[实用新型]离心法生产粉末的设备

说明书

本实用新型涉及一种采用离心法生产粉末的设备。目前生产粉末的设备普遍存在所产粉末的粒度和形状的均一性及可调控性差的技术问题。本实用新型的目的是提供一种设备，通过调换设备构件和设备运行条件就可改变所产粉末的粒度与形状，固定设备构件的参数和运行条件就可产出粒度和形状均一的粉末。

本实用新型的目的是这样实现的：由壁上有小孔的容器和使容器旋转的驱动机，构成本实用新型的设备。使用时导管将可以因冷却而凝固的熔融的液体或者可以因溶剂蒸发而凝固的饱和的液体注入旋转着的容器中，液体在离心力作用下会通过小孔渗出，在容器壁外形成液滴。液滴随容器旋转作园周运动。

液滴的体积和质量由于小孔中的液柱持续输送而不断长大。在离心力作用下当液滴长大到其所受的离心力与小孔液柱的表面张力和粘滞力之和相等时，便开始逐渐脱离容器的过程。在脱离的过程中和脱离后在冷却介质中飞行的过程中凝固成粉末。

因为粉末的粒度由液滴的体积决定，而液滴在脱离容器时的体积决定于容器外径和转速，符合数学关系式：

                      V＝f/ρ.ω²(r+l)

式中：V是液滴的体积

      f是液体在小孔处的表面张力与粘滞力的和

      ρ是液体密度

      ω是容器的转动角速度

      r是容器的外半径

    l是液滴的重心与容器外壁间的距离

又因为在小孔面积固定、液温固定、冷却介质条件固定的设备运行条件下，式中的f、ρ、l都是不变的常数，所以液滴的体积与容器的外半径r及其转速ω相对应。这样由于采用上述技术方案，调换设备中容器的外半径r及其转速ω就可实现所产粉末粒度的可调控性；固定之就可实现所产粉末粒度的均一性。

在液滴开始脱离容器的过程中，连接液滴的小孔液柱在其表面张力作用下产生一个逐渐被离心力拉细，最终被拉断的过程。在液柱被拉断的时刻，断开处的两端都是尖端。使用本实用新型的设备，对于熔融的液体通过调整其与冷却介质间的温度差来控制液滴因冷却而凝固的速度，对于饱和溶液通过调整其与冷却介质间的溶剂浓度差来控制液滴因溶剂蒸发而凝固的速度。当凝固速度快时，断开处的两个尖端都很快凝固，就产出两端都是尖形的粉末；当凝固速度慢时，断开处的两个尖端都不凝固，不凝固的尖端在表面张力的作用下，回缩成球面，就产出两端都是球面的粉末；当凝固速度适中时，在容器壁一侧的尖端得到液柱的导热或者液柱中溶剂的扩散供应，不能凝固，便回缩成球面。而另一端因不具备上述的导热和扩散源就被冷却介质凝固成尖端，于是就产出一端是球面形，另一端是尖形的泪滴形粉末。

另外，调换容器壁上小孔的截面积，使其增大时，小孔液柱粗，断开处的两个尖端的顶角钝，就产出短粗形的粉末；使其减小时，小孔液柱细，断开处的两个尖端的顶角锐，就产出细长形的粉末。

这样，由于采用上述技术方案，对容器壁上的小孔截面积和液体与冷却介质间的温度差或者溶剂浓度差做调换调整，就可实现所产粉末形状的可调控性。做固定，就可实现所产粉末形状的均一性。

图1、是本实用新型实施例中将驱动机设置在地板上方的设备结构和使用状态示意图。

图2、是本实用新型实施例中将驱动机设置在地板下方的设备结构和使用状态示意图。

在图1和图2中：

1、驱动机  2、地板      3、液体    4、小孔    5、容器

6、液滴    7、冷却介质  8、收粉斗  9、粉末产品

在图1和图2两个实施例中，不论将驱动机(1)设置在地板(2)的上方还是下方，都是驱动容器(5)做以铅垂线为轴的旋转运动。都使容器(5)的开口向上。都将熔融的或者饱和的液体(3)由上方注入到壁上带有小孔(4)的容器(5)中。这样，在离心力作用下，液体(3)经小孔(4)渗出，在容器(5)的外壁上形成液滴(6)。当液滴(6)的体积长大到其所受的离心力与小孔(4)处连接液滴(6)的液柱的表面张力及粘滞力之和相等时，便开始脱离容器(5)的过程。液滴(6)脱离容器(5)后在冷却介质(7)中沿平抛运动轨迹飞行。在脱离和飞行的过程中凝固成粉末。粉末被收粉斗(8)收集成粉末产品(9)。图1和图2所示的两个实施例其设备的功能和效果相同，都是实现本实用新型的最好方式。都是通过调换容器(5)的外径和转速实现所产粉末(9)的粒度的可调控性和均一性。都能通过容器(5)上的小孔(4)的截面积和液体(3)与冷却介质(7)之间的温度差或者溶剂浓度差实现所产粉末(9)的形状的可调控性和匀一性。

图3是在图1和图2所示的实施例中改变设备参数和运行条件与所产粉末形状的对应关系图。其设备参数范围是小孔截面积≤3mm²，容器外直径≤160mm，容器的转速≥1400min^-1。