[发明专利]用于产生微粒的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于产生微粒的设备，尤其涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于形成微粒的设备，该设备包括至少两个雾化器，其将一种或多种液体雾化成液滴喷雾。本发明还涉及用于产生微粒的方法，尤其涉及一种根据权利要求15的前序部分的用于形成微粒的方法，在该方法中将至少一种液体雾化成两种或多种液体喷雾。

背景技术

使用各种技术可以将液体雾化成微小的液滴，诸如空气分散雾化器、压力分散雾化器和超声波雾化器。在Huimin Liu于2000年在纽约的William Adrew出版的LLC的Fundamentals and Applications第19-120页、尤其是59-61页的“Science and Engineering ofDroplets”的出版物中已经全面地描述了各种雾化方式，其描述了所谓的“口哨雾化”设备，其中借助于超声波雾化碰撞的液体喷射流。借助于该设备，可以以高速率产生小于10微米的水滴。

公开日1997年3月16日(Liekki Oy)的专利公开文本FI98832描述了用于喷射物质的方法和设备，由此将喷射的物质引导至借助于燃气形成的火焰，并且将喷射的物质中的微粒借助于火焰喷射至所需目标。将喷射的物质以液体形式传递至火焰，并且借助于基本上位于火焰附近的气体而雾化。因而，可以以纳米等级快速、经济和单相地产生非常微小的微粒。公开文本的设备具有的问题是，在高速火焰中形成纳米微粒，并且在设备中，雾化处理和火焰形成处理是互相联系的，而且设备不包括优化彼此单独的雾化和火焰的自由度。设备不允许同时从不同类型的液体产生微粒。

现有技术因而提出了这样的问题，即以高产生速率产生高质量的薄雾或气雾需要复杂的设备。此外，当使用薄雾或气雾产生纳米微粒时，现有技术的问题在于分开不同的处理步骤，诸如雾化和火焰形成。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种方法和实施该方法的设备，从而可以消除上述问题。这是由根据权利要求1的特征部分的设备实现的，其特征在于设置至少两个朝向彼此的雾化器，从而由此产生的液滴喷雾彼此碰撞以形成薄雾或气雾，并且该设备还包括热反应器，在热反应器中，薄雾或气雾形成平均空气动力直径小于1000nm的微粒。本发明的目的还通过根据权利要求15的特征部分的方法而实现，其特征在于引导至少两股液滴喷雾朝向彼此，从而液滴喷雾彼此碰撞以形成薄雾或气雾，并且将形成的薄雾或气雾传送到热反应器中，在热反应器中薄雾或气雾形成平均空气动力直径小于1000nm的微粒。

在从属权利要求中公开了本发明的优选实施例。

根据本发明的设备和方法基于令人惊讶的观察，即由于引导两股雾化液滴喷雾彼此碰撞，产生了液滴微小的气雾或薄雾。气雾指的是固体或液体微粒漂浮在气体中的混合物。本文中，薄雾指的是包括平均尺寸大于气雾的固体或液体微粒的混合物。有利地，将液滴喷雾引导成基本上彼此直对时，获得薄雾或气雾，其几乎没有活动性，由此可以通过基本上朝向液滴喷雾的碰撞点的单独气体流在所需方向上移动所述薄雾或气雾。由于直到碰撞点，液滴喷雾才聚合，所述设备允许产生薄雾或气雾，薄雾或气雾包括至少两种不同的液体，诸如由水和甲醇雾化的液滴，该液体可以互相不混合，诸如水和汽油，或者以在同一雾化器中不能结合在一起的方式互相反应，例如，因为液体将一同形成凝胶混合物，诸如包含金属盐和四乙基原硅酸盐(TEOS)的水。使用本发明的设备，也可以从混合物、包含溶剂和溶解于溶剂中的金属盐的液体或者是胶状溶液的液体产生薄雾和气雾。由不同雾化器产生的液滴的平均液滴尺寸并非必须相同，由此彼此碰撞的液滴喷雾中的平均液滴尺寸不同。根据该设备的运行性能的观点，有利地是，如果碰撞液滴喷雾的动量基本上相同，由此基于动量守恒原理，所产生的薄雾的动量为零。换句话说，动量基本上相同，但是符号相反。因而，本发明的设备和方法允许形成包括各种物质的薄雾。根据所获得的薄雾或气雾，本发明的设备和方法还产生直径为1至1000nm的固体物质的纳米尺寸微粒。