专利名称：静电喷雾器及混合装置的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及静电喷雾器，以及结合在混合装置中的静电喷雾器。本发明的静电喷雾器可用于从香水喷洒到机动车辆、飞行器以及燃烧器用的燃料喷射系统等众多技术领域内的多种用途。本发明并不局限于这些特定领域中的任何一种，而是由本申请权利要求的范围来限定。
背景技术：
已公开的专利文献US 2003/0015594(ARNOLD J.KELLY)和US6474573(ARNOD J.KELLY)是本申请的现有技术的一部分。在这些文献中公开了带有喷孔(orifice)阵列的平板喷嘴。但是，在每个喷孔阵列之后设有多个单独电极，每个电极具体指向单独的喷孔。该现有技术文献还设想了指向单个喷孔的电极的阵列的应用。
在US 2003/0205629(ARNOLD J.KELLY)中公开了带有多个喷孔的喷射器。但是，在这些喷射器中也是通过采用单一指向的电极来实现雾化。实际只有杆电极的末端接近喷孔。
申请人自己的在先申请PCT/GB2004/000458是已知最接近的现有技术。在该申请中，所公开的杆电极带有基本跨过喷孔阵列的末端。杆电极的单个末端包括紧密相邻的电极尖点(point)阵列。所述喷射器具有传统的细长形状，以便用于指向燃烧室进气管。
现有技术的喷射器基本上是从单个(或少量)的尖点输送流体微粒，这些微粒在从喷孔继续射出的时候会进一步分散开。该方法毫无疑问地会导致微粒的不均匀分布的问题，尤其是当从喷孔射出的流体将要与第二流体混合时更是如此。在某些系统中，该分布问题需要更下游的混合过程来实现理想的微粒分布。
发明内容
在第一宽泛的独立方面中，本发明提供一种混合装置，该混合装置包括静电喷雾器，该静电喷雾器将第一流体供入带壁的通道(walled-channel)，该第一流体在此与第二流体混合；所述静电喷雾器结合有充电电极和喷嘴，所述喷嘴带有喷孔阵列，所述第一流体的带电微粒通过所述喷孔阵列离开所述喷雾器；所述混合装置的特征在于所述充电电极大致跨越(span)所述喷孔阵列；并且所述充电电极和所述喷嘴既没有进入所述通道内也没有指向所述通道，而是所述充电电极和所述喷嘴的形状和尺寸确定为构成所述第一流体和第二流体在其内混合的所述通道的壁的一部分或全部。
该结构可以改进第一流体和第二流体的混合。所实现的混合改进程度的结果之一在于不需要在该混合装置的下游设置另外的混合装置。而且，本发明还允许在整个通道内获得改进了的混合物，即与现有技术相比能够获得更均匀的混合物。如果该混合物燃烧，则改进的混合物必然会改进燃烧；如果本发明用于香水扩散器，则能够改善香水的扩散；如果本发明用于吸入器，则能够改善医疗效果。
在第二宽泛的独立方面中，本发明提供一种静电喷雾器，该静电喷雾器包括流体通道、位于所述通道内的充电电极以及带有喷孔阵列的喷嘴，流体的带电微粒通过所述喷孔阵列离开所述喷雾器，所述静电喷雾器的特征在于，所述充电电极基本跨越所述喷孔阵列并且所述充电电极和所述喷嘴具有相似的整体形状。
传统的观点是电极为细长杆状，其末端仅与具有所述末端形状的喷嘴相匹配，而本发明的该特征从根本上区别于该传统观点。从局部区域向外的雾化在实现最优的混合物分配方面具有上述的缺点。这一构造允许从多种非常规的形状获得改进的混合。这种喷雾器可广泛地适用于多种应用，而不需要用于雾化的细长杆状喷射器。
在根据本发明第二宽泛的独立方面的从属方面中，所述充电电极和所述喷嘴基本上是平坦的。由于该结构允许所述喷雾器靠着诸如壁面的平坦表面放置，因此该结构特别地有利。该结构尤其适用于香水的雾化。
在另一从属方面中，所述充电电极和所述喷嘴大致为筒形。该结构适于安装在管道或其他筒形通道内以用于优化流体的混合。
在另一从属方面中，所述充电电极和所述喷嘴大致为环形。该结构在用于燃气轮机燃烧室时特别有利。
在根据本发明第一宽泛独立方面的从属方面中，所述第一流体是液体，而所述第二流体是气体。当所述混合装置用于在传统的燃烧室进气管中混合空气和燃料时，上述特征特别有利。
在另一从属方面中，所述充电电极和所述喷嘴大致是平坦的。该结构通过覆盖带壁通道的一部分而能够改进混合。
在另一从属方面中，所述充电电极和所述喷嘴大致为筒形。该结构能够实现改进的混合，特别是用于诸如燃料内燃机进气管时更是如此。
