專利名稱：具有液體循環(huán)管路的超聲霧化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明在總體上涉及霧化液體的超聲裝置。本發(fā)明具體涉及用于霧化液體的具有至少一個霧化單元的超聲裝置，該裝置的特征在于，具有連接于所有單元的液池；用于在各個單元中保持液面高度的裝置；連接于各個換能器的高頻電源；使液體從液池經(jīng)各個換能器再回到液池的循環(huán)(加速)裝置。
背景技術(shù)：
霧化液體的標(biāo)準(zhǔn)超聲裝置通常由單個霧化單元組成，其中取向朝上的由液體覆蓋的超聲換能器配置在單元的底部，單元的頂部是開放的(由氣體覆蓋)。這些已知裝置具有許多運行缺點，這些缺點妨礙了這些裝置在很多方面的應(yīng)用。這些缺點起源于標(biāo)準(zhǔn)已知裝置的各個部件具有特有的操作局限性。
首先，如果在操作期間超聲換能器暴露于空氣(或氣體)，則該換能器幾乎在瞬間發(fā)生過熱。移動標(biāo)準(zhǔn)裝置可能使換能器上面的液位傾斜，因而使得換能器暴露于空氣或氣體。在換能器上方形成足夠高的液柱有助于解決裝置移動問題，但這對換能器的操作效率產(chǎn)生不利的影響。
第二，由液體所處環(huán)境造成的聚集沉淀物和雜質(zhì)覆蓋層將對超聲換能器的振動表面產(chǎn)生不利的作用。這些覆蓋層通常減小了換能器效率，并形成一層絕熱層，這層絕熱層最后造成換能器發(fā)生過熱。
液體中的雜質(zhì)有很多來源。通常在液體中一開始就存在雜質(zhì)，雜質(zhì)可以通過液體與空氣(或氣體)的接觸進入液體。雜質(zhì)有時是液體和裝置構(gòu)件(例如泵、墊圈等)之間相互作用的結(jié)果。另外，與換能器的相互作用過程(例如超聲波作用、化學(xué)作用或電解作用)也可能產(chǎn)生雜質(zhì)。這些雜質(zhì)經(jīng)常集結(jié)在一起，促使在換能器上聚集一層覆蓋層(沉積層)。
第三，在同一個霧化單元中采用多個換能器(以增加霧化速度和輸出)將導(dǎo)致液體湍流作用于換能器(包括破壞性的電蝕現(xiàn)象)。
本發(fā)明裝置可以克服上述缺點，使得設(shè)備可以挪動位置(不存在暴露換能器的危險)并可防止雜質(zhì)聚集。
另外，大多數(shù)已知的霧化裝置產(chǎn)生的霧粒粒度具有很寬的統(tǒng)計分布曲線。這在需要超準(zhǔn)確輸送系統(tǒng)(例如藥物、消毒劑、殺菌劑等)的應(yīng)用中是一個缺點。本發(fā)明裝置的一個實施例可以特別地產(chǎn)生很窄的統(tǒng)計分布曲線，其霧粒直徑約在0.5～5.0μm之間。發(fā)明概述本發(fā)明涉及用于霧化液體的超聲裝置。該裝置由至少一個霧化單元組成(其中，取向近似朝上的超聲換能器配置在各個單元的底部，各個單元的頂部是開放的(由氣體覆蓋)，其特征在于具有連接于所有單元的液池；在操作期間用于在各單元中保持最低液面高度的裝置；連接于各個換能器的高頻電源；以及使(待霧化)液體從液池經(jīng)各個換能器再流回到液池的循環(huán)裝置。發(fā)明的詳細(xì)說明在本發(fā)明的范圍內(nèi)，“換能器”系指任何一種浸入液體中的換能器、機械部件、電氣部件或電子部件，通過這些部件，800KHz以上的振動可導(dǎo)到產(chǎn)生霧粒，或霧化浸液，或產(chǎn)生氣溶膠。另外，在本發(fā)明范圍內(nèi)，“取向朝上”的超聲換能器與所生霧粒、噴霧或氣溶膠的主要軌跡方向有關(guān)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，“近似朝上”涉及對真正朝上方向的小角度偏離，此處所說的小角度絕不會是零。
本發(fā)明涉及霧化液體的超聲裝置，這種裝置對于產(chǎn)生很窄的統(tǒng)計分布曲線是特別有效的，其霧粒直徑約為0.5～5.0μm。該裝置包括至少一個霧化單元，其中取向近似朝上的超聲換能器配置在各個單元的底部，而且各個單元的頂部是開放的(由氣體覆蓋)。
使換能器配置成近似朝上的方向而不配置成準(zhǔn)確朝上的方向可以得一些好處。主要的好處涉及逸出重霧粒的返回軌跡，這些重霧粒沒有足夠的動量繼續(xù)長時間留在朝上的(空氣承載的)方向，它將返回到單元的液面上。當(dāng)換能器取向準(zhǔn)確朝上時，重霧粒的返回軌跡將使很多霧粒直接返回到從換能器發(fā)出霧粒的液面區(qū)域。這種回落一時地影響了新霧粒的發(fā)射，因而對氣溶膠粒子的發(fā)生(霧化)效率產(chǎn)生不利的影響。
