制备陶瓷微球的设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及陶瓷成型技术领域，具体地，涉及制备陶瓷微球的设备。
【背景技术】
[0002]内凝胶工艺是一种制备陶瓷微球的先进技术，它起源于荷兰的KEMA实验室。内凝胶工艺被广泛应用于高温气冷堆燃料核芯如U02、Pu02以及惰性基质(MF)的制备。与外凝胶工艺和全凝胶工艺相比，内凝胶工艺有如下优势:(I)更好的球形度；(2)制备的陶瓷微球尺寸均一 ；(3)能制备的微球尺寸范围更广(ΙΟΟμπι?3mm) ； (4)能够允许其他组分均勾掺杂进小球中，更适合非氧化物如碳化物、氮化物陶瓷球体的制备。内凝胶过程制备陶瓷微球的基本原理是含六次甲基四胺的金属盐(如锆、铀等其它金属)的胶液液滴落到热的有机介质中，在热的有机介质中六次甲基四胺迅速分解生成氢氧化铵使金属盐的胶液凝胶固化。内凝胶工艺过程包含四个主要步骤，分别是胶液的制备，凝胶成型，洗涤和热处理。凝胶成型过程是得到尺寸均一、球形度高且重复性好的陶瓷微球的重要步骤。然而目前依据内凝胶法制备陶瓷微球的研宄较少，用于内凝胶成型的相关设备更少。并且，相关技术中对于凝胶过程相关参数的控制不便，对于胶液分散过程中振动的产生和监测不足。
[0003]因而，目前关于通过内凝胶工艺制备陶瓷微球的设备仍有待改进。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种操作简便、快捷、重复性好且能实时监测的制备陶瓷微球的设备。
[0005]本发明提供了一种制备陶瓷微球的设备。根据本发明的实施例，该设备包括:胶液储存装置，所述胶液储存装置用于储存胶液；分散装置，所述分散装置与所述胶液储存装置相连，用于将所述胶液分段并形成球形液滴；以及凝胶成型装置，所述凝胶成型装置与所述分散装置相连，用于将所述球形液滴固化形成凝胶微球，其中，所述分散装置进一步包括:分散装置本体，所述分散装置本体内限定出分散空间，用于通过振动将所述胶液分成多个胶液段；喷嘴，所述喷嘴与所述分散装置本体相连，用于通过喷射基于所述胶液段形成所述球形液滴；振动信号发生组件，所述振动信号发生组件用于发出振动信号；激振器，所述激振器与所述振动信号发生组件相连，用于在所述分散空间中形成振动；传感器，所述传感器设置在所述分散空间中，用于探测所述分散空间中的振动信号；以及监控器，所述监控器分别与所述振动信号发生组件和所述传感器相连，用于监控来自所述振动信号发生组件和所述传感器的振动信号。发明人发现，利用本发明的该设备，能够快速有效地制备获得陶瓷微球前驱体(即凝胶微球)，且操作简便快捷，能精确控制胶液的输送速度、分散频率，并且能实时监测胶液的分散过程，使整个滴球过程自动化，得到的凝胶球尺寸均一、球形度好且重复性好。进一步地，制备获得的凝胶微球在适当条件下进行煅烧或烧结烧，能够有效获得陶瓷微球。
[0006]根据本发明实施例的制备陶瓷微球的设备还可以具有以下附加技术特征:
[0007]根据本发明的实施例，所述胶液储存装置进一步包括:冷却介质储存组件，所述冷却介质储存组件用于储存液体冷却介质；胶液罐，所述胶液罐用于储存所述胶液；以及第一液体传输泵，所述第一液体传输泵设置于所述冷却介质储存组件和所述胶液罐之间，用于将所述液体冷却介质输送至所述胶液罐。
[0008]根据本发明的实施例，所述液体冷却介质为与所述胶液不互溶的油性介质，优选为导热油和硅油中的至少一种。
[0009]根据本发明的实施例，所述第一液体传输泵为选自齿轮泵、蠕动泵和磁力泵中的任意一种，优选为齿轮泵。
