CN105665170B - 一种磁控高压静电雾化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种磁控高压静电雾化装置，包括储液箱、计量泵、输液导管和喷嘴，计量泵的吸入端通过输液导管与储液箱相连，计量泵的输出端通过另一根输液导管与喷嘴相连。喷嘴包括喷雾位点、喷雾电极、参比电极、电压源、直流电压源和超导线圈。该装置喷嘴的喷雾电极被绝缘套包裹，只露出尖端部分，增强液体的离化效果；设置电磁线圈，使在电场区域内形成一个垂直于电场线方向的一个磁场，由喷雾电极发射出的电子在受到电场力作用发生运动的同时受到来自磁场的洛伦兹力，使电子由喷雾电极向参比电极移动的过程中呈螺旋式路径移动，增加电子在液体中的作用路径，即由以前的从发射电极到参比电极的直线运动变为现在受洛伦兹力作用下的螺旋运动。

Description

一种磁控高压静电雾化装置
技术领域
本发明涉及一种磁控高压静电雾化装置。
背景技术
大量的研究表明，荷电能够降低液体表面张力及雾化阻力，且雾滴带有同种电荷，在电场力作用下会破碎成更小的雾滴，雾滴的直径分布更趋均匀。静电增加了雾化流场的控制参数，即在流量、压力、喷嘴直径等参数一定的情况下，通过改变电场参数能对雾化流场（例如雾滴大小、雾化角、射程、雾滴运行轨迹等）起到一定的调控作用。静电雾化目前已广泛应用于农药喷洒、工业喷涂、材料制备、燃油燃烧、工业除尘及脱硫、颗粒聚并及分离等许多方面。但是目前的静电雾化装置仍然广泛存在雾化效率不高，雾化效果不好等问题。存在这些问题的原因在于不同物质的导电性等物理性质不一样，他们所需要的雾化条件也不一样，例如：加载的用于雾化的电压等因素应该随着待雾化的物质变化而进行一定的调整。此外由于待雾化物质在喷嘴中留存的时间较短喷雾电极与参比电极之间的距离也会影响到待雾化物质受到电场离化的效果，进而影响喷雾效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种磁控高压静电雾化装置，该装置的喷嘴设置有超导线圈，使得在电场区域内形成一个垂直于电场线方向的一个磁场，由喷雾电极发射出的电子在受到电场力作用发生运动的同时受到来自磁场的洛伦兹力，使得电子由喷雾电极向参比电极移动的过程中呈螺旋式路径移动，增加电子在液体中的作用路径。从而增加电子和液体之间的作用时间以强化离化程度，改善系统的雾化效果。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种磁控高压静电雾化装置，它包括储液箱、计量泵、输液导管和喷嘴，所述的计量泵的吸入端通过输液导管与储液箱相连，计量泵的输出端通过另一根输液导管与喷嘴相连。所述的喷嘴包括直流电压源、电磁线圈、挡圈、喷雾位点、喷雾电极、绝缘套、参比电极和电压源，所述的参比电极为喷嘴用于临时存放液体的外壳，喷雾位点位于喷嘴外壳底部，喷雾电极垂直向下插入喷嘴中，电压源为喷雾电极和参比电极提供电压，所述的电磁线圈设置在喷雾位点外围的外壳内，并被挡圈固定，直流电压源与电磁线圈相连，为电磁线圈提供电源。
所述的喷雾电极被绝缘套包裹，只露出喷雾电极的尖端部分。
所述的喷雾电极为针状电极。
所述的外壳为铜质外壳。
所述的喷雾位点为一个圆形通孔，该圆形通孔的直径d为1mm~5mm，该圆形通孔的深度h2为1.5d~2.5d。
所述的喷雾电极与所述的参比电极的内壁的距离D为6d，喷雾电极与喷嘴外壳底部的距离h1为1d~1.5d。
所述的绝缘套底部与喷嘴外壳底部的距离H为1.5h1。
