專利名稱：靜電霧化器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有多種用途的靜電霧化器，更具體地說，可用于 其中雖然需要較大流速，但是非常重要的是液滴具有一致的大小(即，其 直徑位于所選擇直徑的范圍之內(nèi))的烘干、涂覆和混合等領域。
背景技術：
已知的最接近現(xiàn)有技術是本申請人的已公開專利申請PCT/GB2004/000458。該已公開專利申請公開了多孔霧化器的應用，其具 有跨越在多孔陣列上的主充電電極。隨著恒定的液體流動，這種靜電霧 化器產(chǎn)生尺寸明顯不同的兩組液滴。由于液滴形成的物理特性，每對較 大尺寸液滴均被一個較小液滴分隔。例如，較小尺寸液滴的直徑可以在 20到80微米之間，而較大尺寸液滴的直徑可以在150到350微米之間。 由于這種在尺寸上的差異，導致與較大液滴相比，較小液滴具有更小的 質量并具有更高的荷質比(specific electrical charge)。因為在許多應用中， 希望獲得一致大小的液滴，即，液滴在所選擇直徑的范圍之內(nèi)，所以需 要能夠對較小液滴與較大液滴進行分離的靜電霧化器。發(fā)明內(nèi)容在第一方面，本發(fā)明提供了一種靜電流體霧化器，該靜電流體霧化 器包括流體入口； 一個或更多個孔，流體以霧化形式流出該孔，該霧 化后的流體至少包括尺寸彼此相當?shù)牡谝唤M液滴和尺寸彼此相當且小于 所述第一組液滴尺寸的第二組液滴；流體通道，其對所述流體入口和所 述孔進行連接；至少兩個充電電極，其用于向經(jīng)過所述流體通道的流體 施加電荷；其中，所述靜電霧化器包括位于所述孔的下游的液滴分離器， 所述液滴分離器具有接地的或者被充電的分離器電極，該分離器電極對所述液滴施加電場力，所述電場力使較小的所述第二組液滴被偏轉到所 述霧化器的液滴收集器，而使較大的所述第一組液滴繼續(xù)流出所述霧化 器的液滴出口。因為這樣的設置允許靜電流體霧化器只輸出大小位于所選擇范圍之 內(nèi)的液滴，所以這樣的設置是有優(yōu)勢的。該液滴收集器可以包括吸收壁或多孔滲水壁。該壁可以是圓筒狀的， 并被設置為當這些液滴離開這些孔時圍繞這些液滴。液滴連接器可以被 連接到流體返回線路。當該液滴收集器包括圍繞從孔中流出的液滴的圓 筒壁時，該流體返回線路能夠容易地避免與所述孔的路徑交叉。該流體返回線路將所收集的液滴返回到流體入口 。這樣的設置使該 靜電霧化器的效率最大化；不存在浪費或只有最小的浪費。所述孔可以包括多個孔，所述多個孔靠近所述充電電極中跨越所述 多個孔的一個充電電極的基本上平坦的平面。這樣的設置能提供跨越多 個孔上均勻分布的霧化的理想組合，并能提供第二組液滴的有效收集。這些孔可以呈一定角度，以產(chǎn)生霧化液滴的匯聚流或分散流。在特 定應用中，與平行直線孔相比，定向流的產(chǎn)生實現(xiàn)了所述液滴收集器的 收集的改進。優(yōu)選的是，將這些孔設置于孔壁上，液滴收集器可以設置有在下游 方向上從所述孔之間的孔壁凸出的多個部分。這使得在這些孔陣列的中 央部分內(nèi)實現(xiàn)改進的小液滴收集，同時維持從流體噴口的外圍部分對于 小液滴的優(yōu)異收集。液滴分離器的分離器電極與所述充電電極中的一個電連接。


以下將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的靜電流體霧化器的第一實施方式的立體圖、部分剖視圖，其中示意性地示出了該霧化器外部組件；圖2a和2b示出了圖1的霧化器(或圖3和圖4的霧化器)的孔的另選幾何形狀；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的靜電流體霧化器的第二實施方式的剖視 圖，其中再次示意性地示出了該霧化器外部組件；以及圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的靜電流體霧化器的第三實施方式，其中又 一次示意性地示出了該霧化器外部組件。
具體實施方式
