CN115770470A - 超细粉体收集装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及粉体生产设备领域，提供一种超细粉体收集装置及系统，本发明的超细粉体收集装置，包括绝缘端盖、导电筒体、电极片组和清粉组件，导电筒体包括同轴设置的内管和外管，外管与内管的顶端均与绝缘端盖连接，内管与外管之间的空间形成进气通道，进气通道与进气口连通，内管的顶端与出气口连通；电极片组可移动设置在进气通道中，电极片组与外管分别连接于电源的负极与正极，在通电状态下能够使粉体粘附在外管的内壁；通过清粉组件沿进气通道的顶端至进气通道的底端移动，将外管内壁的粉体颗粒进行清除，使得粉体颗粒由导电筒体的底部被收集，提高了收集效率，且本发明不受带有腐蚀性气体以及高温气体的影响，实现连续生产。

Description

超细粉体收集装置及系统

技术领域

本发明涉及粉体生产设备技术领域，尤其涉及一种超细粉体收集装置及系统。

背景技术

随着新材料技术的快速发展，对纳米级及亚微米级超细粉体材料的需求正在日益增长。如各种金属氧化物、陶瓷、碳、金属等粉体材料等，可被广泛应用于新能源、微电子、半导体、生物医疗等诸多领域。喷雾干燥和喷雾热解法是超细粉体制备的重要方法，可以制造出高均匀度、优良形貌的粉体材料。此类制造方法对于粉体的收集方式通常为旋风分离收集和布袋收集方式。旋风分离一般适合于50微米以上的颗粒收集，随着颗粒粒径的减小，旋风分离收集的收集率会越来越低，对于亚微米级或纳米级粉体，旋风分离方式基本无法收集。而布袋收集方式相比旋风收集可以收集更细小的颗粒，但对于细小颗粒，布袋的孔径也需要更小，从而布袋很容易造成堵塞。同时，对于带有腐蚀性气体以及高温气体的生产过程，布袋在耐腐蚀和耐温方面都有较大限制。

发明内容

本发明提供一种超细粉体收集装置及系统，具有耐高温及耐腐蚀性，提高了收集效率。

第一方面，本发明提供一种超细粉体收集装置，包括：

绝缘端盖，设置有进气口和出气口；

导电筒体，所述导电筒体包括同轴设置的内管和外管，所述外管与所述内管的顶端均与所述绝缘端盖连接，所述内管与所述外管之间的空间形成进气通道，所述进气通道与所述进气口连通，所述内管的顶端与所述出气口连通；所述内管的底端与所述进气通道连通；

电极片组，可移动设置在所述进气通道中，所述电极片组与所述外管分别连接于电源的负极与正极，在通电状态下能够使粉体粘附在所述外管的内壁；

清粉组件，设置在所述进气通道中，所述清粉组件与所述电极片组连接且位于所述电极片组的上方，所述清粉组件具有清粉状态和集粉状态，在所述集粉状态下，所述清粉组件位于所述进气通道的顶端，所述电极片组与所述外管通电，以收集粉体；在所述清粉状态下，所述电极片组与所述外管断电，所述清粉组件由所述进气通道的顶端至进气通道的底端移动，将所述外管内壁上的粉体刮除并送入设置在所述导电筒体底部的粉体收集容器中。

根据本发明提供的超细粉体收集装置，还包括驱动机构，所述驱动机构包括：

驱动件，设置在所述导电筒体的外部，所述驱动件通过支架与所述绝缘端盖连接，所述驱动件的驱动端设置有连接盘，所述连接盘与所述绝缘端盖相互平行；

导杆，多个所述导杆的顶端与所述连接盘垂直连接，每个所述导杆的底端贯穿所述绝缘端盖延伸至所述进气通道中与所述清粉组件连接。

根据本发明提供的超细粉体收集装置，所述清粉组件包括：

环形活动块，所述环形活动块与所述导杆的底端连接；

环形夹持块，设置在所述环形活动块的底部，所述环形夹持块通过螺栓与所述环形活动块连接；

环形刮料块，设置在所述环形活动块与所述环形夹持块之间，所述环形刮料块的外侧与所述外管的内壁贴合。

根据本发明提供的超细粉体收集装置，所述环形刮料块的外径大于所述环形活动块及所述环形夹持块的外径，所述环形活动块的内径小于所述环形夹持块及所述环形刮料块的内径。

根据本发明提供的超细粉体收集装置，所述电极片组套设在所述内管上，包括多个环形电极片，多个所述环形电极片沿所述内管的长度方向间隔设置且通过连接杆相互连接，所述连接杆的顶端与所述环形夹持块或所述环形活动块的底部连接。

