[发明专利]一种气体-纳米粒子两相均匀流体生成装置

说明书

技术领域

本发明属于气固两相流体生成装置技术领域，涉及一种气体-纳米粒子两相均匀流体生成装置。

背景技术

近年来，气固两相流体有一些特殊的性质正在慢慢被人们发觉，如将纳米粒子作为润滑材料添加剂加入到气体润滑轴承中可形成气体—纳米粒子两相流体润滑膜（简称纳米粒子气膜）。纳米粒子在高速气流的带动下获得动能，发生相互碰撞，相互碰撞运动使纳米粒子气膜的刚度高于气体薄膜，从而可具有更高的承载能力，以改善气体润滑轴承的刚度，扩大气体轴承的应用范围。

为了更好的利用纳米粒子气膜，来设计具有更广泛应用的新型气体轴承，就需要对纳米粒子气膜的性能和润滑原理进行研究。在研究纳米粒子气膜的性能时，首先需要一种气固两相流体生成装置，将压缩气体和纳米粒子混合，连续产生气体—纳米粒子两相均匀流体，通入到气体轴承中。

但经过查资料，并未找到可将压缩气体与纳米粒子相混合生成气体-纳米粒子两相均匀流体的生成装置。目前，气固两相流体生成装置中较典型的为气溶胶发生器，一般采用高速气流喷射法，具体实施方式为：固体颗粒经过送料装置被输送到扩散头，在扩散头处，通过喷嘴的作用，气流将被加速大于100m/s的高速度，高速气流为粉末的充分分散提供必要的湍流和剪切力，团聚的颗粒最终被分散输出。可参考此方法生成气体—纳米粒子两相均匀流体。然而由于纳米粒子很轻且吸附性较强，不能采用一般的方法（如漏斗落料）进行送料。同时，压缩气体的压强高于大气压强，为了保证送料装置中纳米粒子的受力平衡，需将送料装置至于压力环境中。另外，在纳米粒子气膜中，纳米粒子的浓度不同，对气体轴承承载能力的影响可能不同。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种气体-纳米粒子两相均匀流体生成装置，该装置能够将压缩气体与纳米粒子混合，连续供应含有纳米粒子的气固两相流，并且可以定量控制气固两相流中纳米粒子的浓度。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种气体-纳米粒子两相均匀流体生成装置，其特征在于，包括压缩气体流动控制腔，在其腔体内设有纳米粒子振动式定量给料装置；压缩气体在压缩气体流动控制腔内经过先扩散再收缩的过程，纳米粒子振动式定量给料装置供给的纳米粒子被流过的气流带走，形成气体-纳米粒子两相均匀流体流出；

压缩气体流动控制腔包括密封连接的承压锥筒和承压圆筒，承压锥筒的顶端设有上供气管，承压圆筒的底端设有下供气管；

纳米粒子振动式定量给料装置包括料筒，料筒的进口端设有锥形料筒盖，出口端设有落料筛网；料筒固定环通过均匀分布的若干个弹簧机构与料筒相连接；激振机构与料筒固定连接，激振机构采用偏心块旋转产生振动带动料筒振动；

承压锥筒和承压圆筒的连接处设有环形台阶，料筒通过料筒固定环与环形台阶配合连接安装在压缩气体流动控制腔内（具体是通过料筒固定环的圆环部分与承压圆筒的环形台阶配合连接安装在压缩气体流动控制腔内）。

所述的承压锥筒的形状为圆锥形，其上下两端分别设有第一补强圈和第二补强圈；承压圆筒由圆柱形和与之相连接的圆锥形收缩段组成；

承压锥筒与承压圆筒的连接面分别设有用于密封连接的法兰结构，环形台阶设置在承压圆筒的法兰结构处。

所述的上供气管通过上供气接头与承压锥筒相连接，下供气管通过下供气接头与承压圆筒相连接；

承压锥筒和承压圆筒通过多个紧固螺栓和固定螺母连接，其连接面之间用第一密封圈和第二密封圈进行密封，第一密封圈的直径大于第二密封圈的直径。

所述的上供气管插入上供气接头内，上供气接头与承压锥筒通过螺纹连接；下供气管插入下供气接头内，下供气接头与承压圆筒通过螺纹连接；压缩气体从上供气管流入，流过腔体，从下供气管流出。

所述的料筒的上部为锥形筒，下部由两个直径不同的圆筒组成；锥形料筒盖与料筒的连接处设在料筒的上部锥形筒约三分之一高处，锥形料筒盖通过环形台阶与料筒配合连接；落料筛网的网面呈锥形；

当料筒内的纳米粒子从落料筛网落下后，被流过的气流带走，并在承压圆筒底端与气体混合均匀，形成的气体-纳米粒子两相均匀流体沿着下供气管流出。

所述的激振机构通过相互配合的内凹圆弧面与料筒的圆柱面的粘结而与料筒固定连接；

激振机构包括底座，底座上设有电机，电机上设有连接轴，偏心块安装在连接轴上并通过固定螺钉固定连接；电机的轴向与料筒的轴向呈45°夹角；

落料筛网通过网箍固定在料筒的出口端上，网面通过用螺钉和螺母固定在网箍上。