CN101966588B - 六点均衡性雾化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种六点均衡性雾化装置，包括：喷料架，其具有进气腔、导流孔及夹角型喷射面，以及与所述进气腔相通的进气孔，在所述喷射面的圆周方向上均匀的分布有六个喷射孔；喷嘴，装配在所述喷料架的喷射孔上，各个喷嘴均与所述进气腔相通，且指向雾化点，该雾化点在所述导流孔的轴线上。本发明提供的六点均衡性雾化装置，通过实验证实其雾化效率高，在1.0Mpa的气压下，普通自由式雾化装置获得小于150μm粒径的锌粉约为44.2％，而本发明在0.8Mpa的气压下，可以获得小于150μm粒径的锌粉超过80％，而且具有可控性好不易堵塞的优点。本发明可以通过较小的气压达到更好的效果，不但节省了能源，还提高了雾化效果。

Description

六点均衡性雾化装置

技术领域

本发明涉及雾化装置技术领域，更具体地说，涉及一种六点均衡性雾化装置。

背景技术

随着电池工艺水平的不断提高，无汞电池在大电流、贮存时间等性能要求不断提高，经过不断的实验和反复的论证，以马尔文激光粒度仪测试结果，发现当无汞电池锌粉的平均粒径达到150±20μm时，颗粒处于20～300μm区间时，锌粉在电池的应用中大功率放电性能表现卓越，且析气量小，性能稳定，经扫描电子显微镜测试发现锌粉颗粒形状具有骨型不规则性，此时锌粉拥有良好的接触表面特性。将满足上述条件的锌粉成为新一代大功率锌粉。但目前的无汞锌粉规模化生产方式无法实现将锌粉平均粒径在不规则颗粒的前提下做到150±20μm。

目前国内主流的无汞电池锌粉及制备方式，是将无汞锌粉的平均粒径控制在230±20μm或更粗，此类锌粉因为颗粒相对较粗，不利于降低电池内阻，也不利于电化学反应过程中的产物转移，颗粒间接触的比表面积较小，活性相对低，成为提升大功率电性能的瓶颈。而市场上也有制备细锌粉的方式，但颗粒形状为过于圆润的球形锌粉或太细，球形锌粉在电池的应用上因为颗粒的接触面小，严重限制了电池的跌落性能。太细的锌粉在电池的应用中容易产生自腐蚀现象，电池析气量过大，存在漏液或爆炸的隐患。

专利申请号02251367.1和00132203.6的中国专利，分别公开了“一种用于气体雾化法制造细锌粉末的喷嘴”和“碱性电池用高比能无汞合金锌粉和其制备方法及其所用装置”，其中第一种喷嘴可以实现200目(75μm)以上的锌粉达到95％，第二种200目(75μm)以上的锌粉可以达到30～40％；但由于工艺的不同，上述两种方式生产的锌粉在形状上以球形为主，球形锌粉因为严重限制电池的跌落性能而不适合在电池的应用，而细锌粉比例较高，容易造成电池的自腐蚀，析气量偏高，因此此类锌粉在电池的应用上，各项电性能指标与高端电池相比存在较大的差距，其中在专利03151176.7中已经对专利00132203.6的电池析气量指标达不到含汞锌粉要求作出对比。

无汞电池锌粉具有纯度高、合金化、粒度可控、氧化度低等特点，经过近十年的快速发展，以追求细粉球形颗粒为主的湿法雾化制粉技术已逐步被气体干法雾化技术取代。气体雾化技术是生产金属及合金粉末的主要方式，气体雾化粉末具有球型度高，粉末粒度可控、氧含量低、生产成本低等优点，因此气体雾化技术已成为高性能及特种合金粉末制备技术的主要发展方向。

由于无汞电池锌粉需要具有不规则、追求颗粒最大接触表面积的特性，但由于无汞锌粉降低析气量和提高活性是一对矛盾的关系，因此无汞电池锌粉需要更多的细锌粉又要避免产生小于20μm的超细锌粉。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种六点均衡性雾化装置，以实现平均粒径在150±20μm、颗粒不规则的无汞锌粉规模化生产。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种六点均衡性雾化装置，包括：

