一种分散乳化装置的制作方法

本实用新型涉及石墨液生产设备领域，尤其涉及一种分散乳化装置。

背景技术：

近年来，黑孔化直接电镀技术在印制电路板行业成为取代化学镀铜的一种新工艺，其简化了金属化孔的工艺，节省工时，减少材料消耗，并有效地控制了废水的排放量，降低了印制电路板的生产成本。纳米石墨片是弱极性粉体，表面活性高。若直接将纳米石墨与液体介质混和使用，分散稳定性差，容易聚团，会引起整个体系的性能下降，因此必须对纳米石墨进行表面修饰。

表面物理修饰不发生化学反应，操作较为简单，但改性效果不能长期稳定。表面化学修饰是通过发生化学反应改变纳米石墨表面结构实现改性目的，操作难度大，但改性效果较好，可以长期稳定存在。而经过表面化学修饰的纳米石墨与液体介质混合后，容易产生固体沉淀或聚团，从而影响其性能。因此，需要对纳米石墨与液体介质的混合物进行充分分散和乳化，从而使其细化。传统的分散机和乳化机，在生产时效率较低，而且产品质量不稳定。

技术实现要素：

基于以上所述，本实用新型的目的在于提供一种分散乳化装置，使石墨液充分分散、乳化，同时提高效率和装置通用性。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种分散乳化装置，包括反应釜，所述反应釜上设有投料口，所述反应釜上安装有高速分散装置、剪切乳化装置和超声波分散装置；所述反应釜下方设置有离心分离装置，所述离心分离装置设有进料口、回料口和出料口，所述进料口与所述反应釜底部连通，所述回料口与所述反应釜的顶部连通。

进一步地，所述高速分散装置包括安装在所述反应釜顶部的分散机电机，所述分散机电机连接有伸入所述反应釜内的分散机主轴，所述分散机主轴的下端固定有搅拌头。

进一步地，所述剪切乳化装置包括安装在所述反应釜顶部的剪切乳化机电机，所述剪切乳化机电机连接有伸入所述反应釜内的剪切乳化机主轴，所述剪切乳化机主轴的下端固定有乳化头。

进一步地，所述超声波分散装置包括安装在所述反应釜外的超声波发生器和若干设置在所述反应釜底部的超声波振子，所述超声波发生器与每个所述超声波振子连接。

进一步地，所述剪切乳化装置包括多套，所述高速分散装置设于所述反应釜的中间位置，多套所述剪切乳化装置设于所述高速分散装置的四周。

进一步地，还包括设置于所述反应釜外的生产控制器，所述生产控制器与所述高速分散装置和每套所述剪切乳化装置并联连接。

进一步地，所述高速分散装置的转速范围为0～5000rpm。

进一步地，所述剪切乳化装置的转速范围为0～16000rpm。

进一步地，所述超声波发生器的频率范围为20～100khz。

本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型在一个反应釜上设置有高速分散装置、剪切乳化装置和超声波分散装置，实现在同一反应釜内同时对石墨液进行高速分散、高速剪切乳化和超声波分散处理，使石墨液充分分散、乳化，同时提高了效率；通过设置离心分离装置，对未达到规定尺寸的石墨液实现再次分散乳化，确保处理后的石墨液达到要求尺寸，保证了石墨液的质量，同时提高了效率。

2.本实用新型设置多个剪切乳化装置，使反应釜内各位置的石墨液得到充分乳化，提高了效率。

3.通过设置生产控制器，实现对高速分散装置和剪切乳化装置的分别控制，可以针对不同的产品要求进行装置的参数调整及工作数量调整，此外，通过超声波分散装置实现反应釜内整体超声波分散处理或局部超声波分散处理，提高了装置的通用性。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的分散乳化装置的示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的高速分散装置的示意图；

