本发明专利技术涉及一种双层连续式超声雾化分级装置及分级方法，分级装置包括第一容器，第一容器底部连接雾化管道的一端，雾化管道的另一端连接至第二容器，第二容器通过循环管道连接至第一容器；雾化管道具有水平段，其内部沿水平方向设有多个压电陶瓷超声雾化器，水平段的雾化管道通过多个连通器与水雾输送管道连接，所述水雾输送管道的一端为气体入口端，另一端连接气液分离器；位于多个连通器下游的雾化管道中设有水位溢流装。本发明专利技术的双层连续式超声雾化分级方法的分级精度较高，能满足亚粉体颗粒的分级要求，可进行连续化的超声雾化分级，分级精度可达亚微米级，生产效率高。
A double layer continuous ultrasonic atomization classification device and classification method
【技术实现步骤摘要】
一种双层连续式超声雾化分级装置及分级方法
本专利技术涉及粉体分级设备
，尤其是一种双层连续式超声雾化分级装置及分级方法。
技术介绍
微细粉末作为一类重要的工业原料，在轻工业、食品、化工、能源、宇航等领域的应用日益扩大。随着对微细粉体材料的粒度大小、纯净度、形貌等方面的性能要求逐渐提高，进而推动粉末制备技术朝着窄粒度、高精度、低成本和亚微米级的方向发展。超声雾化是利用超声能量使液体在气相中形成微细雾滴的过程，超声波雾化法是将超细粉末目标体溶解于特定的溶剂中，并配成一定浓度的母液，然后经超声雾化器产生微米级的雾滴，该雾滴被载气带走后可得到均匀粒径的超细粉体材料。由于工艺方法决定的粉体特性诸如颗粒尺寸大小、粒径分布、粉末几何形状等方面难以满足某些领域对高性能粉末的使用要求。在公告号为CN209189103U《超声波雾化器》的专利中提供了一种新型超声雾化器，主要包括外壳体以及雾化发生单元，雾化后气体能够快速散开，提高了出雾量，但是本装置不能对雾化液体进行连续雾化，也无法调节雾化量。在公告号为CN109647639A《一种亚微米级粉末的超声波雾化分级装置及其应用》提供的超声波雾化分级装置不能有效控制超声悬浮液的液位高度，不能适应不同浓度的悬浮液。传统的粉体分级最小颗粒粒径一般在微米级范围，还缺乏亚微米级颗粒分级技术。超声雾化技术可应用于亚微米颗粒分级。本专利技术专利的目的是开发一种满足亚微米级颗粒分级要求、能实现连续化分级的超声雾化分级装置。
技术实现思路
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种双层连续式超声雾化分级装置及分级方法，可实现亚微米级颗粒的分级，同时可以使悬浮液进行连续的颗粒分级，调节悬浮液高度，适应不同浓度溶液的悬浮液超声雾化。本专利技术所采用的技术方案如下：一种双层连续式超声雾化分级装置，包括第一容器，第一容器侧方位连接雾化管道的一端，雾化管道的另一端连接至第二容器，第二容器通过循环管道连接至第一容器；雾化管道具有水平段，其内部沿水平方向设有多个压电陶瓷超声雾化器，水平段的雾化管道通过多个连通器与水雾输送管道连接，所述水雾输送管道的一端为气体入口端，另一端连接气液分离器；位于多个连通器下游的雾化管道中设有水位溢流装置。作为上述技术方案的进一步改进：所述压电陶瓷超声雾化器的结构为：包括金属基片，金属基片中部设有圆形凹槽，圆形凹槽中均匀密布有多个微型锥孔，金属基片的上表面粘接有压电陶瓷片，压电陶瓷片上开有与所述凹槽同轴设置的圆形通孔，微型锥孔的小径端位于靠近圆形通孔的一侧；压电陶瓷片的上表面及下表面焊接有导线，导线与水声功率放大器连接。