TWI853206B

TWI853206B - 用於控制超微粉粒子成形的控制器

Info

Publication number: TWI853206B
Application number: TW111102264A
Authority: TW
Inventors: 鐘筆
Original assignee: 鐘筆
Priority date: 2021-01-25
Filing date: 2022-01-19
Publication date: 2024-08-21
Also published as: WO2022156229A1; TW202235148A

Abstract

本發明涉及一種用於控制超微粉粒子成形的控制器，其內部是一經過保溫的通道，保溫結構控制通過控制內層通道內的不同區域的溫度，載流氣速度與管道截面尺寸的設計控制載流氣通過內部各區域的速度，穩定可控的溫度場與速度場為超微粉粒子成形營造條件，製備出期望達到的粒徑和形貌的粒子。

Description

用於控制超微粉粒子成形的控制器

本發明屬於使用蒸發冷凝氣相法製備超微粉粒子技術領域，特別是指一種用於控制超微粉粒子成形的控制器。

使用蒸發冷凝氣相法製備超微粉粒子成形技術的過程是將所需製備的物質先經過高溫加熱氣化後，再由氣態經液態後固化成形的過程。因為所需製備的超級粉粒子為微觀材料，多為奈米級、亞微米級或微米級粉末，成形的粒子尺寸較小，形成速度非常快，溫度非常高，成形的技術原理雖然簡單，但是實際運用卻非常困難。如需製備出可以批量使用的粒徑均勻、形貌穩定、分散良好的粉末粒子，難度更大。

常用方法包括擴口結構，讓蒸氣流動速度放慢然後去控制粒子成形；或是吹氣冷卻結構，讓蒸氣快速冷卻。兩種方法存在氣流內外層溫度不均勻的缺陷，或存在吹氣進氣內層導致內部流態不均勻的缺陷，都會導致大量超小與超大顆粒的出現，粉末品質不良，嚴重影響超微粉末的後續使用。

本發明的目的是提供一種用於控制超微粉粒子成形的控制器，以解決現技術中蒸氣的氣流內外層溫度不均勻，或吹氣進氣內層導致內部流態不均勻，導致大量超小與超大顆粒的出現，粉末品質不良，嚴重影響超微粉末的後續使用的問題。

本發明是通過以下技術內容實現的：

一種用於控制超微粉粒子成形的控制器，控制器的前端與前序配合裝置連接，後端與後序配合裝置連接；控制器包括外層殼體結構、中間保溫層及內層熱傳導層；所述外層殼體結構為夾套結構，夾套結構內用於流通冷卻劑；所述中間保溫層為單層或多層結構；所述內層熱傳導層，形成經過保溫處理的通道，用於將通道內流通的物質的溫度通過熱傳導或熱輻射的方式進行間接控制。

可選的，通道的內腔與前序配合裝置的內腔及後序配合裝置的內腔連接；前序配合裝置的內腔的內部形狀與內徑、通道的內腔的內部形狀與內徑、後序配合裝置的內腔的內部形狀與內徑三者相同或相似，或者，具有不同的內部形狀或不同的內徑。

可選的，具有不同的內形或不同的內徑時，其內腔的連接處為台階形連接、平緩變形連接，或者，通道的內腔為前序配合裝置的內腔或後序配合裝置的內腔的內部形狀與內徑的中轉變形體。

可選的，所述外層殼體結構的內腔與前序配合裝置的殼體的內腔及後序配合裝置的殼體的內腔連接；前序配合裝置的殼體的內腔的內部形狀與內徑、外層殼體結構的內腔的內部形狀與內徑，後序配合裝置的殼體的內腔的內部形狀與內徑三者相同或相似，或者，具有不同的內部形狀或不同的內徑。

可選的，具有不同的內部形狀或不同的內徑時，其內腔的連接處為台階形連接、平緩變形連接，或者，外層殼體結構的內腔為前序配合裝置的殼體內腔或後序配合裝置的殼體的內腔內部形狀與內徑的中轉變形體。

可選的，通道分別與前序配合裝置和後序配合裝置連接，在連接處設置有子母口卡套和限位件，以防止回流液體流出所述通道。

可選的，所述通道為多節拼接結構，或者，所述通道為與前序配合裝置或後序配合裝置一體式結構中的功能段。

可選的，所述內層熱傳導層的材料為一種或多種耐溫材料的組合。

可選的，在通道外設置有加熱裝置，所述加熱裝置為加熱管，或採用中頻加熱、電阻加熱、電磁加熱或熱液管加熱的方式。

本發明的有益效果是：

本發明用於控制超微粉粒子成形的控制器，其內部是一經過保溫的通道，保溫結構通過控制內層通道內的不同區域的溫度，載流氣速度與管道截面尺寸的設計控制載流氣通過內部各區域的速度，穩定可控的溫度場與速度場為超微粉粒子成形營造條件，讓需製備的物質由氣態變為液態，液態變為固態，氣態相互碰接凝結為較小液核，較小液核相互碰接成為較大液滴或氣態與較小液核碰撞結為較大液滴，較大液滴繼續相互碰撞長大或固化為固態顆粒，較小液核與固態顆粒結合為較大固態顆粒或成為核殼結構，氣態與固態顆粒結合為較大固態顆粒或成為核殼結構，固態顆粒繼續冷卻，從而製備出期望達到的粒徑和形貌的粒子。

