專利名稱：高細(xì)粉磨顆粒狀物料的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及減少顆粒粒度的領(lǐng)域，尤其涉及減少分散在一種液體介質(zhì)中的顆粒的粒度。
高細(xì)粉磨這種將顆粒粒度減少到幾個(gè)微米的工藝有著廣泛的用途，例如用于醫(yī)藥、殺蟲劑、油漆、粘合劑以及其它多種化學(xué)制品的制造。正如現(xiàn)有技術(shù)中所公知的那樣，高細(xì)粉磨可以用幾種公知的方式實(shí)現(xiàn)?？梢允构腆w顆粒與一液體載體或介質(zhì)混合，爾后將突變的力作用于所形成的懸浮液，使固體顆粒的粒度減少?；蛘?，可以使固體顆粒與一溶劑混合并被溶解，爾后除去溶劑(通常用蒸發(fā)的方式)，剩余物通常是由比原始顆粒小的固體顆粒組成。
另外的現(xiàn)有技術(shù)的方法例如是利用液體氮將深冷溫度施加給顆粒狀物料，其中的顆?；蚴亲园l(fā)地破碎或是生成使其更容易地破碎成較小顆粒的裂縫。使顆粒在兩表面間直接研磨成較小顆粒大概要算最古老的方式了，此時(shí)，通過(guò)鐵砧或鐵錘可以將一機(jī)械力直接加到要被減少粒度的顆粒狀物料上。
上述這些方法的每一種都是有效的，但減少粒度的效率常常卻是很低的。一般，所獲得的顆粒尺寸的范圍是不均勻的、過(guò)寬的。此外，這些現(xiàn)有技術(shù)的方法對(duì)于較硬的物質(zhì)，效率更低，因?yàn)檩^硬的物質(zhì)抵制尺寸變化的能力要更強(qiáng)一些。許多現(xiàn)有技術(shù)的方法是間歇式的，它們減小顆粒粒度的過(guò)程是不連續(xù)的，因而具有流量小、能耗高、成本高和物料裝卸困難等問(wèn)題。
1979年12月10日申請(qǐng)的歐洲專利79302842.4中教導(dǎo)一種連續(xù)流動(dòng)的粉碎方法。其中，載體介質(zhì)中的顆粒在一系列對(duì)置的活塞之間通過(guò)，這些活塞產(chǎn)生一沖擊波作用于顆粒，使其破碎成更小的顆粒。該方法使用了多達(dá)50對(duì)的柱塞。
本發(fā)明試圖采用一種新的方法，在顆粒上施加壓力脈沖，使顆粒受到剪切力作用，以克服減少顆粒尺寸的現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。
本發(fā)明使用一種由顆粒在液體介質(zhì)中構(gòu)成的懸浮液，或稱漿液，當(dāng)其暴露于壓力脈沖波時(shí)，可使其中的顆粒破裂。破裂的顆粒，一部分完全分裂為較小的子顆粒或碎片，另一些則沒(méi)有破裂開(kāi)，只是產(chǎn)生了沿破裂界面走向的裂縫。這些在液體中分散的顆粒然后通過(guò)在一管內(nèi)、可產(chǎn)生剪切力和紊流的擋板，使那些沒(méi)有完全分裂的，具有裂縫的顆粒分裂開(kāi)。
簡(jiǎn)單地說(shuō)，本發(fā)明是一種用于減小分散在一液體介質(zhì)中的顆粒尺寸的設(shè)備和方法。通過(guò)使用變型的液壓活塞泵，使懸浮液一小部接著一小部分地受到一急劇的壓力變化或一連串急劇的壓力變化的作用。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，突變的壓力作用于懸浮液，可將其中分散的固體顆粒幾乎立即變成較小的顆粒。然后，已高細(xì)粉磨的顆粒和相應(yīng)的液體介質(zhì)在另一批懸浮液被接收之前從泵壓力室中排出。
可以施加高壓力的壓力室具有一對(duì)閥，即一進(jìn)口閥和一出口閥。在施加急劇的壓力變化時(shí)，這對(duì)閥配合作用，將懸浮液的一部分封閉在壓力室內(nèi)。在這一部分處理后，這對(duì)閥允許懸浮液待處理的接續(xù)部分進(jìn)入。雖然，該方法完全是一種間歇工藝，但是，小批量處理之快，使得從操作的觀點(diǎn)來(lái)看，該方法具有連續(xù)工藝的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，在某些情況下，是需要間歇工藝的。
