一种碰撞解聚式颗粒发生装置制造方法
【专利摘要】一种碰撞解聚式颗粒发生装置，含有密封外壳，以及设置在密封外壳内的储料筒、碰撞管和振动器；储料筒安装于固定架上，内部装有搅拌电机和搅拌针；在密封外壳的底部安装有弥散喷嘴；碰撞管的一端与储料筒的底部连接，碰撞管的末端插入弥散喷嘴内并与弥散喷嘴保持同心；振动器安装在固定架上，并与碰撞管相连；在密封外壳的顶部装有载气入口，密封外壳通过支撑杆安装在底座上。其原理为：沿碰撞管下落的团聚颗粒物与高速振动的管壁发生弹性碰撞而解聚，进而被对称弹射到周围气相并在弥散喷嘴中与载气充分混合。该装置可连续生成均匀的含颗粒气流，可广泛用于能源、环保、化工、冶金、制药、生物等领域的科研和生产实践。
【专利说明】一种碰撞解聚式颗粒发生装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种碰撞解聚式颗粒发生装置，具体说是一种利用高速碰撞使团聚颗粒物发生解聚、弥散并与气流进行均匀混合的装置，可生成均匀连续的含颗粒气流。
【背景技术】
[0002]颗粒物因其广泛存在而受到工程界和科学界长期而密切的关注。而含颗粒气流，或称固体颗粒物气溶胶，其精确可控的制备、发生装置和方法是开展相应研究的基础，是实现定量研究的重要条件。当前国际上含颗粒气流的发生装置，主要有流化床式、链条喷嘴式、刮板卷吸式、刷式等形式。这些现有技术的适用范围有限，颗粒的质量流量或弥散效果不同程度会受到载气气流条件影响，不易获得长时间稳定的颗粒质量流量，更难以准确计量含颗粒气流的浓度。特别是由于颗粒间普遍存在微观相互作用力使不同粒径的颗粒团聚在一起难以分离，由此产生的含颗粒气流难以达到均匀连续的特性，极大限制了相应的研究和应用。解决上述问题已经成为广泛而迫切的需求。
实用新型内容
[0003]针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种碰撞解聚式颗粒发生装置；具体来说，是基于碰撞解聚机理，利用刚性碰撞作用力远大于颗粒间作用力并产生高加速度的特点，破坏颗粒的团聚结构从而使其发生解聚，并在高速高频碰撞中将颗粒均匀对称地弥散到周围气相中去，以此产生稳定均匀的含颗粒气流。
[0004]本实用新型的技术方案如下:
[0005]一种碰撞解聚式颗粒发生装置，其特征在于:该装置包括密封外壳，以及设置在密封外壳内的储料筒、碰撞管和振动器；储料筒安装于固定架上，内部装有搅拌电机和搅拌针；在密封外壳的底部安装有弥散喷嘴；所述的碰撞管的一端与储料筒的底部连接，碰撞管的末端插入弥散喷嘴内并与弥散喷嘴保持同心；所述振动器安装在固定架上，并与碰撞管相连；在密封外壳的顶部装有载气入口，密封外壳通过支撑杆安装在底座上。
[0006]上述技术方案中，所述振动器采用压电陶瓷式或电磁式振动器。所述碰撞管的内径d。范围为0.1?20.0mm0
[0007]本实用新型的又一技术特征是:所述弥散碰嘴采用拉瓦尔喷嘴或截断拉瓦尔喷嘴，其入口中心角α为20°?120°，出口中心角β为0°?90°，喉部直径为碰撞管外径d。。的2?50倍，碰撞管插入弥散喷嘴的长度Lei的为O?(LJLd0.5L3)，其中=L1为弥散喷嘴入口段长度，L2为弥散喷嘴喉部长度，L3为弥散喷嘴出口段长度。
[0008]与现有技术相比，本实用新型具有如下优点:①基于物理碰撞方式使团聚颗粒发生解聚，不改变颗粒的结构和化学成分，可获得单一结构真实粒径的颗粒。②通过高频振动方式将颗粒弥散到气相，可得到均匀弥散的含颗粒气流。③颗粒的质量流量不受载气流量的影响，特别适用于要求颗粒质量流量稳定而载气流量小、或载气流量变化的情况。④适用的颗粒种类、可调质量流量范围广泛。特别适用于低于0.lg/min的微量颗粒发生应用。⑤结构密封，适用于低压或高压环境中，可以满足能源、环保、化工、冶金、制药、生物等领域的基础研究和工业应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型装置的示意图。
[0010]图中:1_质量流量控制器；2_颗粒控制器；3_脉冲发生器；4-底座；5_称重传感器；6_支撑杆；7_弥散喷嘴；8_振动器；9_碰撞管；10-搅拌针；11-储料筒；12_固定架；13-搅拌电机；14-密封外壳；15-载气入口 ； 16-粒径切割器入口 ； 17-粒径切割器；18-排气口 ； 19-三通阀。
