微球污染物清洁装置及方法与流程

本发明涉及塑料微球制备技术领域，具体涉及一种微球污染物清洁装置及方法。

背景技术：

以c、h等低原子序数元素为基础制备的三层聚合物空心微球(即聚苯乙烯-聚乙烯醇-碳氢聚合物三层空心微球)是我国激光惯性约束聚变icf物理实验中应用的主要燃料容器之一。最内层为ps层，具有高机械强度和高抗辐射能力；中间层为pva保气层；最外层是ch烧蚀层，为靶丸提供激光烧蚀表面，并且可以有效防止pva吸潮和充气过程中的辐射损伤。其中，采用水包油包水(w1/o/w2)工艺来制备ps单层球，外相水w2为添加一定浓度氯化钙的pva溶液。燃料容器中若含有高原子序数元素，在内爆压缩过程中会产生超热电子，从而产生许多负面效应，同时残留在ps单层球上的pva会在存放过程中产生须状缺陷，这些都会大大降低ps单层球的品质。因此，ps单层球的清洁工艺非常重要。

现有清洁工艺是采用蒸馏水冲洗金属筛中的微球一定时间。该种工艺采用从上往下的俯冲方式，存在易对微球表面产生刮花，或产生银纹、裂纹降低了微球强度，且其100颗微球的裂纹微球产生几率大于10％，同时，微球易裸露在外造成含水微球失水而影响ps-pva双层球的制备等问题，从而大大限制了高品质ps单层球的制备。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种微球污染物清洁装置，其特征在于，包括：

清洁液腔体，其具有夹层结构，所述清洁液腔体的底部一侧设置有伸入清洁液腔体的入水口；所述清洁液腔体的底部的另一侧设置有伸入夹层结构的出水口；所述夹层结构的内壁的上方周向设置有条孔；所述清洁液腔体的底部设置有排水口；所述排水口上连接排水阀门；

微球筛，其具有微球容纳腔，所述微球容纳腔由筛板和连接在筛板上的筛壁组成；所述筛板上设置有筛孔；所述筛壁上设置有多个筛壁孔；所述微球筛设置在清洁液腔体内，且在所述微球筛安装后所述条孔与多个筛壁孔相通；所述筛板上的筛孔为轴向倾斜30°～60°的孔洞；

橡胶塞，其设置在清洁液腔体的顶部以盖住清洁液腔体；

其中，所述清洁液腔体设置在超声池内的超声网板上。

优选的是，还包括：

网状通气管，其连接在清洁液腔体的底部且位于筛板的下方，且所述网状通气管上设置有朝向筛板的通气孔；所述网状通气管的气体入口与外部储气罐连通。

优选的是，所述清洁液腔体和微球筛为圆柱形，所述微球筛的直径小于清洁液腔体的直径；且所述微球筛可在清洁液腔体内可转动，且所述微球筛的可转动的方式为：在所述筛壁的上边缘设置有锯齿，所述筛板的中部设置有可转动的支撑轴；所述支撑轴可转动连接在清洁液腔体的底部；所述夹层结构的一侧设置有与筛壁的锯齿相啮合连接的主齿轮；所述主齿轮通过主齿轮轴与电机连接，所述电机与夹层结构的壁面连接；所述夹层结构的另一侧设置有与筛壁的锯齿相啮合连接的副齿轮；所述副齿轮通过副齿轮轴可转动连接在支撑杆上；其中所述多个筛壁孔上设置有弧形通水管；所述弧形通水管穿过条孔并伸入夹层结构中；所述条孔的高度大于弧形通水管的直径；所述主齿轮和副齿轮均位于条孔的上方。

优选的是，所述支撑轴通过第一轴承可转动连接在清洁液腔体的底部；所述副齿轮轴的两端通过第二轴承可转动连接在支撑杆上。

优选的是，所述筛板的底部设置有喇叭状聚水板。

优选的是，所述入水口上设有入水阀，所述出水口上设有出水阀。

优选的是，所述筛板的位置高于入水口，所述筛板上的筛孔为轴向倾斜45°的孔洞，其直径范围在300μm以内，

本发明还提供一种采用上述的微球污染物清洁装置进行微球污染物清洁的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将待清洗的ps单层球放入微球筛的微球容纳腔种，并将橡胶塞盖合在清洁液腔体上；