經(jīng)過(guò)一個(gè)處理過(guò)程后，所獲得的顆粒也許減少到所要求的尺寸，或者可能需要再次通過(guò)壓力室。正如上面所描述的那樣，在某些情況下，顆粒破裂到所要求的程度、但并未實(shí)際分裂開(kāi)、成為較小的顆粒。在這種情況下，通過(guò)使用在管內(nèi)的擋板，可使顆粒完全分裂開(kāi)。該擋板在懸浮液流過(guò)管子時(shí)，可增強(qiáng)作用于懸浮液的剪切力和紊流。該附加的紊流使強(qiáng)剪切力作用于在壓力脈沖處理時(shí)未完全分裂開(kāi)的那些顆粒，從而進(jìn)一步減小已分散的顆粒的尺寸。在管內(nèi)可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)過(guò)濾網(wǎng)，該過(guò)濾網(wǎng)起作當(dāng)顆粒高速高壓碰撞過(guò)濾網(wǎng)時(shí)使其進(jìn)一步被破碎的作用。
本發(fā)明也可以用于結(jié)束以一般技術(shù)開(kāi)始的，使顆粒粒度減小的工藝處理過(guò)程。
因此，本發(fā)明之主要目的是，提供一種用于使顆粒破碎成較小顆粒的設(shè)備和方法，在這種設(shè)備和方法中，將急劇的壓力變化施加于分散在液體載體介質(zhì)中的顆粒。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是，提供一種有效地減小分散在液體介質(zhì)中的顆粒粒度的設(shè)備和方法，在這種方法和設(shè)備中，當(dāng)懸浮液被封存在壓力室時(shí)，將突變的壓力施加于這部分懸浮液。
本發(fā)明的另一目的是，與上述的目的相適應(yīng)，通過(guò)一活塞或柱塞施加突變的壓力。
本發(fā)明的另一目的是，提供一種與上述目的相適應(yīng)的設(shè)備和方法，其中，懸浮液是以間歇分批的方式被提供到壓力室內(nèi)的。
本發(fā)明的另一目的是提供一種減小顆粒粒度的設(shè)備和方法，其中可以容易地調(diào)節(jié)顆粒的平均粒度和粒度分布。
在閱讀了下面的附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明、發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明和附屬權(quán)利要求之后，本專業(yè)的普通技術(shù)人員將會(huì)了解本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是高細(xì)粉磨設(shè)備的示意圖。
圖2是高細(xì)粉磨設(shè)備的壓力處理裝置作用于正被破碎的顆粒上的初始效果示意圖。
圖3是擋板室的示意圖，該室用于完成正被破碎的顆粒的高細(xì)粉磨。
圖4是用于產(chǎn)生突變壓力的泵和用于壓力室的彈簧承載單向閥的示意圖。
圖5是連接有過(guò)濾室和擋板室的、泵控壓力的減小粒度的設(shè)備的示意圖。
本發(fā)明是用于減小顆粒粒度的設(shè)備和方法，它使用急劇的壓力變化使分散在液體介質(zhì)中的顆粒破裂。
參看
圖1，其中示出了本發(fā)明的最佳實(shí)施例。在該圖中，由分散在液體介質(zhì)15中的固體顆粒或半固體顆粒16構(gòu)成的懸浮液或稱漿液18，從一料箱8被抽至本發(fā)明的活塞壓力處理設(shè)備。該設(shè)備包括一液壓泵1。當(dāng)活塞2升起時(shí)，懸浮液18被抽至泵1的壓力室17。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，懸浮液在壓力下可以噴入壓力室中。
本發(fā)明最佳實(shí)施例的泵1是具有單活塞的氣動(dòng)液壓泵，它用于產(chǎn)生急劇的壓力變化。或者，也可使用一用電、氣壓或機(jī)械驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)活塞。此外，也可以使用多個(gè)活塞代替
圖1的單個(gè)活塞。
圖1所示的設(shè)備是變型的具有氣動(dòng)馬達(dá)3的氣動(dòng)液壓泵，馬達(dá)3由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)。壓縮空氣借助于壓力調(diào)節(jié)器4和加油裝置5，通過(guò)一1/4回轉(zhuǎn)氣動(dòng)閥6進(jìn)入氣動(dòng)馬達(dá)3。廢氣通過(guò)消音器7排出、以降低噪聲。壓力調(diào)節(jié)器4用以控制輸入的空氣壓力之大小。1/4回轉(zhuǎn)閥6用以控制空氣流的流量，它相應(yīng)地控制活塞2的沖程，提高或降低泵1的速度。
