[发明专利]一种可控射流数量和喷射角度的静电雾化喷嘴及其系统

说明书

本发明公开了一种可控射流数量和喷射角度的静电雾化喷嘴及其系统，圆柱体结构的喷嘴主体，喷嘴主体内部沿轴向设有注液腔，注液腔的底部通过亲水附着面与发射尖锥相连,所述喷嘴主体连接高压发生器；由于尖锥角电荷密度集中，因此每个发射尖锥可产生射流，通过改变导流曲面倾斜角度，液体将沿着不同方向喷出雾化，故改变发射尖锥的数量和导流曲面的倾斜角度，即可实现射流数量的改变和喷射方向的调整；此外，喷嘴末端添加了亲水附着面并将喷嘴主体倒置运行，抑制了大流量雾化过程中液面的轴向扰动，使大液锥更容易收缩扁平形成液膜，在实现对稳定多股射流精确控制的同时大幅增加了雾化流量，拓展了静电雾化在多领域的应用效能。

技术领域

本发明属于静电雾化领域，特别涉及一种可控射流数量和喷射角度的静电雾化喷嘴及其系统。

背景技术

静电雾化通常是指将工质流体通过毛细管送入气体介质后，在静电场的作用下荷电液滴在毛细管出口处破碎成细小的液滴的现象。根据施加电压、液体流量、电极结构以及流体物性的不同，荷电雾化可产生不同的演变模式，如滴状模式，脉动模式、锥射流模式、多股射流模式。由于锥射流模式下雾化过程相对稳定且产生的液滴单分散性良好，所以通常在锥射流模式下获得微米或纳米量级液滴。近些年来静电雾化由于独特的应用价值被广泛的应用在诸多场合，如静电沉积、质谱分析、食品和药物加工、喷雾冷却、燃料喷雾燃烧等方面。

由于雾化液滴的粒径与供给流量成正相关，所以在锥射流模式下无法大幅提高雾化流量以提高生产效率，所以相关的学者逐渐将目光放在多股射流模式。多股射流模式可以看作是喷嘴出口处多个单锥射流组合雾化以提高雾化流量，传统一般采用平口毛细管喷嘴在较高的荷电电压下达到此模式，但平口喷嘴下多股射流的单股射流会发生剧烈的摆动，不断的发生空间位置上的转移，难以保持稳定，影响雾化液滴的单分散性，同时雾化电压过高容易发生电晕放电，长时间的稳定运行得不到保证。因此，上述提高雾化流量方法的局限性使得静电雾化技术难以获得多领域大规模的推广应用。

专利CN207013185U公开了一种制备涂层用液体静电喷涂喷嘴结构及静电喷涂装置，该发明只是简单的在传统平口喷嘴的基础上提出一种带延伸体尖端的喷嘴来发射多股射流。此发明无法调节射流的喷射角度，雾化区域单一，最重要是在大流量和大管径雾化过程中未采取相关的优化措施，极易出现弯液面波动影响多股射流稳定性的现象，只能在小流量下单一喷射角度雾化，极大的降低了静电雾化的实际应用效能。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提出了一种可控射流数量和喷射角度的静电雾化喷嘴及其系统，该喷嘴采用基于电场强化的发射尖锥结构，在保持宽稳定电压区间的基础上，产生可控射流数量和喷射角度的稳定多股射流，大大增加雾化流量同时获得单分散性良好、射流区域可调的微细液滴。

本发明所采用的技术方案如下：一种可控射流数量和喷射角度的静电雾化喷嘴，包括喷嘴主体，喷嘴主体为圆柱体结构，圆柱体结构内部沿轴向设有圆柱形的注液腔；在喷嘴主体出口侧的环形端面上阵列布置若干个相同的发射尖锥，在安装发射尖锥的注液腔出口处设置亲水附着面。

进一步，发射尖锥为四棱锥体，发射尖锥由尖锥外壁面、导流曲面和两个三角侧壁面构成，导流曲面的底边与喷嘴主体的环形端面的内边沿连接；尖锥外壁面的底边与喷嘴主体的环形端面的外边沿连接；两个三角侧壁面的侧边分别连接导流曲面的侧边与尖锥外壁面的侧边，相邻两个发射尖锥的三角侧壁面的底边相连接；由尖锥外壁面、导流曲面和两个三角侧壁面的顶端构成尖锥角。

进一步，亲水附着面为亲水多孔介质结构，注液腔内的待雾化液体能够经过亲水附着面流向发射尖锥。

进一步，通过调节导流曲面与亲水附着面之间的倾斜夹角θ改变射流的喷射角度；进一步，通过调节发射尖锥的个数进而调控射流的数量；

进一步，喷嘴主体外径是内径的2倍以上。

进一步，喷嘴主体和发射尖锥均采用导体材料。