步骤二、通过入水口向清洁液腔体的底部通入清洗液，并通过电机带动主齿轮转动，进而带动微球筛逆时针旋转，旋转速度30～60r/min；同时通过外部储气罐向网状通气管内通入氮气，通气速率为100～120ml/min；清洗液清洗微球15～30min后，开启超声池的超声波，清洗1～3min；在清洗过程中，清洗液从筛板的底部进入微球容纳腔中，并通过多个筛壁孔和弧形通水管导入夹层结构中，然后通过出水口排出；

步骤三、清洗完成后，关闭入水口，然后打开橡胶塞，取出微球，将微球烘干。

优选的是，所述清洗液包括以下重量份的原料组成：100～150份水、30～50份乙醇、0.5～1.5份1-乙基-3-甲基氯化咪唑、1～3份烷基糖苷、0.5～1份苹果酸钠、1～1.5份柠檬酸、0.8～1.2份椰油酸二乙醇酰胺、0.1～0.3份环己基二乙醇胺、0.3～0.5份甘氨酸、0.1～0.3份乙二胺二琥珀酸三钠。

本发明至少包括以下有益效果：本发明的微球清洗装置操作简单方便，条件平和，易于控制，避免了由于水流方向自上向下俯冲对微球表面产生刮花，或产生银纹、裂纹，同时，也避免了微球裸露在外造成含水微球失水而影响ps-pva双层球的制备等问题，从而大大提高了ps单层球的品质。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明：

图1为本发明微球污染物清洁装置的结构示意图；

图2为本发明清洁液腔体的结构示意图；

图3为本发明另一种结构的微球污染物清洁装置的结构示意图；

图4为本发明微球筛的结构示意图；

图5为本发明微球筛的俯视结构示意图；

图6为本发明网状通气管的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图1示出了本发明的一种微球污染物清洁装置，包括：

清洁液腔体1，其具有夹层结构5，所述清洁液腔体1的底部一侧设置有伸入清洁液腔体1的入水口8；所述清洁液腔体1的底部的另一侧设置有伸入夹层结构5的出水口10；所述夹层结构5的内壁的上方周向设置有条孔6；所述清洁液腔体1的底部设置有排水口101；所述排水口101上连接排水阀门102；

微球筛2，其具有微球容纳腔21，所述微球容纳腔21由筛板22和连接在筛板22上的筛壁23组成；所述筛板22上设置有筛孔12；所述筛壁23上设置有多个筛壁孔13；所述微球筛2设置在清洁液腔体1内，且在所述微球筛2安装后所述条孔6与多个筛壁孔13相通；所述筛板22上的筛孔12为轴向倾斜30°～60°的孔洞；

橡胶塞3，其设置在清洁液腔体1的顶部以盖住清洁液腔体1；

其中，所述清洁液腔体1设置在超声池4内的超声网板15上。

在这种技术方案中，首先从入水管将清洗液从入水口通入清洁液腔体的底部，清洁液从筛板底部进入微球容纳腔，调节清洗液流速，并且由于筛板的筛孔为倾斜角度的孔洞，致使腔内的清洁液缓慢旋转运动，在微球容纳腔内加入待清洁微球，将橡胶塞盖合在清洁液腔体上，调节清洗液流速，使微球在清洗液中缓慢转动，清洗一定时间后，开启超声池的超声波，采用低频率清洗一定时间；在上述清洗的过程中，清洗液从筛板的底部向上升至筛壁孔，并从夹层结构的内壁的条孔流向夹层结构，并从与夹层机构连通的出水口排出，出水口上连接出水管，实现在清洗过程中清洗液的不停止更换；清洗完成后，打开排水阀门，将清洗液从排水口排出，取出微球，烘干；采用这种技术方案，避免了由于水流方向自上向下俯冲对微球表面产生刮花，或产生银纹、裂纹，同时，也避免了微球裸露在外造成含水微球失水而影响ps-pva双层球的制备等问题，从而大大提高了ps单层球的品质。

在上述技术方案中，还包括：

网状通气管7，其连接在清洁液腔体1的底部且位于筛板22的下方，且所述网状通气管7上设置有朝向筛板22的通气孔71；所述网状通气管71的气体入口72与外部储气罐连通，采用这种技术方案，通过向筛板的底部通入气体，气体通过筛孔流向微球表面，可以进一步提高微球的清洗效果。