通過(guò)活塞2的作用，懸浮液18被抽通過(guò)進(jìn)口閥9并存放在本發(fā)明的壓力室17內(nèi)，當(dāng)活塞升起時(shí)，將懸浮液18抽入到壓力室17。在一般的液壓泵中，為了起到一種泵的作用，當(dāng)活塞向下移動(dòng)時(shí)，進(jìn)口閥關(guān)閉、出口閥打開(kāi)，以使得液體能被推動(dòng)，此時(shí)液體從泵中排出。然而，在本發(fā)明中，泵運(yùn)行的方式已經(jīng)改變。當(dāng)活塞2向下移動(dòng)時(shí)，在一周期內(nèi)，進(jìn)口閥9和出口閥10均處于關(guān)閉狀態(tài)?；钊?沖擊漿液18，產(chǎn)生急劇的壓力變化，這種壓力變化產(chǎn)生沖擊波或稱壓力脈沖19穿過(guò)懸浮液18。壓力脈沖19非常強(qiáng)烈，使分散在液體介質(zhì)15中的顆粒16破碎成為較小粒度的顆粒。另外，活塞的沖程可以不止一次，以便進(jìn)一步減小顆粒的粒度。
最后，開(kāi)啟出口閥10。在壓力室17內(nèi)形成的壓力迫使已經(jīng)過(guò)壓力處理的、含有破裂顆粒的懸浮液從壓力室17排出。流體載體運(yùn)載著處理過(guò)的顆粒進(jìn)入截止閥11(block valve)。在出口閥和截止閥11之間的懸浮液通道(即管20)從出口閥10的出口處開(kāi)始，其直徑變小。這樣可以形成背壓作用于閥10，以有助于其延遲開(kāi)啟，這樣有助于調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作時(shí)間，這對(duì)于產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲毫γ}沖是必要的。
由活塞2施加于懸浮液18的能量取決于活塞2作用于漿液18的時(shí)間。壓力脈沖的強(qiáng)度由喂入到氣動(dòng)馬達(dá)3的空氣的值決定。在絕大多數(shù)液壓泵系統(tǒng)中，泵的幾何結(jié)構(gòu)將使有效壓力(即在壓力室內(nèi)的瞬時(shí)壓力)增加100至200倍。用于本發(fā)明實(shí)驗(yàn)的設(shè)備可將壓力表所示的進(jìn)口壓力值放大110倍。因此，當(dāng)一個(gè)壓力表的進(jìn)口壓力讀數(shù)是60psi時(shí)，壓力室內(nèi)的實(shí)際壓力為6600psi。
由泵施加的壓力的持續(xù)時(shí)間，即懸浮液暴露于高壓下的周期，取決于活塞2的循環(huán)時(shí)間和進(jìn)口閥9、出口閥10的開(kāi)啟時(shí)間。通過(guò)調(diào)節(jié)閥9和10的開(kāi)啟時(shí)間，可使懸浮液內(nèi)的顆粒有較長(zhǎng)時(shí)間暴露于高壓之下，使壓力一直作用于顆粒，直到其破裂。
通過(guò)調(diào)節(jié)沖程速度和閥開(kāi)啟的功能，可以破裂某些最硬的物質(zhì)。對(duì)于不同的顆粒物料，進(jìn)口處壓力表的壓力值的放大系數(shù)是不同的。
用于對(duì)懸浮液施加壓力的泵和活塞，也用于輸送懸浮液通過(guò)本發(fā)明的活塞壓力處理設(shè)備。泵抽取預(yù)先調(diào)好的懸浮液連續(xù)通過(guò)該處理設(shè)備，同時(shí)施加以突變的壓力，爾后，使經(jīng)壓力處理過(guò)的懸浮液通過(guò)設(shè)備的其余部分。
在壓力沖程期間，如果增大由活塞2施加的壓力，那么本發(fā)明活塞壓力處理設(shè)備傾向于形成較小粒度的顆粒。如果減小壓力，該處理設(shè)備傾向于僅僅輕微地減小顆粒粒度。在不變的壓力下，重復(fù)活塞的沖程也可增加顆粒粒度的減小。
正如圖2所示的那樣，由活塞作用而破裂的顆?？赡軟](méi)有完全地分離或破裂開(kāi)，成為粒度較小的顆粒。壓力破裂過(guò)程發(fā)生在壓力處理裝置1的壓力室17內(nèi)，見(jiàn)圖2所示。活塞2在其向下的沖程，產(chǎn)生壓力脈沖波19，該波與已分散在液體載體介質(zhì)15中的顆粒相遇，使顆粒破裂，形成破裂的顆粒16B。