所述的电压源为工作在0~-50kV的高负压电源。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种磁控高压静电雾化装置，该装置喷嘴的喷雾电极被绝缘套包裹，只露出尖端部分，以便于电流只从针尖流出，增强液体的离化效果；设置有电磁线圈，使得在电场区域内形成一个垂直于电场线方向的一个磁场，由喷雾电极发射出的电子在受到电场力作用发生运动的同时受到来自磁场的洛伦兹力，使得电子由喷雾电极向参比电极移动的过程中呈螺旋式路径移动，增加电子在液体中的作用路径，即由以前的从发射电极到参比电极的直线运动变为现在受洛伦兹力作用下的螺旋运动。
附图说明
图1为喷雾装置结构示意图；
图2为普通电磁线圈喷嘴结构示意图；
图3为超导电磁线圈喷嘴结构示意图；
图中，1-储液箱，2-计量泵，3-输液导管，4-喷嘴，5-直流电压源，6-普通电磁线圈，7-挡圈，8-喷雾位点，9-喷雾电极，10-绝缘套，11-参比电极，12-电压源，13-超导电磁线圈。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1和图2所示，本发明的第一个实施方案，一种基于普通电磁线圈建立雾化磁场的磁控高压静电雾化装置，它包括储液箱1、计量泵2、输液导管3和喷嘴4，所述的计量泵2的吸入端通过输液导管3与储液箱1相连，计量泵2的输出端通过另一根输液导管3与喷嘴4相连。所述的喷嘴4包括直流电压源5、电磁线圈6、挡圈7、喷雾位点8、喷雾电极9、绝缘套10、参比电极11、电压源12，所述的参比电极11为喷嘴用于临时存放液体的外壳，喷雾位点8位于喷嘴外壳底部，喷雾电极9垂直向下插入喷嘴中，电压源12为喷雾电极9和参比电极11提供电压，所述的电磁线圈6设置在喷雾位点8外围的外壳内，所述的挡圈7固定电磁线圈于喷嘴外壳上，直流电压源5与电磁线圈6相连，为电磁线圈6提供电源。
所述的喷雾电极9为针状电极。
所述的喷雾电极9被绝缘套10包裹，只露出尖端部分。
所述的外壳为铜质外壳。
所述的喷雾位点8为一个圆形通孔，该圆形通孔的直径d为1mm~5mm，该圆形通孔的深度h2为1.5d~2.5d。
所述的喷雾电极9与所述的参比电极11的内壁的距离D为6d，喷雾电极9与喷嘴外壳底部的距离h1为1d~1.5d。
所述的绝缘套10底部与喷嘴外壳底部的距离H为1.5h1。
所述的电压源12为工作在0~-50kV的高负压电源。
待雾化液体存储在储液箱1中，储液箱1通过输液导管3与计量泵2的吸入端相连，计量泵2的输出端通过另一根输液导管3与喷嘴4相连，将待雾化的液体输入喷嘴4中。直流电压源5通过导线与喷嘴4外围的电磁线圈6相连，用于在喷雾位点8处产生一个稳定的磁场。喷嘴4中的喷雾电极9和参比电极11分别通过导线与电压源12相连，在电压源12的作用下，在喷雾电极9和参比电极11之间建立一个高压电场。在磁场和高压电场的共同作用下，待雾化物质快速离化，并在喷雾位点快速实现更细粒径的雾化。
这种由高压静电和磁场共同作用的雾化方式使待雾化物质离化更充分，提高了雾化效率，改善了雾化效果。该装置用于燃油雾化助燃有利于提高燃油的利用效率，减少成本，降低污染物的排放，保护环境。其主要的应用场合包括：汽车燃油的雾化、汽车喷涂等。除此之外，这种雾化装置在细化雾滴以及提高雾滴在目标物的沉积量、均匀性、目标吸附性等方面具有明显的效果，因此该装置在一些特殊材料的制备领域也具有广阔的应用前景，例如：薄膜材料、纳米材料和亚纳米材料的制备等。
如图1和图3所示，本发明的第二个实施案例，一种基于超导电磁线圈建立雾化磁场的磁控高压静电雾化装置，它包括储液箱1、计量泵2、输液导管3和喷嘴4，所述的计量泵2的吸入端通过输液导管3与储液箱1相连，计量泵2的输出端通过输液导管3与喷嘴4相连。所述的喷嘴4包括直流电压源5、超导电磁线圈13、挡圈7、喷雾位点8、喷雾电极9、绝缘套10、参比电极11和电压源12，所述的参比电极11为喷嘴用于临时存放液体的外壳，喷雾位点8位于喷嘴外壳底部，喷雾电极9垂直向下插入喷嘴中，电压源12为喷雾电极9和参比电极11提供电压，所述的电磁线圈6设置在喷雾位点8外围的外壳内，所述挡圈7固定电磁线圈于喷嘴外壳上，直流电压源5与超导电磁线圈13相连，为超导电磁线圈13提供电源。
