专利名称：用于产生气雾的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于产生高质量的气雾(aerosol)或喷雾(mist)的设备，并且具 体地，涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于产生气雾或喷雾的设备，该设备包括至 少两个用于将液体雾化成液滴射流的雾化器。本发明还涉及一种用于产生气雾或喷雾的方 法，并且具体地，涉及一种根据权利要求9的前序部分的用于产生气雾或喷雾的方法，该方 法包括将至少一种液体雾化成两个或更多个液滴射流。
背景技术：
根据现有技术，液体可以通过多种不同的技术被雾化成较小的液滴，例如借 助气体分散雾化器、压力分散雾化器和超声雾化器。在文献Huimin Liu, Science and Engineering of Droplets-Fundamentalsand Applications, (2000), William Andrew Publishing,LLC,NewYork的19页至20页，尤其59页至61页中广泛地说明了不同的雾化 方法，其中说明了所谓的“呼啸雾化(whistle atomization)”设备，其中彼此碰撞的液体射 流借助超声波被雾化。该设备可以用于以较高的生产率由水产生尺寸小于10微米的液滴。于1997年3月16日公开的属于Liekki Oy的芬兰公开专利98832公开了一种用 于喷洒材料的方法和设备，待喷洒的物质被传送到借助燃烧气体所产生的火焰，并且该火 焰用于将材料中待喷洒的微粒喷洒到期望的目标。待喷洒的物质以液体的形式传送到火 焰，并且借助基本在火焰附近的气体而被雾化成液滴。这样，可以以一个步骤快速且便宜地 产生纳米量级的极小的微粒。该文献中所公开的设备的问题在于纳米微粒在高速率的火 焰中产生，并且在该设备中，雾化处理和火焰产生处理互相联系，而且该设备没有用于使雾 化和火焰彼此无关地最优化的自由度。该设备也不能用于由不同类型的液体同时地产生微 粒。因此，现有技术中的问题在于，现有技术不能以较高的生产率简单地产生高质量 的气雾或喷雾。因而，现有技术中产生高质量的喷雾需要复杂的设备。
发明内容
因而，本发明的目的是提供一种解决以上问题的方法以及用于实施该方法的设 备。本发明的目的通过根据权利要求1的特征部分的设备而实现，其特征在于，至少两个雾 化器布置成基本直接朝向彼此定向，使得由此产生的液滴射流彼此直接碰撞。本发明的目 的还通过根据权利要求9的特征部分的方法而实现，其特征在于，将至少两个液滴射流基 本直接指向彼此，使得液滴射流彼此直接碰撞。在所附权利要求书中说明了本发明的优选实施例。本发明的设备和方法是基于以下令人惊异的观察结果当两个雾化的液滴射流定 向成使得它们彼此碰撞时，产生气雾或喷雾，其液滴由此变得较小。气雾指的是在气体中漂 浮有固体或液体微粒的混合物。在本文中，喷雾指的是含有固体或液体微粒的混合物，其平 均尺寸大于气雾中的微粒的平均尺寸。通过优选地将液滴射流基本直接彼此相对定向，产
3生喷雾或气雾，其迁移率几乎不存在，由此在分离的气流基本定向到液滴射流的碰撞点的 情况下，所述喷雾或气雾可以沿着期望的方向运动。由于液滴射流直到在碰撞点处才汇聚 到一起，所述设备可以用于产生由至少两种不同的液体构成的喷雾或气雾，例如由水和甲 醇雾化的液滴，并且所述液体可以是彼此不可混溶的，例如水和汽油，或者所述液体彼此起 反应使得不能将它们引导到同一个雾化器，例如因为液体一起会形成胶凝混合物，如含有 金属盐的水和四乙基原硅酸盐(TE0S)。本发明的设备还可以用于由混合物、含有溶剂和溶 解在溶剂中的金属盐的液体、或者胶状溶液的液体来产生喷雾或气雾。借助不同的雾化器 所产生的液滴的平均液滴尺寸不一定是相同的，由此彼此碰撞的液滴射流的平均液滴尺寸 是不同的。关于设备的功能，优选的是，碰撞的液滴射流的动量基本是相同的，由此基于动 量守恒原理所产生的喷雾的动量基本是零。因此，本发明的方法和设备可以用于产生由不 同的材料构成的喷雾或气雾。本发明的优点在于，本发明的方法和设备可以用于产生均勻质量的喷雾或气雾。 由于本发明的设备可以采取多个不同的实施例，喷雾或气雾的形状可以设定为例如线状的 喷雾正面或气雾正面，这可以优选地在例如涂覆宽的网状材料中使用。这些示例尤其可以 包括造纸机中的纸幅，纺织机中的纺织网，或者在玻璃生产处理、漂浮处理中的玻璃网。另 外，根据本发明的喷雾或气雾还可以用于产生纳米微粒。
在下文中，将与参照附图的优选实施例结合而更加详细地说明本发明，其中图1示出本发明的设备的示意图，其中，两个气体分散雾化器基本直接彼此相对 定向。
