專利名稱：用于產(chǎn)生氣霧的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生高質(zhì)量的氣霧(aerosol)或噴霧(mist)的設(shè)備，并且具 體地，涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于產(chǎn)生氣霧或噴霧的設(shè)備，該設(shè)備包括至 少兩個(gè)用于將液體霧化成液滴射流的霧化器。本發(fā)明還涉及一種用于產(chǎn)生氣霧或噴霧的方 法，并且具體地，涉及一種根據(jù)權(quán)利要求9的前序部分的用于產(chǎn)生氣霧或噴霧的方法，該方 法包括將至少一種液體霧化成兩個(gè)或更多個(gè)液滴射流。
背景技術(shù)：
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，液體可以通過多種不同的技術(shù)被霧化成較小的液滴，例如借 助氣體分散霧化器、壓力分散霧化器和超聲霧化器。在文獻(xiàn)Huimin Liu, Science and Engineering of Droplets-Fundamentalsand Applications, (2000), William Andrew Publishing,LLC,NewYork的19頁至20頁，尤其59頁至61頁中廣泛地說明了不同的霧化 方法，其中說明了所謂的“呼嘯霧化(whistle atomization)”設(shè)備，其中彼此碰撞的液體射 流借助超聲波被霧化。該設(shè)備可以用于以較高的生產(chǎn)率由水產(chǎn)生尺寸小于10微米的液滴。于1997年3月16日公開的屬于Liekki Oy的芬蘭公開專利98832公開了一種用 于噴灑材料的方法和設(shè)備，待噴灑的物質(zhì)被傳送到借助燃燒氣體所產(chǎn)生的火焰，并且該火 焰用于將材料中待噴灑的微粒噴灑到期望的目標(biāo)。待噴灑的物質(zhì)以液體的形式傳送到火 焰，并且借助基本在火焰附近的氣體而被霧化成液滴。這樣，可以以一個(gè)步驟快速且便宜地 產(chǎn)生納米量級的極小的微粒。該文獻(xiàn)中所公開的設(shè)備的問題在于納米微粒在高速率的火 焰中產(chǎn)生，并且在該設(shè)備中，霧化處理和火焰產(chǎn)生處理互相聯(lián)系，而且該設(shè)備沒有用于使霧 化和火焰彼此無關(guān)地最優(yōu)化的自由度。該設(shè)備也不能用于由不同類型的液體同時(shí)地產(chǎn)生微 粒。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的問題在于，現(xiàn)有技術(shù)不能以較高的生產(chǎn)率簡單地產(chǎn)生高質(zhì)量 的氣霧或噴霧。因而，現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生高質(zhì)量的噴霧需要復(fù)雜的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的目的是提供一種解決以上問題的方法以及用于實(shí)施該方法的設(shè) 備。本發(fā)明的目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的特征部分的設(shè)備而實(shí)現(xiàn)，其特征在于，至少兩個(gè)霧 化器布置成基本直接朝向彼此定向，使得由此產(chǎn)生的液滴射流彼此直接碰撞。本發(fā)明的目 的還通過根據(jù)權(quán)利要求9的特征部分的方法而實(shí)現(xiàn)，其特征在于，將至少兩個(gè)液滴射流基 本直接指向彼此，使得液滴射流彼此直接碰撞。在所附權(quán)利要求書中說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。本發(fā)明的設(shè)備和方法是基于以下令人驚異的觀察結(jié)果當(dāng)兩個(gè)霧化的液滴射流定 向成使得它們彼此碰撞時(shí)，產(chǎn)生氣霧或噴霧，其液滴由此變得較小。氣霧指的是在氣體中漂 浮有固體或液體微粒的混合物。在本文中，噴霧指的是含有固體或液體微粒的混合物，其平 均尺寸大于氣霧中的微粒的平均尺寸。通過優(yōu)選地將液滴射流基本直接彼此相對定向，產(chǎn)