當(dāng)進(jìn)口閥9和出口閥10關(guān)閉、使懸浮液封閉在壓力室17內(nèi)的同時(shí)，由活塞2產(chǎn)生的壓力脈沖波19即與液體介質(zhì)15相遇。壓力室17B的底板也起作重要的作用，它的形狀和幾何結(jié)構(gòu)有助于在壓力室內(nèi)產(chǎn)生反射作用，可以促進(jìn)顆粒的破裂，為了清晰起見(jiàn)，在圖2中僅僅示出了一個(gè)顆粒。顯然，本發(fā)明是同時(shí)處理許多顆粒的。
最后，出口閥10開(kāi)放，殘留的壓力使懸浮液進(jìn)入附加的處理室，爾后，或是再循環(huán)通過(guò)處理裝置1，或是完全從裝置1中排出。作用在顆粒16上的壓力脈沖可能強(qiáng)到足以使顆粒完全破裂、并由此使顆粒粒度減小的程度。然而，在某些情況下，顆粒僅得到部分地分裂，尚需附加處理，才能完全分離成碎粒或稱子顆粒，使最初的粒度得以減小。
如果經(jīng)初始?jí)毫γ}沖處理的顆粒已充分分裂成所要求的粒度，那么處理過(guò)的懸浮液可以通過(guò)截止閥直接排到本發(fā)明的設(shè)備的外面。如果需要附加處理，那么懸浮液直接排到過(guò)濾室12，該過(guò)濾室在懸浮液的通道上橫裝有過(guò)濾網(wǎng)。過(guò)濾網(wǎng)的作用在于，在那些通過(guò)壓力脈沖處理沒(méi)有完全破裂的半破裂顆粒撞擊到過(guò)濾網(wǎng)表面時(shí)剪切它們。那些直接通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)的顆粒沒(méi)有受到剪切作用，因而仍保持著半破裂狀態(tài)。
懸浮液液流然后進(jìn)入擋板室13，正如圖3所示的那樣，沿著該室的內(nèi)部裝有一連串環(huán)形擋板54。懸浮液18通過(guò)一噴嘴51進(jìn)入擋板室13，噴嘴51使液流變細(xì)，因而使懸浮液流經(jīng)擋板室13的速度提高。具有凸出片54A的擋板54延伸至液流中，在液流內(nèi)進(jìn)一步形成紊流55。紊流55的作用和顆粒對(duì)著凸出片54A的撞擊，使得剪切力作用于顆粒內(nèi)。這使通過(guò)壓力脈沖處理或經(jīng)過(guò)過(guò)濾室處理、沒(méi)有完全破裂的顆粒破裂成所要求的更小粒度的顆粒14，它在液體載體15中，從擋板室中排出。
在
圖1中，擋板室13是裝在過(guò)濾室12的后面。在本發(fā)明的壓力處理設(shè)備的其它變型中，擋板室可以裝在過(guò)濾室前面，或者可以使用多個(gè)過(guò)濾室和多個(gè)擋板室，以使正在被粉碎的特殊顆粒的粒度減小。
從上面的描述中應(yīng)該注意到，由于本發(fā)明的方法使用突變壓力產(chǎn)生用以破碎顆粒的沖擊波，因此是可以信賴的。再則，由于本發(fā)明使用壓力抽取含有正在被破碎顆粒的懸浮液通過(guò)如
圖1所示的設(shè)備，因此，本發(fā)明減小分散的固體和半固體顆粒粒度的過(guò)程實(shí)際是連續(xù)的。
通過(guò)將懸浮液再循環(huán)通過(guò)本發(fā)明的壓力處理設(shè)備，正在被粉碎的顆?？梢詼p小到所要求的粒度。再循環(huán)可以由一自動(dòng)化閉路系統(tǒng)或手動(dòng)開(kāi)路系統(tǒng)進(jìn)行，如
圖1所示。手動(dòng)再循環(huán)中，在第二次和其后續(xù)的循環(huán)期間，壓力脈沖處理可以顯著地減小通過(guò)第一次循環(huán)已處理過(guò)的顆粒的粒度。后續(xù)循環(huán)時(shí)的壓力值P以被升高、降低或保持不動(dòng)，這取決于粒度所需減小的量值。當(dāng)顆粒已經(jīng)達(dá)到所要求的粒度范圍時(shí)，它們可以從懸浮液中濾出，或者就以這其中含有減小了粒度的分散顆粒的懸浮液作為最終產(chǎn)品。
在
圖1和2中，進(jìn)口閥9和出口閥10可以任意的閥系統(tǒng)，只要能隨著活塞2的升降時(shí)間進(jìn)行有效地啟閉即可。它們可以用機(jī)械、電或氣動(dòng)控制。本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，只簡(jiǎn)單地使用了彈簧承載單向閥，如圖4所示。進(jìn)口閥9允許含有分散顆粒的懸浮液進(jìn)入到壓力寶17，在此，懸浮液被封閉在進(jìn)口單向閥9和出口單向閥10之間。閥的彈力，特別是出口單向閥10的彈力，可以調(diào)節(jié)，從而使懸浮液在壓力室內(nèi)能保持較長(zhǎng)時(shí)間，這樣有助于保持由活塞2產(chǎn)生的壓力沖擊波沖擊懸浮液。如果需要活塞重復(fù)沖擊懸浮液的同一部分，可以使用手動(dòng)控制閥，而不采用最佳實(shí)施例的彈簧承載閥。
