CN104846349B - 一种气悬浮微球表面平滑处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气悬浮微球表面平滑处理装置，用于对微球表面涂层的后期平滑处理。本发明含有微球气悬浮部分、处理液加热恒温部分和气瓶气体引入气路部分，微球气悬浮是通过一个V形的气悬浮喷嘴来实现的，化学试剂经加热恒温并气化，气瓶的气体作为载气。工作时将需要处理的微球通过气悬浮装置悬浮在空中并保持随机转动，再将可溶涂层物质的化学试剂经适当加热，其蒸汽通过载气（如氮气）带动使其流经微球表面，化学试剂将微球涂层表面溶解，在表面张力作用下，涂层表面将变得平滑、光洁。本发明能够有效平滑粗糙不平起伏较大的微球涂层表面，使得涂层表面质量不好的微球能够重新得以运用。

Description

一种气悬浮微球表面平滑处理装置

技术领域

本发明属于薄膜涂层及微球制备领域，具体涉及一种气悬浮微球表面平滑处理装置。

背景技术

微球的表面涂层在惯性约束聚变实验研究中有着广泛的应用。而微球表面粗糙度是靶丸质量最重要的指标之一，在制备微球涂层过程中，如果微球表面粗糙度不够好，涂层表面粗糙不平起伏较大，这种微球是不能用于实验中。

发明内容

为了通过后期处理使涂层表面质量得以提高，本发明提供一种气悬浮微球表面平滑处理装置，能够有效平滑粗糙不平起伏较大的微球涂层表面。

本发明的技术方案如下：

本发明的一种气悬浮微球表面平滑处理装置，其特点是，所述的装置含有气悬浮部分、处理液加热恒温部分和气瓶气体引入气路部分；所述的气悬浮部分包括上段气悬浮观察罩、下段加热丝整列外罩，气悬浮观察罩与加热丝整列外罩之间设置气悬浮室底座，气悬浮观察罩、加热丝整列外罩、气悬浮室底座构成气悬浮室。在气悬浮室底座的中心设置有V形气悬浮喷嘴，V形气悬浮喷嘴的上方设置有V形槽，在V形槽下方顶点向下设有毛细通孔。V形气悬浮喷嘴的外围缠绕有聚四氟已烯密封层，V形气悬浮喷嘴沿V形槽中心轴线插入下方的气悬浮室底座上相匹配的孔中。所述的气悬浮室底座的下方固定连接有带内螺纹的螺线状气流缓冲管连接座，螺线状气流缓冲管连接座内设有螺线状气流缓冲管连接头，螺线状气流缓冲管连接头的外螺纹与螺线状气流缓冲管连接座的内螺纹匹配，并压紧密封垫圈。螺线状气流缓冲管连接头与设置在加热丝阵列外罩内的螺线管状气流缓冲管的上端焊接相连。螺线状气流缓冲管的四周器壁设置有可控温度的加热丝阵列，固定加热丝阵列与外围的加热丝阵列外罩通过石棉隔热。气悬浮室底座设置有上下对穿的内螺纹通孔，排气管一端的外螺纹通过气悬浮室底座对应的内螺纹通孔拧进气悬浮室底座，另一端引出气悬浮室外，经C端通入大气。

所述的处理液加热恒温部分包括有储液罐、液体阀门A、液体阀门B，储液罐上设有液面观察窗。储液罐通过液体阀门A的A端进液，通过液体阀门B的B端出液。储液罐四周设有储液罐加热罩，用于设定和控制储液罐的温度；储液罐上还设置有入气口、出气口。