3生噴霧或氣霧，其遷移率幾乎不存在，由此在分離的氣流基本定向到液滴射流的碰撞點(diǎn)的 情況下，所述噴霧或氣霧可以沿著期望的方向運(yùn)動(dòng)。由于液滴射流直到在碰撞點(diǎn)處才匯聚 到一起，所述設(shè)備可以用于產(chǎn)生由至少兩種不同的液體構(gòu)成的噴霧或氣霧，例如由水和甲 醇霧化的液滴，并且所述液體可以是彼此不可混溶的，例如水和汽油，或者所述液體彼此起 反應(yīng)使得不能將它們引導(dǎo)到同一個(gè)霧化器，例如因?yàn)橐后w一起會形成膠凝混合物，如含有 金屬鹽的水和四乙基原硅酸鹽(TE0S)。本發(fā)明的設(shè)備還可以用于由混合物、含有溶劑和溶 解在溶劑中的金屬鹽的液體、或者膠狀溶液的液體來產(chǎn)生噴霧或氣霧。借助不同的霧化器 所產(chǎn)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。關(guān)于設(shè)備的功能，優(yōu)選的是，碰撞的液滴射流的動(dòng)量基本是相同的，由此基于動(dòng) 量守恒原理所產(chǎn)生的噴霧的動(dòng)量基本是零。因此，本發(fā)明的方法和設(shè)備可以用于產(chǎn)生由不 同的材料構(gòu)成的噴霧或氣霧。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明的方法和設(shè)備可以用于產(chǎn)生均勻質(zhì)量的噴霧或氣霧。 由于本發(fā)明的設(shè)備可以采取多個(gè)不同的實(shí)施例，噴霧或氣霧的形狀可以設(shè)定為例如線狀的 噴霧正面或氣霧正面，這可以優(yōu)選地在例如涂覆寬的網(wǎng)狀材料中使用。這些示例尤其可以 包括造紙機(jī)中的紙幅，紡織機(jī)中的紡織網(wǎng)，或者在玻璃生產(chǎn)處理、漂浮處理中的玻璃網(wǎng)。另 外，根據(jù)本發(fā)明的噴霧或氣霧還可以用于產(chǎn)生納米微粒。


在下文中，將與參照附圖的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合而更加詳細(xì)地說明本發(fā)明，其中圖1示出本發(fā)明的設(shè)備的示意圖，其中，兩個(gè)氣體分散霧化器基本直接彼此相對 定向。
具體實(shí)施例方式圖1示出根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生噴霧的設(shè)備?；境虮舜硕ㄏ虻膬蓚€(gè)霧化器2 固定到設(shè)備的本體1。參照圖1，霧化器2在設(shè)備中布置成直接朝向彼此定向。換言之，霧 化器2優(yōu)選地布置成基本同軸地相對，使得其液滴射流4基本彼此直接碰撞。該設(shè)備可以 包括兩個(gè)或更多個(gè)霧化器2。霧化器2優(yōu)選地成對布置，以構(gòu)成一個(gè)或更多個(gè)霧化器對，使 得每個(gè)霧化器對的霧化器2基本直接(優(yōu)選地，同軸地)朝向彼此定向，由此每個(gè)霧化器對 的液滴射流4彼此直接碰撞。霧化器對還可以相繼布置在設(shè)備中，或者豎直或水平相鄰地 布置在設(shè)備中。待霧化的液體3和霧化氣體8被供給到霧化器2。霧化氣體8和液體3優(yōu)選地以 不同的速率被供給到霧化器2，由此霧化氣體8和液體3在霧化器2的出口處的速率差異 使液體3分散、霧化成由小液滴構(gòu)成的液滴射流4。液滴射流4彼此碰撞，由此突然地產(chǎn)生 由非常小的液滴構(gòu)成的噴霧或氣霧。當(dāng)基本直接朝向彼此定向的液滴射流4彼此直接碰撞 時(shí)，產(chǎn)生噴霧或氣霧，所述噴霧或氣霧的遷移率幾乎不存在，它們的動(dòng)量是基本相同的。此 外，該設(shè)備可以適于包括用于將至少兩種不同的液體3供給到至少兩個(gè)不同的霧化器的裝 置。換言之，該設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)為允許相同的或不同的液體3被供給到兩個(gè)或更多個(gè)霧化器 2。換言之，在需要時(shí)，相同或不同的液體可以供給到每個(gè)霧化器對的霧化器2。此外，相同 或不同的液體可以用在至少兩個(gè)霧化器對中，與用在其它的霧化器對中一樣。因而，在需要時(shí)，每個(gè)霧化器對都能夠產(chǎn)生與相鄰的霧化器對所產(chǎn)生的噴霧或氣霧不同或類似的噴霧或 氣霧。此外，該設(shè)備的霧化器2可以適于產(chǎn)生液滴射流4，所述液滴射流4的平均液滴尺寸 是顯著不同的或類似的。液滴尺寸可能受到例如霧化器2的幾何結(jié)構(gòu)、或者液體3和霧化 氣體的速率、或者液體3和霧化氣體之間的速率差異的影響。這使產(chǎn)生的噴霧或氣霧能夠 具有均勻的或非均勻的液滴尺寸。設(shè)備優(yōu)選地還包括用于從至少一個(gè)方向傳送氣流到液滴射流4的碰撞點(diǎn)的裝置。 