例1按照本發(fā)明的一種壓力脈沖顆粒高細(xì)粉磨設(shè)備如圖5所示。料箱8連接于變型的液壓泵1。所用泵的型號(hào)為SC10-500-8，由SC液壓公司提供。出口管20連接于設(shè)備的出口單向閥10。一空氣過(guò)濾器21連接于泵1，通過(guò)它壓縮空氣進(jìn)入該設(shè)備。然后壓縮空氣通過(guò)壓力控制調(diào)節(jié)器4、線路注油器5進(jìn)入1/4回轉(zhuǎn)氣動(dòng)閥6A中，并在此，進(jìn)入到泵1的氣動(dòng)馬達(dá)3的氣流量受到控制。1/4回轉(zhuǎn)氣動(dòng)閥6A在其表面有一刻度盤6B，它刻有梯度0到9，與0到90度相應(yīng)。當(dāng)控制指針6C在0度時(shí)、閥是關(guān)閉的，在9或90度時(shí)、閥是全開(kāi)的。在0位置時(shí)、泵1不工作，指示在9時(shí)，泵以最大的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。
一旦出口單向閥10開(kāi)啟，圖5所示的管20允許壓力處理過(guò)的懸浮液18從泵的壓力室17中排出。如果不需要附加處理，懸浮液離開(kāi)壓力室后可以由管20立即從設(shè)備中直接排出。
然而，正如圖5所示的那樣，管20將懸浮液引到截止閥11，該閥將懸浮液直接引到帶有35微米濾網(wǎng)的過(guò)濾室13。從那里懸浮液通過(guò)一擋板室12，擋板室12具有設(shè)備的出口，到達(dá)擋板室12的懸浮液由此立即排出設(shè)備。在一些實(shí)驗(yàn)中，多個(gè)過(guò)濾器與多個(gè)擋板室一起使用。在一些實(shí)驗(yàn)中，懸浮液18中的外流顆粒14自動(dòng)地重復(fù)循環(huán)返回到料箱8，以便再受到壓力處理。
在圖4中，懸浮液通過(guò)一彈簧承載的瓣閥系統(tǒng)進(jìn)入空氣泵3的壓力室17，該系統(tǒng)由一進(jìn)口單向閥9和一出口單向閥10組成，兩個(gè)單向閥的彈簧彈力都是可調(diào)的，以便在活塞2的向下沖程時(shí)，它們能保持封閉。這樣可使懸浮液封閉在壓力室17內(nèi)，產(chǎn)生一急劇的壓力變化，可以相信，這種壓力變化可產(chǎn)生高壓沖擊波。在該實(shí)驗(yàn)的設(shè)備中，所產(chǎn)生的壓力是壓力計(jì)示出壓力的110倍。因此，當(dāng)圖5所示的氣動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器4的壓力計(jì)示出進(jìn)入泵的氣壓為60psi時(shí)，壓力室的幾何結(jié)構(gòu)、活塞2的尺寸聯(lián)同活塞的作用力共同作用，使在壓力室17內(nèi)的瞬時(shí)壓力增高到壓力計(jì)所示壓力的110倍，達(dá)6600psi。該壓力在活塞下一個(gè)沖程排空壓力室和抽取另一批待處理的懸浮液之前，在懸浮液還保持在壓力室時(shí)，可作用于懸浮液長(zhǎng)達(dá)1/37秒。
懸浮液包括的液體介質(zhì)是，50%的己烷和50%的異丙醇。該液體介質(zhì)由50ml己烷和50ml異丙醇加到1升的燒杯中，在室溫下輕度攪拌下混合而成。將由加拿大Tosoh有限公司提供的Aspartame顆粒物料150克，在輕微地?cái)嚢柘录尤氲绞⒂幸后w介質(zhì)的燒杯中，形成懸浮液或稱漿液。選擇己烷和異丙醇的結(jié)合作為液體介質(zhì)，是因?yàn)锳spartame顆粒只能輕微地溶解在該懸浮液中。
參閱圖5，液體介質(zhì)和Aspartame顆粒的懸浮液加入到料箱8，設(shè)備中的調(diào)節(jié)器4所設(shè)定的各種壓力值如表1所示，最初實(shí)驗(yàn)的進(jìn)口壓力為60psi。