[0011]图2为本实用新型中所述弥散喷嘴的结构示意图。
[0012]图中=L1-入口段长度,L2-喉部长度,L3-出口段长度,Le1-碰撞管插入长度,D2-喉部直径，d。。-碰撞管外径，α-入口中心角，β-出口中心角。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本实用新型的原理、结构，及其工作过程作进一步的说明。
[0014]图1为本实用新型提供的一种碰撞解聚式颗粒发生装置的结构原理示意图，该装置主要适用于固体无粘颗粒，通过高速弹性碰撞使颗粒物发生解聚并与载气充分混合，从而得到均匀弥散的含颗粒气流。该系统包括密封外壳2，以及设置在密封外壳内的储料筒
5、碰撞管7和振动器8 ;储料筒安装于固定架4上，内部装有搅拌电机3和搅拌针6 ;在密封外壳的底部安装有弥散喷嘴9 ;所述的碰撞管的一端与储料筒的底部连接，碰撞管的末端插入弥散喷嘴内并与弥散喷嘴保持同心；所述振动器安装在固定架上，并与碰撞管相连；在密封外壳的顶部装有载气入口 I，密封外壳通过支撑杆10安装在底座11上。该系统中，所述振动器应能驱动碰撞管做连续稳定的往复振动，可采用压电陶瓷式或电磁式振动器。本实用新型所述碰撞管的内径范围为0.1?20.0mm。
[0015]为确保碰撞管弹射出的颗粒与载气气流充分混合，并减少颗粒在气流中的沉积和二次团聚，在碰撞管出口处设置弥散碰嘴9。弥散碰嘴采用拉瓦尔喷嘴或截断拉瓦尔喷嘴，为实现最优化的颗粒弥散效果，其入口中心角α范围为20°?120°，出口中心角β范围为O。?90° ,喉部直径范围为碰撞管外径d。。的2?50倍,碰撞管插入弥散喷嘴的长度Lei的范围为O?(LALd0.5L3)，其中L1为弥散喷嘴入口段长度，L2为弥散喷嘴喉部长度，L3为弥散喷嘴出口段长度。
[0016]本实用新型的工作原理及过程如下:首先对颗粒原料依次进行干燥和初次筛分，然后选取碰撞管内径、设定振动器工作频率和驱动电压。将预处理后的颗粒物装入储料桶并通入载气，使得颗粒物从储料桶内连续下落、在碰撞管中发生解聚。碰撞管内的初始颗粒物由于空间密度高而相互紧邻，在最初进入碰撞管的过程中帖附壁面而运动。颗粒在重力和壁面作用力下沿碰撞管向下游加速运动，颗粒的空间密度不断降低从而在与碰撞管内壁面的相对运动中发生多次高速碰撞。在液桥力或表面力等作用下发生团聚的颗粒物质，在受到碰撞管内壁面的多次高速碰撞后发生分离，最终表现为相互独立、分离的状态，在弥散喷嘴中与载气均匀混合，最终形成连续而均匀弥散的含颗粒气流。
【权利要求】
1.一种碰撞解聚式颗粒发生装置，其特征在于:该装置包括密封外壳(2)，以及设置在密封外壳内的储料筒(5)、碰撞管(7)和振动器(8);储料筒安装于固定架(4)上，内部装有搅拌电机(3)和搅拌针(6);在密封外壳的底部安装有弥散喷嘴(9);所述的碰撞管的一端与储料筒的底部连接，碰撞管的末端插入弥散喷嘴内并与弥散喷嘴保持同心；所述振动器安装在固定架上，并与碰撞管相连；在密封外壳的顶部装有载气入口(I)，密封外壳通过支撑杆(10)安装在底座(11)上。
2.根据权利要求1所述的一种碰撞解聚式颗粒发生装置，其特征在于:所述振动器采用压电陶瓷式或电磁式振动器。
3.根据权利要求1所述的一种碰撞解聚式颗粒发生装置，其特征在于:所述碰撞管的内径dc范围为0.1?20.0mm。
4.根据权利要求1所述的一种碰撞解聚式颗粒发生装置，其特征在于:所述弥散碰嘴采用拉瓦尔喷嘴或截断拉瓦尔喷嘴，其入口中心角α为20°?120°，出口中心角β为0°?90°，喉部直径为碰撞管外径d。。的2?50倍，碰撞管插入弥散喷嘴的长度Lei的为O?(Li+I^+0.5L3),其中=L1为弥散喷嘴入口段长度，L2为弥散喷嘴喉部长度，L3S弥散喷嘴出口段长度。
【文档编号】B01J13/02GK203944365SQ201420373222
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月7日 优先权日:2014年7月7日
【发明者】吴宁, 李水清, 姚强 申请人:清华大学