所述的气瓶气体引入气路部分中包括有混气室、以及与混气室相连的支路；所述的螺线状气流缓冲管的下端通过转接头与混气室相连；混气室的底端分别设置有支路口Ⅰ、支路口Ⅱ、支路口Ⅲ。所述的气瓶的气路通过减压阀，再通过气体干燥器后分为支路Ⅰ、支路Ⅱ，支路Ⅰ通过质量流量计A、气体阀门A与混气室的支路口Ⅰ连接，支路Ⅱ通过质量流量计B、气体阀门C连接到储液罐的入气口；储液罐的出气口通过管道与混气室的支路口Ⅱ连接；排气管通过气体阀门B与混气室的支路口Ⅲ连接，经D端通入大气；所述的V形气悬浮喷嘴、加热丝阵列、螺线管状气流缓冲管、螺线状气流缓冲管连接头、螺线状气流缓冲管连接座为同轴心设置。

所述的V形气悬浮喷嘴的V形槽的夹角为25°～35°, V形槽底部顶点向下的毛细通孔的孔径为Φ0.1mm～0.3mm。

所述的V形气悬浮喷嘴采用石英玻璃制作。

本发明中，微球的气悬浮是通过一个V形的气悬浮喷嘴来实现的，微球置于气悬浮喷嘴的V形槽内，V形槽的的下方顶点向下开一个毛细通孔，气体通过该毛细通孔引入，V形槽的夹角是微球悬浮的关键指标，对于一定大小的的微球，只有当V形槽的夹角合适时，调节气体流量到一定值，微球才能悬浮在V形槽内。夹角过大或过小会出现微球容易飞离V形槽外或不容易悬浮等问题。这里所说的悬浮状态是指微球不碰触V形槽内壁悬浮在V形槽内上空，并保持随机自转的状态。

本发明中，V形气悬浮喷嘴外围缠绕足够厚度聚四氟已烯生胶带后，沿V形方向插入下方的气悬浮室底座上相匹配的孔中，要求固定和密封紧密。气悬浮室底座的下方焊接有带内螺纹的螺线状气流缓冲管连接座，螺线状气流缓冲管连接头的外螺纹与之匹配并完全拧入螺孔压紧密封垫圈进行密封。螺线状气流缓冲管连接头与一个环绕了5圈的铜制螺线管状气流缓冲管焊接相连，螺线管状气流缓冲管的作用是为了缓解通气瞬间气流的冲击，不至于导致微球被大的气流吹跑。同时螺线状气流缓冲管的四周设有可控温度的加热丝阵列对其加热，可设定和控制螺线状气流缓冲管的温度。以避免通过载气带来的化学试剂在管的内壁冷凝。固定加热丝阵列的夹层与最外边的加热丝阵列外罩通过石棉隔热。气悬浮室底座设置有上下对穿内螺纹通孔，排气管一端的外螺纹与之匹配拧进该螺孔内，另一端引出气悬浮室外，进入气悬浮室的气体通过该管排出。

本发明中与混气室相连的第三个支路是直接通过气体阀门B与大气相通，该支路的作用是作为混气室的排气口，这是因为所使用的化学试剂可能存在一定的腐蚀性，在设备停止工作后可通过该排气口将剩余气体排除室外。储液罐应选用不被所使用的化学试剂腐蚀的材质，并带有液面观察窗。储液罐通过设有液体阀门A位置较高的A端进液，通过设有液体阀门B位于罐底的B端出液。储液罐四周设有加热罩可对储液罐加热，并可设定和控制储液罐的温度，使储液罐内的液体能较快的气化，并被进罐的载气带走。

本发明的工作原理为：将需要处理的微球通过气悬浮装置悬浮在空中并保持随机转动，再将可溶涂层物质的化学试剂经适当加热，通过载气氮气使其流经微球表面，化学试剂将微球涂层表面溶解，在表面张力作用下，涂层表面将变得平滑、光洁。以制备聚酰亚胺微球为例，采用均苯四酸二酐（PMDA） 和4，4-二氨基二苯醚（ODA），经过气相沉积制备的微球涂层是聚酰胺酸（PAA），可溶涂层物质的化学试剂是二甲基亚砜（DMSO），载气是氮气。本发明能够有效平滑粗糙不平起伏较大的微球涂层表面，使得涂层表面质量不好的微球能够重新得以运用。

