专利名称：雾化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及这样的技术领域，即旨在为了获得精细气雾而将液体雾化的装置。
背景技术：
现今为了获得精细气雾，使用不同的装置，其起作用成使用压缩空气并且基于液滴分裂的其它原理。雾化器是已知的，其包括连接到液体供应源的管线，其中雾化器喷嘴沿着管线配置。这些雾化器确保可能进行大面积处理(常规喷雾器的液柱长度是大约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，由于低质量的喷射(液压雾化器层的液滴直径限制在200-500mcm)以及在雾化混合复合物的过程中可能阻塞雾化器喷嘴，其应用严格受限。使用内部混合雾化器获得更好的结果，该雾化器包括具有用于液体和压缩空气源的分支管件的管线以及设置在其壁上的出口通道(SU1248671，1984)。该雾化器的缺陷在于分散过程的低效率因素，这是由在液体和空气在曲线状管线中的运动期间的摩擦损失增加以及空气-液体混合物流的不稳定性引起的。用于获得气雾的气压雾化器是已知的，其包括连接到气体供应源的直喷式喷嘴和同轴地安装的液体源的分支管件(Kim K. V. , Marshallff. R. Drope-size distributions from pneumatic atomizers. A. I. Ch. Journal, 1971, v. 17, No. 3, p. 575-584)。这些雾化器以高生产率为特征，但是其产生窄但十分强的喷流，从而在处理空间中难以实现气雾的均勻分配。在液体雾化期间，存在由临时混合物引起喷嘴阻塞的可能性，这是由喷嘴的小流动面积造成的。雾化装置是已知的，包括雾化剂(压缩空气)源的组件、基于喷射器和具有雾化溶液的密封容器的雾化组件，其中设置有将其连接到雾化组件的管件(RU 2060840，1992)。该装置的缺陷在于精细气雾的相对低的生产率。用于水管结构的消毒的装置是已知的(RU 2258116,2004)，其中建议使用喷流喷嘴作为气雾发生器。使用喷流喷嘴之后，可能仅获得具有颗粒尺寸为70-80mcm的大分散气雾。该装置的缺陷在于，在这些情况下不可能得到稳定的精细气雾，该稳定的精细气雾会确保表面的可靠处理。离心气雾发生器是已知的(RU 2148414,1998 ；RU 2258116，2004)，其中在液体供应期间在发生器的盘片处执行分散，发生器的盘片的旋转速度不低于20000转/分。在盘片雾化器的帮助下雾化(RU 2180273,2000)通常在不将气雾与空气混合的情况下执行。 这种装置的有利之处在于可能使得在形成活性气雾时空气的负面影响最小化。然而，对于形成具有小于IOmcm尺寸的液滴，在旋转表面上溢出的薄膜厚度必须是几个mem。该装置用于分散水溶液以形成具有大约IOOmcm颗粒尺寸的气雾(V. F. Dumsky，N. V. Nikitin, M. S. Sokolov. Pesticide aerosols. -Μ. Nauka(Science)，1982. -287ρ.)。这种装置的缺陷在于相对低的生产率(每分钟几个ml)、机械不可靠性、以及对具有高粘度的液体和不同类混合物的雾化的不适用性。为了得到气雾，也使用雾化器，其中在超声波的帮助下执行液体分散 (V. F. Dumsky, N. V. Nikitin, M. S. Sokolov. Pesticide aerosols. -Μ. Nauka(Science)， 1982. -287p.)。这种装置的有利之处在于足够大量地生产具有大约几个mcm的液滴尺寸的精细气雾。该技术的不利之处在于其不可能用于分散非水液体、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)。