喷料架，其具有进气腔、导流孔和喷射面，以及与所述进气腔相通的进气孔，在所述喷射面上均匀的分布有连通所述进气腔的六个喷射孔；

喷嘴，装配在所述喷料架的喷射孔上，各个喷嘴均与所述进气腔相通，且指向雾化点，该雾化点在所述导流孔的轴线上。

优选的，在上述六点均衡性雾化装置中，所述进气腔为圆环形结构，所述导流孔位于所述进气腔的中间。

优选的，在上述六点均衡性雾化装置中，还包括喷嘴调节装置，该喷嘴调节装置具体为定位螺母和密封圈，所述喷嘴分别与所述喷料架和定位螺母螺纹配合，所述密封圈设置在所述喷料架和所述定位螺母之间。

优选的，在上述六点均衡性雾化装置中，所述喷嘴的喷气口为狭缝状结构。

优选的，在上述六点均衡性雾化装置中，所述喷嘴的喷气口的宽度为0.6～0.9mm，所述喷气口的流道长度为6～10mm。

优选的，在上述六点均衡性雾化装置中，所述流道长度和所述流道缝宽之比在10～15。

优选的，在上述六点均衡性雾化装置中，相互对称的两个所述喷射孔(5)的间距为105～125mm。

优选的，在上述六点均衡性雾化装置中，所述喷嘴(1)垂直安装在所述喷射面(9)的喷射孔(5)上；

所述喷射面(9)的水平展开角为155°～165°。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的六点均衡性雾化装置，通过实验证实其雾化效率高，在1.0Mpa的气压下，普通自由式雾化装置获得小于150μm粒径的约为44.2％，而本发明在0.8Mpa的气压下，可以获得小于150μm粒径的超过80％，而且具有可控性好不易堵塞的优点。可见本发明可以通过较小的气压达到更好的效果，不但节省了能源，还提高了雾化效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明实施例提供的六点均衡性雾化装置的剖视图；

图2本发明实施例提供的六点均衡性雾化装置的俯视图。

具体实施方式

本发明公开了一种六点均衡性雾化装置，以实现平均粒径在150±20μm，颗粒不规则的无汞锌粉规模化生产。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，图1本发明实施例提供的六点均衡性雾化装置的剖视图，图2本发明实施例提供的六点均衡性雾化装置的俯视图。

本发明提供的六点均衡性雾化装置，包括：喷料架4和喷嘴1，其中，喷料架4具有进气腔8、导流孔6和喷射面9，以及与所述进气腔8相通的进气孔7，在所述喷射面9上均匀的分布有与所述进气腔8相通的六个喷射孔5。进气孔7用于通入高压气体，由进气孔7通入的高压气体进入进气腔8，进气腔8为环形，环形的进气腔8能够保证高压气体比较均匀的由六个喷射孔5喷出。

喷嘴1装配在所述喷料架4的喷射孔5上，各个喷嘴1均与所述进气腔8相通，且指向雾化点O，该雾化点O在所述导流孔6的轴线上。由导流孔6通入的金属液流，在流经雾化点O处时，高压气体经过进气孔7进入喷料架4的进气腔8，通过进气腔8将气流分配到6个喷嘴1，气流通过喷嘴1的流道逐步加速，喷射后在雾化点O处对金属液流进行破碎。实际使用时，可以根据所需的锌粉粒度，对喷嘴1的装配个数和喷嘴长度进行选择，若需要较粗的粒度，可以对称的装配4个喷嘴1或缩短喷嘴长度，若需要较细的粒度，可以将6个喷嘴1全部装配在6个喷射孔5上或增加喷嘴长度。

下面通过表1中的列出的实验时的具体数据，来说明上述问题，以下数据根据GB/T1480-1995干筛分法测试。

表1本发明和普通自由式雾化装置的雾化粒度对比表

本发明提供的六点均衡性雾化装置能够保持锌粉以不规则的骨型颗粒状态，将颗粒平均粒径达到150±20μm，颗粒范围控制在20～300μm的区间内。在1.0Mpa的气压下，普通自由式雾化装置获得小于150μm粒径的锌粉约为44.2％，而本发明在0.8Mpa的气压下，可以获得小于150μm粒径的锌粉超过80％，而且具有可控性好不易堵塞的优点。可见本发明可以通过较小的气压达到更好的效果，不但节省了能源，还提高了雾化效果。

本发明还可以包括喷嘴调节装置，该喷嘴调节装置具体为定位螺母2和密封圈3，所述喷嘴1分别与所述喷料架4和定位螺母2螺纹配合，所述密封圈3设置在所述喷料架4和所述定位螺母2之间。本发明可根据无汞锌粉颗粒度要求，通过定位螺母2和密封圈3调节喷嘴1，并密封定位在要求位置。通过定位螺母2的旋入和旋出，可相对的调节喷嘴1伸出喷料架4的长度，喷嘴1与喷料架4之间的密封由密封圈3完成。通过调节喷嘴1的伸出长度可以雾化出不同粒度和表面质量的颗粒，通过试验选择出最优的伸出长度，并固定在该位置。

