一种高效制造纳米级粉体的设备制造技术

一种高效制造纳米级粉体的设备，它涉及一种制造纳米级粉体的加工设备，高速旋转钢球（１）的中心点设置在流态化及高速气流冲击粉碎室（Ⅱ）内的高压喷嘴（５）喷射气流最强区域的中心处，高压喷嘴（５）成双数对称设置在流态化及高速气流冲击粉碎室（Ⅱ）的四周上，高速旋转钢球（１）的下端固定着钢球旋转装置（１８），在湍流粉碎及粗粒分离室（Ⅲ）内设置有湍流产生器（７）。如果再与立式笼屉高频振动球磨装置串接则可组成批量生产ｎｍ级粉体的高效制粉设备，由于增加了高速旋转钢球使冲击粉碎的动量增加了数千甚至数万倍，粉体的粉碎效果更好，生产效率有显著提高，特别适合脆性氧化物纳米粉体的批量生产。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种制造纳米级粉体的加工设备。
技术介绍
目前机械制粉设备有很多种，但多数都是只能制造微米级粉体，并且只能达到1-2微米，欲制造nm级粉体，则效率极其低下，原因是制粉设备内部结构不够合理，如流态化气流冲击粉碎装置中的粉碎室是一个中空室，粉体只能在高压喷嘴作用下在粉碎室内做柔性碰撞；又如高频振动球磨装置中的球磨室是单层密封结构，磨介钢球和粉体都是一次只能放入一种，而且磨介钢球易产生过厚跳动困难现象，这些粉碎装置粉碎效果都不好，并且只能一次制造一种粉体。
技术实现思路
本技术是针对现有制粉设备结构不合理，加工粉体难以达到nm级尺寸、生产效率低及只能制造一种粉体的缺点，研究一种能够连续、高效和能够批量生产纳米级粉体的机械加工设备，本技术包含流态气源室I、流态化及高速气流冲击粉碎室II、湍流粉碎及粗粒分离室III、气压调节室IV、粉体进给装置V。流态气源室I设置在最下方，其上依次设置有流态化及高速气流冲击粉碎室II，湍流粉碎及粗粒分离室III和气压调节室IV，粉体进给装置V固定在流态化及高速气流冲击粉碎室II的侧壁上。它还包含有高速旋转钢球1、钢球旋转装置18、湍流产生器7。高速旋转钢球1的中心点设置在流态化及高速气流冲击粉碎室II内的高压喷嘴5喷射气流最强区域的中心处，高压喷嘴5成双数对称设置在流态化及高速气流冲击粉碎室II的四周上，高速旋转钢球1的下端固定着钢球旋转装置18，在湍流粉碎及粗粒分离室III内设置有湍流产生器7。其工作原理是两个质量为m1和m2，速度为V1和V2的弹性物体碰撞时的动量为m1V1+m2V2，动能为1/2m1V12+1/2m2V22；假定粉体的质量为m1，碰撞前速度为V1，则动量为m1V1，动能为1/2m1V12，假定钢球质量为m2，钢球的动量为m2V2，动能为1/2m2V22，假定钢球质量m2＝1000克，粉体质量m1＝10毫克，则比值m2/m1＝105，钢球在6000-12000r/min的高速下转动，与没有钢球冲击时的动量比较相差数千甚至数万倍，所以粉体在高速旋转钢球的碰撞下粉碎效果要好很多。粉体通过粉体进给装置V而进入到流态化及高速气流冲击粉碎室II内，在高压喷嘴5及流态气源室I内的气流作用下与高速旋转钢球1相互碰撞粉碎，然后进入湍流粉碎及粗粒分离室III内，在湍流产生器7的作用下使气流速度增强，并产生激烈的湍流，粉体在剩余动能的带动下在气道内产生激烈碰撞与磨擦，实现进一步粉碎。由于流体受月牙形通道的限制，此时粗粒粉体的速度变慢而下沉返回到流态化及高速气流冲击粉碎室II内，再次接受冲击碰撞粉碎，粉体经反复冲击碰撞粉碎后，最后形成nm级粉体。本技术可以粉碎不同化学成份、不同性质的有机物或无机物，特别适合脆性氧化物纳米粉体的批量生产，如TiO2、AI203、SiO2等；在保证高效生产效率的前提下，对原料粉体的粒度有一定要求，一般粒度直径在30-5微米，制出的nm粉粒径在30-100nm之间，并呈正态分布。由于增加了高速旋转钢球和湍流产生器机构，使冲击粉碎的动量增加了数千甚至数万倍。又由于高速旋转钢球居中设置，喷嘴相对于钢球球心对称设置，因此钢球磨蚀均匀，粉体粉碎效果好，生产效率有显著提高。附图说明图1是本技术的整体结构示意图，图2是具体实施方式二的结构示意图，图3是具体实施方式三的结构示意图，图4是具体实施方式一中高压喷嘴的结构示意图，图5是具体实施方式四中高压喷嘴的结构示意图。具体实施方式一本实施方式由流态气源室I、流态化及高速气流冲击粉碎室II、湍流粉碎及粗粒分离室III、气压调节室IV、粉体进给装置V、高速旋转钢球1、钢球旋转装置18、湍流产生器7组成。流态气源室I设置在最下方，其上依次设置有流态化及高速气流冲击粉碎室II，湍流粉碎及粗粒分离室III和气压调节室IV，粉体进给装置V固定在流态化及高速气流冲击粉碎室II的侧壁上。