在上述技术方案中，所述清洁液腔体1和微球筛2为圆柱形，所述微球筛2的直径小于清洁液腔体1的直径；且所述微球筛2可在清洁液腔体1内可转动，且所述微球筛的可转动的方式为：在所述筛壁23的上边缘设置有锯齿24，所述筛板22的中部设置有可转动的支撑轴25；所述支撑轴25可转动连接在清洁液腔体1的底部；所述夹层结构5的一侧设置有与筛壁23的锯齿24相啮合连接的主齿轮26；所述主齿轮26通过主齿轮轴261与电机27连接，所述电机27与夹层结构5的壁面连接；所述夹层结构5的另一侧设置有与筛壁的锯齿24相啮合连接的副齿轮28；所述副齿轮28通过副齿轮轴281可转动连接在支撑杆29上；其中所述多个筛壁孔13上设置有弧形通水管131；所述弧形通水管131穿过条孔6并伸入夹层结构5中；所述条孔6的高度大于弧形通水管131的直径；所述主齿轮26和副齿轮28均位于条孔6的上方。

采用这种技术方案，将待清洗的ps单层球放入微球筛的微球容纳腔种，并将橡胶塞盖合在清洁液腔体上；通过入水口向清洁液腔体的底部通入清洗液，并通过电机带动主齿轮转动，进而带动微球筛逆时针旋转；在清洗过程中，清洗液从筛板的底部进入微球容纳腔中，并通过多个筛壁孔和弧形通水管导入夹层结构中，然后通过出水口排出；采用这种技术方案，通过主齿轮和副齿轮控制微球筛进行旋转，使清洗效果更优；并且设置所述条孔的高度大于弧形通水管的直径，可以实现弧形通水管在夹层结构中的无阻碍旋转。

在上述技术方案中，所述支撑轴25通过第一轴承251可转动连接在清洁液腔体1的底部，具体为第一轴承的外圈与清洁液腔体的底部固定连接，内圈与支撑轴固定连接；所述副齿轮轴281的两端通过第二轴承(未示出)可转动连接在支撑杆上，具体为第二轴承的外圈与支撑杆固定连接，内圈与副齿轮轴固定连接，采用这种方式，可以方便有效的实现微球筛的转动和支撑。

在上述技术方案中，所述筛板22的底部设置有喇叭状聚水板221，采用这种方式，可以有效的将清洗液导向筛板的底部，使清洗液有效的从筛孔进入微球容纳腔。

在上述技术方案中，所述入水口8上设有入水阀9，所述出水口10上设有出水阀11。采用这种方式可以有效的控制清洗液的通入和导出。

在上述技术方案中，所述筛板22的位置高于入水口8，所述筛板22上的筛孔为轴向倾斜45°的孔洞，其直径范围在300μm以内，采用筛孔为轴向倾斜45°的孔洞的方式，可以使清洁液以旋转的形式存在，提高了微球的清洗效果。

实施例1：

一种采用上述的微球污染物清洁装置进行微球污染物清洁的方法，包括以下步骤：

步骤一、将待清洗的ps单层球放入微球筛的微球容纳腔种，并将橡胶塞盖合在清洁液腔体上；

步骤二、通过入水口向清洁液腔体的底部通入高纯水，高纯水流速1l/min,并通过电机带动主齿轮转动，进而带动微球筛逆时针旋转，旋转速度30r/min；同时通过外部储气罐向网状通气管内通入氮气，通气速率为120ml/min；高纯水清洗微球15min后，开启超声池的超声波，在30khz下清洗3min；在清洗过程中，高纯水从筛板的底部进入微球容纳腔中，并通过多个筛壁孔和弧形通水管导入夹层结构中，然后通过出水口排出；