发明内容
在要求保护的技术方案的上下文中解决的技术任务在于生产一种通用装置，其用于使用实质上所有液体(包括溶液、悬浮液和乳状液)来进行雾化工作，允许产生浓缩的精细气雾、在其含量中具有大约Imcm或更小尺寸的气雾颗粒、以及在相对长时间段内保持雾化溶液的质量。
该任务的溶液通过创造用于获得精细气雾的装置来实现，在该装置中分散采用两个阶段执行，在第一阶段，雾化物质的液滴与湍流空气射流混合并且暴露于先前的除湿中， 且在第二阶段，发生液滴附加的脱水和分离，且因而气雾富集有具有大约Imcm或更小颗粒尺寸的部分。该技术效果通过下述事实来实现使用不少于一个喷射器型雾化器，其包含内部混合腔，在所述腔中供应要雾化的物质和相对于内部腔的壁成切向的空气，而且进入空气、 液体的分支管件与喷射器喷嘴的出口开口的截面积值的比选定成满足Do = (0,5-0, 7) D2c/Dk，其中Do是液体源分支管件的直径、Dc是出口喷嘴的直径，Dk是进入空气的入口通道的直径，并且喷射器型雾化器自身设置在圆柱状容器中，使得从其流出的射流会相对于圆柱状容器的壁弦向地定向，而且气雾喷流的中心轴线在圆柱壁上的投影在至少一圈 (turn)期间不会穿过壁的顶部边缘，从而确保气雾颗粒在容器中的旋转不少于一圈。在使用这些条件的结果中，在第一阶段可能确保在雾化腔中的切向涡旋运动，这导致由涡旋流分裂的气雾颗粒的均勻分布、较干的外部空气进入到腔的中心部分的泄漏、 部分脱水和在液滴和干空气接触的过程中气雾颗粒尺寸的减少。在射流从喷射器喷嘴流出期间，发生气雾液滴的进一步脱水。雾化器的结构允许获得已经在喷嘴出口处的具有8-lOmcm平均颗粒尺寸的气雾。在停留在发生器容器中期间，液滴暴露以进一步脱水并且由于与空气的质量交换而减小其尺寸。同时，由于喷嘴喷流相对于发生器容器的壁的弦向定向，在容器内部环状运动期间最大气雾液滴将掉落到容器壁上并且沿着该壁流下，从而确保在从发生器输出的气雾中精细部分含量的提高。喷射器的倾斜角以及因此气雾液滴在容器中的停留时间通常选择成确保颗粒在容器中环形运动不少于一圈。而且，出现颗粒尺寸附加地减少达3-5mcm。通过分析在该装置的帮助下要解决的任务，喷射器型雾化器的倾斜角凭经验选择。气雾在容器中的停留时间增加会降低装置效率，同时减少气雾液滴尺寸；相反，气雾在容器中的停留时间减少会增加装置效率，同时使得气雾更大程度地分散。该装置包含设置在液体表面上方的一个到多个喷射器，其可相对于水平面旋转。在容器内部，为了更好地分离大分散气雾颗粒，可设置以水平板形式的反射器。该容器通常制造成开口，但是如果必要的话，例如为了气雾输送，容器可附加地设置有具有分支管件的扩散器。
雾化装置的一般方案在图1中示出；雾化发生器的基本方案在图2中示出；喷射器型雾化器的方案在图3中示出；带有盖件的雾化发生器变型的方案在图4中示出。在附图中使用以下附图标记1涡旋雾化发生器(VAG)2具有分散材料的容器3液体流量计4具有电机的压缩器5减压装置6压力计7过滤器8具有已处理材料的腔9涡旋喷射器型雾化器10容器本体11引出机构12分配器13支承件14用于供应雾化剂的配件15连接管件16用于吸入要雾化产品的配件17固定环18管线19螺母20插件21 插塞22 反射器23 雾化腔24 压缩气源的切向通道25 雾化器的出口喷嘴26 液体源的分支管件27 盖件28 出口分支管件29 蝶形螺母
30 管线