[0010]根据本发明的实施例，所述设备进一步包括:流量控制装置，所述流量控制装置设置于所述胶液储存装置和所述分散装置之间，用于控制所述胶液的流量。
[0011]根据本发明的实施例，所述流量控制装置进一步包括:第一流量控制阀；以及液体流量计，所述液体流量计与所述第一流量控制阀相连。
[0012]根据本发明的实施例，所述振动信号发生组件进一步包括:信号发生器，所述信号发生器用于发出振动信号；放大器，所述放大器分别与所述信号发生器和所述监控器相连，用于放大所述振动信号。
[0013]根据本发明的实施例，所述凝胶成型装置进一步包括:凝胶成型管，所述凝胶成型管中限定出固化成型空间用于使所述球形液滴固化形成陶瓷颗粒；导热介质储存组件，所述导热介质储存组件用于储存液体导热介质；导热介质传输组件，所述导热介质传输组件设置于所述凝胶成型管和所述导热介质储存组件之间，用于将所述液体导热介质输送至所述凝胶成型管；收集组件，所述收集组件设置于所述导热介质储存组件中，用于收集所述陶瓷微球；连接管路，所述连接管路设置于所述凝胶成型管和所述收集组件之间，用于将所述凝胶成型管中的所述陶瓷微球和所述液体导热介质输送至所述收集组件；以及照明组件，所述照明组件用于观察所述凝胶成型管。
[0014]根据本发明的实施例，所述液体导热介质为导热油和硅油中的至少一种。
[0015]根据本发明的实施例，所述收集组件为不锈钢网兜。
[0016]根据本发明的实施例，所述连接管路呈蛇形。
[0017]根据本发明的实施例，所述连接管路的材质为硅胶。
[0018]根据本发明的实施例，所述导热介质传输组件进一步包括:第二液体传输泵，所述第二液体传输泵与所述导热介质储存组件相连，用于将所述液体导热介质输送至所述凝胶成型管；流量控制组件，所述流量控制组件设置于所述第二液体传输泵与所述凝胶成型管之间，用于控制所述液体导热介质的流量。
[0019]根据本发明的实施例，所述第二液体传输泵为选自齿轮泵、蠕动泵和磁力泵中的至少一种，优选为齿轮泵。
[0020]根据本发明的实施例，所述凝胶成型管进一步包括:内管，所述内管顶部设置有第一进料口和第二进料口，所述第一进料口与所述喷嘴相连，用于接收来自喷嘴的所述球形液滴；所述第二进料口与所述流量控制组件相连，用于接收所述液体导热介质；外管，所述外管形成于所述内管外部，且所述外管的内壁与所述内管的外壁之间形成流动空间，所述外管的下部设置有第三进料口，所述第三进料口与所述流量控制组件相连，用于接收所述液体导热介质；以及溢流口，所述溢流口设置在所述凝胶成型管的顶部并且与所述液体导热介质储存组件相连，用将所述内管和所述外管中溢流的所述液体导热介质返回至所述液体导热介质储存组件。
[0021]根据本发明的实施例，所述流量控制组件进一步包括:第二流量控制阀；以及第三流量控制阀，其中，所述第二流量控制阀分别与所述第二液体传输泵和所述第二进料口相连，所述第三流量控制阀分别与所述第二液体传输泵和所述第三进料口相连。
[0022]根据本发明的实施例，所述喷嘴为针形喷嘴。
[0023]根据本发明的实施例，所述监控器为示波器。
[0024]根据本发明的实施例，本发明的制备陶瓷微球的至少具有以下有益效果:
[0025]I)集成化，小型化
[0026]实现了传统的恒温槽、搅拌机、压力泵等器件的集成化，采用带有循环功能且垂直扬程2米以上的高温恒温槽和低温恒温槽分别装载热的有机介质和冷的胶液并为其提供传输动力。
[0027]2)模块化，便于更换部件，操作简单
[0028]整套工艺装置被划分为三大部分，即胶液储存部分、分散部分、凝胶成型部分。各部分相对独立，操作简单，方便装置的检测和部件的更换。