具体实施例方式图1示出根据本发明的用于产生喷雾的设备。基本朝向彼此定向的两个雾化器2 固定到设备的本体1。参照图1，雾化器2在设备中布置成直接朝向彼此定向。换言之，雾 化器2优选地布置成基本同轴地相对，使得其液滴射流4基本彼此直接碰撞。该设备可以 包括两个或更多个雾化器2。雾化器2优选地成对布置，以构成一个或更多个雾化器对，使 得每个雾化器对的雾化器2基本直接(优选地，同轴地)朝向彼此定向，由此每个雾化器对 的液滴射流4彼此直接碰撞。雾化器对还可以相继布置在设备中，或者竖直或水平相邻地 布置在设备中。待雾化的液体3和雾化气体8被供给到雾化器2。雾化气体8和液体3优选地以 不同的速率被供给到雾化器2，由此雾化气体8和液体3在雾化器2的出口处的速率差异 使液体3分散、雾化成由小液滴构成的液滴射流4。液滴射流4彼此碰撞，由此突然地产生 由非常小的液滴构成的喷雾或气雾。当基本直接朝向彼此定向的液滴射流4彼此直接碰撞 时，产生喷雾或气雾，所述喷雾或气雾的迁移率几乎不存在，它们的动量是基本相同的。此 外，该设备可以适于包括用于将至少两种不同的液体3供给到至少两个不同的雾化器的装 置。换言之，该设备可以实现为允许相同的或不同的液体3被供给到两个或更多个雾化器 2。换言之，在需要时，相同或不同的液体可以供给到每个雾化器对的雾化器2。此外，相同 或不同的液体可以用在至少两个雾化器对中，与用在其它的雾化器对中一样。因而，在需要时，每个雾化器对都能够产生与相邻的雾化器对所产生的喷雾或气雾不同或类似的喷雾或 气雾。此外，该设备的雾化器2可以适于产生液滴射流4，所述液滴射流4的平均液滴尺寸 是显著不同的或类似的。液滴尺寸可能受到例如雾化器2的几何结构、或者液体3和雾化 气体的速率、或者液体3和雾化气体之间的速率差异的影响。这使产生的喷雾或气雾能够 具有均勻的或非均勻的液滴尺寸。设备优选地还包括用于从至少一个方向传送气流到液滴射流4的碰撞点的装置。 这优选地通过给设备提供气体喷嘴5而实现，所述气体喷嘴5用于从至少一个方向供给气 体到液滴射流4的碰撞点。因而，气流可以用于使在液滴射流4的碰撞点处所产生的喷雾 或气雾沿着期望的方向运动或移动。任何气体都可以用在气体喷嘴5中。换言之，可以是 惰性气体，或者可以是燃烧气体或者与喷雾或气雾起反应的气体。在图1的实施例中，气体 喷嘴5在设备中布置成使得气流沿着相对于液滴射流4基本垂直的方向前进和碰撞。在用于产生喷雾或气雾的本发明的方法中，一种或多种液体被雾化成两个或更多 个液滴射流4。液滴射流4自身可以构成喷雾或气雾。根据本发明，至少两个液滴射流4被 基本直接指向彼此，使得液滴射流4彼此直接碰撞。两个液滴射流4优选地被基本同轴地 指向彼此，使得液滴射流4基本直接彼此相对碰撞。这里，同轴意味着液滴射流基本同轴地 直接朝向彼此运动。换言之，液滴射流4之间碰撞的角度是大约180度。在该方法中，两个 或更多个液滴射流4可以成对地被直接指向彼此，以用于产生一个或多个液滴射流对，使 得直接指向彼此的液滴射流4彼此直接碰撞。基本直接指向彼此的液滴射流4被雾化成使 得其中的液滴的平均液滴尺寸是显著不同的或类似的。在该方法中，至少两个不同的液滴射流4可以通过使用至少两种不同的液体3产 生。因而，彼此碰撞的液滴射流4可以由相同的或不同的液体3产生。类似地，不同的液体 3或相同的液体3可以用在不同的液滴射流对中。所使用的不同的液体3可以是相互不可 混溶的或者可混溶的。在本发明的一个实施例中，使用至少一种含有溶剂和溶解在溶剂中 的金属盐的液体3。溶剂可以是放热的液体。另外，该方法中所使用的液体可以是混合物、 乳剂、或者胶状溶液。乳剂指的是固有地不可彼此混溶的至少两种液体的混合物。胶状溶 液指的是由两种不同的相构成的溶液分散相和连续相。分散相含有均勻地分布在连续相 中的小微粒或液滴。换言之，胶状溶液是含有胶状微粒的溶液。在液滴射流4的碰撞中所产生的喷雾或气雾是基本不动的，因为液滴射流4的动 量是基本相同的。换言之，动量是基本相同大小的，但是是异号的。从而，所产生的喷雾或 气雾可以通过将至少一种气流引导到液滴射流4的碰撞点中而运动。气流可以用于使喷雾 或气雾运动，另外，其形状可以被控制。在一个实施例中，气流沿着相对于液滴射流4的方 向基本垂直的方向流到液滴射流4的碰撞点。或者，两种或更多种气流可以被传送到液滴 射流4的碰撞点。在图1的实施例中，设备还包括借助加热器9实现的热反应器。例如，热 反应器可以借助火焰实现。从而，从气体喷嘴5排出的气流将由此所产生的喷雾或气雾指 引到热反应器9中。在热反应器9中，喷雾或气雾所含有的物质的至少一部分被蒸发，由此 可以由喷雾的液滴产生纳米微粒，纳米微粒的平均空气动力学直径小于1，OOOnm。对于本领域的技术人员清楚的是，随着技术的进步，本发明的概念可以以多种方 式实施。本发明及其实施例不限于以上的示例，而可以在权利要求的保护范围内改变。
