一種碰撞解聚式顆粒發(fā)生裝置制造方法
【專利摘要】一種碰撞解聚式顆粒發(fā)生裝置，含有密封外殼，以及設置在密封外殼內(nèi)的儲料筒、碰撞管和振動器；儲料筒安裝于固定架上，內(nèi)部裝有攪拌電機和攪拌針；在密封外殼的底部安裝有彌散噴嘴；碰撞管的一端與儲料筒的底部連接，碰撞管的末端插入彌散噴嘴內(nèi)并與彌散噴嘴保持同心；振動器安裝在固定架上，并與碰撞管相連；在密封外殼的頂部裝有載氣入口，密封外殼通過支撐桿安裝在底座上。其原理為：沿碰撞管下落的團聚顆粒物與高速振動的管壁發(fā)生彈性碰撞而解聚，進而被對稱彈射到周圍氣相并在彌散噴嘴中與載氣充分混合。該裝置可連續(xù)生成均勻的含顆粒氣流，可廣泛用于能源、環(huán)保、化工、冶金、制藥、生物等領域的科研和生產(chǎn)實踐。
【專利說明】一種碰撞解聚式顆粒發(fā)生裝置

【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及一種碰撞解聚式顆粒發(fā)生裝置，具體說是一種利用高速碰撞使團聚顆粒物發(fā)生解聚、彌散并與氣流進行均勻混合的裝置，可生成均勻連續(xù)的含顆粒氣流。

【背景技術(shù)】
[0002]顆粒物因其廣泛存在而受到工程界和科學界長期而密切的關(guān)注。而含顆粒氣流，或稱固體顆粒物氣溶膠，其精確可控的制備、發(fā)生裝置和方法是開展相應研究的基礎，是實現(xiàn)定量研究的重要條件。當前國際上含顆粒氣流的發(fā)生裝置，主要有流化床式、鏈條噴嘴式、刮板卷吸式、刷式等形式。這些現(xiàn)有技術(shù)的適用范圍有限，顆粒的質(zhì)量流量或彌散效果不同程度會受到載氣氣流條件影響，不易獲得長時間穩(wěn)定的顆粒質(zhì)量流量，更難以準確計量含顆粒氣流的濃度。特別是由于顆粒間普遍存在微觀相互作用力使不同粒徑的顆粒團聚在一起難以分離，由此產(chǎn)生的含顆粒氣流難以達到均勻連續(xù)的特性，極大限制了相應的研究和應用。解決上述問題已經(jīng)成為廣泛而迫切的需求。
實用新型內(nèi)容
[0003]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供一種碰撞解聚式顆粒發(fā)生裝置；具體來說，是基于碰撞解聚機理，利用剛性碰撞作用力遠大于顆粒間作用力并產(chǎn)生高加速度的特點，破壞顆粒的團聚結(jié)構(gòu)從而使其發(fā)生解聚，并在高速高頻碰撞中將顆粒均勻?qū)ΨQ地彌散到周圍氣相中去，以此產(chǎn)生穩(wěn)定均勻的含顆粒氣流。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0005]一種碰撞解聚式顆粒發(fā)生裝置，其特征在于:該裝置包括密封外殼，以及設置在密封外殼內(nèi)的儲料筒、碰撞管和振動器；儲料筒安裝于固定架上，內(nèi)部裝有攪拌電機和攪拌針；在密封外殼的底部安裝有彌散噴嘴；所述的碰撞管的一端與儲料筒的底部連接，碰撞管的末端插入彌散噴嘴內(nèi)并與彌散噴嘴保持同心；所述振動器安裝在固定架上，并與碰撞管相連；在密封外殼的頂部裝有載氣入口，密封外殼通過支撐桿安裝在底座上。
[0006]上述技術(shù)方案中，所述振動器采用壓電陶瓷式或電磁式振動器。所述碰撞管的內(nèi)徑d。范圍為0.1?20.0mm0
[0007]本實用新型的又一技術(shù)特征是:所述彌散碰嘴采用拉瓦爾噴嘴或截斷拉瓦爾噴嘴，其入口中心角α為20°?120°，出口中心角β為0°?90°，喉部直徑為碰撞管外徑d。。的2?50倍，碰撞管插入彌散噴嘴的長度Lei的為O?(LJLd0.5L3)，其中=L1為彌散噴嘴入口段長度，L2為彌散噴嘴喉部長度，L3為彌散噴嘴出口段長度。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)點:①基于物理碰撞方式使團聚顆粒發(fā)生解聚，不改變顆粒的結(jié)構(gòu)和化學成分，可獲得單一結(jié)構(gòu)真實粒徑的顆粒。②通過高頻振動方式將顆粒彌散到氣相，可得到均勻彌散的含顆粒氣流。③顆粒的質(zhì)量流量不受載氣流量的影響，特別適用于要求顆粒質(zhì)量流量穩(wěn)定而載氣流量小、或載氣流量變化的情況。④適用的顆粒種類、可調(diào)質(zhì)量流量范圍廣泛。特別適用于低于0.lg/min的微量顆粒發(fā)生應用。⑤結(jié)構(gòu)密封，適用于低壓或高壓環(huán)境中，可以滿足能源、環(huán)保、化工、冶金、制藥、生物等領域的基礎研究和工業(yè)應用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型裝置的示意圖。
[0010]圖中:1_質(zhì)量流量控制器；2_顆?？刂破?；3_脈沖發(fā)生器；4-底座；5_稱重傳感器；6_支撐桿；7_彌散噴嘴；8_振動器；9_碰撞管；10-攪拌針；11-儲料筒；12_固定架；13-攪拌電機；14-密封外殼；15-載氣入口 ； 16-粒徑切割器入口 ； 17-粒徑切割器；18-排氣口 ； 19-三通閥。
[0011]圖2為本實用新型中所述彌散噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中=L1-入口段長度,L2-喉部長度,L3-出口段長度,Le1-碰撞管插入長度,D2-喉部直徑，d。。-碰撞管外徑，α-入口中心角，β-出口中心角。