根据本发明提供的超细粉体收集装置，所述环形电极片的外边沿设置为锯齿状。

根据本发明提供的超细粉体收集装置，所述导电筒体与所述粉体收集容器之间连接有锥形导料斗，所述锥形导料斗的扩口端与所述外管的底端连接，所述锥形导料斗的缩口端与所述粉体收集容器的入口连接。

根据本发明提供的超细粉体收集装置，还包括废气处理装置，所述废气处理装置与所述出气口通过管路连接。

根据本发明提供的超细粉体收集装置，所述驱动件为气缸、液压缸及电缸的任一种。

第二方面，本发明还提供了一种超细粉体收集系统，包括：超声雾化装置、热解管式炉以及第一方面所描述的超细粉体收集装置，所述超声雾化装置与所述热解炉的入口连接，用于通过载气将雾化的液滴送入热解炉内；所述热解炉的出口与所述超细粉体收集装置的进气口连接，用于将载气、裂解反应后形成的粉体颗粒和反应气送入所述超细粉体收集装置。

本发明提供的超细粉体收集装置，包括绝缘端盖、导电筒体、电极片组和清粉组件，导电筒体包括同轴设置的内管和外管，外管与内管的顶端均与绝缘端盖连接，使外管和内管之间的空间作为进气通道与绝缘端盖的进气口连通，内管的空腔作为出气通道，与绝缘端盖的出气口连通，在进气通道设置可沿轴向移动的电极片组和清粉组件，在集粉状态下，含有粉体颗粒的气体由进气口进入到进气通道，被电极片组与外管通电后形成的静电场电离后，在电场力的作用下荷电粉体颗粒迁移到外管的内壁，当收集器外管上的粉体颗粒吸附到一定程度时，断开电源，环形电极片停止供电，通过清粉组件沿进气通道的顶端至进气通道的底端移动，将外管内壁的粉体颗粒进行清除，使得粉体颗粒由导电筒体的底部被收集，提高了收集效率，由于采用高压静电收集的方式，可收集粒度更小的粉体颗粒，并且由于采用导电筒体，本超细粉体收集装置能够不受带有腐蚀性气体以及高温气体的影响，实现自动高效的清除粉体到粉体收集容器，可连续生产。

本发明还提供了一种超细粉体收集系统，包括超声雾化装置、热解管式炉以及第一方面所描述的超细粉体收集装置。该有益效果的推导过程与上述超细粉体收集装置所带来的有益效果的推导过程大体类似，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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是本发明实施例提供的超细粉体收集装置的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的超细粉体收集装置在集粉状态下的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的超细粉体收集装置在清粉状态下的结构示意图。

图4是本发明实施例提供的清粉组件的局部结构示意图。

图5是本发明一种实施例提供的清粉组件与电极片组连接结构示意图。

图6是本发明一种实施例提供的环形电极片的结构示意图。

图7是本发明一种实施例提供的超细粉体收集系统的结构示意图。

附图标记：

1、绝缘端盖；11、进气口；12、出气口；

2、外管；21、进气通道；3、内管；31、出气通道；

4、清粉组件；41、环形活动块；42、环形夹持块；43、环形刮料块；

5、电极片组；51、环形电极片；

6、驱动机构；61、驱动件；62、支架；63、连接盘；64、导杆；

7、锥形导料斗；8、粉体收集容器；9、废气处理装置。

100、超声雾化装置；200、热解炉。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

下面结合图1至图7描述本发明的实施例中提供的一种超细粉体收集装置及系统。

参照图1至图3，本实施例提供的超细粉体收集装置，在工作状态下，从上到下依次包括：绝缘端盖1、导电筒体、清粉组件4、电极片组5和粉体收集容器8。

其中，绝缘端盖1设置有进气口11和出气口12。

导电筒体包括同轴设置的内管3和外管2，导电筒体为金属材质，可采用不锈钢材质制成，耐高温耐腐蚀性好，外管2与内管3的顶端均与绝缘端盖1连接，内管3与外管2之间的空间形成进气通道21，进气通道21与进气口11连通，粉体颗粒与气体通过进气口11进入进气通道21，气体为压缩空气或惰性气体如氮气，内管3的顶端与出气口12连通，内管3的底端与进气通道21连通，使气体从进气通道21的底端进入内管3中，然后经过绝缘端盖1的出气口12排出。

