CN104014059B - 高精度浓度控制的防堵塞盐粉雾化方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种高精度浓度控制的防堵塞盐粉雾化方法及装置，其特征是所述的装置包含动力腔、送粉腔以及雾化腔。动力腔主要由无级调速电机、集成控制器，主动滚轮，压轮，锂电池以及LED显示屏等组成；送粉腔包括盐粉罐、盐粉引导槽、刮板以及滚动带组成；雾化腔包含从动滚轮、塑料内壁、小型气泵、空气滤清器、流量传感器以及柔性气管等。本发明通过弹性凹槽反向翘曲时的作用力将盐粉弹入气道，避免盐粉结块及发生堵塞，同时通过平行气道使盐粉雾化更加均匀；通过可调速电机以及可调流量的小型气泵可以实现送粉量及盐雾流量的精确控制，且结构简单，成本低廉，绿色环保。

Description

高精度浓度控制的防堵塞盐粉雾化方法及装置

技术领域

本发明涉及粉料雾化以及盐雾医疗领域，尤其是一种能够精确控制盐粉浓度以及盐雾流量的防堵塞盐粉雾化装置，具体地说是一种高精度浓度控制的防堵塞盐粉雾化方法及装置。

技术背景

NaCl或食用盐是一种健康环保的晶体材料，通过适当的制造工艺可制备成纳米颗粒，从而在医疗、环境、消防等领域得到了广泛的应用。NaCl气溶胶或盐雾，已被证实对肺炎、肺结核等病症具有有效的治疗效果，但是现有的送粉机构或者雾化装置对于制备NaCl气溶胶或者控制盐雾中盐粉的浓度存在很多缺点，不适用于盐雾医疗设备。

目前常用的送粉装置主要有送粉盘和送粉槽，例如专利号为CN201756345U的专利公开了一种新型送粉槽，通过凹槽与可滑动推板实现送粉，但是送粉精度不高，不适用于纳米尺寸的粉料，因此不适合在盐分雾化装置中应用。专利号为CN100362132C的专利公开了一种可调送粉装置，在送粉盘上设置多排不同孔径的调节孔，通过孔径以及送粉盘转速实现粉末量的控制，该装置可实现大颗粒粉料的送粉过程，但是对于输送纳米级盐粉还存在以下几点问题：1.纳米盐粉极易产生结块从而在通孔或传输路径上发生堵塞；2.通孔直径较小时极易发生堵塞，通孔直径较大时无法保证送粉精度，不适用于盐粉雾化装置；3.结构较为复杂，不易降低装备尺寸及成本。

目前常用的雾化方法主要针对于液体，例如申请号为200910129482.X的专利申请涉及一种医用雾化装置，在驱动基材上设置具有复数个孔洞的高分子薄膜，当驱动基材发生振动时激发药用液体产生雾化，该方法适用于药用液体，但是由于无法定量且连续的供给盐粉而不适用于盐粉雾化装置。又如申请号为CN103041480A的专利申请提出一种雾化装置及其喷头，在槽座配置了进气口并在出气端设置突出曲面提升了雾化效率，该方法由于无法定量输送粉料且易于堵塞等缺陷不适用于盐粉雾化装置。

本发明提出一种适用于纳米级尺寸粉料的高精度送粉的雾化装置，通过传送带上的若干弹性凹槽实现定量送粉，且借助弹性凹槽反向翘曲时的作用将盐粉向不同方向弹出，在避免堵塞的同时使盐粉更加均匀；同时配合无级调速电机以及可调流量气泵事项盐雾流量及盐粉浓度的精确调节，具有不易堵塞、送粉精度高，盐粉雾化效果好以及调节方便等优点。

通过对国内外文献进行检索，目前还没有发现使用弹性凹槽以及平行气道实现送粉及盐粉雾化的相关报道，本发明为首次提出该装置。

发明内容

本发明的目的是针对现有的盐粒雾化装置结构复杂，易堵塞等一系列问题，发明一种高精度浓度控制的防堵塞盐粉雾化方法，同时设计一种相配套的装置，在提高盐粉送粉精度以及雾化质量的同时，解决了现有技术易发生堵塞的缺点，同时结构简单，绿色环保，便于产业化生产。