【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本實用新型的原理、結(jié)構(gòu)，及其工作過程作進一步的說明。
[0014]圖1為本實用新型提供的一種碰撞解聚式顆粒發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖，該裝置主要適用于固體無粘顆粒，通過高速彈性碰撞使顆粒物發(fā)生解聚并與載氣充分混合，從而得到均勻彌散的含顆粒氣流。該系統(tǒng)包括密封外殼2，以及設置在密封外殼內(nèi)的儲料筒
5、碰撞管7和振動器8 ;儲料筒安裝于固定架4上，內(nèi)部裝有攪拌電機3和攪拌針6 ;在密封外殼的底部安裝有彌散噴嘴9 ;所述的碰撞管的一端與儲料筒的底部連接，碰撞管的末端插入彌散噴嘴內(nèi)并與彌散噴嘴保持同心；所述振動器安裝在固定架上，并與碰撞管相連；在密封外殼的頂部裝有載氣入口 I，密封外殼通過支撐桿10安裝在底座11上。該系統(tǒng)中，所述振動器應能驅(qū)動碰撞管做連續(xù)穩(wěn)定的往復振動，可采用壓電陶瓷式或電磁式振動器。本實用新型所述碰撞管的內(nèi)徑范圍為0.1?20.0mm。
[0015]為確保碰撞管彈射出的顆粒與載氣氣流充分混合，并減少顆粒在氣流中的沉積和二次團聚，在碰撞管出口處設置彌散碰嘴9。彌散碰嘴采用拉瓦爾噴嘴或截斷拉瓦爾噴嘴，為實現(xiàn)最優(yōu)化的顆粒彌散效果，其入口中心角α范圍為20°?120°，出口中心角β范圍為O。?90° ,喉部直徑范圍為碰撞管外徑d。。的2?50倍,碰撞管插入彌散噴嘴的長度Lei的范圍為O?(LALd0.5L3)，其中L1為彌散噴嘴入口段長度，L2為彌散噴嘴喉部長度，L3為彌散噴嘴出口段長度。
[0016]本實用新型的工作原理及過程如下:首先對顆粒原料依次進行干燥和初次篩分，然后選取碰撞管內(nèi)徑、設定振動器工作頻率和驅(qū)動電壓。將預處理后的顆粒物裝入儲料桶并通入載氣，使得顆粒物從儲料桶內(nèi)連續(xù)下落、在碰撞管中發(fā)生解聚。碰撞管內(nèi)的初始顆粒物由于空間密度高而相互緊鄰，在最初進入碰撞管的過程中帖附壁面而運動。顆粒在重力和壁面作用力下沿碰撞管向下游加速運動，顆粒的空間密度不斷降低從而在與碰撞管內(nèi)壁面的相對運動中發(fā)生多次高速碰撞。在液橋力或表面力等作用下發(fā)生團聚的顆粒物質(zhì)，在受到碰撞管內(nèi)壁面的多次高速碰撞后發(fā)生分離，最終表現(xiàn)為相互獨立、分離的狀態(tài)，在彌散噴嘴中與載氣均勻混合，最終形成連續(xù)而均勻彌散的含顆粒氣流。
【權(quán)利要求】
1.一種碰撞解聚式顆粒發(fā)生裝置，其特征在于:該裝置包括密封外殼(2)，以及設置在密封外殼內(nèi)的儲料筒(5)、碰撞管(7)和振動器(8);儲料筒安裝于固定架(4)上，內(nèi)部裝有攪拌電機(3)和攪拌針(6);在密封外殼的底部安裝有彌散噴嘴(9);所述的碰撞管的一端與儲料筒的底部連接，碰撞管的末端插入彌散噴嘴內(nèi)并與彌散噴嘴保持同心；所述振動器安裝在固定架上，并與碰撞管相連；在密封外殼的頂部裝有載氣入口(I)，密封外殼通過支撐桿(10)安裝在底座(11)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碰撞解聚式顆粒發(fā)生裝置，其特征在于:所述振動器采用壓電陶瓷式或電磁式振動器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碰撞解聚式顆粒發(fā)生裝置，其特征在于:所述碰撞管的內(nèi)徑dc范圍為0.1?20.0mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碰撞解聚式顆粒發(fā)生裝置，其特征在于:所述彌散碰嘴采用拉瓦爾噴嘴或截斷拉瓦爾噴嘴，其入口中心角α為20°?120°，出口中心角β為0°?90°，喉部直徑為碰撞管外徑d。。的2?50倍，碰撞管插入彌散噴嘴的長度Lei的為O?(Li+I^+0.5L3),其中=L1為彌散噴嘴入口段長度，L2為彌散噴嘴喉部長度，L3S彌散噴嘴出口段長度。
【文檔編號】B01J13/02GK203944365SQ201420373222
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】吳寧, 李水清, 姚強 申請人:清華大學