圖1示出了具有流體入口 2的靜電霧化器1。流體通道3將流體入口 3連接至設置在孔壁6中的多個孔100的陣列。由包括電極4和孔壁5 的一對充電電極對流經(jīng)該通道3的流體進行靜電充電。在圖中可以看出， 連接高壓源18以向充電電極4施加第一極性的電荷，并向壁6施加相反 極性的電荷。電極4具有基本平坦的端部5，其跨越在多個孔100的陣列 上。泵7將流體(其可以是任何類型的可充電流體)抽入到該流體入口。 在抽入之前，由過濾器8過濾該流體。當從孔6流出時，該流體被霧化，最初形成所謂"帶狀(ligament)" 噴射9、 10、 11，其在此之后不久基本上分為尺寸不同的兩組液滴，第一 組包括諸如液滴12 (相對較大液滴)的液滴，而第二組包括諸如液滴13 (相對較小液滴)的液滴。與大液滴相比，小液滴都不可避免地具有較 小的質量并具有更高的荷質比。霧化器1設置有液滴分離器200，其用于使小尺寸液滴(例如12) 組與大尺寸液滴(例如13)組相分離，從而只有大尺寸液滴離開該霧化 器的流體出口 201。分離器200具有圍繞液滴離開孔100的圓筒壁16。 壁16充當分離器電極，并且適當?shù)乇怀潆娀蛘呓拥匾晕旱?。在圖中， 壁16連接到高壓源，并充有與壁6相同的極性。較小液滴比較大液滴受 到更大程度的吸引。因此，較小液滴被偏轉到壁16，而較大液滴基本上 不偏轉地繼續(xù)前進，并離開流體出口201。分離器200具有沿壁16徑向 向內(nèi)設置的由多孔吸收材料構成的層14。壁16具有圍繞多孔層14的下 游端延伸的下游部分，壁16沿徑向向內(nèi)延伸以在層14的下游端形成流 體通道15。通過回收泵17將所收集的流體從通道15收回?；厥毡?7將流體從液滴收集器100抽出，并將流體傳遞到儲罐101。然后，來自罐101的流 體被過濾，并被抽回流體入口2。可以按照所使用流體的特性、所選擇的流速和所期望的輸出液滴尺 寸來調整施加到充電電極4、 6和壁16 (其充當分離器電極)的電壓和孔 100的尺寸。在圖l的實施方式中，壁6設置有多個直線平行孔100。在圖2a和 2b中示出了孔的另選幾何形狀。圖2a示出了提供液滴分散流的孔110的 分散陣列。圖2b示出了提供液滴匯聚流的孔111的匯聚陣列。對于某些 流體而言，優(yōu)選使用圖3a或3b中的孔110和111。圖3示出了靜電霧化器19的第二實施方式。該實施方式與圖1的實 施方式有許多相同組件，并且為相同組件給出了相同的附圖標記。該霧 化器具有兩個充電電極26、 27。這兩者都連接到高壓源18，向電極26 施加第一極性的電壓，并向由孔壁27形成的電極施加第二反向極性的電 壓?？妆?7具有標記為20、 21、 22、 23的多個孔。流經(jīng)孔20、 21、 22、 23的流體被霧化，并形成兩組液滴，較小液滴組和較大液滴組。所有液 滴都進入液滴分離器24。液滴分離器24具有外壁25，其被充電或接地， 以從外部噴嘴28、 29吸引并收集較小液滴。圖中可以看出，分離器壁25 連接到高壓源18，并充電而具有與孔壁27相同的極性。液滴分離器24 還具有中央收集桿30，其被充電或接地以吸引并從而收集中央流31、 32 的液滴。圖中電極30電連接到充電電極27并充電而具有相同的極性。 外壁25和桿30 二者都設置有吸收層；存在用于壁25的層34和用于桿 30的層35。回收泵33被設置為通過管道36提取由桿27所收集的流體 以將該流體傳送給儲罐101 。管道36穿過經(jīng)由電極26而設置的中央通道。充電電極26的最低表面例如通過在金剛石涂層(diamond coating) 或類似物中設置經(jīng)雕琢的單元(faceted element)來提供與孔20、 21、 22、 23相對的粗糙化表面，以提高對流體的充電(如本申請人此前專利申請 PCT/GB2004/000458所述)。只有與孔20、 21、 22、 23相對的表面需要 進行粗糙化/涂覆。本發(fā)明還設想在較大多孔陣列中使用與桿30相同類型的相互間隔的多個桿，以使任何小液滴離開該霧化器的情況出現(xiàn)得最少。這些桿沿孔壁27向下(即下游)延伸、相互間隔，并從壁27的位于壁27中的多 個孔之間的部分延伸。圖4示出了靜電霧化器39的另一實施方式，該實施方式具有與圖l 的實施方式相同的組件；相同組件使用相同附圖標記。與圖1的實施方 式一樣，本實施方式具有輸入流體線路40、充電電極41、孔壁46 (其也 充當?shù)诙潆婋姌O)中的多個孔42、 43、 44、 45的陣列，以及具有充電 或接地的外部圓筒狀液滴收集器壁48的液滴分離器47。如圖所示，收集 器壁48連接到高壓源18，并充電而具有與孔壁46相同的極性。另外， 中央桿50位于液滴分離器47中的噴射通道49之內(nèi)，而且，桿50被適 當?shù)爻潆娨韵驅πщ娨旱芜M行收集的壁48排斥該小帶電液滴。桿50 的頂端通過絕緣件51與孔壁46相分離。桿50通過連接器52電連接到 充電電極41。電極41的平坦底面只在與多個孔42、 43、 44、 45相對的 區(qū)域設置有經(jīng)雕琢的單元。
權利要求
1、一種靜電霧化器，該靜電霧化器包括流體入口；一個或更多個孔，流體以霧化形式流出該孔，該霧化形式的流體至少包括尺寸彼此相當?shù)牡谝唤M液滴和尺寸彼此相當且小于所述第一組液滴尺寸的第二組液滴；流體通道，其對所述流體入口和所述孔進行連接；以及至少兩個充電電極，其用于向經(jīng)過所述流體通道的流體施加電荷；其中，所述靜電霧化器包括向所述孔下游延伸的液滴分離器，所述液滴分離器具有接地或者被充電的第一分離器電極，該第一分離器電極對所述液滴施加電場力，該電場力使較小的所述第二組液滴被偏轉到液滴收集器，同時使較大的所述第一組液滴繼續(xù)流出所述霧化器的液滴出口。