本发明的技术方案之一是：

一种高精度浓度控制的防堵塞盐粉雾化方法，其特征是：

首先，使用无极调速电机驱动主动滚筒旋转，主动滚筒带动传送带运动；

其次，使送粉腔的盐粉在引导槽的引导下填充在传送带的弹性凹槽内，并通过刮板将多余盐粉去除以保证送粉精度；

第三，使填充满盐粉的弹性凹槽运动至从动滚筒表面时受到滚筒表面压力以及自身弹性而迅速反向翘曲，将盐粉以设定的速度沿不同方向弹出，同时小型气泵以设定流速将空气鼓入左气道与盐粉混合形成盐雾，盐雾再经过右气道进一步混合均匀后输出；通过弹性凹槽反向翘曲时的作用力将盐粉弹入左气道，避免了盐粉结块及发生堵塞，同时通过平行的左气道和右气道使盐粉雾化更加均匀；

第四，弹性凹槽经过主动滚筒后面的变向滚筒后又回到初始翘曲状态，并进入下一周期的送粉行程，如此循环，直至雾化结束；通过可调速电机以及可调流量的小型气泵实现送粉量及盐雾流量的精确控制。

盐粉的直径在5~20nm。

本发明的技术方案之二是：

一种高精度浓度控制的防堵塞盐粉雾化装置，它包括动力腔、送粉腔以及雾化腔，其特征是所述的动力腔内安装有无级调速电机（17）和由无级调速电动驱动的主动滚筒（18），主动滚筒（18）与从动滚筒（11）之间使用传送带（13）链接，从动滚筒（11）位于雾化腔中，传送带（13）上分布有若干弹性凹槽（13-2），弹性凹槽（13-2）运行到送粉腔时用于装填盐粉罐（1）中落下的盐粉，弹性凹槽（13-2）运行到雾化腔时，受到从动滚筒（11）的挤压而反向翘曲并迫使其中的盐粉快速多向弹向左气道（3）中与进入左气道的由小型气泵（7）送化的空气混合实现雾化，雾化后的盐雾在左气道（3）中上升后进入与左气道平行的右气道（6）中并从出口（6）排出雾化腔；在动力腔中、传送带（13）上部设置有用于改变弹性凹槽（13-2）翘曲方向以便在传送带（13）进入送粉腔前使反向翘曲后的弹性凹槽（13-2）改变方向恢复原状以方便装填盐雾的变向滚筒（22）；所述的盐粉罐（1）位于送粉腔中，在盐粉罐（1）连接有盐粉引导槽（21），在盐粉引导槽（21）出口端设置有保证盐粉仅填充在弹性凹槽（13-2）内的刮板（12）。

所述的动力腔、送粉腔以及雾化腔位于外壳（2）中，。主动滚筒（18）和从动滚筒（11）以及变向滚筒（22）分别通过支架固定在不锈钢外壳（2）

所述的雾化腔的内壁（4）为医用塑料内壁，左气道（3）的入口端通过柔性气管（10）与带流量控制的小型气泵（7）相连，并在柔性气管（10）管路上设置有流量传感器（9）以及空气滤清器（8），医用塑料内壁与传送带（13）之间设置有密封毛毡（28），以保证雾化腔的密封性。

所述的无级调速电机（17）转速以及小型气泵（7）的流量均通过集成控制器（14）控制，实现空气流量的定量调节以及盐粉浓度的定量控制，盐粉浓度及盐雾流量通过LED显示屏（19）实时显示；无级调速电机（17）、小型气泵（7）以及LED显示器(19)的供电采用可充电的锂电池(20)。

所述的无级调速电机（17）的输出轴通过联轴器与减速器（23）输入轴相连，小齿轮（24）与大齿轮（25）分别通过键连接与减速器输入轴与输出轴配合，减速器输出轴通过键连接与主动齿轮（26）链接，主动齿轮（26）与主动滚筒（18）上的从动齿轮（27）啮合实现动力传送。