附图说明

图1为本发明的气悬浮微球表面平滑处理装置结构示意图；

图2为本发明中的气悬浮室结构示意图；

图中，1.气瓶 2.减压阀 3.气体干燥器 4.质量流量计A 5. 质量流量计B 6.气体阀门A 7. 气体阀门B 8. 气体阀门C 9. 液体阀门A 10. 液体阀门B 11. 储液罐加热罩12. 储液罐 13.混气室 14. 加热丝阵列 15. 螺线状气流缓冲管 16. V形气悬浮喷嘴17. 微球 18. 气悬浮观察罩 19. 加热丝阵列外罩 20. 气悬浮室底座 21. 排气管 22.密封垫圈 23. 聚四氟已烯密封层 24. 螺线状气流缓冲管连接头 25. 螺线状气流缓冲管连接座。

具体实施方式

下面根据附图对本发明进行具体描述。

实施例1

图1为本发明的气悬浮微球表面平滑处理装置结构示意图，图2为本发明中的气悬浮室结构示意图。在图1、图2中，本发明的气悬浮微球表面平滑处理装置，含有气悬浮部分、处理液加热恒温部分和气瓶气体引入气路部分。所述的气悬浮部分包括上段气悬浮观察罩18、下段加热丝整列外罩19，气悬浮观察罩18与加热丝整列外罩19之间设置气悬浮室底座20，气悬浮观察罩18、加热丝整列外罩19、气悬浮室底座20构成气悬浮室。在气悬浮室底座20的中心设置有V形气悬浮喷嘴16，V形气悬浮喷嘴16的上方设置有V形槽，在V形槽下方顶点向下设有毛细通孔。V形气悬浮喷嘴16的外围缠绕有聚四氟已烯密封层23，V形气悬浮喷嘴16沿V形槽中心轴线插入下方的气悬浮室底座20上相匹配的孔中。所述的气悬浮室底座20的下方固定连接有带内螺纹的螺线状气流缓冲管连接座25，螺线状气流缓冲管连接座25内设有螺线状气流缓冲管连接头24，螺线状气流缓冲管连接头24的外螺纹与螺线状气流缓冲管连接座25的内螺纹匹配，并压紧密封垫圈22。螺线状气流缓冲管连接头24与设置在加热丝阵列外罩19内的螺线管状气流缓冲管15的上端焊接相连。螺线状气流缓冲管15的四周器壁设有可控温度的加热丝阵列14，固定加热丝阵列14与外围的加热丝阵列外罩19通过石棉隔热。气悬浮室底座20设置有上下对穿的内螺纹通孔，排气管21一端的外螺纹通过气悬浮室底座20对应的内螺纹通孔拧进气悬浮室底座20，另一端引出气悬浮室外，经C端通入大气。

所述的处理液加热恒温部分包括有储液罐12、液体阀门A9、液体阀门B10，储液罐12上设有液面观察窗。储液罐12通过液体阀门A9的A端进液，通过液体阀门B10的B端出液；储液罐四周设有储液罐加热罩11，用于设定和控制储液罐的温度。储液罐12上还设置有入气口、出气口。

所述的气瓶气体引入气路部分中包括有混气室13、以及与混气室13相连的支路；所述的螺线状气流缓冲管15的下端通过转接头与混气室13相连；混气室13的底端分别设置有支路口Ⅰ、支路口Ⅱ、支路口Ⅲ；所述的气瓶1的气路通过减压阀2，再通过气体干燥器3后分为支路Ⅰ、支路Ⅱ，支路Ⅰ通过质量流量计A 4、气体阀门A 6与混气室13的支路口Ⅰ连接，支路Ⅱ通过质量流量计B5、气体阀门C8连接到储液罐12的入气口；储液罐12的出气口通过管道与混气室13的支路口Ⅱ连接；排气管通过气体阀门B7与混气室13的支路口Ⅲ连接，经D端通入大气；所述的V形气悬浮喷嘴16、加热丝阵列14、螺线管状气流缓冲管15、螺线状气流缓冲管连接头24、螺线状气流缓冲管连接座25为同轴心设置。