权利要求
一种用于产生喷雾或气雾的设备，所述设备包括至少两个雾化器(2)，所述至少两个雾化器(2)用于将导入的液体(3)雾化成液滴射流(4)，其特征在于，所述至少两个雾化器(2)布置成基本直接朝向彼此定向，使得由此产生的液滴射流(4)彼此直接碰撞。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少两个雾化器(2)基本同轴地相对 布置，使得所述液滴射流(4)基本彼此直接碰撞。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述雾化器(2)成对布置以产生一个 或多个雾化器对，使得每个雾化器对的雾化器(2)基本直接朝向彼此定向。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括至少一个气体 喷嘴(5)，所述至少一个气体喷嘴(5)用于从至少一个方向供给气体到所述液滴射流的碰 撞点。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述气体喷嘴(5)在所述设备中布置成使 得气流沿着相对于所述液滴射流(4)的方向基本垂直的方向通过。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于将至少两 种不同的液体(3)供给到所述至少两个不同的雾化器(2)的装置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少两个雾化器(2)布 置以产生液滴射流(4)，所述液滴射流的液滴的平均液滴尺寸是显著不同的。
8.一种用于产生喷雾或气雾的方法，在所述方法中至少一种液体(3)被雾化成两个或 更多个液滴射流(4)，其特征在于，将至少两个液滴射流(4)基本直接指向彼此，使得所述 液滴射流(4)彼此直接碰撞。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将至少两个液滴射流(4)基本同轴地指向 彼此，使得所述液滴射流(4)基本彼此直接碰撞。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，将所述液滴射流(4)成对地直接指 向彼此，以产生一个或多个液滴射流对，使得直接指向彼此的液滴射流(4)彼此直接碰撞。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，将气流从至少一个方向指 引到所述液滴射流(4)的碰撞点。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，沿着相对于所述液滴射流(4)的流动方 向基本垂直的方向将气流指引到所述液滴射流(4)的碰撞点。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，其特征在于，通过使用至少两种不同的 液体(3)产生至少两个不同的液滴射流(4)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述液体(3)彼此是不能混溶的。
15.根据权利要求8至14中任一项所述的方法，其特征在于，使基本直接指向彼此的液 滴射流(4)雾化，使得其中的平均液滴尺寸是显著不同的。
16.根据权利要求8至15中任一项所述的方法，其特征在于，使用至少一种含有溶剂和 溶解在溶剂中的金属盐的液体(3)。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述溶剂是放热的液体。
18.根据权利要求8至17中任一项所述的方法，其特征在于，使用至少一种液体(3)， 所述至少一种液体(3)是混合物、乳剂或胶状溶液。
全文摘要
本发明涉及一种用于产生喷雾或气雾的设备。该设备包括至少两个用于将液体雾化成液滴射流(4)的雾化器(2)。根据本发明，至少两个雾化器(2)布置成基本直接指向彼此定向，使得由此产生的液滴射流(4)彼此直接碰撞。
文档编号B82B3/00GK101896282SQ200880120630
公开日2010年11月24日 申请日期2008年12月19日 优先权日2007年12月20日
发明者K·阿西卡拉 申请人:Beneq有限公司