电极片组5可移动设置在进气通道21中，电极片组5与外管2分别连接于电源的负极与正极，通过电源使环形电极片放电，对粉体颗粒进行荷电处理，由于粉体颗粒携带同种电性电荷，增强了粉体颗粒间的分散性，可减少颗粒团聚，提高粉体颗粒的分散性，在通电状态下，气体进入进气通道21中，由于气体中的粉体颗粒收到电场力的作用，使粉体颗粒附着在外管2的内壁。

清粉组件4设置在进气通道21中，清粉组件4与电极片组5连接且位于电极片组的上方，清粉组件4具有清粉状态和集粉状态，在集粉状态下，清粉组件4位于进气通道21的顶端，电极片组5与外管2通电，以收集粉体；在清粉状态下，电极片组5与外管2断电，清粉组件4由进气通道21的顶端至进气通道21的底端移动，将外管2内壁上的粉体刮除并送入设置在导电筒体底部的粉体收集容器8中。

上述的电源为高压电源，在一个实施例中，上述的高压电源为恒压恒流电源，电压10KV-30KV，电流不大于0.5mA。

与现有技术相比，本发明首先对导电筒体结构进行改进，包括同轴设置的外管2和内管3，使外管2和内管3之间的空间作为进气通道21与绝缘端盖1的进气口11连通，内管3的空腔作为出气通道31，在进气通道21设置可沿轴向移动的电极片组5和清粉组件4，清粉组件4的往复移动带着电极片组5同时移动，在集粉状态下，含有粉体颗粒的气体由进气口11进入到进气通道21，粉体颗粒经电极片组5电离后荷电，随后在电场的作用下荷电粉体颗粒迁移到集粉壳体内壁，断开高压电源，清粉组件4沿进气通道21的顶端至进气通道21的底端移动，将外管2内壁的粉体进行清除，使得粉体由导电筒体的底部被收集，提高了收集效率，该装置不受带有腐蚀性气体以及高温气体的影响，实现自动清除粉体到粉体收集容器8，可连续生产。

上述的绝缘端盖1与内管3密封连接，可在绝缘端盖1的中央开设凹槽，将内管3嵌设在里面，提高密封连接的可靠性。

进一步地，导电筒体与粉体收集容器8之间连接有锥形导料斗7，锥形导料斗7的扩口端与外管2的底端连接，锥形导料斗7的缩口端与粉体收集容器8的入口连接。通过设置锥形导料斗7，能将导电筒体中的粉体颗粒高效快速的收集到粉体收集容器8中，由于导电筒体与粉体收集容器8是通过锥形导料斗7的倾斜面连接，可保证物料的良好的流动性，使粉体全部落入粉体收集容器8中。

本实施例中，还包括驱动机构6，驱动机构6设置在导电筒体的外部，包括驱动件61、支架62、连接盘63和导杆64。

驱动件61为气缸、液压缸及电缸的任一种，包括缸体和伸缩杆，驱动件61设置在导电筒体的外部，驱动件61的缸体通过支架62与绝缘端盖1连接，且缸体垂直于绝缘端盖1，驱动件61的伸缩杆的端部连接有连接盘63，连接盘63与绝缘端盖1相互平行，将多个导杆64的顶端与连接盘63垂直连接，同时绝缘端盖1上开设与导杆64数量相同且位置对应的通孔，每个导杆64穿过对应的通孔，导杆64的底端伸至进气通道21中与清粉组件4连接。

如此设置，通过设置驱动件61驱动导杆64做伸缩运动，从而带动进气通道21中的清粉组件4和电极片组5上下运动，以实现清粉组件4对外管2内壁上粉体的清除效果。并且驱动件61设置在导电筒体的外部，不占用导电筒体内的空间。

上述的导杆64的外径与通孔的内径适配，可以在通孔处设置密封圈，在确保导杆64与通孔滑动连接的情况下，防止气体泄漏。

可选地，绝缘端盖1上的通孔呈环形均匀分布，且通孔与导电筒体中的进气通道21连通，通孔至少设置三个，与其对应的，导杆64也在连接盘63上呈环形分布，如此设置，通过多个导杆64的均匀布置，确保清粉组件4在运动过程中的稳定性。

