CN104878368B - 连续生产的粉体微波化学气相包覆设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种连续生产的粉体微波化学气相包覆设备，包括依次连接的进料阀、反应腔和出料阀；反应腔为两端带有弯管的直管；直管上安装有旋转驱动装置和多个磁控管；反应腔两端分别安装有进气口I和反应腔抽气口；进料阀包括壳体、壳体内部的进料阀转子，及与进料阀转子设置于同一平面上的进料口、进料阀进气口、进料阀抽气口和进料调速阀；进料阀转子能在壳体内部自由旋转，且与壳体内壁相切形成密封；出料阀与进料阀结构类似，也是通过转子旋转进行物料传递并保持反应腔的密封性；进料阀、出料阀转子均为一端开口的结构。该设备能实现快速连续生产，且制得产品具有均匀的包覆层，性质均一稳定。

Description

连续生产的粉体微波化学气相包覆设备

技术领域

本发明涉及一种对粉体进行化学气相包覆的设备，特别是涉及一种可连续生产的粉体微波化学气相包覆设备。

背景技术

化学气相沉积是反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在固态基体表面，制备固体材料的工艺技术。化学气相沉积属于原子范畴的气态传质过程，主要用于制备薄膜材料。该过程是在常压或者真空条件下，采用等离子和激光辅助技术促进化学反应，使沉积过程在较低的温度下进行。涂层的化学成分可以随气相组成的改变而变化，从而获得梯度沉积物或者得到混合镀层，并且可以方便地控制厚度和密度。其突出的特点是绕镀性好，可在复杂形状的基体或颗粒材料的表面镀膜。适合涂覆各种复杂形状的工件，特别是能涂覆带有槽、沟、孔，甚至是盲孔的工件。

化学气相沉积制备的膜的成份和厚度可控，这种特性同样适合对粉体进行修饰。然而，化学气相沉积通常是对比表面积较小的宏观工件进行镀膜，用于微观微粒修饰时，由于气体发生裂解的位置远离被包覆的表面，在传质过程中存在方向性，膜的取向性过强，包覆层厚度不均匀。一般的化学气相沉积设备是间歇式工作的，批次差异大，无法实现大批量的高速生产。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种连续生产的粉体微波化学气相包覆设备，能实现快速连续生产，且制得产品具有均匀的包覆层，性质均一稳定。

为此，本发明的技术方案如下：

一种连续生产的粉体微波化学气相包覆设备，包括进料阀、反应腔和出料阀；所述反应腔为两端带有弯管的直管，其中弯管I朝上与所述进料阀相连，弯管II朝下与所述出料阀相连；所述直管上安装有旋转驱动装置，且其侧壁上安装有多个磁控管；所述弯管I与进料阀接口处设有进气口I，所述直管靠近弯管II的上侧设有反应腔抽气口；所述进料阀包括壳体、设置于所述壳体内部的进料阀转子，及与所述进料阀转子设置于同一平面上的进料口、进料阀进气口、进料阀抽气口和进料调速阀；所述进料阀进气口和进料阀抽气口相邻设置；所述进料阀转子能在所述壳体内部自由旋转，且与壳体内壁相切形成密封；所述出料阀包括外壳、设置于所述外壳内部的出料阀转子，及与所述出料阀转子设置于同一平面上的进气口、出料阀进气口、出料阀抽气口和出料口；所述出料阀进气口和出料阀抽气口相邻设置；所述出料口设置于外壳的正下方；所述出料阀转子能在所述外壳内部自由旋转，且与外壳内壁相切形成密封，所述进料阀转子和出料阀转子均为一端开口。

所述进料阀转子旋转，其开口端依次在进料口、进料阀进气口和进料阀抽气口、进料调速阀三个位置停留，如此循环。所述进料阀转子可按顺时针旋转。

所述出料阀转子旋转，其开口端依次在弯管II出口的正下方、进气口、出料口、出料阀进气口和出料阀抽气口四个位置停留，如此循环。所述出料阀转子可按逆时针旋转。

所述进料阀的壳体在所述进料调速阀的上侧形成有进料缓冲腔。

所述出料阀在与所述弯管II的连接处形成有出料缓冲腔。

所述直管的两端分别通过机械密封与弯管I和弯管II连接。

所述进料口、进料阀进气口和进料阀抽气口设置于壳体上侧，所述进料调速阀设置于所述壳体的正下方。

所述进料调速阀为圆锥状，伸入所述弯管I内部。

所述反应腔以气流、重力、电磁力和内壁加设传送装置中的一种或组合对物料进行传送。

化学气相沉积用于对粉体材料的微观颗粒进行包覆时，称之为化学气相包覆。

该连续生产的粉体微波化学气相包覆设备，采用微波对待包覆粉体直接加热，使气体在粉体颗粒表面裂解、反应，气体传质路径长，原子传质路径短，有利于生成均匀的包覆层。同时，设备增加搅拌功能，使包覆更加均匀。并且，针对过程特点，设计了连续进出料的机构，使生产过程平稳连续。本发明的设备可以快速连续生产，产品的性质均一稳定。

