[发明专利]用于减小尺寸的装置和方法

说明书

技术领域

本发明提供了一种用于减小物料尺寸的装置和方法。所述装置和方法也可以减少物料的水分含量。

背景技术

已存在几种用于无机械作用地处理物料的装置以减小物料的颗粒尺寸。这些装置中的大多数由入口管、带有叶轮风扇(impeller fan)的旋风室(cyclone chamber)构成，所述叶轮风扇用于吸入空气和待通过该系统进行处理的物料。高压气流被用于在旋风室中产生涡流，旋风室能够捕获物料并使物料保持在气旋悬浮状态(cyclonic suspension)，物料在其中被分级。

在WO 98/35756中描述了这种装置的示例。WO 98/35756描述了一种机器，该机器带有可调节长度的旋风室来调节所述装置，以获得由风扇产生的特定谐振频率下的驻波。WO 00/24518指出WO 98/35756的工艺存在许多困难，主要的一个就是在旋风室中发生的物理过程没有将所有的物料都降解成所需的尺寸，因而其结果是，未降解的物料排出腔室并撞击叶轮。由此产生的作用力使得即使采用人们所知道的最结实的材料来制造，风扇也维持不了几个小时。

发明内容

本发明试图解决上述问题，并且特别提供了用于减小物料尺寸的改进方法和装置。本发明还提供了从物料中去除水分的方法和装置。

根据一个方面，本发明提供了用于减小物料尺寸的方法，该方法包括以下步骤：

-通过给料组件(feed assembly)将物料供给到旋风室中，所述旋风室具有长形圆筒状导管，所述长形圆筒状导管具有截头圆锥部分(frusto-conical section)；

-将至少一种粘度改性剂(viscosity modifying agent)加入旋风室中；以及

-在旋风室内提供旋涡流体束(cyclonic fluid stream)。

根据特定的方面，旋风室内的旋涡流体束可以具有满足1×10^-8m²/s≤ν≤1×10^-1m²/s的运动粘度(ν)。

根据特定的方面，粘度改性剂可以是运动粘度改性剂。

将至少一种粘度改性剂加入旋风室中的步骤可在将物料供给到旋风室中的步骤之前或之后进行。可以添加任何适宜的粘度改性剂。例如，粘度改性剂可以选自由：潮湿空气、水、暖空气、冷空气、氧气、氮气、氩气、二氧化碳、水基表面活性剂(water-based surfactant)、硫酸钙、玻璃、氧化硼、氟化钙、氧化铝以及它们的组合所组成的组中。

可以将任何适宜量的粘度改性剂添加到旋风室中。特别地，将粘度改性剂加入旋风室中使得旋风室内的旋涡流体束的运动粘度(ν)满足1×10^-8m²/s≤ν≤1×10^-1m²/s。

根据特定的方面，旋涡流体束由一种设备提供，所述设备位于旋风室的截头圆锥部分末端所形成的开口处。

所述方法可以进一步包括收集尺寸已减小的物料的步骤。特别地，尺寸已减小的物料的平均颗粒尺寸可以是5nm-150μm。

根据第二方面，本发明提供了用于根据本发明第一方面中的方法的减小物料尺寸的装置。该装置可以包括：

-具有长形圆筒状导管的旋风室，所述长形圆筒状导管具有截头圆锥部分；

-用于在旋风室内产生旋涡流体束的设备，所述旋风室的截头圆锥部分端接于形成所述设备入口的开口处；

-在与截头圆锥部分相对的端部处与旋风室流体连通(fluid connection)的空气入口管；以及

-用于将物料供给到旋风室的给料组件。

所述给料组件还可以用于供给至少一种粘度改性剂。

所述装置可以进一步包括计算机控制系统，所述计算机控制系统用于控制通过给料组件供给到旋风室中的物料、空气和/或粘度改性剂的量。粘度改性剂可以是运动粘度改性剂。特别地，计算机控制系统能够监测旋风室内的旋涡流体束的运动粘度(ν)，并相应地调节通过给料组件供给到旋风室中的物料、空气和/或粘度改性剂的量。

本发明第三方面的内容是用于减小物料尺寸的方法，该方法包括以下步骤：

-通过给料组件将物料供给到旋风室中，所述旋风室具有长形圆筒状导管，所述长形圆筒状导管具有截头圆锥部分；以及

-在旋风室内提供旋涡流体束。