專利名稱：一種適用于規(guī)?；庸ざ嘣獧C(jī)械合金化納米抗菌劑的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種將固體原料加工成納米粉的設(shè)備。
背景技術(shù)：
納米抗菌劑在當(dāng)前國內(nèi)外均已進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段，日本居領(lǐng)先地位，目前的研究成果有兩個(gè)系列的納米抗菌劑，1、金屬殺菌系列Ag、Cu、Zn，以離子態(tài)或新生原子態(tài)進(jìn)入細(xì)菌胞壁發(fā)生反應(yīng)，切斷代謝生物鏈，達(dá)到殺菌目的，其中以Ag為代表殺菌最強(qiáng)；2、以TiO2為代表的半導(dǎo)體類型氧化物，如γ-Al2O3、ZnO、Fe2O3、WO3等等，它們必須借助于紫外線的照射產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，逸出電子和產(chǎn)生空穴，并與周圍空間的O2與H2O發(fā)生反應(yīng)生成O-2與OH自由基，其反應(yīng)能極高足以殺死各類細(xì)菌，并能將有害有機(jī)物進(jìn)行分解成簡單無害的CO2有H2O，由于大量H2O在表面的附著，將污染物與表面隔離，容易清洗，被稱為具有自潔功能。最近人們研究稀土作為催化劑加入到抗菌劑中以增強(qiáng)抗菌作用。上述Ag系列和TiO2系列主要采用化學(xué)法獲得納米級抗菌劑，即以溶膠凝膠法為主體的方法。上述方法的缺點(diǎn)是生產(chǎn)過程復(fù)雜、生產(chǎn)效率極低、成本高、無法進(jìn)行大批量生產(chǎn)，因而難以滿足市場需求。而采用機(jī)械方法加工納米級抗菌劑是更理想的設(shè)備
實(shí)用新型內(nèi)容
為解決目前缺少加工納米抗菌劑設(shè)備的問題，本實(shí)用新型提供一種適用于規(guī)?；庸ざ嘣獧C(jī)械合金化納米抗菌劑的設(shè)備。本實(shí)用新型包含流態(tài)氣源室I和依次設(shè)置在流態(tài)氣源室I上方的流態(tài)化及調(diào)整氣流沖擊粉碎室II、分離粉體粒度的蝸輪分級室III、立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置VI、以及固定在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II側(cè)壁上的粉體進(jìn)給裝置V；蝸輪分級室III的側(cè)壁上連有一個(gè)粗粉回流管IV，粗粉回流管IV的另一端連接粉體進(jìn)給裝置V。本實(shí)用新型還包含有高速旋轉(zhuǎn)鋼球1、鋼球旋轉(zhuǎn)裝置18，高速旋轉(zhuǎn)鋼球1的中心點(diǎn)設(shè)置在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II內(nèi)的高壓噴嘴5噴射氣流最強(qiáng)區(qū)域的中心處，高壓噴嘴5成雙數(shù)對稱設(shè)置在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II的四周上，高速旋轉(zhuǎn)鋼球1的下端固定著鋼球旋轉(zhuǎn)裝置18。其工作原理是兩個(gè)質(zhì)量為m1和m2，速度為V1和V2的彈性物體碰撞時(shí)的動(dòng)量為m1V1+m2V2，動(dòng)能為1/2m1V12+1/2m2V22；假定粉體的質(zhì)量為m1，碰撞前速度為V1，則動(dòng)量為m1V1，動(dòng)能為1/2m1V12，假定鋼球質(zhì)量為m2，鋼球的動(dòng)量為m2V2，動(dòng)能為1/2m2V22，假定鋼球質(zhì)量m2＝1000克，粉體質(zhì)量m1＝10毫克，則比值m2/m1＝105，鋼球在6000～12000r/min的高速下轉(zhuǎn)動(dòng)，與沒有鋼球沖擊時(shí)的動(dòng)量比較相差數(shù)千甚至數(shù)萬倍，所以粉體在高速旋轉(zhuǎn)鋼球的碰撞下粉碎效果要好很多。粉體通過粉體進(jìn)給裝置V而進(jìn)入到流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II內(nèi)，在高壓噴嘴5及流態(tài)氣源室I內(nèi)的氣流作用下與高速旋轉(zhuǎn)鋼球1相互碰撞粉碎，然后進(jìn)入蝸輪分級室III內(nèi)，在蝸輪葉片離心力的作用下隨氣流速度增強(qiáng)，離心力增大而產(chǎn)生粗細(xì)顆粒分流，從而達(dá)到按顆粒尺寸分離的目的。粗粒通過粗粉回流管IV重新返回氣流沖擊粉碎室II，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步粉碎。