高速旋转钢球1的中心点设置在流态化及高速气流冲击粉碎室II内的高压喷嘴5喷射气流最强区域的中心处，高压喷嘴5成双数对称设置在流态化及高速气流冲击粉碎室II的四周上，高速旋转钢球1的下端固定着钢球旋转装置18，在湍流粉碎及粗粒分离室III内设置有湍流产生器7。在流态气源室I的下端固定有主机支座19，在流态气源室I与流态化及高速气流冲击粉碎室II之间设置有支承板17和多孔导风板20。高压喷嘴5设置在流态化及高速气流冲击粉碎室II的侧壁上，高压喷嘴5与高压气环管14固定连接。粉体进给装置V由螺旋进料器15和进料斗27组成。螺旋进料器15与进料斗27固定连接，并且相通；粒度分离筒23与湍流产生器7的上端固定连接；导料板21设置在湍流粉碎及粗粒分离室III内，并与其侧壁形成粗粒返回环缝22；气压调节室IV的上端固定着粉体出口6。高压喷嘴5由喷嘴5-1、密封圈5-2、支座5-3、进气口5-4、堵头5-5组成；喷嘴5-1固定在支座5-3上，在喷嘴5-1右端的中心设有与喷嘴轴向平行的喷射孔5-6，在喷嘴5-1的左端开有进气小孔5-7，密封圈5-2设置在喷嘴5-1的外壁5-9与支座5-3的右侧壁之间，在支座5-3上设置有进气口5-4，堵头5-5固定在喷嘴5-1的左侧。具体实施方式二本实施方式与具体实施方式一不同的是它还包含有立式笼屉高频振动球磨粉碎装置26，立式笼屉高频振动球磨粉碎装置26的粉体入口3与粉体出口6固定连接。在立式笼屉高频振动球磨粉碎装置26的立式笼屉8内设置有带孔隔板10，从气流冲击高速旋转钢球碰撞粉碎出来的粉体通过气流从粉体出口6进入到固定连接在一起的立式笼屉高频振动球磨粉碎装置26中的立式笼屉8中，在振动装置4的作用下，立式笼屉8内的磨介钢球16和粉体一起振动，实现粉体的再一次粉碎，直至所需粒度后，从粉体出口2排出。本实施方式能进一步提高生产效率。如当喷嘴5的出口压力为0.8MPa，喷嘴气流速度0.8马赫数，钢球旋转速度为10000r/min，振动频率f为1000HZ/min，振幅A为5mm时，对原料粒径为5微米的钛白粉，制成平均粒径70nm时的生产率约为45Kg/h。当出口压力为1.0MPa，喷嘴气流速度1.0马赫数，钢球旋转速度10000r/min，振动频率f为1200HZ/min，振幅A为5mm，对粒径为8微米的原料要求制出粒径为60nm时的生产率为26Kg/h。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式二不同的是它只包含立式笼屉高频振动球磨粉碎装置，在立式笼屉高频振动球磨粉碎装置的立式笼屉8内设置有隔板10，在立式笼屉8的侧壁上设置有与立式笼屉格11相对应的密封小门12，在立式笼屉8的底板13的进口处设置有密封挡板25-1在顶板24的出口处设置有密封挡板25-2。工作时，可一次将相同或不同的粉体从密封小门12放入立式笼屉格11内，目的是可以同时制造多种nm级粉体，特别适合制造实验用的粉体。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一、二不同的是在高压喷嘴5的支座5-3上还设置有粉体入口5-8，目的是使粉体随同高压气流一起对高速转钢球1进行强制性喷射撞击粉碎。权利要求1.一种高效制造纳米级粉体的设备，它包含流态气源室(I)、流态化及高速气流冲击粉碎室(II)、湍流粉碎及粗粒分离室(III)、气压调节室(IV)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效制造纳米级粉体的设备，它包含流态气源室（Ⅰ）、流态化及高速气流冲击粉碎室（Ⅱ）、湍流粉碎及粗粒分离室（Ⅲ）、气压调节室（Ⅳ）、粉体进给装置（Ⅴ），流态气源室（Ⅰ）设置在最下方，其上依次设置有流态化及高速气流冲击粉碎室（Ⅱ），湍流粉碎及粗粒分离室（Ⅲ）和气压调节室（Ⅳ），粉体进给装置（Ⅴ）固定在流态化及高速气流冲击粉碎室（Ⅱ）的侧壁上，其特征在于它还包含高速旋转钢球（１）、钢球旋转装置（１８）、湍流产生器（７），高速旋转钢球（１）的中心点设置在流态化及高速气流冲击粉碎室Ⅱ内的高压喷嘴（５）喷射气流最强区域的中心处，高压喷嘴（５）成双数对称设置在流态化及高速气流冲击粉碎室Ⅱ的四周上，高速旋转钢球（１）的下端固定着钢球旋转装置（１８），在湍流粉碎及粗粒分离室Ⅲ内设置有湍流产生器（７）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志儒，闫牧夫，高彩桥，
申请(专利权)人：刘志儒，
类型：实用新型
国别省市：93[中国|哈尔滨]