當(dāng)換能器位于近似朝上的方向(稍為傾斜)時，重霧粒的回落軌跡便與這些同樣粒子的發(fā)射軌跡不同。因而換能器的效率只受到極小的損失，這種損失與近似朝上的傾斜角有關(guān)。
本發(fā)明裝置的實施例具有一個霧化單元到約100個霧化單元。本發(fā)明裝置的優(yōu)選實施例具有約12～36個霧化單元。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，“管子”系指管道、管筒、導(dǎo)管、隧道、通道等。
本發(fā)明裝置的特征在于具有用管子連接于所有單元的液池；在霧化期間在各個單元中保持最小液面高度的裝置；連接于各個換能器的高頻電源；以及使待霧化液體循環(huán)流過液池、管子和各個換能器的裝置。
按照本發(fā)明裝置的優(yōu)選實施例，輸送到換能器的電源的工作頻率范圍在800kHz以上。已發(fā)現(xiàn)該頻率范圍對于產(chǎn)生超細(xì)氣溶膠霧化霧粒(粒度直徑為0.5～5.0μm)是更為有效的。
換能器的工作壽命取決于在其振動面上減小雜質(zhì)聚集及沉淀堆積的程度。換能器和液體之間在操作上的相互作用也造成這些雜質(zhì)和沉淀。本發(fā)明防止在換能器表面上形成聚集的覆蓋層(沉積層)的主要機理在于使液體循環(huán)流過各個換能器(防止雜質(zhì)沉降在換能器上)。
在本發(fā)明裝置的優(yōu)選實施例中，液體中的浮游雜質(zhì)、沉降雜質(zhì)、沉淀物或可濾除的雜質(zhì)均可在液池中除去。除去那種雜質(zhì)或除去多少種雜質(zhì)(或沉淀)(以及它們的除去方法)的選擇在操作上應(yīng)根據(jù)待霧化液體的特性決定。
液載雜質(zhì)(殘留物)和沉淀的物理吸附和粘附特性強烈地取決于液體流速。在固定不動的液池中(沒有橫向液體流動)，采用降低可溶性的方法、沉降法和浮選法是最佳的。
在本發(fā)明裝置的優(yōu)選實施例中，液池在操作上分為兩部分，使得任何(從霧化單元流經(jīng)液池的)液體均流過這兩個部分，并使得進入各個部分的液體流速是不同的。應(yīng)用兩種不同的液體流速改進了雜質(zhì)除去工藝和沉淀除去工藝，因為可以在最合適的液池部分執(zhí)行各個工藝。
為在操作期間保持各個單元中的最低液面高度，可以采用很多可用的方法。這些方法包括采用液體高度傳感器(例如浮子、電極等)以及對各個單元應(yīng)用補充液體的可控流量閥。
按照本發(fā)明裝置的優(yōu)選實施例，在霧化期間保持各單元中最小液面高度的裝置由許多單元組成，這些單元具有由液池校正的高度(因而液池中保持的液面高度形成所有單元中的預(yù)定液面高度)，并利用入口閥保持液池中的液面高度，該入口閥由液面高度傳感器控制(使得液池中液面高度的下降將啟動傳感器，該傳感器又使該閥門打開，因而使外加的液體加入到液池，直至恢復(fù)液池的液面高度)。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，“校正高度”涉及使液池和單元之間的液體靜壓相等。實現(xiàn)這種相等的方法或者是用物理方法將液位調(diào)整到同一高度，或者用泵來補償高度差。
按照本發(fā)明裝置的優(yōu)選實施例，連接于各個換能器的電源具有連接于該電源的傳感器。只在傳感器檢測到液池中的液面高度低于預(yù)定高度時，該傳感器便使電源自動切斷。
另外，連接于各個換能器的電源還具有一種連接于該電源的傳感器。只要該傳感器檢測到液池液面的角度超過預(yù)定范圍時，該傳感器便使電源自動切斷。
本發(fā)明裝置優(yōu)選實施例的另一個部件是惰性分離旋流器(用于從產(chǎn)生的霧化霧氣中除去直徑大于約5.0μm的霧粒)。該旋流器(部件)由共用的霧氣室、空氣泵和開放的居于頂部的垂直圓筒或錐體構(gòu)成，該霧氣室連接于所有霧化單元的頂部，該空氣泵連接霧氣室(以便連續(xù)地將高速空氣(或氣體)送進和送過霧氣室)，而該垂直的圓筒或錐體連接于霧氣室(使得空氣(或氣體)以及霧氣可以切向進入該圓筒或錐體的底部)。
生產(chǎn)的霧氣中的霧粒在操作上由高速空氣(氣體)帶離霧化單元的頂部。當(dāng)這些霧粒進入圓筒(或錐體)中的螺旋路徑時，較重的(較大的)霧粒便與圓筒(或錐體)發(fā)生碰撞，并沿旋流器壁回流(以便最后回流到液池)。
下面進一步參考