較大的粉體則被甩出并通過粗粉回流管IV進(jìn)入粉體進(jìn)給裝置V，以進(jìn)行重新粉碎，達(dá)到尺寸的超細(xì)粉體，自蝸輪分級機(jī)III頂端隨氣流進(jìn)入立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置VI，經(jīng)鋼球與粉體劇烈沖擊與磨擦在立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置VI的出口處粉體顆粒尺寸已達(dá)到納米級。本發(fā)明可以粉碎不同化學(xué)成份、不同性質(zhì)的有機(jī)物或無機(jī)物，特別適合脆性氧化物納米粉體的批量生產(chǎn)，如TiO2、AI2O3、SiO2等；在保證高效生產(chǎn)效率的前提下，對原料粉體的粒度有一定要求，一般粒度直徑在30～5微米，制出的nm粉粒徑在30～100nm之間，并呈正態(tài)分布。由于增加了高速旋轉(zhuǎn)鋼球和蝸輪機(jī)，使沖擊粉碎的動(dòng)量增加了數(shù)千甚至數(shù)萬倍。又由于高速旋轉(zhuǎn)鋼球居中設(shè)置，噴嘴相對于鋼球球心對稱設(shè)置，因此鋼球磨蝕均勻，粉體粉碎效果好，生產(chǎn)效率有顯著提高。本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了用機(jī)械的方法加工納米級的抗菌劑?，F(xiàn)以使用最具代表性的TiO2為例加以說明本發(fā)明的價(jià)值。我國有豐富的TiO2礦藏資源，采用本實(shí)用新型的裝置可將TiO2礦石直接粉碎成納米級粉體就可用作抗菌劑，方法簡單、產(chǎn)量大、成本低、適宜大批量生產(chǎn)，并明顯優(yōu)于化學(xué)法生產(chǎn)的同類抗菌劑。本發(fā)明的另一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)在于利用本實(shí)用新型進(jìn)行機(jī)械加工的特點(diǎn)，提供一種制造多元合金化納米抗菌粉體的新方法。文獻(xiàn)資料證明，把前述的Ag為代表的金屬殺菌系列與以TiO2光化學(xué)反應(yīng)系列按一定比例均勻混合，不僅殺菌反應(yīng)機(jī)制可以互補(bǔ)，而且可以增強(qiáng)殺菌效果。利用機(jī)械合金化理論與機(jī)械制粉設(shè)備，即可制出價(jià)格便宜，并能大批量生產(chǎn)的、通用性強(qiáng)的多元機(jī)械合金化高效新型納米抗菌劑，用以滿足我國“綠色奧運(yùn)”的應(yīng)用要求。


圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是具體實(shí)施方式
一中高壓噴嘴5的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是具體實(shí)施方式
二中高壓噴嘴5的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是本實(shí)用新型的應(yīng)用圖。
具體實(shí)施方式
一參閱圖1，本實(shí)施方式包含流態(tài)氣源室I和依次設(shè)置在流態(tài)氣源室I上方的流態(tài)化及調(diào)整氣流沖擊粉碎室II、蝸輪分級室III、立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置VI、以及固定在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II側(cè)壁上的粉體進(jìn)給裝置V；蝸輪分級室III的側(cè)壁上連有一個(gè)粗粉回流管IV，粗粉回流管IV的另一端連接粉體進(jìn)給裝置V。在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II內(nèi)還包含有高速旋轉(zhuǎn)鋼球1、鋼球旋轉(zhuǎn)裝置18。高速旋轉(zhuǎn)鋼球1的中心點(diǎn)設(shè)置在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II內(nèi)的高壓噴嘴5噴射氣流最強(qiáng)區(qū)域的中心處，高壓噴嘴5成雙數(shù)對稱設(shè)置在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II的四周上，高速旋轉(zhuǎn)鋼球1的下端固定著鋼球旋轉(zhuǎn)裝置18。粉體通過粉體進(jìn)給裝置V而進(jìn)入到流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II內(nèi)，在高壓噴嘴5及流態(tài)氣源室I內(nèi)的氣流作用下與高速旋轉(zhuǎn)鋼球1相互碰撞粉碎，在流態(tài)氣源室I的下端固定有主機(jī)支座19，在流態(tài)氣源室I與流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II之間設(shè)置有支承板17和多孔導(dǎo)風(fēng)板20。高壓噴嘴5設(shè)置在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II的側(cè)壁上，高壓噴嘴5與高壓氣環(huán)管14固定連接。