所述的V形气悬浮喷嘴16采用石英玻璃制作。

本实施例中，所述的V形气悬浮喷嘴16的V形槽的夹角为25°, V形槽底部顶点向下的毛细通孔的孔径为Φ0.1mm。

本发明中的微球17置于V形气悬浮喷嘴16的V形槽内，V形槽的夹角、V形槽底部顶点向下的毛细通孔的孔径在加工前应设计好，采用石英玻璃制作。V形气悬浮喷嘴16外围缠绕足够厚度聚四氟已烯密封层23后，沿V形方向插入下方的气悬浮室底座上相匹配的孔中，并固定和密封紧密。气悬浮室底座的下方焊接有带内螺纹的螺线状气流缓冲管连接座25，螺线状气流缓冲管连接头24的外螺纹与之匹配并完全拧入螺孔压紧密封垫圈22密封。螺线状气流缓冲管连接头24与一个环绕了5圈的铜制螺线管状气流缓冲管15焊接相连，同时螺线状气流缓冲管15的四周器壁设有可控温度的加热丝阵列14对其加热，固定加热丝阵列14的夹层与最外边的加热丝阵列外罩19通过石棉隔热，气悬浮室底座设置有上下对穿内螺纹通孔，排气管一端的外螺纹与之匹配拧进该螺孔内，另一端引出室外，进入气悬浮室的气体通过该管排出。

本发明中的储液罐12选用不被所使用的化学试剂腐蚀的材质，并带有液面观察窗。储液罐通过设有液体阀门A 9位置较高的A端进液，通过设有液体阀门B 10位于罐底的B端出液。储液罐四周设有加热罩11可对储液罐12加热，并可设定和控制储液罐的温度。

本发明的工作流程是：需预先根据所使用的化学试剂的气化温度设定合适的加热温度，等到储液罐12到达预定的温度并平衡足够的时间后，可开始处理工作。先将待处理的微球17放入V形气悬浮喷嘴16的V形槽内，关好气悬浮观察罩18。打开气瓶1和减压阀2，设定好质量流量计A 4、质量流量计B 5的控制流量值，该数据需要通过具体工艺实验确定。打开质量流量计A 4、质量流量计B 5开始阀控，打开气体阀门A 6，逐步开大阀门直至微球刚好可以悬浮停止。关一点气体阀门A 6，此时微球不能继续维持悬浮状态，再打开一点气体阀门C 8，并逐步开大阀门直至微球再次可以悬浮停止。继续关一点气体阀门A 6和开一点气体阀门C 8操作，直至气体阀门C 8的开启量到合适位置。根据工艺实验确定的气体阀门C 8的开启量一般是一定的。如果已经明确实验条件此时可完全关闭气体阀门A 6，打开气体阀门C 8到设定位置，如果不足以使微球悬浮，再打开气体阀门A 6，逐步开大阀门直至微球刚好可以悬浮停止。整个过程中对阀门的操作均需小心仔细，应避免由于阀门大幅度开启造成微球丢失。调试结束微球稳定悬浮后，经过足够的处理时间，关闭气体阀门C 8，开大气体阀门A 6保持微球继续稳定悬浮，经过足够的表面干燥时间，关闭直接气体阀门A 6。关闭气瓶1和减压阀2，关闭储液罐加热。打开气体阀门B 7，将残余气体排出室外，打开气悬浮观察罩18取出微球。气体阀门A 6为直接进气阀，气体阀门C 8 为化学试剂进气阀，气体阀门B 7为混气室放气阀。