多个连通器间隔设置，分别与多个压电陶瓷超声雾化器的位置上下对应，每个连通器的结构为：包括相互连通的下法兰盘和上法兰盘，所述下法兰盘和上法兰盘分别设置在雾化管道及水雾输送管道的侧壁，下法兰盘下侧设有与雾化管道连通的水雾入口，下法兰盘上侧设有与水雾输送管道连通的水雾出口。金属基片为直径为20mm、厚度0.1mm的合金金属片，所述圆形凹槽的外径为2.5mm；每个微型锥孔小径端的直径为10μm，大径端的直径为47μm；圆形通孔的直径为8mm。所述气液分离器的结构：包括细液滴收集器，其具有盛放液体的腔体，所述腔体顶面与水雾输送管道的末端连通，所述腔体底面连接气体出口管的一端，所述气体出口管的端部高出腔体底面，并且与水雾输送管道的末端之间留有间距；水雾输送管道中设有与其同轴的中心体，所述中心体呈柱状结构，其外壁上均布有多个沿轴向螺旋状延伸的导流叶片，中心体同时贯穿于水雾输送管道、细液滴收集器及气体出口管中。所述水位溢流装置的结构：水位溢流装置包括用法兰盘固定在管道中的溢流板，所述溢流板为PVC材料，悬浮液通过溢流孔流至第二容器中，防止大颗粒物料的累计，溢流板底部开有底流孔。第一容器与雾化管道的连接管路上设有压力表和流量阀；循环管道上设有循环泵；水雾输送管道为文丘里管道结构。一种双层连续式超声雾化分级装置的分级方法，具体流程如下：选择具有合适开口高度的溢流孔的溢流板，安装好；第一容器中盛有混合均匀的悬浮液，开启压电陶瓷超声雾化器及水声功率放大器，从气体入口端向水雾输送管道中通入氮气；开启流量阀控制悬浮液流量，确保悬浮液在雾化管道内流经压电陶瓷超声雾化器，且悬浮液在雾化管道内为非满流状态；压电陶瓷超声雾化器产生振动，悬浮液流经微型锥孔、圆形通孔，其中含有细径固态颗粒的液滴从密布的多个微型锥孔的小径端排出，形成细小雾化液滴；首次无法雾化的悬浮液流入第二容器中，通过循环管道及循环泵回流至第一容器中，参与下次雾化；雾化液滴在压强差的作用下，通过多个连通器从雾化管道向水雾输送管道中流动，在氮气气流作用下流向气液分离器；细小雾化液滴流经气液分离器，通过导流叶片的阻挡，在导流叶片上富集并沿导流叶片流动至细液滴收集器中，氮气则通过气体出口管流出。本专利技术的有益效果如下：本专利技术结构紧凑、合理，操作方便，通过压电陶瓷超声雾化器实现不同粒径液滴的雾化，利用伯努利原理，将雾化后的细小液滴通过水雾输送管道经气液分离器进行液滴分离，同时通过循环管道和实现连续分级，大大提高了分级效率，可使分级精度可达亚微米级。同时，本专利技术还具有如下优点：(1)利用循环泵对悬浮液进行循环处理，提高利用率。(2)压电陶瓷超声雾化器由于空化作用，会使其内部温度升高，但超声所雾化的溶液(雾滴)处于不断流动的状态，故可以解决超声作用过程中温度过高的问题。(3)雾化管道和水雾输送管道通过连通器连接，所用水雾输送管道为丘文里结构，根据伯努利原理，水雾输送管道气流速度快，压强小，雾化管道水流速度小，压强大，故雾化的液滴在压力差的作用下由雾化管道向水雾输送管道流动，可以实现溶液的有效雾化，提高其分级效率。(4)雾化后的液滴进入装有导流叶片的气液分离器后，可以有效实现气液分离，由于液体与气体的质量与密度不同，液滴会在导流叶片阻挡及重力作用下进入细液滴收集器，而氮气则从出口排出。(5)可以调节流量阀来控制入水口的流量，同时针对不同的物料悬浮液，更换不同溢流板，该不同的溢流板上的溢流孔开设高度不同，确保悬浮液在雾化管道内流经压电陶瓷超声雾化器同时控制水位，且悬浮液在雾化管道内为非满流状态，确保超声雾化效果。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为图1中A部放大图。图3为本专利技术压电陶瓷超声雾化器的结构示意图。图4为本专利技术气液分离器的安装结构示意图。图5为本专利技术溢流板的结构示意图。