參閱圖2，高壓噴嘴5由噴嘴5-1、密封圈5-2、支座5-3、進(jìn)氣口5-4、堵頭5-5組成；噴嘴5-1固定在支座5-3上，在噴嘴5-1右端的中心設(shè)有與噴嘴軸向平行的噴射孔5-6，在噴嘴5-1的左端開有進(jìn)氣小孔5-7，密封圈5-2設(shè)置在噴嘴5-1的外壁5-9與支座5-3的右側(cè)壁之間，在支座5-3上設(shè)置有進(jìn)氣口5-4，堵頭5-5固定在噴嘴5-1的左側(cè)。立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置VI的粉體入口3與蝸輪分級機(jī)III的粉體出口6固定連接。在立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置VI的立式籠屜8內(nèi)設(shè)置有帶孔隔板10，從氣流沖擊高速旋轉(zhuǎn)鋼球碰撞粉碎出來的粉體通過氣流從粉體出口6進(jìn)入到固定連接在一起的立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置VI中的立式籠屜8中，在振動(dòng)裝置4的作用下，立式籠屜8內(nèi)的磨介鋼球16和粉體一起振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)粉體的再一次粉碎，直至所需粒度后，從粉體出口2排出。本實(shí)施方式能進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。如當(dāng)噴嘴5的出口壓力為0.8MPa，噴嘴氣流速度0.8馬赫數(shù)，鋼球旋轉(zhuǎn)速度為10000r/min，振動(dòng)頻率f為1000HZ/min，振幅A為5mm時(shí)，對原料粒徑為20微米的鈦白粉，制成平均粒徑70nm時(shí)的生產(chǎn)率約為45Kg/h。當(dāng)出口壓力為1.0MPa，噴嘴氣流速度1.0馬赫數(shù)，鋼球旋轉(zhuǎn)速度10000r/min，振動(dòng)頻率f為1200HZ/min，振幅A為5mm，對粒徑為10微米的原料要求制出粒徑為60nm時(shí)的生產(chǎn)率為60Kg/h。
具體實(shí)施方式
二參閱圖3，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是在高壓噴嘴5的支座5-3上還設(shè)置有粉體入口5-8，目的是使粉體隨同高壓氣流一起對高速轉(zhuǎn)鋼球1進(jìn)行強(qiáng)制性噴射撞擊粉碎。
本實(shí)用新型的應(yīng)用選Ag、Cu、Zn的磷酸鹽、二氧化鈦等氧化物，以及稀土化合物作為多元機(jī)械合金化的納米抗菌劑的原料，它們均系中等硬度的脆性物質(zhì)，適宜于機(jī)械粉碎，只要將需粉碎的某一種單一抗菌原料放入設(shè)備中，實(shí)施粉碎，最末端出口即應(yīng)為該種單一抗菌體。下部設(shè)備中的分級機(jī)是將粗顆粒經(jīng)多次粉碎后達(dá)到分級機(jī)出口粉體的顆粒度，以保證立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置出來的粉體達(dá)到納米級顆粒尺寸。該裝置還可以將多種所需原料及輔助材料粉碎成納米粉，按用戶要求配制特性各異的多種多元高效抗菌系列產(chǎn)品，供不同行業(yè)用于改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)出高性能產(chǎn)品。而且除抗菌劑以外的多種原料的納米粉均可加工，抗菌劑只是一個(gè)特例。
另一種應(yīng)用就是用來生產(chǎn)多元機(jī)械合金化納米粉體抗菌劑(參閱圖4)，將本實(shí)用新型從粉體出口6和粉體入口3之間分成兩體。為保證被加工的合金化抗菌粉體的質(zhì)量，建議將單一粉體用左部設(shè)備加工成合金化粉體胚料，然后按成份設(shè)計(jì)要求，稱量并均勻混合，再放入立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置中，調(diào)整頻率、振幅、時(shí)間參數(shù)等，在鋼球與粉體間產(chǎn)生急劇沖擊與摩擦下，將不同成份材料經(jīng)過粉碎—粘結(jié)—再粉碎的多次重復(fù)，最終粘成多組份的納米級顆粒，即產(chǎn)生合金化效應(yīng)，從而制造出多元合金化納米級抗菌劑。當(dāng)作為多元機(jī)械合金化生產(chǎn)設(shè)備時(shí)，還應(yīng)考慮沖擊摩擦熱的冷卻問題。
還有一種應(yīng)用是將磷酸銀和二氧化鈦分別放入圖4的左部設(shè)備中，進(jìn)行粉碎后，渦輪分級機(jī)出口處出料，顆粒為0.5-1μm，作為合金化原料；然后放入圖4右部設(shè)備中，進(jìn)行機(jī)械合金化處理，其過程為粉碎—粘結(jié)—再粉碎的多次重復(fù)，最終粘結(jié)成多組份的納米級顆粒，即產(chǎn)生合金化效應(yīng)。用高分辨率透射電鏡進(jìn)行檢測，可看到不同成份的顆粒的界面，有些地方界面清楚、有些地方模糊，模糊地方成份之間有互擴(kuò)散，即為合金化。
