CN112704783B - 一种单气源挤压式气液同轴撞击雾化器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单气源挤压式气液同轴撞击雾化器，给出了一种单气源挤压式雾化器和一种气液同轴垂直撞击式气动雾化喷嘴的设计方案。在本发明所涉及的雾化器工作过程中，液体和气体无需由两个泵分别驱动，而是受同一气泵所产生高压气体的挤压从喷嘴中喷出，并相互撞击，产生液雾，具有雾化效果好、结构简单、使用方便和卫生等优点。

Description

一种单气源挤压式气液同轴撞击雾化器

技术领域

本发明涉及造雾设备领域，特别涉及一种单气源挤压式气液同轴撞击雾化器。

背景技术

作为产生液雾的核心装置，雾化器在很多设备中发挥着重要作用，如用于治疗呼吸系统疾病的医用雾化器，用于提高空气湿度的喷雾式空气加湿器，用于降温、降尘、除静电、喷药、造景等用途的各类造雾机。

雾化器的作用是将液体打碎，产生大量微小液滴分布在空气中，形成液雾，并将其输出。目前应用较广的雾化器，根据雾化机理主要可分为两大类：一类是超声雾化，即利用雾化片的高频振荡将液体打散，产生微小液滴；另一类是流体动力雾化，即利用流体之间的相互作用力使液体变形和破碎，产生微小液滴。超声雾化的优点在于雾量和液滴尺寸的可控程度高，同时液滴大小更均匀，但超声雾化装置成本较高，并且大规模造雾能力不如流体动力雾化，因此目前应用最广泛的是仍是流体动力雾化装置。流体动力雾化，是依据流体力学原理，通过合理设计喷嘴结构，并辅以相应形式的流体供应，以产生特定的流动，实现雾化。雾化机理为，液体在喷嘴内外依靠其它流体(可以是气体，也可以是同种或不同种液体)的撞击、剪切等作用克服自身表面张力而破碎，产生微小液滴。目前流体动力类雾化喷嘴的类型主要包括直射式喷嘴、离心式喷嘴、引射式喷嘴、气动雾化喷嘴。直射式喷嘴利用高压驱动液体，将液体以高速喷入环境气体中，由于液体与气体之间的相对速度较大，液体射流被气体撕裂并破碎，产生液雾。这种喷嘴结构极其简单，但雾化出的液滴尺寸较大，雾化效果差、效率低，液体利用率低；离心式喷嘴又名旋流喷嘴，液体在喷嘴内部喷入时具有周向速度分量，沿喷嘴内壁面旋转着前进，并从喷口呈环状管膜喷出，在强湍流和气动力的作用下液膜失稳破碎产生液雾。离心式喷嘴的雾化效果好，雾化效率高，但其结构复杂，成本高，一般用于发动机、燃气轮机等高端场景，并不适合大规模低成本应用；引射式喷嘴，也是目前的空气压缩式医用雾化器所广泛采用的喷嘴。其利用高压驱动空气在收缩通道中加速，产生高速射流；由于高速射流的引射作用，收缩通道喷口附近的流体不断被带走，产生负压；周围的液体受负压作用向喷口处补充，并被高速气体带动，一起喷射到阻挡物上，在高速撞击下破碎并向周围飞溅，产生液雾。引射式喷嘴结构简单，成本较低，但其主要存在两个问题：一是液体流动主要靠气流的引射带动，是一种被动的方式，相比直接以高压为动力的挤压驱动方式，引射对液体的输送效率很低；二是采用液固撞击的方式使液体雾化，其雾化效果不如气液撞击，对液体的利用率低；气动雾化喷嘴，其内部同时设计了液体流道和空气流道。液体在压差作用下喷出喷嘴形成液膜，空气受压差的驱动从喷嘴高速喷出；液膜受到高速气流的冲击而破碎，产生液滴；高速气流夹带着液滴喷入周围空气中，液滴受气动力作用进一步破碎产生更小的液滴，形成液雾，气动雾化喷嘴因其雾化效果好、结构简单成本低，已应用在一些动力装置的燃料喷注器上，但在各类医用、家用、商用、工业用雾化器上缺乏实际应用。

