CN102990074A - 航空航天专用高纯超细铝粉智能控制雾化分级装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航空航天专用高纯超细铝粉智能控制雾化分级装置，括雾化分级室，雾化分级室呈“V”字形，雾化分级室的一侧连接有冷却腔，雾化分级室的另一侧设有细粉出口，雾化分级室的中间位置底部设有粗粉出口，在雾化分级室底部的一侧还设有氮气流化风入口，氮气流化风入口靠近冷却腔，在雾化分级室底部的另一侧设有氮气流化风出口，氮气流化风出口位于细粉出口的下方，所述粗粉出口位于氮气流化风入口和氮气流化风出口的中间位置。本发明的有益效果是：超细球形铝粉在雾化过程中，通过连续、密闭、有效地进行分级，生产出纯度高、超细粉含量高的航空航天专用铝粉。
Description
技术领域
本发明涉及铝粉雾化领域，尤其是涉及一种铝粉雾化分级装置及工艺。
背景技术
国外现有的层流雾化技术，细粉收率较高，但由于液流太细，易堵塞喷嘴，不易进行工业化生产；超声气动雾化技术，用氮气雾化时的铝粉粒度D50为30微米，粒径分布较小且无法达到超细要求；
国内现有的铝粉雾化装置为非氮气雾化装置，易爆炸、出细粉率低，不能够连续生产出高端产品，生产过程中废气排放问题也不能够达标，因此难以实现超细球形雾化铝粉的规模化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种航空航天专用高纯超细铝粉智能控制雾化分级装置及工艺，避免二次粉尘污染，达到无污染清洁生产。
本发明的技术方案是：
航空航天专用高纯超细铝粉智能控制雾化分级装置，括雾化分级室，雾化分级室呈“V”字形，雾化分级室的一侧连接有冷却腔，雾化分级室的另一侧设有细粉出口，雾化分级室的中间位置底部设有粗粉出口，在雾化分级室底部的一侧还设有氮气流化风入口，氮气流化风入口靠近冷却腔，在雾化分级室底部的另一侧设有氮气流化风出口，氮气流化风出口位于细粉出口的下方，所述粗粉出口位于氮气流化风入口和氮气流化风出口的中间位置。
所述冷却腔的入口设有喷粉口，冷却腔两侧各设有一氮气循环接口。
所述冷却腔的周边设有用于观察的观察孔。
所述雾化分级室的截面的上部为弧形，下部为锥形。
所述雾化分级室内的底部设有供氮气流化风流过的通道，通道两端分别与氮气流化风入口和氮气流化风出口连通。
所述通道为设在雾化分级室内的底部的凹槽。
所述粗粉出口位于雾化分级室的“V”字形的最低处。
在雾化分级室的一侧还设有人孔，人孔位于氮气流化风出口的上方。
所述雾化分级室的内部腔体截面形状从中心向两侧依次变小。
采用航空航天专用高纯超细铝粉智能控制雾化分级装置的工艺，高温铝液由高温高压氮气通过环孔式雾化器雾化后，在喷粉口形成真空，将铝液由喷嘴抽出并雾化形成超细球形铝粉，超细球形铝粉在冷却腔的循环氮气预冷和均匀布风下形成均匀分散的雾流进入雾化分级室，雾化分级室内下方通入一定风速的氮气流化风，超细球形铝粉在雾化分级室雾化分级并冷却，超细球形铝粉包括小粒径超细球形铝粉和较粗铝粉，其中，小粒径超细球形铝粉沿雾化器弧形顶部通过细粉出口排出，并进入离心和旋风粒度分级机进行二次分级；较粗铝粉由下部锥形粗粉出口排出后进行继续分级。
本发明能够解决现有的高纯超细球形铝粉雾化技术的智能控制、连续生产、氮气雾化、操作安全、有效分级、无污染清洁生产等关键技术瓶颈。
