气溶胶可藉由细丝拉伸以及经施加应变于与拉伸流体而将牛顿和非牛顿流体崩裂而生成。流体沿着应变路径被拉伸而形成流体细丝。流体细丝被引起崩裂而形成液滴。液滴可以被收集形成雾气或气溶胶。这样的气溶胶生成系统可以包括一对反向旋转的辊轮或一对活塞。辊轮被定位成彼此相邻，用来伸展流体；活塞彼此靠拢和离开，用来伸展流体。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】
技术介绍
许多制造业和工业上的应用受益于流体的雾化以产生微细的气雾或气溶胶，如燃烧应用中所使用的燃料/空气混合物，喷涂所用的雾化空气-涂料的混合物，应用于医药品的涂层、粘合剂的应用等等。一旦组分溶液被制成气溶胶，它就可以容易地被加工而涂在几乎任何形状的表面上。另外，在制药工业中，气溶胶通常被使用于称为“喷雾-干燥”的过程中，用来产生微细的粉末，作为上游的组分溶液来产生药物的活性成分。在所有已知的应用中，从组分溶液来产生气溶胶是具有挑战性的。当组分溶液的行为类似于牛顿流体时，蒸气或气溶胶的产生可以经由多种传统的方法来完成。一种传统的方法系使用高速的气流来夹带空气和液体。一个典型的雾化器或气溶胶器涉及大的雷诺数和韦伯数的空气和组分溶液同轴的流动，即，惯性力支配着流体内的粘滞力和表面张力。这种流动通常是不稳定的，会导致流体由于开尔文-亥姆霍兹和普雷托-瑞利不稳定性(Kelvin-Helmholtz and Plateau-Rayleigh instabilities)而崩裂。在许多实例中，流动是紊乱和混乱的，会在高应变和高应变率之下拆散和拉扯流体粒子，这会使流体夹带大量的空气，而产生悬浮在空气中的液滴细雾。当组分溶液具有牛顿流体特性且行为像牛顿流体时，高速度同轴流动是有效的。然而，许多组分溶液含有多种大分子且与固体成分相互作用，而导致非牛顿流体特性的产生，包括剪切稀化和粘弹性。传统的雾化方法，如高速同轴流动和电喷射，对于具有非牛顿流体特性之组分溶液可能无效。例如，如果组分溶液是粘弹性的且强烈拉伸增厚，则当流体被拉伸时，其拉伸粘度在应变方向会增加好几个数量级，即，对于一些高分子量聚合物组分溶液而言，其大于105。在喷射时，具有非牛顿流体特性之组分溶液的拉伸增厚会使粘性阻力压倒惯性力和表面张力，这使得系统在崩裂之前，可以承受大的应变而防止小水滴的形成。喷射导致长的、粘的细丝、薄膜和卷须的形成，其永远不会崩裂而悬浮于空气中。本质上，液体会伸展，但永远不会使水滴崩裂成为雾气或蒸汽。用来产生气溶胶的同轴流动系统，其主要问题在于，应变方向与平移方向重合。细丝最终崩解成水滴，而形成雾气，但要达到大的变形，从喷气发出的细丝必需行进经过一段长距离。当细丝行进时，会失去动量，而反弹再重新形成大水滴。或者，想要不断推动细丝继续其轨迹时，则需要长的喷射，来使细丝崩解并形式液滴，这是不切实际的。因此，由具有牛顿和非牛顿流体特性之一或二者的流体来产生气溶胶的方法和系统在本技艺领域中将是有益的。
技术实现思路
本专利技术涉及从具有牛顿和非牛顿两者特性的流体产生雾的方法。藉由沿着应变路径拉伸流体而使流体拉伸，应变路径是延伸于两个分叉的表面之间。被拉伸的流体形成流体细丝。当流体细丝的拉伸期间施加于其的应变超过流体细丝的毛细管崩裂点时，流体细丝崩裂成复数个液滴。然后，收成所形成的液滴而形成雾气。【附图说明】图1是根据本专利技术各方面的流体的渐展的示意图，显示流体被抽拉通过两个辊轮之夹缝，以及拉伸中的流体细丝。图2是一对活塞的例子，显示活塞之间的流体被拉伸和崩裂。图3是根据本专利技术各方面的示意图，显示一对反向旋转的辊轮，和形成在辊轮夹缝的下游侧的细丝。图4是示例性的一对反向旋转的辊轮的剖面图，显示其中之流体贮存槽。图5是气溶胶生成系统的一个例子，显示其具有用来产生气溶胶的一对反向旋转的辊轮。图6A和6B是流体涂敷技术的两个例子，显示其具有一对反向旋转的辊轮。图7A-7E是流体涂敷技术的其他例子，显示其具有一对反向旋转的辊轮。图8是用来产生气溶胶的系统的例子，显示其具有用来在一对反向旋转的辊轮的上游侧产生空气流动的风扇。图9是图8所示的用来产生气溶胶的系统，显示其另外具有位于一对反向旋转的辊轮的下游侧的挡板。图10是图9所示的用来产生气溶胶的系统，显示其另外具有位于一对反向旋转的辊轮与挡板下游侧的雾气收集器和真空。