旋转喷雾装置及其使用方法、雾化液滴及粉末颗粒

1.本技术涉及喷雾设备技术领域，且特别涉及一种旋转喷雾装置及其使用方法、雾化液滴及粉末颗粒。


背景技术：

2.喷雾就是人工造雾，是通过造雾系统将液体以极细微的液滴喷射出来，这些微小的人造液滴能长时间漂移、悬浮在空气中，从而形成白色的雾状物。喷射与雾化是传质传热分析的重要基础，从动力机械与工程领域的汽油机、柴油机、燃气轮机、气体燃料发动机、飞机和火箭发动机，到锅炉、制药、消防、农业灌溉以及日常生活，其应用领域非常广泛。
3.常用的喷雾技术主要是通过加热、加压、离心、超声振动等方法，将液体破碎成极细微的液滴。然而传统的喷雾方式常受制于喷雾装置不良的雾化性能，产生的雾滴直径较大，难以满足某些实际生产生活中的需求。因此，开发一种喷雾效率高、工作性能稳定、雾滴细小均匀的喷雾设备很有必要。


技术实现要素：

4.鉴于上述现有技术的状态而做出本技术。本技术的目的在于提供一种旋转喷雾装置及其使用方法，该喷雾装置具有喷雾效率高，雾滴细小均匀等优点。
5.本技术的实施方式提供一种旋转喷雾装置，包括：
6.供气单元，所述供气单元包括压缩气体提供装置、管路、喷气装置，所述压缩气体提供装置通过所述管路连接到所述喷气装置；
7.供液单元，所述供液单元包括转轴、圆盘筛网、储液容器，所述圆盘筛网连接到所述转轴并随所述转轴转动，所述储液容器用于盛放液体，所述储液容器设置有开口，用于将所述储液容器内的液体供给到所述圆盘筛网；
8.所述喷气装置设置于所述圆盘筛网的上方，所述喷气装置的喷气方向朝向所述圆盘筛网。
9.在至少一个可能的实施方式中，所述供液单元还包括减压阀，所述减压阀设置于所述管路，用于调节所述管路中气体的压力和/或流速。
10.在至少一个可能的实施方式中，所述喷气装置的喷气方向垂直于所述圆盘筛网；
11.所述转轴连接到所述圆盘筛网的中心；
12.所述储液容器设置在所述圆盘筛网的上方，所述储液容器的底部贴合所述圆盘筛网，
13.所述储液容器的所述开口包括一个或多个缝隙或者多个孔，用于使所述储液容器内的所述液体均匀地供给到所述圆盘筛网，
14.在所述圆盘筛网的旋转方向上，所述喷气装置位于所述储液容器的下游侧。
15.在至少一个可能的实施方式中，所述液体为溶液或熔融金属，目标产物为相应材料的粉末颗粒，
16.所述旋转喷雾装置还包括：
17.干燥设备或冷却设备，用于对雾化液滴进行干燥或冷却以得到相应的所述粉末颗粒；以及
18.收集装置，用于收集所述粉末颗粒；
19.所述干燥设备或冷却设备位于所述喷气装置的喷气方向的下游，
20.所述储液容器内或外设置有加热部件，用于使所述储液容器中的材料呈液态。
21.在至少一个可能的实施方式中，所述储液容器包括注射泵或者挤出机，能够控制所述储液容器内的所述液体供给到所述圆盘筛网的速率。
22.在至少一个可能的实施方式中，
23.所述喷气装置的表压力为0.01～5mpa；
24.所述转轴的转动速度为1～1000转/分钟；
25.所述圆盘筛网与所述喷气装置的距离为2～10mm；
26.所述圆盘筛网的目数为50～3000目。
27.在至少一个可能的实施方式中，所述供液单元还包括刷头，所述储液容器的液体输出端连接到所述刷头，所述刷头接触所述圆盘筛网，用于将所述液体均匀涂抹至所述圆盘筛网。
28.本技术的实施方式还提供一种旋转喷雾装置的使用方法，所述旋转喷雾装置为前述的旋转喷雾装置，所述使用方法包括：
29.开启所述压缩气体提供装置，所述压缩气体提供装置内的气体经由所述管路到达所述喷气装置，并以高速气流的形式从所述喷气装置向所述圆盘筛网喷出；以及
30.所述转轴在电机的驱动下转动，带动所述圆盘筛网随转轴转动、所述储液容器将所述液体供给到所述圆盘筛网，所述圆盘筛网将所述液体携带至所述喷气装置的喷口处，在所述喷气装置喷出的高速气流的作用下，所述液体被喷吹雾化。