表1Tosoh Aspartame顆粒經(jīng)壓力處理后的粒度的減小尺寸 減小 壓力 壓力(微米) % (psi)＊(psi)＊＊29.0 0 09.9 67.0 609.0 69.0 709.3 67.9 805.0 82.8 604.0 86.2 90＊ 1和2號(hào)擋板室＊＊ 2號(hào)擋板室由Aspartame顆粒和溶劑載體構(gòu)成的懸浮液被加入到如圖5所示的設(shè)備的料箱8。
在0位置時(shí)，設(shè)備未開(kāi)始運(yùn)行。所示的29微米的粒度為Aspartame顆粒物料開(kāi)始時(shí)的平均粒度。符號(hào)2表示使用的是2號(hào)擋板室13。一個(gè)35微米的過(guò)濾網(wǎng)用在過(guò)濾室12中。
2號(hào)擋板室13在一個(gè)與圖3所示結(jié)構(gòu)相似、約4英寸長(zhǎng)的室中僅具有4個(gè)環(huán)形擋板。1號(hào)擋板室在一個(gè)與圖3所示結(jié)構(gòu)相似、約4英寸長(zhǎng)的室中具有8個(gè)環(huán)形擋板。1號(hào)擋板室的紊流大于2號(hào)室。
在使用符號(hào)(2和1)的地方，2號(hào)和1號(hào)擋板室被同時(shí)使用。1號(hào)室放置在2號(hào)室的下游二者除尺寸號(hào)不一樣以外，其它均相同，參見(jiàn)圖5，這種結(jié)構(gòu)布置包括一個(gè)過(guò)濾室12，并且在圖5中示出的、由一個(gè)擋板室占據(jù)的位置上替換上1、2號(hào)兩個(gè)擋板室，2號(hào)擋板室與過(guò)濾室12連通，1號(hào)擋板室直接串連在2號(hào)擋板室之后，從1號(hào)擋板室出來(lái)的液流離開(kāi)本發(fā)明的設(shè)備被排出。在這種串連布置中，2號(hào)擋板室以較輕微的紊流剪切從其中流過(guò)的顆粒，使其被適度地粉碎成更小的顆粒。1號(hào)擋板室傾向于以較強(qiáng)烈的紊流剪切那些由2號(hào)擋板室處理過(guò)的顆粒，使其成為均勻的小顆粒。
擋板室的位置可以顛倒，甚至可以裝在過(guò)濾室的前面。
在具有表1所示結(jié)果的實(shí)驗(yàn)中，Aspartame顆粒物料漿液只通過(guò)系統(tǒng)一次。在該實(shí)驗(yàn)中，首先對(duì)原始未處理的Aspartame顆粒物料進(jìn)行檢測(cè)研究;然后，每次變換壓力和擋板室結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理后，對(duì)粒度的減小通過(guò)檢測(cè)處理過(guò)的懸浮液進(jìn)行檢測(cè)。所有的檢測(cè)都用由Leeds和Northrup提供的激光照射顆度測(cè)定裝置以及公知的Microtrac。每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，清除本發(fā)明的壓力高細(xì)粉磨設(shè)備上的殘液并用水沖洗。對(duì)沖洗液也要進(jìn)行粒度檢測(cè)，以便確認(rèn)在上述實(shí)驗(yàn)之后，設(shè)備中沒(méi)有沉積物存在，以免污染下一實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)運(yùn)行中，Aspartame懸浮液只通過(guò)如圖4所示的實(shí)驗(yàn)設(shè)備一次。在實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程中，速度指針在3的位置上，而在進(jìn)口調(diào)節(jié)器上的壓力值是變化的，并且使用了不同規(guī)格的擋板室。
當(dāng)壓力為60psi時(shí)，使用兩個(gè)擋板室(1號(hào)和2號(hào))，Aspartame懸浮液僅通過(guò)設(shè)備一次，顆粒粒度正好減小到9.9微米。在第二次實(shí)驗(yàn)中，壓力變?yōu)?0psi，使用相同的Aspartame懸浮液，而Aspartame的顆粒粒度減少到9.0微米。在壓力為80psi時(shí)，粒度減小到9.3微米。這表明，泵已在接近其最大壓力值的狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)。
