[发明专利]使用旋转毛细管来制造颗粒的装置、系统和方法

说明书

相关申请

本申请是国际专利申请No.PCT/CA2009/000324的部分继续申请，该国际专利申请No.PCT/CA2009/000324的申请日为2009年3月16日，标题为“Apparatus，System and Methods for Producing Particles Using Rotating Capillaries”，该文献的整个内容以各种目的被本文参引；本申请还要求美国临时专利申请No.61/235662的优先权，该美国临时专利申请No.61/235662的申请日为2009年8月20日，标题为“Apparatus，System and Methods for Producing Particles Using Rotating Capillaries”，该文献的整个内容以各种目的被本文参引；本申请还要求美国临时专利申请No.61/235670的优先权，该美国临时专利申请No.61/235670的申请日为2009年8月20日，标题为“Apparatus，System and Methods for Producing Particles Using Rotating Capillaries”，该文献的整个内容以各种目的被本文参引。

技术领域

这里所公开的实施例涉及颗粒的制造，具体是涉及一种使用旋转装置来由液体制造颗粒的装置和方法。

背景技术

已知多种用于形成颗粒(例如小滴或纤维)的旋转装置。例如，喷嘴或孔阵列可以利用转子而旋转，以便通过孔挤出液体，从而形成纤维或其它颗粒。不过，这种颗粒的尺寸通常与它们挤出通过的孔的尺寸成比例。因为对于这样的孔能够制成为多么小有实际限制，因此使用这些技术形成的颗粒将比较大。

另一已知技术是使用扁平或弯曲的旋转盘，液体池添加在该旋转盘上。旋转盘使得液体池朝着边缘向外扩展，并最终使得液体作为小颗粒而与盘分离。不过，液体池将受到巨大的力矩、非润湿反应，并与周围空气相互作用(特别是当盘以高角速度旋转时)，这使得液体以不可预期的方式进行反应，并将大大限制这种装置的流体供给速率。

解决这些问题的一种提出方案使用在旋转盘上方在与装置的中心直接相邻的区域(液体释放在该区域中)中的静止剪切板。不过，这种方案不能充分解决液体稳定性，且不能解决一旦液体超过静止剪切板出来将产生的空气剪切的问题。而且，静止剪切板引起液体中的严重的阻力(drag)，这通常是不希望的(特别是当在非常高速度下操作时)。

在具有大量小孔的旋转转子的情况下，可以知道，当流体进入这些孔时对流体运动的控制通常不能严格限制液体能力以便使得它们自身稳定地通过小孔。不过，这些机械加工孔的尺寸和数目是对纤维尺寸和流体通过量的主要限制。因此，从这些孔出来的流体流需要进行非常大的变细，以便获得较小的颗粒或纤维。

也可选择，对于制造小颗粒(小滴、丝线或纤维)，通过在旋转盘的边缘处破碎流体以形成“合成孔”将很有吸引力。不过，在初始流体池将猛烈旋转和当流体运动至旋转盘边缘时产生较大范围的流体不稳定的情况下，流体朝着这样的旋转盘的边缘运动和暴露于开放空气中的稳定性将非常不稳定。结果是对实际流体供给速率产生极大限制，通常在实际尺寸的盘上只有几毫米每分钟。

因此，本领域中需要一种改进的装置和方法，用于使用旋转装置来制造颗粒。

发明内容

这里所述的实施例通常涉及本发明人进行的、涉及旋转盘的先前工作。例如，美国专利No.4604109(由本发明人在1984年11月20日提交)介绍了一种用于使得挥发性污染物的主要部分与受污染的流体分离的装置。该装置包括：真空腔室，该真空腔室具有内部空间，该内部空间可以至少局部抽真空；至少一个旋转板，该旋转板布置在真空腔室内，并且旋转板的边缘与接合装置间隔开；用于将污染流体引入板表面上的装置，因此，污染流体的小滴从旋转板的边缘离心散开。在旋转板的边缘和接合装置之间的距离产生足够的小滴停留时间，以便当小滴在旋转板的边缘和接合装置之间行进时使得挥发性的污染物部分与污染流体分离。

而且，美国专利No.4643852(由本发明人在1985年12月30日提交)介绍了一种用于在液体中产生气泡的装置。该装置包括至少一个可旋转部件，该可旋转部件成盘形或环形，它可由液体润湿，并可在液体内以至少70英尺每秒的边缘速度旋转。可旋转部件的上表面与一静止板平行并间隔开，以便形成剪切区域。气体或一些其它流体供给到可旋转圆形部件的上表面附近，以便形成气泡。还公开了在盘或环的半径和它的转速之间的优化关系，以便提高装置的操作效率。