可选地，连接盘63与多个导杆64为固定连接，如焊接连接，也可是可拆卸连接，通过在连接盘63上开设多个连接孔，将多个导杆64的顶端插入连接孔通过螺栓或连接销将导杆64与连接盘63固定连接。

参照图4，本实施例中，清粉组件4套设在内管3上，包括：环形活动块41、环形夹持块42和环形刮料块43，环形活动块41与导杆64的底端连接；环形夹持块42设置在环形活动块41的底部，环形夹持块42通过螺栓与环形活动块41连接；环形刮料块43设置在环形活动块41与环形夹持块42之间，环形刮料块43的外侧与外管2的内壁贴合，由于导电筒体为金属材质，环形刮料块43采用橡胶或陶瓷等非金属材质，实现在移动过程中清除外管2内壁上的分体颗粒，且不会对外管2内壁划伤。

如此设置，通过导杆64连接在环形活动块41上带着清粉组件4整体沿轴线方向往复运动，通过环形活动块41与环形夹持块42对环形刮料块43的夹持作用，对设置在二者之间的环形刮料块43固定，起到稳定连接的效果，且环形夹持块42通过螺栓与环形活动块41连接，也便于拆装更换环形刮料块43。

进一步地，环形活动块41、环形夹持块42和环形刮料块43套设在内管3上，环形活动块41、环形夹持块42和环形刮料块43的内径均大于内管3的外径，在运动过程不会与内管3发生接触。

本实施例中，环形刮料块43的外径大于环形活动块41及环形夹持块42的外径，实现仅环形刮料块43与外管2内壁的滑动接触。环形活动块41的内径小于环形夹持块42及环形刮料块43的内径，实现将环形夹持块42与环形刮料块43安装在环形活动块41上。

在一个实施例中，环形活动块41可与环形夹持块42的外径相同，环形刮料块43的外径大于环形活动块41，使只有环形刮料块43的外侧与外管2的内壁贴合，起到刮除粉体的效果，环形夹持块42与环形刮料块43的内径相同均大于环形活动块41的内径，如此设置，可将环形活动块41底部内侧未被环形刮料块43覆盖的部分用于连接电极片组5，如此也不影响环形夹持块42的拆装。

参照图5，电极片组5套设在内管3上，位于环形夹持块42的下方，将电极片组5通过连接杆与环形夹持块42或环形活动块41的底部连接。

进一步地，如图5所示，为了不影响对环形刮料块43的拆装，将电极片组5通过连接杆与环形活动块41的底部连接，即连接杆与环形活动块41内侧未与环形夹持块42、环形刮料块43连接的部分连接。

参照图5、图6，本实施例中，电极片组5包括层叠设置的多个环形电极片51，多个环形电极片51沿内管3的长度方向间隔设置且通过连接杆相互连接。其中，每个环形电极片51均为环状结构，环形电极片51的外边沿为锯齿状。

如此设置，环形电极片51在通电时，可以通过外圈的尖端向周围进行放电，提高静电场的强度，从而提高外管2内壁对粉尘的收集效果。

本实施例中，还设有废气处理装置9，由于气体中还可能混杂有制备粉体颗粒过程中产生的反应气(废气)，将废气处理装置9与出气口12通过管路连接。示例性地，废气处理装置9主要由液体容器组成，当反应气为酸性气体时，将其通入装有碱性溶液的容器中，通过洗气的方式进行中和处理。

如图7所示，本发明实施例还提供一种超细粉体收集系统，包括：超声雾化装置100、热解炉200以及上述的超细粉体收集装置。

上述的超细粉体收集系统的有益效果的推导过程与上述超细粉体收集装置所带来的有益效果的推导过程大体类似，此处不再赘述。实现了超细粉体的连续生产，且收集装置能够不受带有腐蚀性气体以及高温气体的影响。

其中，超声雾化装置与热解炉200的入口连接，用于通过载气将雾化的液滴送入热解炉200内；热解炉200的出口与超细粉体收集装置的进气口11连接，用于将载气、裂解反应后形成的粉体颗粒和反应气送入超细粉体收集装置；超细粉体收集装置为上述的超细粉体收集装置，用于收集粉体颗粒，排出载气和反应气，并对反应气体处理。