然后，僅僅采用一個(gè)擋板室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在60psi(2)的情況下，即在調(diào)節(jié)器壓力為60psi、僅使用2號(hào)擋板室(該室具有產(chǎn)生輕微紊流的環(huán)形擋板結(jié)構(gòu))的情況下，Aspartame顆粒粒度減小到5微米。這表明與采用串聯(lián)排布的兩個(gè)擋板室相比，采用一個(gè)擋板室具有優(yōu)良的性能。進(jìn)一步的測(cè)定表明，使用單個(gè)特定尺寸的擋板室，平均顆粒粒度減小較大。然而，使用2個(gè)串聯(lián)的擋板室，總的粒度范圍較窄。在壓力為90psi時(shí)，顆粒粒度從開(kāi)始的29微米減小到剛好4微米。
表1也列出了對(duì)每次實(shí)驗(yàn)，在每一壓力下，顆粒粒度減小的百分?jǐn)?shù)。
下面所示的表2，說(shuō)明在使用2和1號(hào)擋板室、壓力為60psi的情況下，Aspartame懸浮液再循環(huán)通過(guò)如圖5所示的設(shè)備的效果。第一次通過(guò)的Aspartame顆粒的平均顆度減小到正好為9.9微米。然后，懸浮液再循環(huán)在相同的壓力下第二次通過(guò)設(shè)備，顆粒粒度減小至3.5微米。在第三次通過(guò)后，粒度正好減小到1.4微米。因此，懸浮液多次再循環(huán)通過(guò)設(shè)備。設(shè)備能夠使顆粒尺寸得到進(jìn)一步減小。
表2Tosoh Aspartame顆粒再循環(huán)時(shí)的粒度減小通過(guò)次數(shù) 尺寸 壓力(微米) (psi)0 29.0 01 9.9 602 3.5 603 1.4 60例2表3示出了利用圖5所示設(shè)備、在使用兩個(gè)擋板室的情況下，由壓力調(diào)節(jié)器調(diào)定不同的壓力所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中，氣流量刻度盤始終顯示3的狀態(tài)。每個(gè)調(diào)定壓力后都使用一批新的由83%(重)的蒸餾水和15%(重)的氧化銻構(gòu)成的懸浮液。氧化銻由Asarco公司提供。氧化銻顆粒開(kāi)始的平均粒度為5微米。在每次調(diào)定的壓力下，顆粒粒度都被減小，在最大的壓力下，減小的最大。表3也列出了氧化銻顆粒粒度減小的百分?jǐn)?shù)。應(yīng)該注意，氧化銻是一種比Aspartame更硬的物質(zhì)。
表3Asarco氧化銻顆粒粒度的減小(利用了過(guò)濾室和擋板室)尺寸 減小的百分比 壓力微米 (psi)4.9 0 03.8 22.4 603.8 22.4 703.4 30.6 80下面所示的表4列出的是，在設(shè)備沒(méi)有采用過(guò)濾室或擋板室、別的如圖5所示的情況下，當(dāng)所調(diào)定的壓力為60、70和80psi時(shí)，氧化銻顆粒粒度減小的效果，在每種調(diào)定壓力后顆粒的粒度均得到減小，雖然減小的不如有過(guò)濾室和擋板室時(shí)那樣多。該結(jié)果表明，雖然粉碎效果通過(guò)附加擋板室和過(guò)濾室可以得到改善，但由只有活塞所產(chǎn)生的突變壓力也能獨(dú)自地使顆粒破碎成較小的顆粒。
表4Asarco氧化銻顆粒粒度的減小(無(wú)過(guò)濾室或擋板室)尺寸 減小的百分比 壓力(微米) (psi)5.0 0 04.5 10.0 604.0 20.0 703.5 30.0 80雖然本發(fā)明是對(duì)照特定的實(shí)施例進(jìn)行描述的，但應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明可以有許多變化的形式。在此所描述的本發(fā)明的實(shí)施例意在說(shuō)明而不是用以限制正如由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍。