图3是本实用新型实施例一提供的剪切乳化装置的示意图；

图4是本实用新型实施例一提供的离心分离装置的示意图；

图5是本实用新型实施例二提供的分散乳化装置的示意图。

图中：

1-反应釜；11-投料口；12-流出口；13-流入口；

3-高速分散装置；31-分散机电机；32-分散机主轴；33-搅拌头；

4-剪切乳化装置；41-剪切乳化机电机；42-剪切乳化机主轴；43-乳化头；44-连接固定杆；431-乳化定子；432-定子槽；

5-超声波分散装置；51-超声波发生器；52-超声波振子；53-振子仓；

6-离心分离装置；61-离心分离机；62-进料口；63-回料口；64-出料口；65-进料管；66-回料管；611-物料入口；612-重相出料口；613-轻相出料口；

7-生产控制器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一：

如图1-4所示，本实用新型提供了一种分散乳化装置，包括反应釜1，反应釜1上设有投料口11，反应釜1上安装有高速分散装置3、剪切乳化装置4和超声波分散装置5；反应釜1下方设置有离心分离装置6，离心分离装置6设有进料口62、回料口63和出料口64，进料口62与反应釜1底部连通，回料口63与反应釜1的顶部连通。该分散乳化装置在一个反应釜1上设置有高速分散装置3、剪切乳化装置4和超声波分散装置5，实现在同一反应釜1内同时对石墨液进行高速分散、高速剪切乳化和超声波分散处理，使石墨液充分分散、乳化，同时提高了效率；通过设置离心分离装置6，对未达到规定尺寸的石墨液实现再次分散乳化，确保处理后的石墨液达到要求尺寸，保证了石墨液的质量，同时提高了效率。

其中，如图2所示，高速分散装置3包括安装在反应釜1顶部的分散机电机31，分散机电机31连接有伸入反应釜1内的分散机主轴32，分散机主轴32的下端固定有搅拌头33。分散机电机31可以选用常规的电机，例如，直流电机、交流电机等。优选地，高速分散装置3选用速度范围为0～5000rpm，用以产生足够的动力带动搅拌头33旋转，实现对大批量物料进行分散。

分散机主轴32与分散机电机31可以采用常规方法进行连接，例如，联轴器、齿轮传动、皮带传动、链条传动、蜗轮蜗杆传动等，可以根据分散机电机31的设置位置选择合适的连接方式。

搅拌头33与分散机主轴32可以采用常规方法进行连接固定，例如，联轴器、螺纹连接、焊接等。搅拌头33的形状可以根据实际工况进行选择，例如，涡轮式、螺杆式、框式、盘式、叶桨式等。

在工作过程中，分散机电机31驱动分散机主轴32，从而使连接在分散机主轴32上的搅拌头33旋转，通过搅拌头33的旋转，使物料在反应釜1内剧烈运动，物料与搅拌头33和反应釜1内壁发生碰击和剪切，使物料迅速分散、均质、混合。

如图3所示，剪切乳化装置4包括安装在反应釜1顶部的剪切乳化机电机41，剪切乳化机电机41连接有伸入反应釜1内的剪切乳化机主轴42，剪切乳化机主轴42的下端连接有乳化头43。剪切乳化机电机41可以选用常规的电机，例如，直流电机、交流电机等。优选地，剪切乳化装置4选用速度范围为0～16000rpm，用以带动剪切乳化机主轴42和乳化头43高速旋转，使物料充分乳化。

与高速分散装置3类似，剪切乳化机主轴42与剪切乳化机电机41可以采用常规方法进行连接，这里不再赘述。乳化头43包括与剪切乳化机主轴42直接连接的乳化转子(乳化转子图中未示出)，乳化转子外套装有乳化定子431，乳化定子431通过连接固定杆44与反应釜1内壁连接，乳化定子431上设有定子槽432。