附图说明

图1为本发明连续生产的粉体微波化学气相包覆设备的结构示意图；

图2a为进料阀的进料状态图；

图2b为进料阀的压力平衡状态图；

图2c为进料阀的输送物料状态图

图3a为出料阀的接收物料状态图；

图3b为出料阀的进气状态图；

图3c为出料阀的出料状态图；

图3d为出料阀的压力平衡状态图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对该连续生产的粉体微波化学气相包覆设备进行详细描述。

如图1所示，一种连续生产的粉体微波化学气相包覆设备，包括进料阀18、反应腔6和出料阀12；反应腔6为两端分别通过机械密封5连有弯管的直管，其中弯管I朝上与进料阀18相连，弯管II朝下与出料阀12相连；直管上安装有旋转驱动装置8，且其侧壁上安装有多个磁控管7；弯管I与进料阀18接口处设有进气口I4，直管靠近弯管II的上侧设有反应腔抽气口16；进料阀18包括壳体、设置于壳体内部的进料阀转子2，及与进料阀转子2设置于同一平面上的进料口1、进料阀进气口13、进料阀抽气口14和进料调速阀17；进料阀进气口13和进料阀抽气口14相邻设置；进料阀转子2能在壳体内部自由旋转，且与壳体内壁相切形成密封；出料阀12包括外壳、设置于外壳内部的出料阀转子10，及与出料阀转子10设置于同一平面上的进气口9、出料阀进气口19、出料阀抽气口20和出料口11；出料阀进气口19和出料阀抽气口20相邻设置；出料口11设置于外壳的正下方；出料阀转子10能在外壳内部自由旋转，且与外壳内壁相切形成密封，进料阀转子2和出料阀转子10均为一端开口。如图2a、2b、2c所示，进料阀转子2按顺时针旋转，其开口端依次在进料口1、进料阀进气口13和进料阀抽气口14、进料调速阀17三个位置停留，如此循环。如图3a、3b、3c、3d所示，出料阀转子10逆时针旋转，其开口端依次在弯管II出口的正下方、进气口9、出料口11、出料阀进气口19和出料阀抽气口20四个位置停留，如此循环。所述进料口1、进料阀进气口13和进料阀抽气口14设置于壳体上侧，而进料调速阀17设置于壳体的正下方。进料调速阀17为圆锥状，伸入所述弯管I内部。进气口I4即设置于进料调速阀17对应弯管I的侧壁上。

反应腔6以气流、重力、电磁力和内壁加设传送装置这几种方式中的一种或组合对粉体进行传送。反应腔6通过重力传送物料可通过反应腔6以一定角度倾斜来实现。

在本发明的一个实施例中，进料阀18的壳体在进料调速阀17的上侧形成有进料缓冲腔3，出料阀12在与弯管II的连接处形成有出料缓冲腔15。

该连续生产的粉体微波化学气相包覆设备的工作流程为：

工作气由进气口I4注入反应腔6；待加工固体粉末状物料通过进料阀18进入反应腔6内，旋转驱动装置8带动反应腔直管部分旋转，搅拌物料；磁控管7利用微波对物料进行加热；工作气在物料表面发生反应，产生包覆层；未反应的工作气和反应生成的产物气体经反应腔抽气口16排出；包覆后的粉体物料经出料阀12从该设备中导出。工作气在远离待包覆物料颗粒时是分子气相传质，在气固界面附近是原子或原子团传质，在气固界面上进行反应，生成包覆层。

待加工固体粉末状物料通过进料阀18进入反应腔6的过程为：

进料阀转子2的开口端对着进料口1(如图2a)，待加工固体粉末状物料通过进料口1进入进料阀转子2，进料阀转子2顺时针旋转，当其开口端同时正对进料阀进气口13和进料阀抽气口14时暂停旋转(如图2b)，进料阀抽气口14抽出进料阀转子2内气体，然后通过进料阀进气口13向其中注入工作气，保证进料阀转子2内的气体、压强与反应腔6内相同；然后进料阀转子2继续顺时针旋转，至其开口端正对进料调速阀17时暂停(如图3c)，进料阀转子2内物料均排出，存储于进料缓冲腔3内，进料缓冲腔3和进料调速阀17内物料还起到密封的作用；物料经进料调速阀17按照一定速率进入反应腔6。进料阀转子2继续旋转，重复上述过程。