实施例2

本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是:，所述的V形气悬浮喷嘴的V形槽的夹角为35°, V形槽底部顶点向下的毛细通孔的孔径为Φ0.3mm。

Claims (3)

1.一种气悬浮微球表面平滑处理装置，其特征在于：所述的装置含有气悬浮部分、处理液加热恒温部分和气瓶气体引入气路部分；所述的气悬浮部分包括上段气悬浮观察罩（18）、下段加热丝整列外罩（19），气悬浮观察罩（18）与加热丝整列外罩（19）之间设置有气悬浮室底座（20），气悬浮观察罩（18）、加热丝整列外罩（19）、气悬浮室底座（20）构成气悬浮室；在气悬浮室底座（20）的中心设置有V形气悬浮喷嘴（16），V形气悬浮喷嘴（16）的上方设置有V形槽，在V形槽下方顶点向下设有毛细通孔；V形气悬浮喷嘴（16）的外围缠绕有聚四氟已烯密封层（23），V形气悬浮喷嘴（16）沿V形槽中心轴线插入下方的气悬浮室底座（20）上相匹配的孔中；所述的气悬浮室底座（20）的下方固定连接有带内螺纹的螺线状气流缓冲管连接座（25），螺线状气流缓冲管连接座（25）内设有螺线状气流缓冲管连接头（24），螺线状气流缓冲管连接头（24）的外螺纹与螺线状气流缓冲管连接座（25）的内螺纹匹配，并压紧密封垫圈（22）；螺线状气流缓冲管连接头（24）与设置在加热丝阵列外罩（19）内的螺线管状气流缓冲管（15）的上端焊接相连；螺线状气流缓冲管（15）的四周器壁设置有可控温度的加热丝阵列（14），加热丝阵列（14）与外围的加热丝阵列外罩（19）通过石棉隔热；气悬浮室底座（20）设置有上下对穿的内螺纹通孔，排气管（21）一端的外螺纹通过气悬浮室底座（20）对应的内螺纹通孔拧进气悬浮室底座（20），另一端引出气悬浮室外，经C端通入大气；

所述的处理液加热恒温部分中包括有储液罐（12）、液体阀门A（9）、液体阀门B（10），储液罐（12）上设有液面观察窗；储液罐（12）通过液体阀门A（9）的A端进液，通过液体阀门B（10）的B端出液；储液罐四周设置有储液罐加热罩（11），储液罐（12）上还设置有入气口、出气口；

所述的气瓶气体引入气路部分中包括有混气室（13）、以及与混气室（13）相连的支路；所述的螺线状气流缓冲管（15）的下端通过转接头与混气室（13）相连；混气室（13）的底端分别设置有支路口Ⅰ、支路口Ⅱ、支路口Ⅲ；所述的气瓶（1）的气路通过减压阀（2），再通过气体干燥器（3）后分为支路Ⅰ、支路Ⅱ，支路Ⅰ通过质量流量计A（4）、气体阀门A（6）与混气室（13）的支路口Ⅰ连接，支路Ⅱ通过质量流量计B（5）、气体阀门C（8）连接到储液罐（12）的入气口；储液罐（12）的出气口通过管道与混气室（13）的支路口Ⅱ连接；排气管通过气体阀门B（7）与混气室（13）的支路口Ⅲ连接，经D端通入大气；所述的V形气悬浮喷嘴（16）、加热丝阵列（14）、螺线管状气流缓冲管（15）、螺线状气流缓冲管连接头（24）、螺线状气流缓冲管连接座（25）为同轴心设置。

2.根据权利要求1所述的气悬浮微球表面平滑处理装置，其特征在于：所述的V形气悬浮喷嘴（16）的V形槽的夹角为25°～35°, V形槽底部顶点向下的毛细通孔的孔径为Φ0.1mm～0.3mm。

3.根据权利要求1所述的气悬浮微球表面平滑处理装置，其特征在于：所述的V形气悬浮喷嘴（16）采用石英玻璃制作。