以下通過實施例來詳細說明本發明的技術方案，以下的實施例僅是示例性的，僅能用來解釋和說明本發明的技術方案，而不能解釋為是對本發明技術方案的限制。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「豎直」、「水平」、「內」、「外」等指示方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為是對本發明的限制，此外，術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電性連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，也可以是兩個元件內部的連通。對於本案所屬領域具有通常知識者而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

如圖1所示，本申請提供一種用於控制超微粉粒子成形的控制器，控制器的前端與前序配合裝置連接。在本實施例中，控制器的前端與金屬蒸汽產生裝置的出氣口連接。控制器的後端與後序配合裝置連接。在本實施例中，控制器的後端與收集器的進氣口連接。在本申請的其它實施例中，控制器也可以與其它能夠配合的裝置連接，在此不進行詳細的說明。

控制器自外向內依次包括外層殼體結構1、中間保溫層2及內層熱傳導層3，並且內層熱傳導層3形成通道，用於通過需要製備的超微粉物質與載流氣混合物。

外層殼體結構1為夾套結構，由內層殼體和外層殼體組成，在內層殼體與外層殼體之間通入冷卻劑。在外層殼體上，設置有冷卻劑進口8和冷卻劑出口9，冷卻劑進口8與冷卻劑進液管連接，冷卻劑出口9與冷卻劑回流管連接。在本申請中，冷卻劑可以為液體冷卻劑，也可以為氣體冷卻劑。其中，液體冷卻劑可比如為水、液氮等能夠用於冷卻劑的物質，氣體冷卻劑可比如為與載流氣相同的物質，或者其它惰性氣體等。從成本及方便角度出發，可選擇水為冷卻劑。

在外層殼體結構1的前端設置有與前序配合裝置連接的結構6，如法蘭、快接頭或其它用於連接的結構。在本實施例中，外層殼體結構1的前端為法蘭。在外層殼體結構1的後端設置有與後序配合裝置連接的結構7，如法蘭、快接頭或其它用於連接的結構。在本實施例中，外層殼體結構1的後端為法蘭。

在外層殼體結構1上設置有用於連接中間保溫層2的開口，包括加熱器進口10和加熱器出口11，用於通過對中間保溫層加熱的裝置。該開口為通電開口或通液開口或通氣開口，用於給中間保溫層2加熱使用。

中間保溫層2為單層或多層結構。當為多層結構時，可以使用多種材料的搭配使用，例如，可以選用保溫或耐溫氈狀材料、多孔蜂窩結構保溫或耐熱材料等製成，也可以選用保溫或耐溫材料中的一種或幾種的多層結構。保持中間保溫層2的外壁與外層殼體結構1良好的配合度，以及保持中間保溫層2的內壁與內層熱傳導層3的良好配合，可以達到對內層熱傳導層3的位置固定的目的。

內層熱傳導層3，用於將通道內流通的物質的溫度通過熱傳導或熱輻射方式進行間接控制。通過形成較為穩定的不同溫度區域為所需製備的物質的超微粉粒子穩定成形提供條件，避免因為所需製備的物質熔點與沸點溫度較高，直接通入其他冷卻氣進行冷卻而形成的急冷渦流，造成溫度區域的不穩定與流態的不穩定，導致所製備的超微粉粒子的尺寸大小與形貌難以控制。

在本發明的其它實施例中，內層熱傳導層3的結構可以是多節拼接結構，或者，為與前序配合裝置或後序配合裝置一體式結構中的功能段。內層熱傳導層3的材料可以選用一種或多種耐溫材料的組合。

為了保持與控制內部管道內腔的溫度，可以在內部管道外設置加熱裝置。加熱裝置可以為加熱管，或採用中頻加熱、電阻加熱、電磁加熱、熱液管加熱等各類加熱方式，目的是通過加熱控制溫度場內不同區域的溫度。

在本實施例中，通道的內腔與前序配合裝置的內腔及後序配合裝置的內腔連接，並且前序配合裝置的內腔的形狀及內徑、通道的內腔的形狀及內徑、後序配合裝置的內腔的形狀及內徑相同或相似，也可以選擇三者的內腔的形狀及內徑不同。若三者的內腔及內徑不同，其內腔的連接處為台階形連接、平緩變形連接，或通道的內腔為前序配合裝置的內腔或後序配合裝置的內腔的內部形狀與內徑的中轉變形體。