在工作过程中，剪切乳化机电机41驱动剪切乳化机主轴42，从而使直接连接在剪切乳化机主轴42上的乳化转子旋转。在高速旋转的乳化转子产生的离心力作用下，物料从乳化头43的上下进料区域同时从轴向吸入工作腔内，离心力将物料从径向甩入乳化定子431和乳化转子之间狭窄的间隙中，同时受到离心挤压、撞击等作用力，使物料初步分散乳化。由于乳化转子高速旋转，在乳化转子的外端会产生一定的线速度，并形成强烈的机械及液力剪切、液层摩擦、撞击撕裂，使物料充分的分散、乳化、均质、破碎，同时通过定子槽432射出。物料不断高速地从径向射出，在物料本身和反应釜1内壁的阻力下改变流向，与此同时，在乳化转子产生的上、下轴向抽吸力的作用下，又形成上、下两股翻动湍流。物料经过数次循环，最终完成分散、乳化、均质过程，以得到无气泡细腻的物料。

本实施例中，为进一步增强分散效果，还设置有超声波分散装置5。其中，如图1所示，超声波分散装置5包括安装在反应釜1底部的若干超声波振子52。由于物料中的固体会由于重力沉积在反应釜1的下部，因此将若干超声波振子52设置在反应釜1底部，可以使物料得到充分分散，增强分散效果，提高分散效率。优选地，超声波振子52与反应釜1底贴合连接，例如，螺纹连接、粘接等，使超声波振动可以有效地传递到反应釜1内，减少振动损失。当然，根据需要，也可以将若干超声波振子52沿周向设置于反应釜1下部的外侧壁，同样能够起到增强物料分散效果的作用。

优选地，在反应釜1外部还设置有超声波发生器51。超声波发生器51可以把市电转换成与超声波振子52相匹配的高频交流电信号，用于驱动超声波振子52工作。超声波发生器51为现有技术的成熟技术产品，可以根据需要调节超声波频率及超声时间，本实用新型不做详细描述。在本实施例中，优选地，超声波发生器51的频率采用20～100khz，可以根据实际物料的分散情况进行调节。超声波发生器51与每个超声波振子52电性连接。超声波发生器51与超声波振子52间的电连接方式为本领域现有技术，这里不再赘述。

可选地，反应釜1底部设置有振子仓53，用于放置超声波振子52。振子仓53为密封结构，用于隔绝超声波振子52，使超声波振子52保持干燥，防止超声波振子52因进水、受潮，影响正常工作。振子仓53的高度要略大于超声波振子52的高度，由于超声波振子52在工作时，会发生振动，因此，需要为其提供足够的振动空间，便于超声波振子52工作，同时减小噪音。

在工作过程中，可以根据物料尺寸要求，通过超声波发生器51调节超声波频率、超声时间及超声波振子52工作数量，启动超声波发生器51后，超声波振子52进行振动发出超声波，并传递到反应釜1内，当反应釜1内的物料接触到强烈的超声波振动时，超声波会在物料中传播，导致交替产生高低压循环。在低压循环期间，随着物料蒸汽压力的升高，会在物料中产生高强度的小真空气泡，当气泡达到一定的大小时，会在高压循环期间剧烈的崩溃。在这种物料内部爆破的过程中，局部高压会产生高速物料射流，以扰乱物料内颗粒的团聚，并导致物料中各颗粒之间的剧烈碰撞，从而提高物料的均匀性和稳定性。超声波分散装置5不与物料直接接触，有效的减少了摩擦磨损和清洁时间，增加了物料的分散效果，同时也提高了设备的使用寿命。

优选地，在反应釜1底部，偏离超声波振子52的一侧设置有流出口12，实现反应釜1内物料的流出。

本实施例中，在反应釜1的外部设置离心分离装置6，实现物料的分离，将未达到规定尺寸的石墨液重新循环至反应釜1内，实现再次分散乳化，确保处理后的石墨液达到要求尺寸，保证石墨液的质量，同时提高效率。

离心分离装置6包括离心分离机61。离心分离机61可以利用离心作用，使未充分分散乳化的物料分离出来。离心分离机61设置有物料入口611、重相出料口612和轻相出料口613，离心分离机61为现有技术的成熟技术产品，本实用新型不做详细描述，本领域技术人员可以根据物料的状态和要求进行选择。

优选地，离心分离装置6设置有进料口62，进料口62设置在离心分离装置6的一侧，与离心分离机61的物料入口611相连通，并通过进料管65与反应釜1底部的流出口12相连通，使反应釜1内的物料可以流入离心分离机61中。