這優(yōu)選地通過給設(shè)備提供氣體噴嘴5而實(shí)現(xiàn)，所述氣體噴嘴5用于從至少一個(gè)方向供給氣 體到液滴射流4的碰撞點(diǎn)。因而，氣流可以用于使在液滴射流4的碰撞點(diǎn)處所產(chǎn)生的噴霧 或氣霧沿著期望的方向運(yùn)動(dòng)或移動(dòng)。任何氣體都可以用在氣體噴嘴5中。換言之，可以是 惰性氣體，或者可以是燃燒氣體或者與噴霧或氣霧起反應(yīng)的氣體。在圖1的實(shí)施例中，氣體 噴嘴5在設(shè)備中布置成使得氣流沿著相對于液滴射流4基本垂直的方向前進(jìn)和碰撞。在用于產(chǎn)生噴霧或氣霧的本發(fā)明的方法中，一種或多種液體被霧化成兩個(gè)或更多 個(gè)液滴射流4。液滴射流4自身可以構(gòu)成噴霧或氣霧。根據(jù)本發(fā)明，至少兩個(gè)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。兩個(gè)液滴射流4優(yōu)選地被基本同軸地 指向彼此，使得液滴射流4基本直接彼此相對碰撞。這里，同軸意味著液滴射流基本同軸地 直接朝向彼此運(yùn)動(dòng)。換言之，液滴射流4之間碰撞的角度是大約180度。在該方法中，兩個(gè) 或更多個(gè)液滴射流4可以成對地被直接指向彼此，以用于產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)液滴射流對，使 得直接指向彼此的液滴射流4彼此直接碰撞?；局苯又赶虮舜说囊旱紊淞?被霧化成使 得其中的液滴的平均液滴尺寸是顯著不同的或類似的。在該方法中，至少兩個(gè)不同的液滴射流4可以通過使用至少兩種不同的液體3產(chǎn) 生。因而，彼此碰撞的液滴射流4可以由相同的或不同的液體3產(chǎn)生。類似地，不同的液體 3或相同的液體3可以用在不同的液滴射流對中。所使用的不同的液體3可以是相互不可 混溶的或者可混溶的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，使用至少一種含有溶劑和溶解在溶劑中 的金屬鹽的液體3。溶劑可以是放熱的液體。另外，該方法中所使用的液體可以是混合物、 乳劑、或者膠狀溶液。乳劑指的是固有地不可彼此混溶的至少兩種液體的混合物。膠狀溶 液指的是由兩種不同的相構(gòu)成的溶液分散相和連續(xù)相。分散相含有均勻地分布在連續(xù)相 中的小微?；蛞旱巍Q言之，膠狀溶液是含有膠狀微粒的溶液。在液滴射流4的碰撞中所產(chǎn)生的噴霧或氣霧是基本不動(dòng)的，因?yàn)橐旱紊淞?的動(dòng) 量是基本相同的。換言之，動(dòng)量是基本相同大小的，但是是異號的。從而，所產(chǎn)生的噴霧或 氣霧可以通過將至少一種氣流引導(dǎo)到液滴射流4的碰撞點(diǎn)中而運(yùn)動(dòng)。氣流可以用于使噴霧 或氣霧運(yùn)動(dòng)，另外，其形狀可以被控制。在一個(gè)實(shí)施例中，氣流沿著相對于液滴射流4的方 向基本垂直的方向流到液滴射流4的碰撞點(diǎn)。或者，兩種或更多種氣流可以被傳送到液滴 射流4的碰撞點(diǎn)。在圖1的實(shí)施例中，設(shè)備還包括借助加熱器9實(shí)現(xiàn)的熱反應(yīng)器。例如，熱 反應(yīng)器可以借助火焰實(shí)現(xiàn)。從而，從氣體噴嘴5排出的氣流將由此所產(chǎn)生的噴霧或氣霧指 引到熱反應(yīng)器9中。在熱反應(yīng)器9中，噴霧或氣霧所含有的物質(zhì)的至少一部分被蒸發(fā)，由此 可以由噴霧的液滴產(chǎn)生納米微粒，納米微粒的平均空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于1，OOOnm。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚的是，隨著技術(shù)的進(jìn)步，本發(fā)明的概念可以以多種方 式實(shí)施。本發(fā)明及其實(shí)施例不限于以上的示例，而可以在權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)改變。
權(quán)利要求