2、 根據(jù)權利要求l所述的靜電霧化器，其中，所述液滴收集器包括 吸收層。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的靜電霧化器，其中，所述第一分離器 電極對所述液滴施加吸引電場力，該吸引電場力吸引所述液滴向所述第 一分離器電極移動。
4、 根據(jù)權利要求1到3中任意一項所述的靜電霧化器，其中，所述 第一分離器電極是圓筒壁，該圓筒壁圍繞所述孔設置并向下游延伸。
5、 根據(jù)權利要求4所述的靜電霧化器，該靜電霧化器包括第二分離 器電極，該第二分離器電極與所述圓筒壁間隔開并平行于所述圓筒壁延 伸，所述第二分離器電極接地或者被充電以對所述液滴施加吸引電場力， 所述霧化器具有第二液滴收集器，該第二液滴收集器收集被所述第二分 離器電極所吸引的所述液滴。
6、 根據(jù)權利要求5所述的靜電霧化器，其中，所述第二液滴收集器 經(jīng)由穿過形成于所述充電電極內(nèi)的通道的管道連接到流體返回部，所述 流體返回部將由所述液滴收集器所收集的流體返回到所述流體入口。
7、 根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的靜電霧化器，其中，在孔壁中設置多個孔，并且所述液滴分離器包括相互分離的多個流體收集器， 所述多個流體收集器從所述孔壁上位于所述多個孔之間的位置延伸，并 從所述孔壁沿著下游方向延伸。
8、 根據(jù)權利要求8所述的靜電霧化器，其中，各個所述流體收集器都與被充電以將所述液滴吸引到所述流體收集器的分離器電極單獨相關 聯(lián)。
9、 根據(jù)權利要求7或8所述的靜電霧化器，其中，所述孔壁充當充 電電極。
10、 根據(jù)權利要求3所述的靜電霧化器，該靜電霧化器包括與所述 第一分離器電極分離設置的第二分離器電極，利用與所述第一分離器電 極不同極性的電壓對所述第二分離器電極進行充電，所述第二分離器電 極對所述液滴施加排斥電場力，從而排斥所述液滴離開所述第二電極而 流向所述液滴收集器。
11、 根據(jù)權利要求1到6或10中任意一項所述的靜電霧化器，其中， 所述孔設置于也充當所述充電電極之一的孔壁中。
12、 根據(jù)權利要求1到5或10中任意一項所述的靜電霧化器，該靜 電霧化器還包括流體返回部，所述流體返回部用于將由所述液滴收集器 所收集的流體返回到所述流體入口。
13、 根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的靜電霧化器，其中，所述 霧化器包括多個孔，該多個孔靠近跨越所述多個孔的所述充電電極的基 本上平坦的平面。
14、 根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的靜電霧化器，該靜電霧化 器包括呈一定角度以產(chǎn)生液滴匯聚流的孔。
15、 根據(jù)權利要求1到13中任意一項所述的靜電霧化器，該靜電霧 化器包括呈一定角度以產(chǎn)生液滴分散流的孔。
16、 根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的靜電霧化器，其中，所述 第一分離器電極與所述充電電極中的一個電連接。
17、 根據(jù)權利要求5、 6、 7或10中任意一項所述的靜電霧化器，其中，所述第二分離器電極與所述充電電極中的一個電連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種靜電霧化器，參照圖1，該靜電霧化器包括流體入口(2)和流體通道(3)，其將該流體引導到其中形成孔(100)的壁(6)。流出孔(100)的流體被霧化為液滴，這些液滴分為較大的第一組液滴(12)和較小的第二組液滴(13)。兩個充電電極(4，6)通過為流經(jīng)通道(3)的流體充電。流體液滴分離器(200)具有分離器電極(16)，分離器電極(16)對所述液滴施加電場力，偏轉較小液滴(13)以被液滴收集器(15)所收集，同時允許較大液滴(12)不被偏轉地繼續(xù)流出所述霧化器的液滴出口(201)。
文檔編號B05B5/00GK101218037SQ200680024519
公開日2008年7月9日 申請日期2006年7月6日 優(yōu)先權日2005年7月8日
發(fā)明者保羅·巴塞洛繆·雷文希爾, 杰弗里·艾倫 申請人:賽昂噴霧有限公司