所述的盐粉引导槽(21)下表面与传送带(13)上表面之间的距离为0.2~0.5mm，以降低侧面盐粉泄露量。

所述的平行设置的左气道（3）及右气道（5）的直径分别为15~20mm以及25~30mm，弯角处采用圆弧过渡；右气道（5）直径略大于左气道（3），以降低盐雾流速，便于盐雾混合。

所述的传送带（13）由橡胶平带（13-1）以及弹性凹槽（13-2）组成；橡胶平带（13-1）厚度为0.5~1mm；弹性凹槽（13-2）采用聚乙烯塑料，厚度为200~600μm，采用粘接剂（13-3）或者平头铆钉（13-4）固定于橡胶平带（13-1）表面。

集成控制器14设置有空气流量调节旋钮15以及盐粉浓度调节旋钮，通过手动调节电机转速以及气泵流量对盐粉浓度以及盐雾流量进行精确控制。

引导槽21下表面与传送带13上表面之间的距离为0.2~0.5mm，以降低侧面盐粉泄露量。

减速器传动比为10:1~20:1。锂电池容量为10000~15000mA。

雾化腔的医用塑料内壁4以及盐粉罐1均采用聚氯乙烯（PVC）医用塑料，耐腐蚀性优良并可循环利用。不锈钢外壳2的侧端盖可以拆卸，以便于对内部结构进行维修及清洁。

本发明的有益效果是：

1.弹性凹槽反向翘曲时的作用力将盐粉沿不同方向弹入气道，避免了盐粉结块及发生堵塞，同时通过平行气道使盐粉雾化更加均匀；

2.通过可调速电机以及可调流量的小型气泵可以实现送粉量及盐雾流量的精确控制；

3.雾化腔的医用塑料内壁以及盐粉罐采用聚氯乙烯（PVC）医用塑料，耐腐蚀性优良，且卫生环保并可循环利用，满足产业化需求。

4.可充电锂电池拓展了本盐雾装置的使用场合，可适用于户外医疗、车载医疗以及其他无电源的场合。

5.本发明装置结构简单，使用方便，成本低廉。

附图说明

图1为一种高精度浓度控制的防堵塞盐粉雾化装置。

图2为一种高精度浓度控制的防堵塞盐粉雾化装置左侧剖视图。

图3为传送带平面图。

图4为弹性凹槽与橡胶平带的两种链接形式。

图5为图1中雾化腔与送粉腔之间内壁的局部放大图。

图中：1.盐粉罐，2.不锈钢外壳，3.左气道，4.聚氯乙烯医用塑料内壁，5.右气道，6.盐雾输出端，7.小型气泵，8.空气滤清器，9.流量传感器，10.柔性气管，11.从动滚筒，12.刮板，13.传送带，14.集成控制器，15.空气流量调节旋钮，16.盐粉浓度调节旋钮，17.可调速电机，18.主动滚筒，19.LED显示屏，20.可充电锂电池，21.盐粉引导槽，22.变向滚筒。23.减速器，24.小齿轮，25.大齿轮，26.主动齿轮，27.从动齿轮，13-1.橡胶平带，13-2.弹性凹槽，13-3.粘接剂，13-4.平头铆钉，28.密封毛毡。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对发明作进一步的说明。

实施例一

如图1所示。

一种高精度浓度控制的防堵塞盐粉雾化方法，采用无极调速电机17通过减速器23带动主动滚筒18顺时针旋转，使得传送带13顺时针运动，送粉腔的盐粉引导槽21将盐粉罐1中的盐粉填充在传送带13的弹性凹槽13-2内，左侧刮板12将多余盐粉去除以保证送粉精度，填充满盐粉的弹性凹槽13-2运动至从动滚筒11表面时受到滚筒表面压力以及自身弹性而迅速反向翘曲，将盐粉以一定速度向不同方向弹出，同时小型气泵7以一定流速将空气鼓入左气道3与盐粉混合形成盐雾，并经过右气道5进一步混合均匀后输出；弹性凹槽13-2经过主动滚筒18后面的变向滚筒22后又回到初始翘曲状态，并进入下一周期的送粉行程；通过弹性凹槽13-2反向翘曲时的作用力将盐粉弹入气道3，避免了盐粉结块及发生堵塞，同时通过平行气道3、5使盐粉雾化更加均匀；通过可调速电机17以及可调流量的小型气泵7可以实现送粉量及盐雾流量的精确控制。其具体实施步骤为：