31.本技术的实施方式还提供一种雾化液滴，利用前述的旋转喷雾装置或者前述的旋转喷雾装置的使用方法制备得到。
32.本技术的实施方式还提供一种粉末颗粒，利用前述的旋转喷雾装置或者前述的旋转喷雾装置的使用方法制备得到。
附图说明
33.图1为根据本技术的一个实施方式的供气单元的结构示意图。
34.图2为根据本技术的一个实施方式的供液单元的结构示意图。
35.图3为根据本技术的一个实施方式的旋转喷雾装置的结构示意图。
36.图4为根据本技术的一个实施方式的旋转喷雾装置的使用方法的流程图。
37.图5为根据本技术的第一实施方式制得的雾化液滴的尺寸分布图。
38.图6为根据本技术的第二实施方式制得的雾化液滴的尺寸分布图。
39.附图标记说明
40.100 供气单元
41.11 压缩气体提供装置
42.12 管路
43.13 减压阀
44.14 喷气装置
45.200 供液单元
46.21 转轴
47.22 圆盘筛网
48.23 储液容器
49.s100 供气步骤
50.s200 喷雾步骤
具体实施方式
51.下面参照附图描述本技术的示例性实施方式，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本技术，而不用于穷举本技术的所有可行的方式，也不用于限制本技术的范围。
52.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
53.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
54.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
55.本技术的实施方式的第一个方面提供一种旋转喷雾装置(下面，有时简称“喷雾装置”)。
56.如图1、图2、图3所示，该旋转喷雾装置可以包括供气单元100、供液单元200。
57.如图1所示，供气单元100可以包括压缩气体提供装置11、管路12、减压阀13、喷气装置14。压缩气体提供装置11可以通过管路12与喷气装置14相连，管路12上可以设有减压阀13。
58.具体的，打开压缩气体提供装置11和减压阀13，压缩气体提供装置11内的压缩气体经由管路12通过减压阀13。利用减压阀13对压缩气体的压力和流速进行调节，再经由管路12到达喷气装置14，并以高速气流的形式从喷气装置14喷出。可以理解，本领域技术人员可以根据实际需要对压缩气体提供装置11、管路12、减压阀13以及喷气装置14的具体类型
进行选择，只要能够实现上述功能即可。
59.优选的，压缩气体提供装置11可以为高压气瓶或空压机；管路12可以为塑料管或金属管；喷气装置14可以为气刀或长条形出气管道。
60.进一步的，当喷气装置14为气刀或长条形出气管道时，本领域技术人员可以根据实际需要选择气刀或长条形出气管道的宽度，只要能够实现上述功能即可。示例性的，气刀或长条形出气管道的宽度w可以为1～20cm。
61.具体的，根据本技术的一些实施方式，喷气装置14的表压力可以为0.01～5mpa，例如可以为0.01mpa、0.05mpa、0.1mpa、0.5mpa、1mpa、2mpa或者5mpa等。本领域技术人员可以根据实际需要选择压缩气体的类型，只要安全环保，不与供液单元200内的液体发生反应即可。
62.如图2所示，供液单元200可以包括转轴21、圆盘筛网22、储液容器23。
63.具体的，转轴21与圆盘筛网22固定连接，使得圆盘筛网22可以随转轴21转动。转轴21与圆盘筛网22可以通过法兰连接。可以理解，转轴21与圆盘筛网22的连接方式不限于此，例如，二者可以通过焊接、螺栓固定等方式连接。储液容器23可以通过储液容器支架或其他方式固定设置于圆盘筛网22的上方(图中未画出储液容器的支撑方式)。储液容器23底部可以贴合圆盘筛网22，或者距圆盘筛网22一定距离。