一種用于產(chǎn)生噴霧或氣霧的設(shè)備，所述設(shè)備包括至少兩個(gè)霧化器(2)，所述至少兩個(gè)霧化器(2)用于將導(dǎo)入的液體(3)霧化成液滴射流(4)，其特征在于，所述至少兩個(gè)霧化器(2)布置成基本直接朝向彼此定向，使得由此產(chǎn)生的液滴射流(4)彼此直接碰撞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述至少兩個(gè)霧化器(2)基本同軸地相對 布置，使得所述液滴射流(4)基本彼此直接碰撞。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述霧化器(2)成對布置以產(chǎn)生一個(gè) 或多個(gè)霧化器對，使得每個(gè)霧化器對的霧化器(2)基本直接朝向彼此定向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括至少一個(gè)氣體 噴嘴(5)，所述至少一個(gè)氣體噴嘴(5)用于從至少一個(gè)方向供給氣體到所述液滴射流的碰 撞點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述氣體噴嘴(5)在所述設(shè)備中布置成使 得氣流沿著相對于所述液滴射流(4)的方向基本垂直的方向通過。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括用于將至少兩 種不同的液體(3)供給到所述至少兩個(gè)不同的霧化器(2)的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述至少兩個(gè)霧化器(2)布 置以產(chǎn)生液滴射流(4)，所述液滴射流的液滴的平均液滴尺寸是顯著不同的。
8.一種用于產(chǎn)生噴霧或氣霧的方法，在所述方法中至少一種液體(3)被霧化成兩個(gè)或 更多個(gè)液滴射流(4)，其特征在于，將至少兩個(gè)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.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，將至少兩個(gè)液滴射流(4)基本同軸地指向 彼此，使得所述液滴射流(4)基本彼此直接碰撞。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，將所述液滴射流(4)成對地直接指 向彼此，以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)液滴射流對，使得直接指向彼此的液滴射流(4)彼此直接碰撞。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將氣流從至少一個(gè)方向指 引到所述液滴射流(4)的碰撞點(diǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，沿著相對于所述液滴射流(4)的流動(dòng)方 向基本垂直的方向?qū)饬髦敢剿鲆旱紊淞?4)的碰撞點(diǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過使用至少兩種不同的 液體(3)產(chǎn)生至少兩個(gè)不同的液滴射流(4)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述液體(3)彼此是不能混溶的。
15.根據(jù)權(quán)利要求8至14中任一項(xiàng)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)霧化，使得其中的平均液滴尺寸是顯著不同的。
16.根據(jù)權(quán)利要求8至15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用至少一種含有溶劑和 溶解在溶劑中的金屬鹽的液體(3)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述溶劑是放熱的液體。
18.根據(jù)權(quán)利要求8至17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用至少一種液體(3)， 所述至少一種液體(3)是混合物、乳劑或膠狀溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生噴霧或氣霧的設(shè)備。該設(shè)備包括至少兩個(gè)用于將液體霧化成液滴射流(4)的霧化器(2)。根據(jù)本發(fā)明，至少兩個(gè)霧化器(2)布置成基本直接指向彼此定向，使得由此產(chǎn)生的液滴射流(4)彼此直接碰撞。
文檔編號B82B3/00GK101896282SQ200880120630
公開日2010年11月24日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者K·阿西卡拉 申請人:Beneq有限公司