[实用新型]一种将固体粉末送入高速气流的装置

说明书

技术领域

本专利涉及一种装置，具体涉及一种将固体粉末送入高速气流的装置。

背景技术

低热固相反应合成技术是近年来快速发展的材料制备新技术，其本质特征在于室温或低温下的能量传递，即通过机械研磨等方式，向粉末反应剂体系中引入机械能，并使之转变为反应体系的化学能，从而实现室温下的固相合成。从材料制备技术的角度看，实现低热固相合成反应的必要条件是向体系引入机械能以诱发反应。研究发现：利用高速气流加速技术同样能向反应体系馈入机械能，且可馈入的机械能能量密度有可能提高一个量级(从传统装备的小于等于3W/g～10W/g提高到100W/g以上)。该方法的基本原理为：由超声速喷管产生高速气流(气流马赫数1.5～4.5，可根据需要采用不同马赫数的喷管)，参与反应的物料被送入气流加速流道，经过气流加速后与对撞靶发生碰撞。

然而要实现气体加速物料，需要考虑的一个问题是如何进气与进料。因为进气与进料方式将极大影响物料输送效率、气流加速效果以及合成反应的产能。目前，现有的进气、进料方式为轴向进气侧向进料(如图1所示)，参与反应的物料2’经侧向物料入口5’送入气流加速流道3’，超声速喷管1’产生高速气流携带物料2’加速后与对撞靶4’发生碰撞。这种方式采用标准的收缩扩张喷管获得超声速气流，并在喷管出口管壁上开馈料口进行加料，其出发点是利用喷管出口处比较低的静压，实现颗粒加入。但在实际应用中，当超声速喷管1’的入口气流压力较高时，物料入口5’压力会超过大气压，导致物料无法进入气流加速通道3’。但是，如果降低超声速喷管入口气流压力，则喷管下游的高速气流难以维持。此外，从外侧壁加料，由于边界层内气流速度较低，核心流速度较高，且颗粒进入时有一定的径向速度，使得颗粒轨迹很难估计，物料受重力作用往往跟随气流运动在流道壁面的边界层内较为集中，因此碰撞效率较低，难以实现引入机械能以诱发反应的目的。

实用新型内容

针对上述进气进料方式存在的问题，本实用新型提出了一种将固体粉末送入高速气流的装置，以解决粉状物中心进料与进气的矛盾。

本实用新型的基本思路是反应物料经加料仓、进料管送入气流加速通道，气流从侧向进气接头进入超声速喷管，经喷管加速后携带物料高速撞击对撞靶。虽然物料在进料管出口处受低压作用能够被吸入气流加速通道，但为使进料更为通畅，本实用新型设计了进料结构，外接一路气源将经由加料仓落下的物料推入进料管。

一种将固体粉末送入高速气流的装置，采用载气将固体粉末送入高速气流中，沿气流方向依次设置进料管、气流稳定外罩和高速气流加速管，该进料管为三段式结构，前段为进料细长管，中段为法兰盘结构，后段为输送管；进料管的进料细长管插入并贯穿气流稳定外罩内腔，由超声速喷管分别将进料管进料细长管出口、气流稳定外罩与高速气流加速管的高速气流通道连通。

所述气流稳定外罩一端与进料管中段的法兰盘通过第一组螺钉连接，气流稳定外罩另一端与高速气流加速管通过第二组螺钉连接。

所述气流稳定外罩外部径向方面设置一连通内腔的侧向进气接头。

所述进料管的输送管段轴向连接辅助进料喷嘴，辅助进料喷嘴一端设置接头连接载气源；进料管输送管段径向设置一加料仓。

进料管的输送段内外径均大于进料细长管的内外径，内腔通过圆锥形过渡实现连通。

所述的气流稳定外罩的内腔前段为圆锥形收缩段，后段为圆柱形。在气流稳定外罩内腔前段设置进气筒，所述的进料管的进料细长管贯穿进气筒，进气筒与气流稳定外罩的内腔之间形成进气腔。

所述进气筒为一端开口的圆筒结构，圆筒沿圆周均布进气孔，另一端筒底面上均布出气孔。在所述进气筒径向每间隔30°设置一个进气孔，形成沿圆筒径向轴心均匀分布的一组进气孔，轴向均布至少4组进气孔。在所述进气筒的底板上布置多个出气孔，这些出气孔用于向收缩段供气，出气孔以底板圆点为中心呈正六边形分布，形成一组出气孔，沿底板圆心由内向外均布至少3组出气孔。

当高速气流碰撞系统运行时，由加料仓添加物料，接头外接辅助进料气路，辅助进料气路内气流经辅助进料喷嘴喷出，将由加料仓落下的物料推入进料管，物料经进料管不断送至超声速喷管出口，由于该处气流速度高、压力低，物料被吸入加速段气流通道。进气筒从轴向套入气流稳定外罩。超声速喷管的气流从侧向进气接头进入，经过进气腔进入进气筒，然后依次进入超声速喷管收缩段、超声速喷管，此时气流被加速至超声速并携带由进料管送至超声速喷管出口处的物料进入加速段气流通道，从而最终实现撞靶。