圖1～3說明本發(fā)明。這些圖只用來例示和詳細(xì)闡明選定的本發(fā)明實施例，無意以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
圖1是穿過基本型實施例部分裝置的液體循環(huán)路徑的輪廓橫截面圖；圖2是穿過優(yōu)選型實施例部分裝置的液體循環(huán)路徑的輪廓橫截面圖；圖3是穿過另一個優(yōu)選型實施例部分裝置的液體循環(huán)路徑的輪廓橫截面圖。
圖1示出經(jīng)過基本型實施例部分裝置的液體循環(huán)路徑的輪廓橫截面圖。示出霧化液體的超聲裝置部件，包括許多霧化單元(1)，其中，取向近似朝上的超聲換能器(2)配置在各個單元的底部，各單元的頂部是開放的(由氣體覆蓋)，該超聲裝置的特征在于液池(3)和泵(6)，前者通過管子(4)(5)連接于所有單元，后者用于使待霧化的液體循環(huán)流過液池、管子和各個換能器。
在操作上，液體從液池的中心區(qū)域(在此區(qū)域不管是浮游雜質(zhì)還是沉降雜質(zhì)均最少)泵入液體分配管子(4)。泵出的液體流向各個單元，橫越各個換能器的表面。該泵出液體的動能可盡量減小沉降型的雜質(zhì)停留在換能器。這些沉降型的雜質(zhì)可由流動的液流帶走。而浮游型雜質(zhì)則同時上升到液面上。
確定(各個單元中)液面的是流體溢流管子(5)的出口。溢出流體既帶走浮游型的雜質(zhì)，又帶走已經(jīng)被攜帶進入流動流體流中的那些沉降型雜質(zhì)。這種溢出的液體返回液池而完成循環(huán)。這些雜質(zhì)趨向于在液池中而不是在單元中或換能器上進行聚集。
圖2示出穿過優(yōu)選型實施例的部分裝置的液循環(huán)路徑的輪廓橫截面圖。圖中示出霧化液體的超聲裝置，該裝置包括許多霧化單元(1)，其中取向近似朝上的超聲換能器(2)配置在各個單元的底部，各個單元的頂部是開放的(由氣體覆蓋，該裝置的特征在于液池(3)(7)和泵(6)，前者通過管子(4)(5)連接于所有單元，而后者用于循環(huán)待霧化的液體，使其流過液池、管子和橫跨各個換能器。
各個單元包括液體進入(防止回流)口(8)、表面溢流出口(9)和底部出口(10)，該進入口使泵出的流體對著換能器表面，該表面溢流出口用于排出浮游型雜質(zhì)，而底部出口用于排放沉降型雜質(zhì)。進入口(8)的直徑大于底部出口(10)的直徑。
液池在功能上分成兩個部分，使得(從單元流出流過液池)的任何液體均流過該兩個部分，并使得進入各部分的液體的速度是不同的。此處的液池分成共同的液池部分(3)和單元專有的液池部分(7)。
單元專有的液池部分包括兩個入口和出口(11)，該入口是單元中出口(9)(10)的延伸部分，而出口(11)通向共同的液池部分。單元專有的液池在功能上起一種在霧化期間使各個單元中液面保持在一種最小高度的裝置的作用，會同單元入口(8)一起，可以看出這一作用。對于單元，這種最小液面高度位于出口(11)的高度。另外，新液體沒有經(jīng)入口(8)進入單元時，將造成液體從液池部分(7)經(jīng)入口(10)回流進入單元(1)。
圖3示出穿過另一優(yōu)選型實施例部分裝置的液體循環(huán)路徑的輪廓橫截面圖。圖中示出霧化液體的超聲裝置，包括許多霧化單元(1)中的一個單元，其中取向近似向上的超聲換能器配置在單元的底部，單元的頂部是開放的(由氣體覆蓋)，該裝置的特征在于液池(3)(7)和泵(6)，前者通過管子(4)(5)連接于所有單元，而后者使待霧化的液體循環(huán)流過液池、管子和橫過各個換能器。
單元包括液體入口(防止回流口)(8)、表面溢流出口(9)和底部出口(10)，該入口(8)使泵出的液體對著換能器的表面，該出口(9)用于排放浮動型的雜質(zhì)，而出口(10)用于排放沉降型的雜質(zhì)。入口(8)的直徑遠(yuǎn)大于出口(10)的直徑。
液池在功能上分為兩個部分，使得(從單元流出流過液池的)任何液體均流過兩個部分，并使得進入各個部分的液體速度是不同的。此處的液池分為共用的液池部分(3)和單元專有的液池部分(7)。
單元專有液池部分包含兩個入口和兩個出口(11)(12)，前者是單元中出口(9)(10)延伸部分，后者通向共用的液池部分。出口(12)直徑很小，在本發(fā)明裝置長時間斷電時該出口(12)才影響液池部分(7)的液面高度，通過該出口(12)單元中的大部剩余液體排放到共用液池(3)中。