图11是用来产生气溶胶的系统的例子，显示其具有位于一对反向旋转的辊轮的上游侧的流体源，及位于一对反向旋转的辊轮的下游侧的挡板、雾气收集器和真空。图12是用来产生气溶胶的系统的另一个例子，显示其具有位于一对反向旋转的棍轮的下方的风扇、位于一对反向旋转的棍轮的上方的挡板以及位于一对反向旋转的棍轮的下游侧的雾气收集器与真空。图13是用来产生气溶胶的系统的又另一个例子，显示平行于反向旋转的辊轮且沿着辊轮界定之夹缝间行进的气流。图14是反向旋转的辊轮的例子，显示辊轮表面上的各个开口。图15A-15C是反向旋转辊轮之一者或二者之纹理的例子。图16是反向旋转的辊轮中之一者，显示其具有不同纹理表面的两个区域。图17是反向旋转的辊轮的又另一个的表面纹理的例子，其中肋条以不同距离彼此间隔围绕辊轮的周边。图18仍是另一种纹理辊轮表面的例子，显示其中多个刷毛由辊轮表面向外延伸。图19是辊轮的例子，显示其表面的不同区域受到二种不同的表面处理。【具体实施方式】用来产生气溶胶之系统和方法被公开，其中流体细丝被拉伸且崩裂为液滴而产生气溶胶、雾气或其他蒸汽。气溶胶、雾气和蒸气系可互换的术语，用来描述悬浮于空气中的一个或多个液滴的流体。流体通常是液体，具有牛顿或非牛顿流体特性。一般情况下，具有非牛顿流体特性可以有很强的拉伸增厚，当其于应变方向被应变时，会显著增加拉伸粘度，有时增加了几个数量级。非牛顿流体的拉伸增厚会引起压倒流体的惯性力和表面张力的粘性阻力，使得系统在崩裂之前，可以承受大应变，而防止小滴或小液滴的形成。如果应变和拉伸足够沿着适当长度的应变路径，包括具有牛顿和非牛顿流体特性的所有液体，最终会崩裂成小液滴，而形成雾气或气溶胶。所有液体可以不断地被拉伸而形成流体细丝(拉伸的流体)，直到流体细丝崩裂成数个小液滴，因而形成雾气或气溶胶。应变和拉伸流体细丝的过程，可以以第一轮的液滴形成之后而残留的流体或新的流体来重复进行。另外，多个流体细丝可平行于第一流体细丝的拉伸和应变而被拉伸，藉以增加了被形成的液滴的体积。拉伸第一流体细丝和任何额外多余的流体细丝之间的时间可由可被调节或控制的时间来加以限定。多个拉伸和崩裂的流体细丝之间的时间是可变的或是恒定的。图1显示流体的进展，该流体被一对反向旋转的辊轮100、102所拉伸。辊轮夹缝104被定义为两个辊轮100、102之间的空间，当辊轮100、102反向旋转时，流体可被吸入到其中。辊轮夹缝104的上游侧106有流体池，其中之流体可被抽拉通过辊轮夹缝104。在辊轮夹缝104的下游侧108，两个辊轮100、102的表面之间的流体被拉伸成流体细丝110。当辊轮100、102反向旋转时，流体细丝110仍然粘附辊轮100、102之表面，但表面之间的空间变大。当辊轮100、102的表面彼此旋转远离时，流体细丝112变得更长和更薄。当流体细丝112来到一个液体桥的点时，会变得不稳定，流体细丝112的液体桥的点也是其毛细管崩裂点。流体细丝112会崩裂成几个液滴114，且在每一个辊轮的表面上会残留多余的流体116。多余的流体116会缩回到其相应的辊轮的表面，在辊轮下一次旋转时，可以再形成流体池中流体的一部分而再被抽拉而通过辊轮之夹缝。该过程可以重复，以提供连续的雾气。图2显示流体204的进展，该流体被一对活塞200、202所拉伸，而本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种产生雾气的方法，一雾气是从一具有毛细管崩裂点的流体产生，该方法包括：沿着一应变路径拉伸该流体，该应变路径是延伸于两个分叉的表面之间，经由施加一应变到该流体上，该流体可被拉伸形成一流体细丝；当该施加的应变超过该流体细丝的毛细管崩裂点时，使该流体细丝崩裂成复数个液滴；以及收成该复数个液滴而形成一雾气。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：V·贝克，D·M·约翰逊，
申请(专利权)人：帕洛阿尔托研究中心公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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