因此，有必要提供一种雾化效果好，液体利用率高，成本低且能大规模推广的雾化设备。

发明内容

本发明提供了一种单气源挤压式气液同轴撞击雾化器，其目的是为了提供一种雾化效果好，液体利用率高，成本低且能大规模推广的雾化设备。

为了达到上述目的，本发明提供了一种单气源挤压式气液同轴撞击雾化器，包括：

液体容腔，所述液体容腔位于所述雾化器的内部下端，所述液体容腔的上表面设有一锥形的喷嘴瓶，所述喷嘴瓶的顶端设有一喷嘴，所述喷嘴顶端开口且设有一喷嘴顶盖；所述喷嘴瓶的内部与所述液体容腔连通；所述液体容腔的内部竖直设有一喷嘴供液管，所述喷嘴供液管的内部中空且一端设于所述液体容腔的底部，另一端设于所述喷嘴内部且位于所述喷嘴顶盖的下端；

造雾腔，所述造雾腔位于所述雾化器的内部上端，下侧为液体容腔；所述造雾腔的内部设有一顶杆，所述顶杆的一端穿过所述造雾腔的底端设于所述液体容腔中，另一端穿过所述造雾腔的上端设于所述雾化器的上表面；

雾化器瓶嘴，所述雾化器瓶嘴位于所述雾化器的上表面，所述雾化器瓶嘴与所述造雾腔连通，所述造雾腔的内部靠所述雾化器瓶嘴的下端设有一锥形的出口挡盖。

进一步的，所述液体容腔上侧设有一集液槽，所述集液槽由所述喷嘴瓶的外壁、所述液体容腔的上表面和所述雾化器的内壁构成。

进一步的，所述喷嘴供液管与所述喷嘴瓶的内壁间连接有供液管支架。

进一步的，所述喷嘴供液管与所述喷嘴顶盖之间连接有喷嘴顶盖支架。

进一步的，所述顶杆设于所述液体容腔中的一端连有集液槽单向阀，所述集液槽单向阀贴设于所述液体容腔的内部上表面；所述顶杆设于所述雾化器上表面的一端连接有集液释放按钮，所述集液释放按钮与所述雾化器的上表面之间设有弹性密封管。

进一步的，所述雾化器瓶嘴的外表面设有螺纹；所述雾化器瓶嘴连接有一螺纹式单向阀盖，所述螺纹式单向阀盖的内部设有一单向膜片，所述螺纹式单向阀盖还连接有一出口软管。

进一步的，所述雾化器的外侧下端设有一入口管，所述入口管与一入口软管连接；所述入口管一端与所述液体容腔连接，另一端穿过所述造雾腔设于所述雾化器外侧。

进一步的，所述出口挡盖通过出口挡盖支架与所述造雾腔内壁连接。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

1、本申请采用气液同轴垂直撞击式气动雾化喷嘴，不仅喷嘴结构简单，而且液膜破碎效果好，雾化更细。

2、本申请使用单一气源即可同时驱动气体和液体的流动，无需额外的泵专门输送液体，使用方便；并且挤压式驱动的输运能力远高于目前的空气压缩式医用雾化器普遍采用的引射式输运，在同样供气量下能雾化更多液体。

3、设计有集液槽可回收雾化不完全的液体，对液体的利用率高；搭配按钮、弹性密封管、顶杆和单向阀，兼具集液回收与封闭液体容腔的功能，且相关操作无需打开雾化器，卫生而方便。