權(quán)利要求1.一種適用于規(guī)?；庸ざ嘣獧C(jī)械合金化納米抗菌劑的設(shè)備，它包含流態(tài)氣源室(I)和依次設(shè)置在流態(tài)氣源室(I)上方的流態(tài)化及調(diào)整氣流沖擊粉碎室(II)、蝸輪分級室(III)、立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置(VI)、以及固定在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室(II)側(cè)壁上的粉體進(jìn)給裝置(V)；其特征在于蝸輪分級室(III)的側(cè)壁上連有一個(gè)粗粉回流管(IV)，粗粉回流管(IV)的另一端連接粉體進(jìn)給裝置(V)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于規(guī)?；庸ざ嘣獧C(jī)械合金化納米抗菌劑的設(shè)備，其特征在于它還包含有高速旋轉(zhuǎn)鋼球(1)、鋼球旋轉(zhuǎn)裝置(18)，高速旋轉(zhuǎn)鋼球(1)的中心點(diǎn)設(shè)置在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室(II)內(nèi)的高壓噴嘴(5)噴射氣流最強(qiáng)區(qū)域的中心處，高壓噴嘴(5)成雙數(shù)對稱設(shè)置在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室(II)的四周上，高速旋轉(zhuǎn)鋼球(1)的下端固定著鋼球旋轉(zhuǎn)裝置(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于規(guī)模化加工多元機(jī)械合金化納米抗菌劑的設(shè)備，其特征在于在流態(tài)氣源室(I)的下端固定有主機(jī)支座(19)，在流態(tài)氣源室(I)與流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室(II)之間設(shè)置有支承板(17)和多孔導(dǎo)風(fēng)板(20)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適用于規(guī)模化加工多元機(jī)械合金化納米抗菌劑的設(shè)備，其特征在于高壓噴嘴(5)由噴嘴(5-1)、密封圈(5-2)、支座(5-3)、進(jìn)氣口(5-4)、堵頭(5-5)組成；噴嘴(5-1)固定在支座(5-3)上，在噴嘴(5-1)右端的中心設(shè)有與噴嘴軸向平行的噴射孔(5-6)，在噴嘴(5-1)的左端開有進(jìn)氣小孔(5-7)，密封圈(5-2)設(shè)置在噴嘴(5-1)的外壁(5-9)與支座(5-3)的右側(cè)壁之間，在支座(5-3)上設(shè)置有進(jìn)氣口(5-4)，堵頭(5-5)固定在噴嘴(5-1)的左側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于規(guī)模化加工多元機(jī)械合金化納米抗菌劑的設(shè)備，其特征在于立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置(VI)的粉體入口(3)與蝸輪分級機(jī)(III)的粉體出口(6)固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種適用于規(guī)模化加工多元機(jī)械合金化納米抗菌劑的設(shè)備，其特征在于在高壓噴嘴(5)的支座(5-3)上還設(shè)置有粉體入口(5-8)。
專利摘要一種適用于規(guī)?；庸ざ嘣獧C(jī)械合金化納米抗菌劑的設(shè)備，它涉及一種將固體原料加工成納米粉的設(shè)備。它包含流態(tài)氣源室(I)和依次設(shè)置在流態(tài)氣源室(I)上方的流態(tài)化及調(diào)整氣流沖擊粉碎室(II)、蝸輪分級室(III)、立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置(VI)、以及固定在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室(II)側(cè)壁上的粉體進(jìn)給裝置(V)；蝸輪分級室(III)的側(cè)壁上連有一個(gè)粗粉回流管(IV)，粗粉回流管(IV)的另一端連接粉體進(jìn)給裝置(V)。它解決了目前缺少加工納米抗菌劑設(shè)備的問題。本實(shí)用新型利用機(jī)械合金化理論與機(jī)械制粉設(shè)備，即可制出價(jià)格便宜，并能大批量生產(chǎn)的、通用性強(qiáng)的多元機(jī)械合金化高效新型納米抗菌劑，用以滿足我國“綠色奧運(yùn)”的應(yīng)用要求。
文檔編號B02C23/38GK2724840SQ03213
公開日2005年9月14日 申請日期2003年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月21日
發(fā)明者劉志儒 申請人:劉志儒, 閆牧夫