緊固到支承件13上，霧化器9設(shè)置得比本體10的頂邊緣低。在霧化過程中，在本體10的壁上發(fā)生液滴的單次分離，從而確保相比于模式A充分高的霧化分散率和增加的裝置效率。C-在該模式中，蓋件27被移除并且霧化器9設(shè)置成使得分配液體的噴流定向在本體10之外。表 1VAG效率和生成氣霧的分散率取決于發(fā)生器的工作模式(三個獨(dú)立測量結(jié)果的平均值)。
權(quán)利要求
1.一種基于渦旋噴射器型霧化器的霧化裝置，其特征在于，所述霧化裝置包括圓柱狀容器，在所述容器中噴射器型霧化器設(shè)置在液體表面上方并且能夠相對于水平面旋轉(zhuǎn)，所述容器包含具有噴嘴的腔，在所述腔中引入用于液體霧化材料和空氣源的分支管件，而且空氣源的分支管件切向地設(shè)置在腔中，分支管件開口的尺寸和噴嘴的尺寸通過方程Do = (O, 5 + 0，7)D2c/Dk相關(guān)聯(lián)，其中，Do是液體源分支管件的直徑，Dc是出口噴嘴的直徑，Dk是空氣入口通道的直徑，霧化器自身設(shè)置成使得從其流出的射流相對于圓柱狀容器的壁弦向地定向，而且在氣霧顆粒運(yùn)動時在至少一圈期間，氣霧噴流的中心軸線在圓柱壁上的投影不會穿過壁的頂部邊緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述容器附加地設(shè)置有蓋件，所述蓋件具有分支管件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，以板的形狀實(shí)施的反射器水平地設(shè)置在容器內(nèi)部，高于液體表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括一個到多個的噴射器型霧 4^ 1 ο
全文摘要
本發(fā)明涉及旨在用于獲得精細(xì)氣霧而霧化液體的裝置。所提出的裝置旨在霧化不穩(wěn)定液體，并包括設(shè)置成可能相對于水平面旋轉(zhuǎn)的一個或多個噴射器型霧化器。霧化器包含具有噴嘴的腔，在所述腔中引入用于供應(yīng)要霧化的液體材料和空氣的分支管件，而且空氣源分支管件切向地設(shè)置在所述腔中，分支管件開口和噴嘴的尺寸通過方程Do＝(0,5÷0,7)D2c/Dk相關(guān)聯(lián)，其中Do是液體源分支管件的直徑，Dc是出口噴嘴的直徑，Dk是空氣入口通道的直徑，霧化器自身設(shè)置在圓柱狀容器中，位于液體表面上方，使得從其流出的射流相對于圓柱狀容器的壁弦向地定向，而且在氣霧顆粒運(yùn)動時在至少一圈期間，氣霧噴流的中心軸線在圓柱壁上的投影不會穿過該壁的頂部邊緣。測試結(jié)果表明，所要求保護(hù)的裝置允許獲得穩(wěn)定的液體精細(xì)氣霧，其具有在大范圍內(nèi)變化的屬性。
文檔編號B05B17/00GK102159326SQ200880130058
公開日2011年8月17日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月25日
發(fā)明者伊夫根尼·尼古拉耶維奇·斯文蒂特斯基, 尤里·尼古拉耶維奇·托爾帕洛夫, 瓦列里·米哈伊洛維奇·格魯斯琴科 申請人:巴特爾紀(jì)念研究院