所述的喷雾电极9被绝缘套10包裹，只露出尖端部分。
所述的喷雾电极9为针状电极。
所述的外壳为铜质外壳。
所述的喷雾位点8为一个圆形通孔，该圆形通孔的直径d为1mm~5mm，该圆形通孔的深度h2为1.5d~2.5d。
所述的喷雾电极9与所述的参比电极11的内壁的距离D为6d，喷雾电极9与喷嘴外壳底部的距离h1为1d~1.5d。
所述的绝缘套10底部与喷嘴外壳底部的距离H为1.5h1。
所述的电压源12为工作在0~-50kV的高负压电源。
待雾化液体存储在储液箱1中，储液箱1通过输液导管3与计量泵2的吸入端相连，计量泵2的输出端通过另一根输液导管3与喷嘴4相连，将待雾化的液体输入喷嘴4中。直流电压源5通过导线与喷嘴4外围的超导电磁线圈13相连，用于在喷雾位点8处产生一个稳定的强磁场。喷嘴4中的喷雾电极9和参比电极11分别通过导线与电压源12相连，在电压源12的作用下，在喷雾电极9和参比电极11之间建立一个高压电场。在强磁场和高压电场的共同作用下，待雾化物质快速离化，并在喷雾位点快速实现更细粒径的雾化。
这种以高压静电场和超导强磁场共同作用的雾化方式，能够使导电性能较差的待雾化物质快速离化，得到更细粒径的雾滴，并快速喷出。该装置可以用于航天航空燃料的雾化助燃，有助于提高燃料的雾化效率，减少空气污染，降低航天和航空活动的成本。由于这种雾化方式能够获得极好的雾化效果，具有极好的均匀性，极强的目标吸附性。因此，该雾化方式非常适合于要求有很好的耐热和耐磨性的陶瓷材料的制备、以及一些复杂陶瓷产品的一次成型，也适用于高质量的薄膜材料的制备等。

Claims (8)

1.一种磁控高压静电雾化装置，它包括储液箱（1）、计量泵（2）、输液导管（3）和喷嘴（4），其特征在于：所述的计量泵（2）的吸入端通过输液导管（3）与储液箱（1）相连，计量泵（2）的输出端通过另一根输液导管（3）与喷嘴（4）相连；
所述的喷嘴（4）包括直流电压源（5）、电磁线圈（6）、挡圈（7）、喷雾位点（8）、喷雾电极（9）、绝缘套（10）、参比电极（11）和电压源（12），所述的参比电极（11）为喷嘴用于临时存放液体的外壳，喷雾位点（8）位于喷嘴外壳底部，喷雾电极（9）垂直向下插入喷嘴中，电压源（12）为喷雾电极（9）和参比电极（11）提供电压，所述的电磁线圈（6）设置在喷雾位点（8）外围的外壳内，并被挡圈（7）固定，直流电压源（5）与电磁线圈（6）相连，为电磁线圈（6）提供电源。
2.根据权利要求1所述的一种磁控高压静电雾化装置，其特征在于：所述的喷雾电极（9）被绝缘套（10）包裹，只露出喷雾电极的尖端部分。
3.根据权利要求1所述的一种磁控高压静电雾化装置，其特征在于：所述的喷雾电极（9）为针状电极。
4.根据权利要求1所述的一种磁控高压静电雾化装置，其特征在于：所述的外壳为铜质外壳。
5.根据权利要求1所述的一种磁控高压静电雾化装置，其特征在于：所述的喷雾位点（8）为一个圆形通孔，该圆形通孔的直径d为1mm~5mm，该圆形通孔的深度h2为1.5d~2.5d。
6.根据权利要求5所述的一种磁控高压静电雾化装置，其特征在于：所述的喷雾电极（9）与所述的参比电极（11）的内壁的距离D为6d，喷雾电极（9）与喷嘴外壳底部的距离h1为1d~1.5d。
7.根据权利要求6所述的一种磁控高压静电雾化装置，其特征在于：所述的绝缘套（10）底部与喷嘴外壳底部的距离H为1.5h1。
8.根据权利要求1所述的一种磁控高压静电雾化装置，其特征在于：所述的电压源（12）为工作在0~-50kV的高负压电源。
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