上部出口(11)在功能上起著一種裝置的作用，該裝置在霧化期間可使各個單元中的液體保持在一種最小的液面高度，會同其它單元(未示出)的類似上部出口一起，可以更加看出這一作用，這些類似上部出口共有公共的上部溢流壁(13)。對于單元，這種最小液面高度位于出口(11)的高度。該公共上部溢流壁圍繞所有霧化單元或圍繞許多霧化單元中的一部分單元。因此只要在這些單元中的一些單元中出現(xiàn)溢流條件，便可以在共用液池上有效操作所有共有公共上部溢流壁的霧化單元。在單元中沒有引入新液體將導(dǎo)致液池部分(7)中的液體經(jīng)出口(10)回流到單元。
權(quán)利要求
1.一種霧化液體的超聲裝置，包括至少一個霧化單元，其中，取向近似朝上的超聲換能器配置在各個單元的底部，而各個單元的頂部是開放的，該裝置的特征在于具有連接于所有單元的液池；在霧化期間使各個單元中液體保持在一種最低液面高底的裝置；連接于各個換能器的電源；以及循環(huán)裝置，用于使液體從液池流出，橫向流過各個換能器，然后再流回液池。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，供給換能器的電源的操作頻率范圍在800kHz以上。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，可以在液池中從液體中除去浮游雜質(zhì)、沉降雜質(zhì)、沉淀或可過濾的雜質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，液池分為兩個部分，使得從單元流出流經(jīng)液池的任何液體均流過該兩個部分，并使得進入各個部分的上述液體的流速是不同的。
5.如如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，霧化期間用于使各個單元中保持一種最低液面高度的裝置由許多單元組成，這些單元具有由液池校正的高度，使得液池中保持的液面高度形成單元中的預(yù)定液面高度，而液池中的液面高度由入口閥保持，該入口閥由液面高度傳感器控制，因而液池中液面高度的降低將啟動上述傳感器，上述傳感器又使上述閥打開，由此加入補充液體，直至恢復(fù)上述液池液面。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，連接于各個換能器的電源具有連接于電源的傳感器，上述傳感器只要檢測到液池中的液面高度低于預(yù)定高度便使電源自動切斷。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，連接于各個換能器的電源具有連接于電源的傳感器，只要傳感器檢測到液池中的液面的傾斜超出預(yù)定范圍，上述傳感器便使上述電源自動切斷。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，該裝置具有12～36個霧化單元。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，該裝置具有惰性分離旋流器，該旋流器用于除去所產(chǎn)生霧氣中直徑大于約5.0μm的霧粒，該旋流器包括共用霧氣室，裝在所有霧化單元的頂部；空氣泵，連接于上述霧氣室，用于連續(xù)地將高速空氣送入和送過上述霧氣室；開放的居于頂部的垂直圓筒或錐體，該圓筒或錐體連接于上述霧氣室，使得上述霧氣室中的空氣和霧氣可從切線方向進入該圓筒或錐體的底部。
10.一種在本質(zhì)上如前面說明和例示的用于霧化液體的超聲裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于霧化液體的超聲裝置。該裝置由至少一個霧化單元(1)構(gòu)成,其中取向近似朝上的超聲換能器(2)配置在各個單元(1)的底部,各個單元(1)的頂部是開放的(由氣體覆蓋),該裝置的特征在于具有:連接于所有單元的液池(3);在霧化期間用于使各個單元中液體保持在一種最小液面高度的裝置;連接于各個換能器(2)的高頻電源;循環(huán)裝置(6),用于使待霧化的液體流過液池(3)、各個換能器(2),然后流回液池(3)。
文檔編號B05B17/06GK1265610SQ98807715
公開日2000年9月6日 申請日期1998年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月28日
發(fā)明者亞科弗·肖漢姆, 澤弗·羅斯納, 埃莉·格倫斯坦, 亞歷克斯·里弗提恩 申請人:綠云有限公司