1.将装有盐粉（平均颗粒直径为10nm）的盐粉罐1置于引导凹槽21上方，并在盐雾输出端6装配吸嘴。

2.通过空气流量调节旋钮15调整气泵7流量并观察LED显示屏19上的盐雾流量值，使其达到病人所需的吸入流量。

3.通过盐粉浓度调节旋钮16调整无极调速电机17的转速并观察LED显示屏19上的盐粉送粉量及盐粉浓度，使盐粉浓度达到病人所需的吸入浓度。

4.治疗结束后，关闭无极调速电机17以及气泵7，更换盐粉罐1及吸嘴。

实施例二

如图1-5所示。

一种高精度浓度控制的防堵塞盐粉雾化装置，它包括动力腔（即机电控制腔内）、送粉腔以及雾化腔。它们均安装在一个不锈钢壳体2中，如图1所示，机电控制腔内，无极调速电机17输出轴通过联轴器与减速器23输入轴相连，小齿轮24与大齿轮25分别通过键连接与减速器23输入轴与输出轴配合，减速器输出轴通过键连接与主动齿轮26链接，主动齿轮26与主动滚筒18上的从动齿轮27啮合实现动力传送，如图2所示；主动滚筒18与从动滚筒11之间使用传送带13链接，传送带13上分布有若干弹性凹槽13-2，如图3，主动滚筒18右上方设置用于改变弹性凹槽翘曲方向的变向滚筒22，主、从动滚筒18、11以及变向滚筒22分别通过支架固定在不锈钢外壳2上；送粉腔内，传送带13上方设置盐粉引导槽21，将盐粉罐1中的盐粉输送至传送带13的弹性凹槽13-2内，在引导凹槽21出口端的右侧设置刮板12，保证盐粉仅填充在弹性凹槽13-2内；雾化腔内，使用医用塑料内壁4制备平行气道3、5，气道入口端通过柔性气管10与带流量控制的小型气泵7相连，并在管路上设置流量传感器9以及空气滤清器8，医用塑料内壁4与传送带13之间设置密封毛毡28（如图5），以保证雾化腔的密封性；无级调速电机17转速以及小型气泵7的流量均通过集成控制器14控制，实现空气流量的定量调节以及盐粉浓度的定量控制，盐粉浓度及盐雾流量通过LED显示屏19实时显示；无级调速电机17、小型气泵7以及LED显示器19的供电采用可充电的锂电池20。

平行气道可以分为左气道3及右气道5两个部分，左气道与右气道直径分别为20mm以及30mm，弯角处采用45°圆弧过渡。橡胶平带13-1厚度为0.5mm；弹性凹槽13-2采用聚乙烯塑料，厚度为400μm，采用粘接剂13-3或平头铆钉13-4固定于橡胶带表面，如图4。引导槽21下表面与传送带13上表面之间的距离为0.3mm。减速器23传动比为10:1。锂电池20容量为12000mA。雾化腔的医用塑料内壁4以及盐粉罐1均采用聚氯乙烯（PVC）医用塑料。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种高精度浓度控制的防堵塞盐粉雾化方法，其特征是：

首先，使用无极调速电机驱动主动滚筒旋转，主动滚筒带动传送带运动；

其次，使送粉腔的盐粉在引导槽的引导下填充在传送带的弹性凹槽内，并通过刮板将多余盐粉去除以保证送粉精度；

第三，使填充满盐粉的弹性凹槽运动至从动滚筒表面时受到滚筒表面压力以及自身弹性而迅速反向翘曲，将盐粉以设定的速度沿不同方向弹出，同时可调流量的小型气泵以设定流速将空气鼓入左气道与盐粉混合形成盐雾，盐雾再经过右气道进一步混合均匀后输出；通过弹性凹槽反向翘曲时的作用力将盐粉弹入左气道，避免了盐粉结块及发生堵塞，同时通过平行的左气道和右气道使盐粉雾化更加均匀；