本发明所采用的技术方案是：在雾化室与环孔式超声雾化器之间增设冷却腔，雾化后的铝粉经冷却腔的预冷作用和均匀布风，形成分散均匀流态，然后与冷却氮气一起在雾化室进行初步分级，避免超细铝粉颗粒氧化及爆炸的发生，最后进入离心和旋风粒度分级机进行二次分级；整个单元工程在国内首次采用了铝粉雾化分级过程先进控制系统，可以大大提高雾化铝粉的成型率和细粉率。该单元工程为封闭操作，氮气保护雾化过程并设置有安全爆破装置，当室内压力超限时自动卸压并报警。通过该方案，可同时分离出五种以上不同粒度的高纯超细铝粉，粒度d50可以在3-30μm之间任意调节。本发明的结构特点在于：
1）新增的冷却腔有氮气循环接口，有效迅速地将铝粉预冷，同时制造均匀的进风条件，保证铝粉均匀分散进入雾化室，提高细粉率；
2）雾化分级室改变传统的圆筒形，根据铝粉在雾化过程中的雾化流态进行周密设计，上部采用弧形结构以及下部采用锥形结构，便于高纯超细球形铝粉连续、迅速地进行初步分级；
3）雾化分级室上部设计粒径较小的高纯超细铝粉出口，下部设计程粒径较大的高纯超细铝粉出口，改变现有的只有尾端一个出口不能分级的缺点。
本发明的有益效果是：超细球形铝粉在雾化过程中，通过连续、密闭、有效地进行分级，生产出纯度高、超细粉含量高的航空航天专用铝粉。产品经检验，粒度均匀，分布区间窄，振实密度高；球形度高、杂质含量少，活性铝达98％以上；外观呈银灰色，无外来夹杂物和结团、水份含量极低，可长期存储。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的左视图；
图3是图1中冷却腔的结构示意图；
图4是图3的俯视图；
图5是图1中雾化分级室的A-A剖视图；
图6是图1中雾化分级室的B-B剖视图；
图7是图1中雾化分级室的C-C剖视图。
具体实施方式
本发明是为了解决现有的铝粉雾化装置难以实现超细球形雾化铝粉的规模化、安全、环保生产的技术瓶颈，并依据高纯超细球形铝粉在雾化过程中的规律进行解决。
如图1、2所示，本发明包括雾化分级室4，雾化分级室4呈“V”字形，雾化分级室4右端连接有冷却腔3，雾化分级室4左端连接有细粉出口7，雾化分级室4的中间位置底部设有粗粉出口9。在雾化分级室4的左侧还设有人孔8。在雾化分级室4底部的右侧设有氮气流化风入口1，左侧设有氮气流化风出口12，粗粉出口9位于氮气流化风入口1和氮气流化风出口12中间。雾化分级室4内的底部设有供氮气流化风流过的通道13，通道13为一下凹的凹槽。通道13两端分别与氮气流化风入口1和氮气流化风出口12连通。
如图3、4所示，冷却腔3的入口设有喷粉口2，冷却腔3的左右两侧各设有一个氮气循环接口10，左侧、上侧、右侧还设有用于观察的观察孔。雾化铝粉在循环氮气吹扫下形成分散均匀流态。
如图5、6、7所示，图1三个关键结构位置的剖视图，表达了雾化分级室的结构形式，可以看出雾化分级室4的内部腔体截面形状从中心向外侧依次变小，一定风速的氮气流化风从雾化分级室4内下方通入。雾化分级室4上部采用弧形结构，下部采用锥形结构，便于高纯超细球形铝粉连续、迅速地进行初步分级。
本发明的操作原理：
如图1所示，高温铝液由高温高压氮气通过环孔式雾化器雾化后，在冷却腔3的喷粉口2形成真空，即Venruri（文丘里效应），将铝液由喷嘴抽出并雾化，冷却腔3的两个循环氮气接口10通入氮气，可以起到冷却的作用。在冷却腔3的循环氮气接口10预冷和均匀布风下形成均匀分散的雾流进入雾化分级室4。氮气流化风入口1通入氮气，氮气沿雾化分级室4内下方通道13流动，最后从氮气流化风出口12出去，在氮气沿雾化分级室4内下方形成一定风速的氮气流化风，超细球形铝粉在雾化分级室4雾化分级并冷却。超细球形铝粉包括小粒径超细球形铝粉和较粗铝粉。小粒径超细球形铝粉沿雾化器弧形顶部通过细粉出口7排出，进入离心和旋风粒度分级机进行二次分级；较粗铝粉由下部锥形粗粉出口9排出后进行继续分级。分离出五种以上不同粒度的高纯超细铝粉，检验结果如表一：