在本發明的實施例中，所述外層殼體結構1的內腔與前序配合裝置的殼體的內腔及後序配合裝置的殼體的內腔連接；前序配合裝置的殼體的內腔的內部形狀與內徑、外層殼體結構的內腔的內部形狀與內徑，後序配合裝置的殼體的內腔的內部形狀與內徑三者相同或相似，或者，具有不同的內部形狀或不同的內徑。若具有不同的內部形狀或不同的內徑，其內腔的連接處為台階形連接、平緩變形連接，或外層殼體結構1的內腔為前序配合裝置的殼體的內腔或後序配合裝置的殼體的內腔內部形狀與內徑的中轉變形體。

所述通道分別與前序配合裝置和後序配合裝置連接，在連接處設置有子母口卡套和限位件，以防止回流液體流出所述通道。

儘管已經示出和描述了本發明的實施例，對於本案所屬領域具有通常知識者而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變形，本發明的範圍由所附權利要求極其等同限定。

1:外層殼體結構 2:中間保溫層 3:內層熱傳導層 4:超微粉物質與載流氣混合物的進口端 5:超微粉物質與載流氣混合物的出口端 6:與前序配合裝置連接的結構 7:與後序配合裝置連接的結構 8:冷卻劑進口 9:冷卻劑出口 10:加熱器進口 11:加熱器出口

圖1為本發明用於控制超微粉粒子成形的控制器的結構示意圖。

無。

1:外層殼體結構

2:中間保溫層

3:內層熱傳導層

4:超微粉物質與載流氣混合物的進口端

5:超微粉物質與載流氣混合物的出口端

6:與前序配合裝置連接的結構

7:與後序配合裝置連接的結構

8:冷卻劑進口

9:冷卻劑出口

10:加熱器進口

11:加熱器出口

Claims

一種用於控制超微粉粒子成形的控制器，其中該控制器的前端與一前序配合裝置連接，其後端與一後序配合裝置連接，該前序配合裝置為金屬蒸汽產生裝置；該控制器包括一外層殼體結構、一中間保溫層及一內層熱傳導層；該外層殼體結構為一夾套結構，該夾套結構內用於流通冷卻劑；該中間保溫層為一單層或多層結構；該內層熱傳導層形成經過保溫處理的一通道，用於將該通道內流通的物質的溫度通過熱傳導或熱輻射的方式進行間接控制。
如請求項1所述之用於控制超微粉粒子成形的控制器，其中該通道的內腔與該前序配合裝置的內腔及該後序配合裝置的內腔連接；該前序配合裝置的內腔的內部形狀與內徑、該通道的內腔的內部形狀與內徑、該後序配合裝置的內腔的內部形狀與內徑三者相同或相似，或者，三者具有不同的內部形狀或不同的內徑。
如請求項2所述之用於控制超微粉粒子成形的控制器，其中，當該前序配合裝置的內腔的內部形狀與內徑、該通道的內腔的內部形狀與內徑、或該後序配合裝置的內腔的內部形狀與內徑具有不同的內部形狀或不同的內徑時，其內腔的連接處為台階形連接、平緩變形連接，或者，該通道的內腔為該前序配合裝置的內腔或該後序配合裝置的內腔的內部形狀與內徑的中轉變形體。
如請求項1所述之用於控制超微粉粒子成形的控制器，其中該外層殼體結構的內腔與該前序配合裝置的殼體的內腔及該後序配合裝置的殼體的內腔連接；該前序配合裝置的殼體的內腔的內部形狀與內徑、該外層殼體結構的內腔的內部形狀與內徑，該後序配合裝置的殼體的內腔的內部形狀與內徑三者相同或相似，或者，具有不同的內部形狀或不同的內徑。
如請求項4所述之用於控制超微粉粒子成形的控制器，其中，該前序配合裝置的殼體的內腔的內部形狀與內徑、該外層殼體結構的內腔的內部形狀與內徑，或該後序配合裝置的殼體的內腔的內部形狀具有不同的內形或不同的內徑時，其內腔的連接處為台階形連接、平緩變形連接，或者，該外層殼體結構的內腔為該前序配合裝置的殼體內腔或該後序配合裝置的殼體的內腔內部形狀與內徑的中轉變形體。
如請求項1所述之用於控制超微粉粒子成形的控制器，其中該通道分別與該前序配合裝置及該後序配合裝置連接，且在其連接處設置有一子母口卡套及一限位件，以防止回流液體流出該通道。
如請求項1或6所述之用於控制超微粉粒子成形的控制器，其中，該通道為一多節拼接結構，或者，該通道為與該前序配合裝置或該後序配合裝置一體式結構中的一功能段。
如請求項1所述之用於控制超微粉粒子成形的控制器，其中該內層熱傳導層的材料為一種或多種耐溫材料的組合。
如請求項1所述之用於控制超微粉粒子成形的控制器，其中，在該通道外設置有一加熱裝置，該加熱裝置為一加熱管，或採用中頻加熱、電阻加熱、電磁加熱或熱液管加熱的方式。