由于在气体雾化过程中，金属液流在通过导流孔6时会产生一定的正压，而在金属液流高压气体高速破碎的雾化点区域会产生一定的负压区，因此两个区域的影响容易造成气流干扰，金属液流不稳定，细粉上扬，造成结盘堵塞。本装置根据颗粒度要求将喷料架4的喷射孔5间距F调整到105～125mm，即互对称的两个所述喷射孔5的间距为105～125mm。

可以将喷射面展开角E调整到155°～165°，即喷嘴1安装的喷射面9的水平展开角调整为155°～165°。理论上喷射面展开角E越小，锌粉颗粒粒径越小，但同时会造成喷嘴1出口部负压紊流区的扰动，导致喷嘴1的堵塞而造成雾化中断，本发明的喷射面展开角及喷射孔5的位置可以实现雾化区域气体和金属液流的稳定，使气流在冲击破碎过程中产生一个平行于金属液流方向的动能，金属液流依靠气流在液流表面产生的剪切力和挤压而变形，液流直径不断减小，发生液流纤维化，使金属锌粉形成不规则的颗粒形状。

喷嘴1的喷气口为狭缝状结构，利用流体在流道中运动时，截面小处流速大，截面大处流速小的原理，使气流通过喷嘴1的导流道后进入收缩的扁平流道，实现气流加速。通过实际生产验证，当喷嘴的喷气口的流道宽度A在0.6～0.9mm，喷气口的流道长度B为6～10mm时，流道长度和流道宽度之比在10～15时，气流的的雾化效能较高，即可以在较低的流量下实现较高的流速，同时通过对喷嘴1高度的调节，使气流出口到液流雾化点距离缩短，增加气体动能到金属液流的传输效率，提高金属液流的破碎效率。

下表是普通四点式雾化装置和本发明提供的六点式雾化装置的雾化效率对比表。以下数据根据GB/T1480-1995干筛分法测试。

表2气压在0.80Mpa情况下两种雾化装置的雾化效率

本发明提供的六点均衡性雾化装置结构简单，雾化效能高，而且可以根据装配喷嘴的数量不同，得到不同粒度的锌粉。

相比现有锌粉雾化装置，可以实现平均粒径在150±20μm、颗粒不规则的无汞锌粉的规模化生产。目前，申请人已利用本装置实现了350Kg/h的新一代大功率锌粉生产能力，一次成品率达到85％，设备运行率达到85％，并大大提高了高压气体的使用效能，以该装置生产普通电池锌粉，采用0.70Mpa的气压即可实现原先需要0.88MPa气压的生产配置，节约能耗20％。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种六点均衡性雾化装置，其特征在于，包括：

喷料架（4），其具有进气腔（8）、导流孔（6）和喷射面（9），以及与所述进气腔（8）相通的进气孔（7），在所述喷射面（9）上均匀的分布有连通所述进气腔（8）的六个喷射孔（5）；

喷嘴（1），装配在所述喷料架（4）的喷射孔上，各个喷嘴（1）均与所述进气腔（8）相通，且指向雾化点，该雾化点在所述导流孔（6）的轴线上，所述喷嘴（1）的喷气口为狭缝状结构；

喷嘴调节装置，该喷嘴调节装置具体为定位螺母（2）和密封圈（3），所述喷嘴（1）分别与所述喷料架（4）和定位螺母（2）螺纹配合，所述密封圈（3）设置在所述喷料架（4）和所述定位螺母（2）之间。

2.如权利要求1所述的六点均衡性雾化装置，其特征在于，所述进气腔（8）为圆环形结构，所述导流孔（6）位于所述进气腔（8）的中间。

3.如权利要求1所述的六点均衡性雾化装置，其特征在于，所述喷嘴（1）的喷气口的流道宽度为0.6～0.9mm，所述喷气口的流道长度为6～10mm。

4.如权利要求3所述的六点均衡性雾化装置，其特征在于，所述流道长度和所述流道缝宽之比在10～15。

5.如权利要求1所述的六点均衡性雾化装置，其特征在于，相互对称的两个所述喷射孔（5）的间距为105～125mm。

6.如权利要求1-5任一项所述的六点均衡性雾化装置，其特征在于，所述喷嘴（1）垂直安装在所述喷射面（9）的喷射孔（5）上；

所述喷射面（9）的水平展开角为155°～165°。

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