64.可选的，储液容器23的底部可以开有一个或多个缝隙，储液容器23内的液体可以通过其底部的缝隙涂抹或者滴落到圆盘筛网22。
65.可选的，储液容器23的底部可以设置多个孔，储液容器23内的液体可以通过其底部的多个孔较均匀的涂抹或者滴落到圆盘筛网22。
66.可选的，储液容器23还可以选用注射泵。可以理解，储液容器23选用的注射泵类型不排除工业应用的大型供液设备，例如：挤出机。采用这种设备选型能够控制储液容器23内的液体供给到圆盘筛网22的速率。
67.可选的，供液单元200还可以包括刷头，储液容器23的液体输出端可以连接到刷头，刷头用于将液体原材料均匀的涂抹到圆盘筛网22。
68.优选的，转轴21位于圆盘筛网22的圆心。
69.进一步的，如图3所示，喷气装置14可以通过支架或其它方式固定设置在圆盘筛网22上方(喷气装置14的固定装置图中未画出)。喷气装置14的喷气方向朝向圆盘筛网22。优选的，喷气装置14的喷气方向可以垂直于圆盘筛网22。
70.进一步的，转轴21在电机(图中未画出电机)的驱动下转动，进而带动圆盘筛网22转动。储液容器23内的液体附着于圆盘筛网22后，随圆盘筛网22的旋转运动持续将储液容器23内盛装的液体携带至喷气装置14的喷口处。在喷气装置14喷出的高速气流作用下，圆盘筛网22上粘附的液体被喷吹雾化。
71.优选的，根据本技术的一些实施方式，圆盘筛网22的运动速度可以为1-1000转/分钟，例如可以为10转/分钟、50转/分钟、100转/分钟、500转/分钟、800转/分钟或1000转/分钟等。若圆盘筛网22的转动速度过慢，则圆盘筛网22上携带的液体容易干涸；若圆盘筛网22的转动速度过快，则圆盘筛网22上携带的液体过多，喷雾过程中容易形成较大液滴，影响喷雾质量。由此，采用本技术的圆盘筛网22的转动速度，一方面可以避免圆盘筛网上的液体干涸；另一方面，有利于得到高质量的雾滴。
72.优选的，根据本技术的一些实施方式，圆盘筛网22与喷气装置14的喷口的距离可以为2～10mm。例如可以为2mm、4mm、6mm、8mm或10mm等。若圆盘筛网22与喷气装置14的距离过小，则液体容易触碰并污染喷气装置14。而若圆盘筛网22与喷气装置14的距离过大，则气流耗散较大，不能充分喷吹破碎液体使其形成较均匀的雾化液滴。由此，采用本技术提供的圆盘筛网22与喷气装置14的距离，有利于较均匀的雾化液滴的形成，同时可以避免喷气装置14被液体污染。
73.可以理解，本领域技术人员可以根据实际需要选择转轴21、圆盘筛网22、储液容器23的具体类型。
74.优选的，圆盘筛网22的材质可以包括涤纶、尼龙、铜、不锈钢的至少一种。储液容器23的材质可以包括金属、陶瓷、玻璃、塑料中的至少一种，可以理解，储液容器23的选材主要取决于其中盛装的液体种类，例如要求储液容器23的选材不会被其盛装的液体腐蚀。
75.优选的，圆盘筛网22的网格目数可以为50～3000目，例如可以为50、100、200、500、1000、2000或3000目等。在本技术提供的圆盘筛网22的目数范围内，该旋转喷雾装置的喷雾效率高，制得的雾滴粒度小、均匀度好。若圆盘筛网22的网格目数过小，则喷雾效率较低；若圆盘筛网22的网格目数过大，则会增大圆盘筛网22的气阻，影响喷雾质量。
