[发明专利]用于控制和使用流体及颗粒的系统

说明书

本申请是申请日为2006年4月18日、名称为“用于控制和使用流体 及颗粒的系统”的专利申请200680021862.6的分案申请。

技术领域

本发明涉及流体、纤维和颗粒的形成、成型、控制和使用，例如，配 制杀虫剂、使它成型为液滴、并将这些液滴分散在地里以控制害虫，或者 配制可溶性壳聚糖、使它成型为纤维或垫子或薄片、并将这些纤维、垫子 和薄片用在例如生物医学应用中。

背景技术

已知利用喷射系统对流体和悬浮液进行成型和喷射。在一些应用中， 利用喷射系统使流体和悬浮液形成液滴或雾滴并喷射。在其它应用中，液 体形成纤维、粉末或者颗粒。

这种喷射系统的一个用途在于将农业给料施放到农田里。通常，喷射 系统包括携带农业给料的车辆和喷射设备，喷射设备通过由车辆上的吊臂 (boom)支承的固定装置(fixture)从车上施放农业给料。喷射设备可包 括用于空气的农业给料的泵。

在一种用于这一用途的现有技术的喷射系统中，用于对农田进行喷射 的车辆携带有大量被稀释的活性成分，这是因为太浓的活性成分难于喷射， 并且该车辆可装配加压空气和/或流体源，需要一个或多个相对较大的泵来 喷射含活性成分的液体，这是因为需要借助加压空气和/或液体的压力来形 成所需的喷射，并且大量包含活性成分的液体必须进行泵送。在一些这类 系统中，固定装置或喷嘴位于喷射对象上方较高位置，以允许喷射出的流 体锥面能提供适当的覆盖区域。锥角通常取决于喷嘴，并具有受限的角度。 稀释活性成分的一个理由是因为农业上用的现有喷射设备不能以所需尺寸 的液滴和液滴分布来喷射粘性材料，而精确的低容量设备又不经济。

现有技术的喷射系统有若干缺点，例如：(1)它们需要携带农业给料 的车辆携带比所需重量重的带有相关水载体的农业给料；(2)它们需要定 期补给由喷射车辆携带的农业给料，因而增加了喷射的时间和费用；(3) 它们不能用于施加某些有益的微生物，因为这些微生物会被现有技术所用 的用于施放农业给料的高压杀死；(4)低粘度的农业给料在喷射时会飘偏； (5)一些用于稀释的载体，例如水，具有高表面张力，它们会在接触到的 物体上形成液滴，而不是分散在例如叶子上；(6)低粘度的喷射液滴由于 低的剪切抵抗力而易于破碎，从而形成更易飘偏的更小的液滴；(7)一些 用于稀释的载体，例如水，具有无法预测的矿物质含量和pH变化；(8) 从喷嘴出来的喷射流体的锥形角较小，因此需要将喷嘴定位在喷射对象上 方的高处位置，以获得适当的覆盖范围，但是高处位置又会增加飘偏；(9) 在某些情况下，使用某些用于稀释的载体会引起活性成分沉淀；(10)现 有的系统不能有效喷射某些颗粒，例如，里面吸附有活性成分的颗粒，这 些活性成分随后和/或在一定的环境条件下或者经一定的时间间隔会释放； (11)在现有的喷嘴中，液压喷嘴的喷射剂释放角变化较小，因此目标覆 盖范围有限；(12)通常所用的高压液力雾化喷嘴会导致喷嘴过度磨损， 以及由此产生的分配率的变化和喷嘴的频繁更换；以及(13)喷射车辆的 速度受到压力的限制，因为高施放速率需要较高的压力，并且系统构件存 在压力限制。

已知喷射装置用于喷射粘性材料。这种喷射装置一般不适宜喷射农业 给料。此外，已知的用于喷射粘性材料的喷射装置不易于针对液滴或颗粒 的不同尺寸或者液滴的不同粘度进行调节，并且这种喷射装置没有装备这 样的机构，该机构用于在田地里适当地调节液滴尺寸或者液滴的图案 (pattern)或粘度，以根据环境条件例如风速、喷射固定装置与喷射对象 的距离、或者例如陆上车辆或者飞机的速度来方便地调节液滴尺寸和粘度， 从而减少飘偏。

从美国专利6,589,579B2中已知通过使可硬化的液体流过小喷针来形 成小颗粒。喷针安装在容纳加压气体的腔室中的开口附近，以便可硬化的 液体从喷针流出，同时，加压气体与从喷针流出的液体平行地流过腔室中 的开口。这导致液体形成稀薄的微射流、变得不稳定、并分裂成小颗粒。 这一过程用来形成胶囊(encapsulation)食品等，并用于形成小的空心球 体。这篇专利没有公开如何制作纳米纤维。这篇专利公开的方法具有如下 缺点，即局限于小的胶囊颗粒和少量生产。