在另一从属方面中，所述充电电极和所述喷嘴大致为环形。该结构能够为燃气轮机燃烧器提供改进的混合，从而减少有害排放。
在另一从属方面中，所述喷嘴和所述充电电极大致为筒形并且大致沿纵向位于所述通道内，所述喷嘴的喷孔被布置成使得第一流体沿径向向外流出。这也能够改进混合，特别是所述第二流体与所述第一流体在所述充电电极和所述喷嘴装置周围混合的情况下更是如此。
一种医药输送系统结合有根据上述任一方面的混合装置。在该特定领域中，改进的混合例如通过在吸入每种药物和空气输送混合物的过程中减少药剂配比变化的可能性而具有特殊的优点。传统的药物和空气吸入器在不能正确配比混合物的情况下会导致经呼吸吸入提供不足药量或提供过量药量的风险。
图1表示根据本发明一实施例的平板喷雾器的分解立体图；图2表示根据本发明一实施例的平板喷雾器的剖视图；图3以剖视图表示根据本发明第二实施例的双面喷孔板喷雾器；图4表示根据本发明第三实施例的筒形喷雾器的立体图；图5表示根据本发明第四实施例的筒形的定位在中心的喷雾器的立体图；图6表示内燃烧室的进气管的一剖面的剖视图，该进气管结合有图1和图2所示类型的平板喷雾器；图7表示图4所示类型的筒形喷雾器安装在内燃烧室进气管内的剖视图，该喷雾器带有可选的液流控制装置；图8表示根据本发明第五实施例的用在燃气轮机燃烧器内的环形喷雾器的部分剖视图和部分端视图。
具体实施例方式
在图1中总体上以附图标记1表示静电喷雾器，该静电喷雾器具有喷嘴板2、高压电极板3和喷雾器主体4。主体4容纳有围绕电极板3的流道5。在电极板3和端子(在图中未示出)之间可以设置高压连接器。电极板结合有多个电极尖点，这些电极尖点以阵列的形式排列在电极的顶表面上。在图中以附图标记6表示这种电极尖点的一个示例。这些电极尖点可以是如本申请的申请人在之前的专利申请PCT/GB2004/000458中所提出的那样具有小平面的元件，上述专利申请的教导通过引用而并入本文。
图2表示组装之后的图1的平板喷雾器的剖视图。为简便起见采用相同的附图标记表示相同的特征部。在该结构中，结合有多个喷孔7的喷嘴板或喷孔板2通过贯穿主体4延伸的电极8接地。在高压端子和电极板6之间设置有高压电极连接器9。在静电板3和喷嘴板2之间形成有静电充电腔10。入口管11设置在相对于电极板的侧面位置。
主体4是由充分绝缘的材料制成的，以便防止高压电极板3和接地喷嘴板2之间发生短路。
电极板3和喷嘴板2二者的形状大致相同，不过在该结构中喷嘴板2大于电极板3。尽管如此，由于电极板3跨过喷嘴阵列的整个宽度，因此阵列的所有喷孔(比如喷孔7)都被电极板3完全覆盖。主体和电极板被外壳12保持在一起，该外壳12可以由粘胶树脂或其他合适材料制成。
图3表示总体上由13表示的另一静电喷雾器，该静电喷雾器具有两个参照图1和图2所述类型的喷雾器，但这两个喷雾器背靠背布置。在该结构中具有两个喷嘴板，即上喷嘴板14和下喷嘴板15，每个喷嘴板结合有喷孔阵列。喷孔板14对应于大致平行的静电电极板16，而喷嘴板15对应于电极17。
可以用一个入口管(在图中未示出)来向两个喷嘴板同时供应流体。可以设置高压连接器18和接地电极(图中未示出)，以便在高压电极和喷嘴板之间形成电位差。可以用树脂19或其他固定件来将这些板连接在一起。
图4表示大致筒形的静电喷雾器20。图中的筒20具有内径，筒形喷嘴板21设置在该内径处，而该筒形喷嘴板21具有延伸越过筒整个长度的喷孔阵列。
为了基本跨过整个喷孔阵列而在喷孔阵列的紧后方设置单个内部筒形高压电极板。与本发明第一和第二实施例的方式类似，喷嘴板可以接地，而高压电极板可以连接到高压电源。为了形成静电充电通道，喷嘴板和电极板彼此分隔开。
图5表示流体管道22，在该流体管道22内设置有另一个静电喷雾器23。在该实施例中，高压电极位于喷嘴板24的内部并且与喷嘴板24充分地间隔开，以便形成静电充电腔。由于提供了合适的电荷，且静电喷雾器23被供应有流体，因此被雾化的流体将从分布在管道22整个长度上的喷孔阵列中流出。该结构会导致微粒沿径向在管道的整个长度上离开喷雾器，从而实现最优的混合。尽管附图表示该喷雾器位于管道内的大致中心位置，但是可以想到在将喷雾器偏心放置在管道内时的具体优点。
