气雾剂阀门结构与雾化控制技术

本文源自：李美慧译荃智研究院

1、气雾剂有很多用途

图1 气雾剂的应用

在家里-除臭剂

在农场-图中是一种用于牛的油漆标记喷雾，以显示它们是否准备好交配或怀孕

在医学方面-哮喘吸入器

在工业方面-清洁剂喷雾剂

在球场上-在世界杯和英超比赛中，裁判使用的泡沫喷雾

在晚上-气雾剂可以将反射涂层喷到动物身上，以避免交通事故

在厨房里-橄榄油

在海上-对于小船来说，这种气雾剂喇叭可以在一英里外听到

2、气雾剂是如何工作的

我们先来看看泵式喷雾瓶

为了压缩泵式喷雾瓶中的空气，你使用机械能来迫使更多的空气进入。将更多的空气泵入一个固定的空间会增加压力，一旦压力超过大气压，它将迫使液体通过触发阀流出。当你停止抽气时，被困的空气会服从波义耳定律，随着空气空间体积的增加，压力下降。增加压力的唯一方法是泵入更多空气。

图2 泵式喷雾瓶

现在我们来看看液化推进剂气雾剂

这个气雾剂罐没有泵。随着它越来越空，液体上方的气体空间越来越大，但压力却没有下降。这是怎么做到的呢？原因是该液体不是水。它是一种在正常室温下高于沸点的液体。液体上方的空间充满了蒸汽，因为液体正试图沸腾。

当你烧开一个水壶时，你可以看到有大量的能量推动蒸汽从壶口流出。这种能量来自于投入水壶的热量。很难想象，但同样的事情也发生在20ºC的气雾剂中，因为里面的液体比沸点高出很多度。

保持压力不变

图3 液化推进剂气雾剂

随着产品的使用，液体推进剂蒸发以填充空间并保持压力在3bar。

蒸发是由房间里的热能和你的手推动的。当你摇晃或使用气雾剂时，你可以感觉到它迅速冷却。

3、获得合适的蒸汽压力

下图是一种干洗香波气雾剂的成分表。它包含三种液体推进剂的混合物，其沸点均低于20 ℃。

图4 干洗气雾剂的成分表

推进剂是三种液化气体的混合物：丁烷、异丁烷和丙烷。化学工程师混合液体以在罐中获得适合的压力。如果仅使用单一推进剂，则 20 ℃ 时的蒸气压为：丙烷 8 bar（即 8 倍大气压，太高了）；丁烷 2 bar（太低）；异丁烷 3 bar（太低）。通过混合推进剂，可以产生恰到好处的压力。丙烷含量越高，压力越高。

图5 该图表显示了蒸气压如何随温度变化

4、使用惰性理想气体作为推进剂

理想气体是一种遵守理想气体定律的气体。在这一部分，我们将看到氮气如何遵守压力定律和波义耳定律。

气体定律只对固定质量的气体起作用。在这些气雾剂设计中，气体从未离开过罐子，所以气体定律是有效的。

惰性气体在化学上没有反应。氮气是一种惰性气体，几乎占空气的80%。

像丁烷和丙烷这样的液化气体推进剂会产生恒定的蒸汽压力，因此，在所有液体消失之前，罐内的压力永远不会下降。当推进剂蒸汽从罐子里逸出时，更多的液体推进剂就会蒸发出来以取代它。正是这种蒸发产生了蒸汽压力。

理想气体的一个解决方案是一种叫做袋阀的技术，并使用氮气等压缩气体作为推进剂。袋阀使推进剂与产品分离。推进剂不会离开罐子；它只是像挤压牙膏管一样挤压袋子。由于没有蒸汽压力，气体压力会随着袋子的放空而下降。如果起始压力足够高，仍然会有足够的压力来完全清空袋子。

袋阀的装配过程

图6 袋阀的装配过程

1-卷起的袋阀组件落入空罐中。

2-在约2bar的压力下，将理想气体（本例中为氮气）注入卷起的袋子周围的空间。

3-检查压力。如果压力过低，则在灌装产品之前将罐子扔掉。

4-产品通过阀门被迫进入袋子里。这就减少了被困的氮气的体积，因此压力上升到大约5bar。这就是波义耳定律的一个实例。

5-执行器和罩子装好。准备使用。

粘稠的产品

对于粘稠的产品，如剃须凝胶，不可能通过阀门填充入罐子。在安装阀门之前，先用一个内袋装满凝胶。这就留下了如何在高压下填充推进剂的问题。唯一的办法是在罐子的底部做一个特殊的底座设计，在中央放置一个橡胶塞，推进剂通过一根细针注入，然后塞子自动密封。

图7 剃须凝胶的罐装袋设计

使用理想气体做推进剂意味着初始灌装压力必须高得多。当推进剂通过塞子注入时，袋子已经满了，随着产品被用完，压力会下降。为了使所有的产品出来，起始压力必须在12bar左右。

更加胶着粘稠的产品!

图8 一些粘稠的产品

一些非常粘稠的产品，包括凝胶、油脂和胶水，被直接装入罐内。罐内的活塞用于将产品推出。推进剂是通过罐子底部的一个塞子充入的。波义耳定律再次适用，因为这是一种固定质量的气体，不会离开罐子。随着产品被用完，活塞上升。推进剂的体积增加，所以压力下降。灌装压力必须很高，以确保活塞能够到达罐顶。这些罐子中的推进剂通常是氮气或压缩空气，这取决于产品的情况。

活塞的设计确保了高压气体不会在侧面泄漏。