[實用新型]一種基于電場增強結構的靜電霧化噴嘴及其系統

有效

• 申請號: 202022994069.4
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN214320572U
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 馬登輝;霍元平;張聰;王軍鋒
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B05B5/00
• 分類號: B05B5/00;B05B5/053;B05B12/08;B05B12/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種基于電場增強結構的靜電霧化噴嘴及其系統，正多邊體結構的噴嘴主體，噴嘴主體的一端為噴射端，另一端為注液端；噴射端的端面為附著面，噴射端處相鄰噴嘴外壁面之間的棱角是噴嘴尖端；在噴射端的每一個噴嘴外壁面上均沿軸向設有液體明渠，液體明渠的底端延伸至附著面，每個液體明渠的頂端都設有出液口；由注液端向噴嘴主體內部沿軸向設有注液腔；注液腔的底部通過出液口與噴嘴主體外部相連通；所述噴嘴主體連接高壓發生器；由于噴嘴尖端電荷密度集中，因此在每個噴嘴尖端產生射流；因此可以增加霧化流量同時可獲得單分散性良好、射流區域廣的霧化液滴。

技術領域

本實用新型屬于靜電霧化領域，特別涉及一種基于電場增強結構的靜電霧化噴嘴及其系統。

背景技術

靜電霧化技術是一種利用高壓電場的靜電作用實現液體破碎霧化的方法。具體的原理為帶電液體從噴嘴口出流出時，靜電剪切應力作用于液體表面，克服液體自身的表面張力和粘滯力，從而促使液體表面不穩定性的增長，使初始液滴變形并破裂出更細小的子液滴。由于靜電霧化以較低能耗優勢可獲得大量粒徑細小、單分散性好、可控性強、沉積率高的荷電微液滴，使其在超低量農藥噴灑、微納米薄膜制備、微型燃燒、微噴霧冷卻、藥物封裝、微動力推進及生物質譜等領域顯示了巨大應用價值。目前存在的靜電霧化噴嘴，大都運行在錐射流模式下，此模式下噴嘴只能發射一股射流，液滴的大小受到供給流量的嚴格限制，霧化流量無法進一步提高，難以滿足靜電霧化多領域實際應用的需求。

當前提高靜電霧化流量的方法主要有兩種：通過陣列集成單毛細管噴嘴或采用靜電霧化的多股射流模式實現流量的成倍增加。前者通過將噴嘴按照線性或者陣列式排列，通過疊加噴嘴數量來提高霧化流量的方法，但這要求較高的激光蝕刻方法和加工成本同時運行過程中相鄰噴霧之間相互干擾，會影響整體噴霧的沉積均勻性；多股射流模式可以看作是噴嘴出口處多個單錐射流組合霧化以提高霧化流量，此模式可以在較高的荷電電壓下獲得。但多股射流模式下單股射流會發生劇烈的擺動難以保持穩定，影響霧化液滴的單分散性，同時霧化電壓過高容易發生電暈放電，設備長時期的穩定運行得不到保證。因此，上述提高霧化流量方法的局限性使得靜電霧化技術難以獲得多領域大規模的推廣應用。

實用新型內容

為了解決現有技術的不足，本實用新型提出了一種基于電場增強結構的靜電霧化噴嘴及其系統，該噴嘴利用電場增強結構產生穩定多股射流，在保持寬穩定電壓區間的基礎上，大大增加霧化流量同時可獲得單分散性良好、射流區域廣的霧化液滴。

本實用新型所采用的技術方案如下：

一種基于電場增強結構的靜電霧化噴嘴，包括噴嘴主體，噴嘴主體為正多邊體結構，噴嘴主體的一端為噴射端，另一端為注液端；噴射端的端面為附著面，噴射端處相鄰噴嘴外壁面之間的棱角是噴嘴尖端；在噴射端的每一個噴嘴外壁面上均沿軸向設有液體明渠，液體明渠的底端延伸至附著面，每個液體明渠的頂端都設有出液口；由注液端向噴嘴主體內部沿軸向設有注液腔；注液腔的底部通過出液口與噴嘴主體外部相連通；所述噴嘴主體連接高壓發生器。

進一步，液體明渠沿著噴嘴外壁面軸向的中位線設置。

進一步，液體明渠的橫截面形狀設計為弧形槽或正多邊形槽。

進一步，出液口的橫截面形狀是圓形或者多邊形。

進一步，液體明渠的長度L₀為噴嘴主體的長度。

進一步，所述噴嘴主體采用金屬材料或者合金材料。

一種應用電場增強結構的靜電霧化系統，包括噴嘴主體，噴嘴主體的注液端通過輸液管連接微量注射泵，由微量注射泵向噴嘴主體內泵入待霧化液體；噴嘴主體與高壓發生器相連，使得噴嘴主體帶電，由于噴嘴尖端電荷密度集中，因此在每個噴嘴尖端產生射流。

進一步，高壓發生器的輸出端通過導線與噴嘴主體連接，高壓發生器的接地端通過導線連接地極。