4、雾化器出口处设有挡盖，可避免雾化不完全的大液滴被输送出去；挡盖下表面采用锥形设计，可使液滴在重力作用下汇聚滴落，避免液滴附着在挡盖上而被吸出。

5、雾化器出口处可选择是否安装螺纹式单向阀盖，未安装状态下允许加液和低阻出雾；安装状态下则可避免逆流，只允许单向出雾，避免雾化器内部受逆流气体污染。

附图说明

图1为本发明的雾化器结构图；

图2为本发明的喷嘴头部剖面图；

图3为本发明的喷嘴顶盖与供液管的连接方式示意图；

图4为本发明的喷嘴瓶结构图；

图5为本发明的出口挡盖结构图。

附图标记说明

1-入口软管；2-出口软管；3-喷嘴顶盖；4-喷嘴供液管；5-喷嘴瓶；6-集液释放按钮；7-弹性密封管；8-顶杆；9-集液槽单向阀；10-出口挡盖；11-螺纹式单向阀盖；12-单向膜片；13-液体容腔；14-集液槽；15-造雾腔；16-喷嘴顶盖支架；17-供液管支架；18-出口挡盖支架。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的问题，提供了一种单气源挤压式气液同轴撞击雾化器，如图1所示，包括：液体容腔13，所述液体容腔13位于所述雾化器的内部下端，所述液体容腔13上表面设有一锥形的喷嘴瓶5，所述喷嘴瓶5顶端设有一喷嘴，所述喷嘴顶端开口且设有一喷嘴顶盖3；所述喷嘴瓶5的内部与所述液体容腔13连通；所述液体容腔13内部竖直设有一喷嘴供液管4，所述喷嘴供液管4内部中空且一端设于所述液体容腔13的底部，另一端设于所述喷嘴内部且位于所述喷嘴顶盖3的下端；造雾腔15，所述造雾腔15位于所述雾化器内部上端，下侧为液体容腔13；所述造雾腔15内部设有一顶杆8，所述顶杆8一端穿过所述造雾腔15底端设于所述液体容腔13中，另一端穿过所述造雾腔8上端设于所述雾化器的上表面；雾化器瓶嘴，所述雾化器瓶嘴位于所述雾化器上表面，所述雾化器瓶嘴与所述造雾腔15连通，所述造雾腔15的内部靠所述雾化器瓶嘴的下端设有一锥形的出口挡盖10。

本发明提出了一种气液同轴垂直撞击式气动雾化喷嘴，并根据其技术特点，给出了一种单气源挤压式雾化器的设计方案。在本方案中，液体和气体无需由两个泵分别驱动，而是受同一气泵所产生高压气体的挤压从喷嘴中喷出，并相互撞击，产生液雾。本发明具有雾化效果好、结构简单、使用方便、卫生等优点。

其中，所述液体容腔13上侧设有一集液槽14，所述集液槽14由所述喷嘴瓶5的外壁、所述液体容腔13的上表面和所述雾化器的内壁构成。

其中，如图3和4所示，所述喷嘴供液管4与所述喷嘴顶盖3之间连接有喷嘴顶盖支架16；所述喷嘴供液管4与所述喷嘴瓶5的内壁间连接有供液管支架17。

其中，所述顶杆8设于所述液体容腔13中的一端连有集液槽单向阀9，所述集液槽单向阀9贴设于所述液体容腔13内部上表面；所述顶杆8设于所述雾化器上表面的一端连接有集液释放按钮6，所述集液释放按钮6与所述雾化器的上表面之间设有弹性密封管7。

其中，所述雾化器瓶嘴的外表面设有螺纹；所述雾化器瓶嘴连接有一螺纹式单向阀盖11，所述螺纹式单向阀盖的内部设有一单向膜片12，所述螺纹式单向阀盖还连接有一出口软管2。

其中，所述雾化器外侧下端设有一入口管，所述入口管与一入口软管1连接；所述入口管一端与所述液体容腔13连接，另一端穿过所述造雾腔15设于所述所述雾化器外侧；如图5所示，所述出口挡盖10通过出口挡盖支架18与所述造雾腔15的上表面连接。

本发明单气源挤压式雾化器的流道设计，采用气液同轴垂直撞击式气动雾化喷嘴的结构及其设计方法，使气泵可为液体容腔13内的气体和液体同时增压，用单气源即可同时驱动气体和液体。本发明的出口挡盖10的存在及其锥形设计，使大液滴无法通过，并在出口挡盖10的下表面凝结后，在重力作用下汇聚至锥形顶角滴落，同时设有螺纹式单向阀盖11，未安装状态下允许加液和低阻出雾；安装状态下则可避免逆流，只允许单向出雾，避免雾化器内部受逆流气体污染。

本申请所述的单气源挤压式气液同轴撞击雾化器工作时通过外接的入口软管1与一气泵连接，气泵提供的压缩空气经管路流入液体容腔13，由于雾化喷嘴出口面积小、节流作用明显，液体容腔13内部得以维持较高压强。如图2所示，受液体容腔13内的高压驱动，液体沿着喷嘴供液管4的内通道流出，气体沿着喷嘴供液管4与喷嘴瓶5的内壁之间的通道流出；液体受喷嘴顶盖3的阻挡和引导向四周呈圆盘状液膜喷出，气体则保持方向不变向上喷出，进入造雾腔15，然后气体和液体垂直撞击，液膜破碎产生液滴，完成雾化。液雾不断产生并充满了雾化器上部空间，当未安装螺纹式单向阀盖11时，液雾直接从出口排出，此时流阻低，适合加湿器、造雾机等应用场景；当安装螺纹式单向阀盖11时，其内部的单向膜片12只允许气体或液雾从雾化器内流出，如果有发生逆流的趋势，单向膜片12受气流作用会自动将出口封闭以避免逆流，适合医用雾化器的应用场景，可防止病人呼出的气体污染雾化器内部。