第四，弹性凹槽经过主动滚筒后面的变向滚筒后又回到初始翘曲状态，并进入下一周期的送粉行程，如此循环，直至雾化结束；通过无极调速电机以及可调流量的小型气泵实现送粉量及盐雾流量的精确控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的盐粉颗粒直径在5~20nm。

3.一种高精度浓度控制的防堵塞盐粉雾化装置，它包括动力腔、送粉腔以及雾化腔，其特征是所述的动力腔内安装有无级调速电机（17）和由无级调速电动驱动的主动滚筒（18），主动滚筒（18）与从动滚筒（11）之间使用传送带（13）链接，从动滚筒（11）位于雾化腔中，传送带（13）上分布有若干弹性凹槽（13-2），弹性凹槽（13-2）运行到送粉腔时用于装填盐粉罐（1）中落下的盐粉，弹性凹槽（13-2）运行到雾化腔时，受到从动滚筒（11）的挤压而反向翘曲并迫使其中的盐粉快速多向弹向左气道（3）中与进入左气道的由小型气泵（7）送入的空气混合实现雾化，雾化后的盐雾在左气道（3）中上升后进入与左气道平行的右气道（5）中并从出口（6）排出雾化腔；在动力腔中、传送带（13）上部设置有用于改变弹性凹槽（13-2）翘曲方向以便在传送带（13）进入送粉腔前使反向翘曲后的弹性凹槽（13-2）改变方向恢复原状以方便装填盐粉的变向滚筒（22）；所述的盐粉罐（1）位于送粉腔中，在盐粉罐（1）上连接有盐粉引导槽（21），在盐粉引导槽（21）出口端设置有保证盐粉仅填充在弹性凹槽（13-2）内的刮板（12）。

4.根据权利要求3所述的雾化装置，其特征是所述的动力腔、送粉腔以及雾化腔位于外壳（2）中，主动滚筒（18）和从动滚筒（11）以及变向滚筒（22）分别通过支架固定在外壳（2）上。

5.根据权利要求3所述的雾化装置，其特征是雾化腔的内壁（4）为医用塑料内壁，左气道（3）的入口端通过柔性气管（10）与带流量控制的小型气泵（7）相连，并在柔性气管（10）管路上设置有流量传感器（9）以及空气滤清器（8），医用塑料内壁与传送带（13）之间设置有密封毛毡（28），以保证雾化腔的密封性。

6.根据权利要求3所述的雾化装置，其特征是所述的无级调速电机（17）的转速以及小型气泵（7）的流量均通过集成控制器（14）控制，实现空气流量的定量调节以及盐粉浓度的定量控制，盐粉浓度及盐雾流量通过LED显示屏（19）实时显示；无级调速电机（17）、小型气泵（7）以及LED显示屏(19)的供电采用可充电的锂电池(20)。

7.根据权利要求3所述的雾化装置，其特征是所述的无级调速电机（17）的输出轴通过联轴器与减速器（23）输入轴相连，小齿轮（24）与大齿轮（25）分别通过键连接与减速器输入轴与输出轴配合，减速器输出轴通过键连接与主动齿轮（26）链接，主动齿轮（26）与主动滚筒（18）上的从动齿轮（27）啮合实现动力传送。

8.根据权利要求3所述的雾化装置，其特征是所述的盐粉引导槽(21)下表面与传送带(13)上表面之间的距离为0.2～0.5mm。

9.根据权利要求3所述的雾化装置，其特征是平行设置的所述的左气道（3）及右气道（5）的直径分别为15～20mm以及25～30mm，弯角处采用圆弧过渡；右气道（5）直径略大于左气道（3），以降低盐雾流速，便于盐雾混合。

10.根据权利要求3所述的雾化装置，其特征是所述的传送带（13）由橡胶平带（13-1）以及弹性凹槽（13-2）组成；橡胶平带（13-1）厚度为0.5～1mm；弹性凹槽（13-2）采用聚乙烯塑料，厚度为200～600μm，采用粘接剂（13-3）或者平头铆钉（13-4）固定于橡胶平带（13-1）表面。