76.具体的，储液容器23内液体的类型不受限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。例如，液体可以包括纯溶剂、溶液、熔融金属等。纯溶剂和溶液中的溶剂可以包括纯水、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、六氟异丙醇、n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、丙酮、液态的烷烃、液态烯烃中的至少之一。溶液中的溶质可以包括各类可溶于上述溶液的有机物和无机物。熔融金属可以包括金、银、铜、铝、铅、锡、锌中的至少之一。
77.进一步的，当液体为溶液或熔融金属，且目标产物为相应原材料的粉末颗粒时。喷雾装置可以增加干燥设备或冷却设备和收集装置(图中未画出)。可以在圆盘筛网22下方(喷气装置14的喷气方向下游)设置干燥设备或冷却设备及收集装置对雾滴进行干燥或冷却，并可以在收集装置中收集到对应原材料的粉末颗粒。该收集装置的具体类型可以由本领域技术人员根据实际需要选择。可以理解，当原材料为熔融金属时，储液容器23可以具有加热金属至熔融态的功能。
78.本技术的实施方式的第二个方面，提供一种前述旋转喷雾装置的使用方法(下面有时简称“使用方法”)。
79.如图4所示，该使用方法包括供气步骤s100和喷雾步骤s200。
80.在供气步骤s100中：开启压缩气体提供装置11和减压阀13，使供气单元100喷出高速气流。
81.具体的，开启压缩气体提供装置11和减压阀13，压缩气体提供装置11内的气体经由管路12到达减压阀13。气体经减压阀13调节压力与流速后，再经由管路12到达喷气装置14，并以高速气流的形式从喷气装置14向圆盘筛网22喷出。
82.在喷雾步骤s200中：在转轴21的带动下，供液单元200将液体输送至喷气装置14的喷口处，由高速气流将液体喷吹雾化。
83.具体的，转轴21在电机的驱动下转动，进而带动圆盘筛网22旋转运动。圆盘筛网22将储液容器23中的液体粘附并携带至喷气装置14的喷口处，在喷气装置14喷出的高速气流
的作用下，液体被喷吹雾化。
84.进一步的，当所述液体为溶液或熔融金属时，且目标产物为相应原材料的粉末颗粒时，可以在圆盘筛网22下方(喷气装置14的喷气方向下游)设置干燥设备或冷却设备及收集装置，用于对雾滴进行干燥或冷却后在收集装置中收集到对应的粉末颗粒。
85.本技术的实施方式的第三个方面，提供一种雾化液滴和粉末颗粒。
86.该雾化液滴和粉末颗粒以前述的旋转喷雾装置及其使用方法制备得到。该雾化液滴和粉末颗粒粒度较小且均匀。
87.下面，示例性的描述本技术可能的具体实施方式，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。在下面的实施方式中所采用的所有原材料均为市场上可以购得的，或者可以按照本文或已知的方法合成的，对于没有列出的反应条件，其均为本领域的常规设置或选择，也均为本领域技术人员容易获得的。
88.第一实施方式
89.该实施方式采用如图3所示的旋转喷雾装置，该实施方式中：
90.(1)开启压缩气体提供装置11(空压机)和减压阀13，压缩气体提供装置11内的气体经由管路12到达减压阀13。气体经减压阀13调节压力与流速后，再经由管路12到达喷气装置14(宽度w为30mm的气刀)，并以高速气流(喷出压力为0.6mpa)的形式从喷气装置14向圆盘筛网22(目数为2000目，半径为10cm的不锈钢筛网)喷出，喷气装置14的喷口与圆盘筛网的距离为2mm。
91.(2)转轴21在电机的驱动下转动，带动圆盘筛网22(目数为2000目，半径为10cm的不锈钢筛网)以10转/分钟的速度进行旋转运动。圆盘筛网22将储液容器23(亚克力材质)中的液体(去离子水)粘附并携带至喷气装置14的喷口处，在喷气装置14喷出的高速气流的作用下，去离子水被喷吹雾化。
92.该实施方式制得的雾化液滴的体积分布情况如下表及图5所示。