雾化器工作时，受弹性密封管7的弹力及集液槽单向阀9两侧压差的作用，集液槽单向阀9处于关闭状态，可维持液体容腔13内的高压。雾化过程中，较大的液滴会在雾化器内壁、瓶身、顶杆、出口挡盖等部件表面凝结和聚集，并受重力作用流下或滴落，汇入集液槽14；当需要重新利用集液槽14中的液体时，关闭外界气源，按住集液释放按钮6，集液槽单向阀9被顶杆8顶开，集液槽14中的液体在重力作用下流入液体容腔13，这样就实现了对雾化不完全液体的回收和重新利用。

本申请还提供了一种单气源挤压式气液同轴撞击雾化器的具体操作，包括：

(1)加液：拧开螺纹式单向阀盖11，按住集液释放按钮6的同时通过出口向雾化器内倒入待雾化的液体，当液体容腔13内的液面到达所需要的液体体积时停止倒入并松开集液释放按钮6。注意液面不得超过最大刻度，否则会影响液体容腔13内气体的正常流通。

(2)连接：使用入口软管1将雾化器与外部气泵连接，使用出口软管2将雾化器与呼吸面罩连接。

(3)雾化：打开气泵，调整气泵输出的压强(或气流量)使雾化量和雾化效果满足要求，雾化器开始正常工作，病人带上呼吸面罩。

(4)回收利用：当液体容腔13内的液体用完后，关闭气泵，按住集液释放按钮6使集液槽14回收的液体重新流入液体容腔13，流完后松开集液释放按钮6，重新打开气泵继续雾化。第二次雾化完毕后，重复回收利用操作直至液体被用完。

(5)拆卸、清洗与保存：将软管从雾化器上拔下，拧下螺纹式单向阀盖11，用清水清洗雾化器及各部件，晾干后保存。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种单气源挤压式气液同轴撞击雾化器，其特征在于，包括：

液体容腔，所述液体容腔位于所述雾化器的内部下端，所述液体容腔的上表面设有一锥形的喷嘴瓶，所述喷嘴瓶的顶端设有一喷嘴，所述喷嘴顶端开口且设有一喷嘴顶盖；所述喷嘴瓶的内部与所述液体容腔连通；所述液体容腔的内部竖直设有一喷嘴供液管，所述喷嘴供液管的内部中空且一端设于所述液体容腔的底部，另一端设于所述喷嘴内部且位于所述喷嘴顶盖的下端；受液体容腔内的高压驱动，液体沿着喷嘴供液管的内通道流出，气体沿着喷嘴供液管与喷嘴瓶的内壁之间的通道流出；

造雾腔，所述造雾腔位于所述雾化器的内部上端，下侧为液体容腔；所述造雾腔的内部设有一顶杆，所述顶杆的一端穿过所述造雾腔的底端设于所述液体容腔中，另一端穿过所述造雾腔的上端设于所述雾化器的上表面；

雾化器瓶嘴，所述雾化器瓶嘴位于所述雾化器的上表面，所述雾化器瓶嘴与所述造雾腔连通，所述造雾腔的内部靠所述雾化器瓶嘴的下端设有一锥形的出口挡盖。

2.根据权利要求1所述的雾化器，其特征在于，所述液体容腔上侧设有一集液槽，所述集液槽由所述喷嘴瓶的外壁、所述液体容腔的上表面和所述雾化器的内壁构成。

3.根据权利要求1所述的雾化器，其特征在于，所述喷嘴供液管与所述喷嘴瓶的内壁间连接有供液管支架。

4.根据权利要求1所述的雾化器，其特征在于，所述喷嘴供液管与所述喷嘴顶盖之间连接有喷嘴顶盖支架。

5.根据权利要求1所述的雾化器，其特征在于，所述顶杆设于所述液体容腔中的一端连有集液槽单向阀，所述集液槽单向阀贴设于所述液体容腔的内部上表面；所述顶杆设于所述雾化器上表面的一端连接有集液释放按钮，所述集液释放按钮与所述雾化器的上表面之间设有弹性密封管。

6.根据权利要求1所述的雾化器，其特征在于，所述雾化器瓶嘴的外表面设有螺纹；所述雾化器瓶嘴连接有一螺纹式单向阀盖，所述螺纹式单向阀盖的内部设有一单向膜片，所述螺纹式单向阀盖还连接有一出口软管。

7.根据权利要求1所述的雾化器，其特征在于，所述雾化器的外侧下端设有一入口管，所述入口管与一入口软管连接；所述入口管一端与所述液体容腔连接，另一端穿过所述造雾腔设于所述雾化器外侧。

8.根据权利要求1所述的雾化器，其特征在于，所述出口挡盖通过出口挡盖支架与所述造雾腔的上表面连接。

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