具体实施例方式雾化装置(图1)包括雾化发生器1以及与其连接的雾化剂源的线路，包括具有要雾化的材料的容器2、所提供的液体流量计3 ；和雾化剂提供线路，包括按顺序连接的具有电机的压缩机4、减压装置6以及压力计7和过滤器5。该装置可附加地包括用于放置已处理材料8的腔，该腔与用于从发生器1进行雾化输送的管路连接。雾化发生器1 (图2)包括涡旋喷射器型雾化器9，其设置在容器10的圆柱状本体内部，使得容器中的雾化射流(喷流)弦向地定向在其壁上。雾化器9的数量取决于当前任务的特性。如果需要的话，雾化器9的一部分被拆下，插塞21取代该部分被安装。为了确保可能在不同模式下工作，喷射器型雾化器设置成使得其可能相对于水平面旋转，从而导致雾化液体喷流的方向改变。而且为了达到具有最小颗粒尺寸的液体分配， 雾化器通常设置成使得雾化喷流的中心轴线到圆柱壁上的投影在至少一圈期间不会穿过壁的顶部边缘，从而确保雾化颗粒在容器中的环形运动不会少于一圈。雾化器9被紧固到分配器12的引出机构11上，从而可能在本体10内固定地旋转。 引出机构11被紧固到分配器12的螺纹杆上，该螺纹杆的下端拧入到支承件13中并且与用于供应雾化剂的配件14连接。雾化器9借由聚乙撑胺(polychlorvinil)管件15连接到雾化产品的配件16。该管件在环17的帮助下被固定，管线18和螺母19确保本体10的容器的不可渗透性。在插件20的帮助下，可能的是改变与本体10的高度相关的雾化器9的位置。在螺母19的帮助下，水平板_反射器22水平地紧固到分配器12的螺纹杆上，其安装高度可由沿着分配器12的运动来调节。如果需要的话，在容器10的本体内安装扩散器，其可由管线可拆卸地连接到通风系统，从而实施对该系统的过滤器的消毒工作，或连接到腔8，通过雾化处理的材料位于该腔8中。涡旋喷射器型雾化器9(图3)包含圆柱状腔23，其具有用于供应压缩气体的切向通道24和轴向出口喷嘴25。液体源的分支管件26与腔23中的喷嘴25同轴地设置。元件尺寸的比例按照下述公式来确定Do = (0，5 + 0，7)D2c/Dk，其中，Do是分支管件26的直径，Dc是喷嘴25的直径，Dk是入口通道24的直径。在需要进一步输送气雾的情形中，包含分支管件28和管线30的盖件27被安装到本体10上，并且用蝶形螺母29紧固(图4)。雾化装置工作如下。取决于要解决的任务，必要数量的雾化器9被设置在分配器 12的引出机构11上。在室内或腔8中实施液体雾化工作期间，配件14借由柔性软管连接到压缩器4 ；液体从该容器2供应到本体10中，之后压缩器4连接到电源网络并且接通。在减压装置5的帮助下，调节到发生器的输入软管中的压力，该压力由压力计6调节。雾化空气经由过滤器7通过配件14进入到发生器1中，进一步经由分配器12通过支承件13的内部通道进入到喷射器型雾化器9中。经由通道24切向输入到雾化器9的涡旋腔23中的空气形成渐开线流，之后空气经由喷嘴25流出。而且在分支管件26的表面附近实现气体的最大外围速度，沿着腔23轴线的稀薄化达O. 03Mpa ；并且产生反转的气体流。空气在从压缩器进入到腔23中时其压力降低，从而将其中水含量降低达15% -20%。经由管件15和分支管件26，从本体10的下部进入到腔23中的液体以0. 15-0. 6m/ 秒的供应线性速度前进，其被反向气流捕获、引入到气体最大外围速度区域中并由离心力破坏。而且分配在干空气中的分散液体暴露从而局部脱水。所形成的气雾经由喷嘴25进入到容器10中。而且空气压力降低，这导致其膨胀并且降低相对湿度，继而导致进一步的脱水以及液滴尺寸的减少。雾化器的弦向配置确保在本体10内部的两相流的涡旋，而且大液滴抛到容器壁和反射器22上，之后向下流动到容器底部；小液滴被切向空气流带走，这使得在本体内部至少流动一圈。该切向流产生沿着容器10的轴线的稀薄化，从而使得流入流从室内进入到干空气的容器中，进一步脱水并且减少液滴尺寸，这导致气雾富含具有大约Imcm颗粒尺寸的部分。得到的气雾进入室内或经由分支管件28和管线进入到腔8中，其中实现对已处理材料的作用。