包覆后的粉体物料经出料阀12从该设备中导出的过程为：

包覆后物料进入出料阀12的出料缓冲腔15，出料阀转子10的开口端正对出料缓冲腔15时(如图3a)，包覆后物料进入出料阀转子10；出料阀转子10逆时针旋转，其开口端正对进气口9时暂停(如图3b)，使出料阀转子10内气压与外界气压平衡；然后继续按逆时针旋转，当其开口端正对出料口11时暂停(如图3c)，出料阀转子10内的包覆后物料经出料口11导出该设备。出料阀转子10继续按逆时针旋转，当其开口端同时正对出料阀进气口19和出料阀抽气口20时暂停旋转(如图3c)，出料阀抽气口20抽出出料阀转子10内的气体后，经出料阀进气口19充入工作气，使其中的气体成分、气压与反应腔一致。出料阀转子10继续旋转，重复上述过程。

Claims (9)

1.一种连续生产的粉体微波化学气相包覆设备，包括进料阀(18)、反应腔(6)和出料阀(12)；其特征在于：所述反应腔(6)为两端带有弯管的直管，其中弯管I朝上与所述进料阀(18)相连，弯管II朝下与所述出料阀(12)相连；所述直管上安装有旋转驱动装置(8)，且其侧壁上安装有多个磁控管(7)；所述弯管I与进料阀(18)接口处设有进气口I(4)，所述直管靠近弯管II的上侧设有反应腔抽气口(16)；所述进料阀(18)包括壳体、设置于所述壳体内部的进料阀转子(2)，及与所述进料阀转子(2)设置于同一平面上的进料口(1)、进料阀进气口(13)、进料阀抽气口(14)和进料调速阀(17)；所述进料阀进气口(13)和进料阀抽气口(14)相邻设置；所述进料阀转子(2)能在所述壳体内部自由旋转，且与壳体内壁相切形成密封；所述出料阀(12)包括外壳、设置于所述外壳(12)内部的出料阀转子(10)，及与所述出料阀转子(10)设置于同一平面上的进气口(9)、出料阀进气口(19)、出料阀抽气口(20)和出料口(11)；所述出料阀进气口(19)和出料阀抽气口(20)相邻设置；所述出料口(11)设置于外壳的正下方；所述出料阀转子(10)能在所述外壳内部自由旋转，且与外壳内壁相切形成密封，所述进料阀转子(2)和出料阀转子(10)均为一端开口。

2.如权利要求1所述连续生产的粉体微波化学气相包覆设备，其特征在于：所述进料阀转子(2)旋转，其开口端依次在进料口(1)、进料阀进气口(13)和进料阀抽气口(14)、进料调速阀(17)三个位置停留，如此循环。

3.如权利要求1所述连续生产的粉体微波化学气相包覆设备，其特征在于：所述出料阀转子(10)旋转，其开口端依次在弯管II出口的正下方、进气口(9)、出料口(11)、出料阀进气口(19)和出料阀抽气口(20)四个位置停留，如此循环。

4.如权利要求1所述连续生产的粉体微波化学气相包覆设备，其特征在于：进料阀(18)的壳体在所述进料调速阀(17)的上侧形成有进料缓冲腔(3)。

5.如权利要求1所述连续生产的粉体微波化学气相包覆设备，其特征在于：所述出料阀(12)在与所述弯管II的连接处形成有出料缓冲腔(15)。

6.如权利要求1所述连续生产的粉体微波化学气相包覆设备，其特征在于：所述直管的两端分别通过机械密封(5)与弯管I和弯管II连接。

7.如权利要求1所述连续生产的粉体微波化学气相包覆设备，其特征在于：所述进料口(1)、进料阀进气口(13)和进料阀抽气口(14)设置于壳体上侧，所述进料调速阀设置于所述壳体的正下方。

8.如权利要求1所述连续生产的粉体微波化学气相包覆设备，其特征在于：所述进料调速阀(17)为圆锥状，伸入所述弯管I内部。

9.如权利要求1所述连续生产的粉体微波化学气相包覆设备，其特征在于：所述反应腔(6)以气流、重力、电磁力和内壁加设传送装置中的一种或组合对物料进行传送。