表一：采用高纯超细铝粉智能控制雾化分级单元工程生产的产品检验结果
本发明的智能控制采用模糊-PID复合控制器进行控制，通过控制雾化器喷粉温度等变量来提高铝粉色雾化出粉率；为了更好把成品分级，与专业电气自动化科研院所合作研发设计“铝粉雾化分级过程先进控制系统”，通过测量与铝粉粒度分布有直接影响的其它变量，实现铝粉粒度分布的实时在线预测、解决了铝粉雾化过程中雾化氮气压力在线寻优控制策略，从而达到高纯超细球形铝粉生产过程的智能控制功能，提高雾化铝粉的成型率和细粉率。以往只能在形成产品后的二次分级，费时费力，还会产生二次粉尘污染。
本发明将雾化制粉、气力输送、粉体冷却、粉体分级等铝粉生产的主要环节联为一体形成封闭系统，生产过程用氮气做为保护气体，无尘飞扬、确保生产安全，循环氮气采用高效过滤器，有效分离氮气中极细的铝粉颗粒，净化后的氮气可连续循环使用，完全做到无污染清洁生产。
Claims (10)
1.航空航天专用高纯超细铝粉智能控制雾化分级装置，其特征在于：包括雾化分级室，雾化分级室呈“V”字形，雾化分级室的一侧连接有冷却腔，雾化分级室的另一侧设有细粉出口，雾化分级室的中间位置底部设有粗粉出口，在雾化分级室底部的一侧还设有氮气流化风入口，氮气流化风入口靠近冷却腔，在雾化分级室底部的另一侧设有氮气流化风出口，氮气流化风出口位于细粉出口的下方，所述粗粉出口位于氮气流化风入口和氮气流化风出口的中间位置。
2.根据权利要求1所述航空航天专用高纯超细铝粉智能控制雾化分级装置，其特征在于：所述冷却腔的入口设有喷粉口，冷却腔两侧各设有一氮气循环接口。
3.根据权利要求2所述航空航天专用高纯超细铝粉智能控制雾化分级装置，其特征在于：所述冷却腔的周边设有用于观察的观察孔。
4.根据权利要求1或2所述航空航天专用高纯超细铝粉智能控制雾化分级装置，其特征在于：所述雾化分级室的截面的上部为弧形，下部为锥形。
5.根据权利要求1或2所述航空航天专用高纯超细铝粉智能控制雾化分级装置，其特征在于：所述雾化分级室内的底部设有供氮气流化风流过的通道，通道两端分别与氮气流化风入口和氮气流化风出口连通。
6.根据权利要求5所述航空航天专用高纯超细铝粉智能控制雾化分级装置，其特征在于：所述通道为设在雾化分级室内的底部的凹槽。
7.根据权利要求1或2所述航空航天专用高纯超细铝粉智能控制雾化分级装置，其特征在于：所述粗粉出口位于雾化分级室的“V”字形的最低处。
8.根据权利要求1或2所述航空航天专用高纯超细铝粉智能控制雾化分级装置，其特征在于：在雾化分级室的一侧还设有人孔，人孔位于氮气流化风出口的上方。
9.根据权利要求1或2所述航空航天专用高纯超细铝粉智能控制雾化分级装置，其特征在于：所述雾化分级室的内部腔体截面形状从中心向两侧依次变小。
10.采用如权利要求1~9所述的航空航天专用高纯超细铝粉智能控制雾化分级装置的工艺，其特征在于：高温铝液由高温高压氮气通过环孔式雾化器雾化后，在喷粉口形成真空，将铝液由喷嘴抽出并雾化形成超细球形铝粉，超细球形铝粉在冷却腔的循环氮气预冷和均匀布风下形成均匀分散的雾流进入雾化分级室，雾化分级室内下方通入一定风速的氮气流化风，超细球形铝粉在雾化分级室雾化分级并冷却，超细球形铝粉包括小粒径超细球形铝粉和较粗铝粉，其中，小粒径超细球形铝粉沿雾化器弧形顶部通过细粉出口排出，并进入离心和旋风粒度分级机进行二次分级；较粗铝粉由下部锥形粗粉出口排出后进行继续分级。
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