93.粒径〔μm)累积％1.00.363.01.195.01.8810.013.7230.088.1132.091.6940.098.8445.099.8850.0100.0080.0100.00
94.该实施方式制得的雾化液滴的加权平均粒径为19.24μm。
95.第二实施方式
96.该实施方式采用如图3所示的旋转喷雾装置，该实施方式中：
97.(1)开启压缩气体提供装置11(高压气瓶)和减压阀13，压缩气体提供装置11的气体经由管路12到达减压阀13。气体经减压阀13调节压力与流速后，再经由管路到达喷气装
置14(宽度w为30mm的长条形出气管道)，并以高速气流(喷出压力为0.5mpa)的形式从喷气装置14向圆盘筛网22(目数为1000目，直径为15cm的黄铜筛网)喷出，喷气装置14的喷口与圆盘筛网22的距离为2mm。
98.(2)转轴21在电机的驱动下转动，带动圆盘筛网22(目数为1000目，直径为15cm的黄铜筛网)以20转/分钟的速度进行旋转运动。圆盘筛网22将储液容器23(亚克力材质)中的液体(无水乙醇)粘附并携带至喷气装置14的喷口处，在喷气装置14喷出的高速气流的作用下，无水乙醇被喷吹雾化。
99.该实施方式制得的雾化液滴的体积分布情况如下表及图6所示。
100.粒径〔μm)累积％1.00.373.01.125.01.5710.011.3030.077.1132.080.8340.090.8345.094.3550.096.6380.0100.00
101.该实施方式制得的雾化液滴的加权平均粒径为22.55μm。
102.第三实施方式
103.该实施方式采用如图3所示的旋转喷雾装置，该实施方式中：
104.(1)将金属锡块加入有加热功能的钛锡储液容器23中，并将其加热至300℃呈熔融态。
105.(2)开启压缩气体提供装置11(高压气瓶)和减压阀13，压缩气体提供装置11内的气体经由管路12到达减压阀13。气体经减压阀13调节压力与流速后，再经由管路12到达喷气装置14(宽度w为30mm的长条形出气管道)，并以高速气流(喷出压力为1mpa)的形式从喷气装置14向圆盘筛网22(目数为100目，直径为10cm的不锈钢筛网)喷出，喷气装置14的喷口与圆盘筛网的距离为2mm。
106.(3)转轴21在电机的驱动下转动，带动圆盘筛网22(目数为100目，直径为10cm的不锈钢筛网)以30转/分钟的速度进行旋转运动。圆盘筛网22将储液容器中的熔融金属(锡)粘附并携带至喷气装置14的喷口处，在喷气装置喷出的高速气流的作用下，熔融金属(锡)被喷吹雾化。
107.(4)雾化后的熔融金属(锡)可以经过冷却设备(图中未画出)冷却后固化形成金属(锡)粉末颗粒，落入收集装置。
108.应当理解，上述实施方式及其部分方面或特征可以适当地组合。
109.下面简单说明本技术的上述实施方式的部分有益效果。
110.(i)本技术的旋转喷雾装置构造简单，制造成本较低，且其雾化效率高、工作稳定性好，其结构不易发生喷口堵塞等问题。
111.(ii)本技术的旋转喷雾装置及其使用方法易于实施，应用范围较广，通过改变相关设备和装置的选型可以使前述旋转喷雾装置及使用方法适用于多种原材料的雾化。
112.(iii)本技术的旋转喷雾装置产生的雾化液滴及粉末颗粒，粒度较小且均匀，可以满足多种生活及生产应用场景的需求。
113.应当理解，在本技术中，未特别限定部件或构件的数量时，其数量可以是一个或多个，这里的多个是指两个或更多个。对于附图中示出和/或说明书描述了部件或构件的数量为例如两个、三个、四个等的具体数量的情况，该具体数量通常是示例性的而非限制性的，可以将其理解为多个，即两个或更多个，但是，这不意味着本技术排除了一个的情况。
114.应当理解，上述实施方式仅是示例性的，不用于限制本技术。本领域技术人员可以在本技术的教导下对上述实施方式做出各种变型和改变，而不脱离本技术的范围。