而且，由于进入室内气雾液滴达到被空气“垫”包围，并且以相同速度移动，因此将不会有与室内空气的“迎面碰撞”，从而排除了不稳定液体的可能钝化。工业应用示例1 研究VAG的工作模式对其效率和气雾颗粒尺寸的影响。这些测试使用VAG来进行，其具有处于所供应空气压力0. 25Mpa且消耗速率3001/ 分下的4个作用涡旋喷射器型雾化器。在水雾化上的测试结果如下，其中在表1中示出了取决于所使用模式而确定的雾化液体每时间单位的容积(M)、液滴的质量中间直径(d_d)和构成95%生成雾化质量的液滴最大直径(d95%)。使用三种装置工作模式A-在该模式中，封闭盖件27和雾化器9设置在引出机构11上，液体雾化喷流定向在本体10内部，结果是实现大液滴的二次分离，且在发生器1的出口处具有最精细的气雾；B-在该模式中，盖件27被移除且雾化器9设置成使得分配液体的喷流定向在本体10内部。而且分配器12在没有插件20的情况下紧固到支承件13上，雾化器9设置得比本体10的顶边缘低。在雾化过程中，在本体10的壁上发生液滴的单次分离，从而确保相比于模式A充分高的雾化分散率和增加的装置效率。C-在该模式中，盖件27被移除并且雾化器9设置成使得分配液体的喷流定向在本体10之外。表 1VAG效率和生成气雾的分散率取决于发生器的工作模式(三个独立测量结果的平均值)。
权利要求
1.一种基于涡旋喷射器型雾化器的雾化装置，其特征在于，所述雾化装置包括圆柱状容器，在所述容器中喷射器型雾化器设置在液体表面上方并且能够相对于水平面旋转，所述容器包含具有喷嘴的腔，在所述腔中引入用于液体雾化材料和空气源的分支管件，而且空气源的分支管件切向地设置在腔中，分支管件开口的尺寸和喷嘴的尺寸通过方程Do = (O, 5 + 0，7)D2c/Dk相关联，其中，Do是液体源分支管件的直径，Dc是出口喷嘴的直径，Dk是空气入口通道的直径，雾化器自身设置成使得从其流出的射流相对于圆柱状容器的壁弦向地定向，而且在气雾颗粒运动时在至少一圈期间，气雾喷流的中心轴线在圆柱壁上的投影不会穿过壁的顶部边缘。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述容器附加地设置有盖件，所述盖件具有分支管件。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，以板的形状实施的反射器水平地设置在容器内部，高于液体表面。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括一个到多个的喷射器型雾 4^ 1 ο
全文摘要
本发明涉及旨在用于获得精细气雾而雾化液体的装置。所提出的装置旨在雾化不稳定液体，并包括设置成可能相对于水平面旋转的一个或多个喷射器型雾化器。雾化器包含具有喷嘴的腔，在所述腔中引入用于供应要雾化的液体材料和空气的分支管件，而且空气源分支管件切向地设置在所述腔中，分支管件开口和喷嘴的尺寸通过方程Do＝(0,5÷0,7)D2c/Dk相关联，其中Do是液体源分支管件的直径，Dc是出口喷嘴的直径，Dk是空气入口通道的直径，雾化器自身设置在圆柱状容器中，位于液体表面上方，使得从其流出的射流相对于圆柱状容器的壁弦向地定向，而且在气雾颗粒运动时在至少一圈期间，气雾喷流的中心轴线在圆柱壁上的投影不会穿过该壁的顶部边缘。测试结果表明，所要求保护的装置允许获得稳定的液体精细气雾，其具有在大范围内变化的属性。
文档编号B05B17/00GK102159326SQ200880130058
公开日2011年8月17日 申请日期2008年12月19日 优先权日2008年6月25日
发明者伊夫根尼·尼古拉耶维奇·斯文蒂特斯基, 尤里·尼古拉耶维奇·托尔帕洛夫, 瓦列里·米哈伊洛维奇·格鲁斯琴科 申请人:巴特尔纪念研究院