上面已經(jīng)說(shuō)明了本發(fā)明設(shè)備的種種變型，在這些變型中，急劇的壓力變化都是由一具有封閉單向閥的活塞泵產(chǎn)生的，這種壓力變化或是獨(dú)立地或是與一過(guò)濾器和/或幾個(gè)產(chǎn)生紊流的擋板室一起使分散在一種液體介質(zhì)中的顆粒物料的粒度減小，用氣體替代液體介質(zhì)、用其它施加壓力的裝置替代活塞也是可行的。也可以用多個(gè)活塞替代在本發(fā)明最佳實(shí)施例中的單個(gè)活塞。
權(quán)利要求
1.一種用于減小分散在液體介質(zhì)中的顆粒粒度的方法，它包括當(dāng)懸浮液被封閉在壓力室時(shí)，使懸浮液受到急劇的壓力變化的作用，從而使顆粒破碎并沿著破裂的界面裂開(kāi)。
2.如權(quán)利要求所述的方法，它包括附加的步驟是，重復(fù)間歇地使壓力室排出和接受懸浮液，從而使接連而來(lái)的懸浮液受到急劇的壓力變化的作用。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，使用一對(duì)閥使懸浮液封閉在壓力室內(nèi)，并且其中所說(shuō)的急劇的壓力變化是由一活塞沖擊封閉在壓力室內(nèi)的懸浮液而產(chǎn)生的。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，它還包括的步驟是，使處理過(guò)的懸浮液通過(guò)一個(gè)濾網(wǎng)。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，它還包括的步驟是，使處理過(guò)的懸浮液通過(guò)一個(gè)濾網(wǎng)。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，它還包括的步驟是，使處理過(guò)的懸浮液通過(guò)一個(gè)濾網(wǎng)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，它還包括的步驟是，使處理過(guò)的懸浮液通過(guò)一個(gè)擋板室。
8.如權(quán)利要求2所述的方法，它還包括的步驟是，使處理過(guò)的懸浮液通過(guò)一個(gè)擋板室。
9.如權(quán)利要求3所述的方法，它還包括的步驟是，使處理過(guò)的懸浮液通過(guò)一個(gè)擋板室。
10.一種用于減小分散在一液體中的顆粒粒度的設(shè)備，它包括一個(gè)具有一進(jìn)口閥，一出口閥的壓力室，該室用于容納懸浮液;和一個(gè)可操作地連接于壓力室的沖擊裝置，它作用于懸浮液并使其受到急劇的壓力變化的作用，從而使顆粒破裂并沿著破裂界面裂開(kāi)。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，還包括一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)所說(shuō)閥的裝置，以使懸浮液能間歇地、一批接一批地噴進(jìn)和排出壓力室，并使接連而來(lái)的懸浮液受到急劇的壓力變化的作用。
12.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，還包括一濾網(wǎng)，含有破裂顆粒的懸浮液通過(guò)該網(wǎng)。
13.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，還包括一濾網(wǎng)，含有破裂顆粒的懸浮液通過(guò)該網(wǎng)。
14.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，還包括一擋板室，含有破裂顆粒的懸浮液通過(guò)該室。
15.如權(quán)利要求11所述的裝置，還包括一擋板室，含有破裂顆粒的懸浮液通過(guò)該室。
全文摘要
本發(fā)明包括用于減小顆粒粒度的設(shè)備和方法。該顆粒分散在液體介質(zhì)中。至少使用一個(gè)壓力脈沖使顆粒破碎兩個(gè)或更多個(gè)尺寸較小的碎顆粒。然后過(guò)濾或從液體介質(zhì)中分離出所得到的顆粒。
文檔編號(hào)B02C19/18GK1063057SQ91107590
公開(kāi)日1992年7月29日 申請(qǐng)日期1991年12月3日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月3日
發(fā)明者小布魯斯·K·雷丁 申請(qǐng)人:小布魯斯·K·雷丁