图6表示用于空气和燃料的内燃机混合装置，该装置总体上以25表示。该混合装置被构造成将空气和燃料的混合物通过进气门26供入内燃烧室27。该混合装置位于进气管28内，通过现有类型的阀29来控制向进气管28的空气供应。作为进气门29下游的进气管壁的一部分，设置有图2所示类型的静电喷雾器30。在使用时，该喷雾器供应的燃料通过可变控制装置31，从而穿过与进气管壁齐平的喷孔阵列、通过进气管长度而离开喷雾器，从而进行最优的混合。
图7表示总体上以32表示的另一混合装置，该混合装置32也位于内燃机或其它燃烧器的进气管内。在进气管33内设置有参照图4所示并介绍的那种筒形喷雾器34。图中示出了可选的燃料流控制装置，该控制装置可以例如通过扣钉(pintle)和螺线管以循环脉冲序列的方式控制液流，或借助针阀和步进电机将液流控制成受控可变的连续液流。
图8a和8b表示环形喷雾器，其截面与图2所示喷雾器在结构上类似。对传统燃气轮机的燃料燃烧器的唯一改动在于插入环形喷雾器35。该燃气轮机结合有外壁36、冷却管道37、内燃烧器壁38和燃烧器腔39。燃料输入管40在外壁36和燃料喷雾器35之间延伸。必需的高压连接器41设置成与燃料管相结合但是在燃料管之外。为了清楚起见，图8b只表示出了标记为40的燃料输入管和环形的静电喷雾器35。
权利要求
1.一种混合装置，该混合装置包括静电喷雾器，该静电喷雾器将第一流体供入带壁的通道，该第一流体在所述通道内与第二流体混合；该静电喷雾器结合有充电电极和喷嘴，所述喷嘴带有喷孔阵列，所述第一流体的带电微粒通过所述喷孔阵列离开所述喷雾器；所述混合装置的特征在于所述充电电极大致跨越所述喷孔阵列；并且所述充电电极和所述喷嘴既没有进入所述通道内也没有指向所述通道，而是所述充电电极和所述喷嘴的形状和尺寸被确定为构成所述第一流体和第二流体在其内混合的所述通道的壁的一部分或全部。
2.一种静电喷雾器，该静电喷雾器包括流体通道、位于所述通道内的充电电极以及带有喷孔阵列的喷嘴，流体的带电微粒通过所述喷孔阵列离开所述喷雾器，所述静电喷雾器的特征在于，所述充电电极基本跨越所述喷孔阵列，并且所述充电电极和所述喷嘴具有相似的整体形状。
3.根据权利要求2所述的喷雾器，其特征在于，所述充电电极和所述喷嘴基本上是平坦的。
4.根据权利要求2所述的喷雾器，其特征在于，所述充电电极和所述喷嘴大致为筒形。
5.根据权利要求2所述的静电喷雾器，其特征在于，所述充电电极和所述喷嘴大致为环形。
6.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述第一流体是液体，而所述第二流体是气体。
7.根据权利要求1和6中任一项所述的混合装置，其特征在于，所述充电电极和所述喷嘴大致是平坦的。
8.根据权利要求1和6中任一项所述的混合装置，其特征在于，所述充电电极和所述喷嘴大致为筒形。
9.根据权利要求1和6中任一项所述的混合装置，其特征在于，所述充电电极和所述喷嘴大致为环形。
10.根据权利要求1和6中任一项所述的混合装置，其特征在于，所述喷嘴和所述充电电极大致为筒形，并且大致沿纵向位于所述通道内，所述喷嘴的喷孔被布置成使得所述第一流体沿径向向外流出。
11.一种医药输送系统，该系统结合有上述权利要求中任一项所述的混合装置。
12.一种装置，该装置大致如以上参照说明书正文和/或附图的任意合适组合所述和/或所图示。
全文摘要
本发明提供一种静电喷雾器及混合装置。其中混合装置包括静电喷雾器，该静电喷雾器将第一流体供入带壁的通道，该第一流体在所述通道内与第二流体混合；该静电喷雾器结合有充电电极(3)和喷嘴(2)，所述喷嘴(2)带有喷孔阵列，所述第一流体的带电微粒通过所述喷孔阵列离开所述喷雾器；其中所述充电电极(3)大致跨越所述喷孔阵列；并且所述充电电极(3)和所述喷嘴(2)既没有进入所述通道内也没有指向所述通道，而是所述充电电极(3)和所述喷嘴(2)的形状和尺寸被确定为构成所述第一流体和第二流体在其内混合的所述通道的壁的一部分或全部。
文档编号B05B5/025GK101027472SQ200580032204
公开日2007年8月29日 申请日期2005年9月22日 优先权日2004年9月25日
发明者杰弗里·艾伦, 保罗·巴塞洛缪·雷文希尔 申请人:赛昂喷雾有限公司