步骤三、清洗完成后，关闭入水口，然后打开橡胶塞，取出微球，将微球烘干。

实施例2：

一种采用上述的微球污染物清洁装置进行微球污染物清洁的方法，包括以下步骤：

步骤一、将待清洗的ps单层球放入微球筛的微球容纳腔种，并将橡胶塞盖合在清洁液腔体上；

步骤二、通过入水口向清洁液腔体的底部通入高纯水，高纯水流速1.5l/min,并通过电机带动主齿轮转动，进而带动微球筛逆时针旋转，旋转速度60r/min；同时通过外部储气罐向网状通气管内通入氮气，通气速率为100ml/min；高纯水清洗微球20min后，开启超声池的超声波，在35khz下清洗3min；在清洗过程中，高纯水从筛板的底部进入微球容纳腔中，并通过多个筛壁孔和弧形通水管导入夹层结构中，然后通过出水口排出；

步骤三、清洗完成后，关闭入水口，然后打开橡胶塞，取出微球，将微球烘干。

实施例3：

一种采用上述的微球污染物清洁装置进行微球污染物清洁的方法，包括以下步骤：

步骤一、将待清洗的ps单层球放入微球筛的微球容纳腔种，并将橡胶塞盖合在清洁液腔体上；

步骤二、通过入水口向清洁液腔体的底部通入清洗液，清洁液流速1l/min,并通过电机带动主齿轮转动，进而带动微球筛逆时针旋转，旋转速度30r/min；同时通过外部储气罐向网状通气管内通入氮气，通气速率为120ml/min；清洗液清洗微球15min后，开启超声池的超声波，在30khz下清洗3min；在清洗过程中，清洗液从筛板的底部进入微球容纳腔中，并通过多个筛壁孔和弧形通水管导入夹层结构中，然后通过出水口排出；

步骤三、清洗完成后，关闭入水口，然后打开橡胶塞，取出微球，将微球烘干；

所述清洗液包括以下重量份的原料组成：150份水、45份乙醇、1.5份1-乙基-3-甲基氯化咪唑、3份烷基糖苷、0.5份苹果酸钠、1.5份柠檬酸、1.2份椰油酸二乙醇酰胺、0.3份环己基二乙醇胺、0.5份甘氨酸、0.1份乙二胺二琥珀酸三钠。

实施例4：

一种采用上述的微球污染物清洁装置进行微球污染物清洁的方法，包括以下步骤：

步骤一、将待清洗的ps单层球放入微球筛的微球容纳腔种，并将橡胶塞盖合在清洁液腔体上；

步骤二、通过入水口向清洁液腔体的底部通入高纯水，清洁液流速1.5l/min,并通过电机带动主齿轮转动，进而带动微球筛逆时针旋转，旋转速度60r/min；同时通过外部储气罐向网状通气管内通入氮气，通气速率为100ml/min；高纯水清洗微球20min后，开启超声池的超声波，在35khz下清洗3min；在清洗过程中，高纯水从筛板的底部进入微球容纳腔中，并通过多个筛壁孔和弧形通水管导入夹层结构中，然后通过出水口排出；

步骤三、清洗完成后，关闭入水口，然后打开橡胶塞，取出微球，将微球烘干。

所述清洗液包括以下重量份的原料组成：120份水、30份乙醇、1份1-乙基-3-甲基氯化咪唑、2份烷基糖苷、1份苹果酸钠、1份柠檬酸、0.8份椰油酸二乙醇酰胺、0.2份环己基二乙醇胺、0.4份甘氨酸、0.2份乙二胺二琥珀酸三钠。

实施例5：

采用图1中的微球污染物清洁装置，首先从入水口将高纯水通入清洁液腔体的底部，高纯水从筛板底部进入微球容纳腔，调节高纯水流速，并且由于筛板的筛孔为倾斜角度的孔洞，致使腔内的高纯水缓慢旋转运动，在微球容纳腔内加入ps单层球，将橡胶塞盖合在清洁液腔体上，调节高纯水流速至1l/min，使微球在清洗液中缓慢转动，清洗15min，开启超声池的超声波，在30khz下清洗3min；在上述清洗的过程中，高纯水从筛板的底部向上升至筛壁孔，并从夹层结构的内壁的条孔流向夹层结构，并从与夹层机构连通的出水口排出，实现在清洗过程中高纯水的不停止更换；清洗完成后，打开排水阀门，将高纯水从排水口排出，取出微球，烘干。

在本发明中，分别随机取同一制备方法得到的ps单层球500颗，分成5组，分别将其置于实施例1～5中进行清洗，清洗后的ps单层球的裂纹微球产生几率，如表1所示；

表1

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。