优选地，回料口63设置在离心分离装置6背离进料口62的一侧，与离心分离机61的重相出料口612相连通，并通过回料管66与反应釜1顶部的流入口13相连通，使未充分分散乳化的物料可以流回反应釜1内。可选地，在回料口63处设置加压装置，例如，泵，以加快回料管66中物料的流动速度，提高效率。

优选地，出料口64与回料口63垂直设置在离心分离装置6的同一侧，出料口64与离心分离机61的轻相出料口613相连通，实现物料的流出。

本实施例中，物料经由投料口11进入反应釜1内，在高速分散装置3、剪切乳化装置4和超声波分散装置5的作用下，使物料在反应釜1内同时进行高速分散、乳化和超声波分散处理，确保了物料分散、乳化彻底。反应釜1内的处理后的物料通过流出口12经由进料管65进入离心分离机61中，利用离心作用，使未充分分散乳化的物料通过回料口63，经由回料管66流回反应釜1内，再次进行分散乳化；而充分分散乳化的物料通过出料口64流出，完成分散乳化过程。

实施例二：

图5是本实施例提供的分散乳化装置的示意图，如图5所示，本实施例提供的分散乳化装置的结构与实施例一的结构基本相同，其区别之处在于：

本实施例中，剪切乳化装置4包括多套。高速分散装置3设于反应釜1的中间位置，多套剪切乳化装置4设于高速分散装置3的四周。优选地，本实施例设有四套剪切乳化装置4，四套剪切乳化装置4围绕高速分散装置3，均匀分布在反应釜1内。

进一步优选地，在反应釜1外部设置有生产控制器7。生产控制器7与高速分散装置3和每套剪切乳化装置4连接，用于分别控制高速分散装置3和每套剪切乳化装置4的转速。

生产控制器7包括电源模块和电控单元。电源模块用于给高速分散装置3和每套剪切乳化装置4供电，电源模块可以采用蓄电池、外接直流电源或外接交流电源等；电控单元与高速分散装置3和每套剪切乳化装置4的控制电路电性连接，可利用单片机控制高速分散装置3和每套剪切乳化装置4的转速。控制电路的设置为本领域的现有技术，这里不再赘述，示例性地，可以参考申请号201220583800.7一种电机控制系统中提供的电路。

可选地，电控单元的控制电路采用并联电路，以实现高速分散装置3和每套剪切乳化装置4的单独控制，可以针对不同的物料尺寸要求进行装置的参数调整。

本实施例中，根据实际物料的尺寸需要，通过生产控制器7分别调整高速分散装置3和每套剪切乳化装置4的转速和工作数量，并通过超声波发生器51调节超声波频率、超声时间和超声波振子52的工作数量。物料经由投料口11进入反应釜1内，分散机电机31依照生产控制器7调整的转速旋转，并驱动分散机主轴32，使连接在分散机主轴32上的搅拌头33旋转，使反应釜1内的物料发生流动，从而对物料进行初步分散；每套剪切乳化机电机41依照生产控制器7调整的转速分别旋转，并分别驱动剪切乳化机主轴42，使连接在剪切乳化机主轴42上的乳化头43旋转，从而对物料进行充分的分散、乳化、均质和破碎，以得到无气泡细腻的物料；超声波发生器51控制超声波振子52振动发出超声波，以扰乱反应釜1内物料颗粒的团聚，并导致物料中各颗粒之间的剧烈碰撞，从而进一步提高物料的均匀性和稳定性。然后，反应釜1内的物料通过流出口12经由进料管65进入离心分离机61中，利用离心作用，使未充分分散乳化的物料通过回料口63，经由回料管66流回反应釜1内，再次进行分散乳化；而充分分散乳化的物料通过出料口64流出，完成分散乳化过程。

本实用新型使石墨液充分分散、乳化，确保处理后的石墨液达到要求尺寸，保证了石墨液的质量，同时提高了效率及装置的通用性。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。