图中：1、第一容器；2、循环管道；3、循环泵；4、第二容器；5、压电陶瓷超声雾化器；51、压电陶瓷片；52、金属基片；53、微型锥孔；54、圆形通孔；6、雾化管道；7、流量阀；8、压力表；9、气体入口端；10、水雾输送管道；11、连通器；111、上法兰盘；112、水雾入口；113、水雾出口；114、下法兰盘；12、水位溢流装置；121、溢流孔；122、溢流板；1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双层连续式超声雾化分级装置，其特征在于：包括第一容器(1)，第一容器(1)左侧连接雾化管道(6)的一端，雾化管道(6)的另一端连接至第二容器(4)，第二容器(4)通过循环管道(2)连接至第一容器(1)；雾化管道(6)具有水平段，其内部沿水平方向设有多个压电陶瓷超声雾化器(5)，水平段的雾化管道(6)通过多个连通器(11)与水雾输送管道(10)连接，所述水雾输送管道(10)的一端为气体入口端(9)，另一端连接气液分离器(13)；位于多个连通器(11)下游的雾化管道(6)中设有水位溢流装置(12)。/n
【技术特征摘要】
1.一种双层连续式超声雾化分级装置，其特征在于：包括第一容器(1)，第一容器(1)左侧连接雾化管道(6)的一端，雾化管道(6)的另一端连接至第二容器(4)，第二容器(4)通过循环管道(2)连接至第一容器(1)；雾化管道(6)具有水平段，其内部沿水平方向设有多个压电陶瓷超声雾化器(5)，水平段的雾化管道(6)通过多个连通器(11)与水雾输送管道(10)连接，所述水雾输送管道(10)的一端为气体入口端(9)，另一端连接气液分离器(13)；位于多个连通器(11)下游的雾化管道(6)中设有水位溢流装置(12)。
2.如权利要求1所述的双层连续式超声雾化分级装置，其特征在于：所述压电陶瓷超声雾化器(5)的结构为：包括金属基片(52)，金属基片(52)中部设有圆形凹槽，圆形凹槽中均匀密布有多个微型锥孔(53)，金属基片(52)的上表面粘接有压电陶瓷片(51)，压电陶瓷片(51)上开有与所述凹槽同轴设置的圆形通孔(54)，微型锥孔(53)的小径端位于靠近圆形通孔(54)的一侧；压电陶瓷片(51)的上表面及下表面焊接有导线，导线与水声功率放大器连接。
3.如权利要求2所述的双层连续式超声雾化分级装置，其特征在于：多个连通器(11)间隔设置，分别与多个压电陶瓷超声雾化器(5)的位置上下对应，每个连通器(11)的结构为：包括相互连通的下法兰盘(114)和上法兰盘(111)，所述下法兰盘(114)和上法兰盘(111)分别设置在雾化管道(6)及水雾输送管道(10)的侧壁，下法兰盘(114)下侧设有与雾化管道(6)连通的水雾入口(113)，下法兰盘(114)上侧设有与水雾输送管道(10)连通的水雾出口(112)。
4.如权利要求2所述的双层连续式超声雾化分级装置，其特征在于：金属基片(52)为直径为20mm、厚度0.1mm的合金金属片，所述圆形凹槽的外径为2.5mm；每个微型锥孔(53)小径端的直径为10μm，大径端的直径为47μm；圆形通孔(54)的直径为8mm。
5.如权利要求1所述的双层连续式超声雾化分级装置，其特征在于：所述气液分离器(13)的结构：包括细液滴收集器(134)，其具有盛放液体的腔体，所述腔体顶面与水雾输送管道(10)的末端连通，所述腔体底面连接气体出口管(135)的一端，所述气...
【专利技术属性】
技术研发人员：俞建峰，唐永康，刘汇洋，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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