在一个实施例中，粉体收集装置设置有至少三个，每个均与热解管式炉的出气管连接。并且粉体收集装置安装在工作柜上。

上述的超声雾化装置100和热解炉200均为现有技术，超声雾化装置100是利用超声波在雾化聚能器上产生高频振动，当金属熔体从导液管流至聚能器表面上时，被聚能器表面振动铺展成液膜，当振动面的振幅达到一定值时，薄液层在超声振动的作用下被击碎，激起的液滴即从振动面上飞出形成雾滴。

本发明的工作过程为：将溶液输送到超声雾化装置100中，通过超声波将溶液雾化成微米级液滴，并通过载气送入热解炉200中，热解炉200可采用高温管式炉，液滴进入热解炉200中发生裂解反应后，形成粉体颗粒，与载气和反应气(废气)一同进入粉体收集装置，粉体被吸附在粉体收集装置中，废气和载气出气口12进入到废气处理装置9中，将废气通过洗气的方式进行中和处理，实现无污染排放的工作效果。

下面通过具体实施例对本发明做进一步详细说明。

将硝酸铁溶液放入超声雾化装置100中，采用1MHz-3MHz的高频超声波将硝酸铁溶液雾化成1μm-2μm的液滴。雾化装置通过载气，如压缩空气或惰性气体将雾化后的液滴吹入管式热解炉200中，炉温1000℃-1200℃，硝酸铁液滴挥发并发生热分解反应得到氧化铁颗粒(亚微米级)以及反应气(氮氧化物气体)；氧化铁颗粒、反应气与载气一起进入导电筒体中，电极片组5和外管2通电，在电场力作用下将氧化铁颗粒吸附在外管2的内壁上，经过清粉组件4集中收集到筒体下方的粉体收集容器8中，反应气和载气通过出气口12进入废气处理装置9，废气处理装置9中放有氢氧化钠溶液，通过中和反应去除混合气体中的氮氧化物酸性气体，从而处理了废气。

其中，气体的通入方式可采用正压气体输入、负压真空抽吸和正负压同时混合使用，实现整个系统的气体一般载气流量不大于50L/min。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种超细粉体收集装置，其特征在于，包括：

绝缘端盖，设置有进气口和出气口；

导电筒体，所述导电筒体包括同轴设置的内管和外管，所述外管与所述内管的顶端均与所述绝缘端盖连接，所述内管与所述外管之间的空间形成进气通道，所述进气通道与所述进气口连通，所述内管的顶端与所述出气口连通，所述内管的底端与所述进气通道连通；

电极片组，可移动设置在所述进气通道中，所述电极片组与所述外管分别连接于电源的负极与正极，在通电状态下能够使粉体粘附在所述外管的内壁；

清粉组件，设置在所述进气通道中，所述清粉组件与所述电极片组连接且位于所述电极片组的上方，所述清粉组件具有清粉状态和集粉状态，在所述集粉状态下，所述清粉组件位于所述进气通道的顶端，所述电极片组与所述外管通电，以收集粉体；在所述清粉状态下，所述电极片组与所述外管断电，所述清粉组件由所述进气通道的顶端至进气通道的底端移动，将所述外管内壁上的粉体刮除并送入设置在所述导电筒体底部的粉体收集容器中。

2.根据权利要求1所述的超细粉体收集装置，其特征在于，还包括驱动机构，所述驱动机构包括：

驱动件，设置在所述导电筒体的外部，所述驱动件通过支架与所述绝缘端盖连接，所述驱动件的驱动端设置有连接盘，所述连接盘与所述绝缘端盖相互平行；

导杆，多个所述导杆的顶端与所述连接盘垂直连接，每个所述导杆的底端贯穿所述绝缘端盖延伸至所述进气通道中与所述清粉组件连接。

3.根据权利要求2所述的超细粉体收集装置，其特征在于，所述清粉组件套设在所述内管上，包括：

环形活动块，所述环形活动块与所述导杆的底端连接；

环形夹持块，设置在所述环形活动块的下方，所述环形夹持块通过螺栓与所述环形活动块连接；

环形刮料块，设置在所述环形活动块与所述环形夹持块之间，所述环形刮料块的外侧与所述外管的内壁贴合。

4.根据权利要求3所述的超细粉体收集装置，其特征在于，所述环形刮料块的外径大于所述环形活动块及所述环形夹持块的外径，所述环形活动块的内径小于所述环形夹持块及所述环形刮料块的内径。

5.根据权利要求3所述的超细粉体收集装置，其特征在于，所述电极片组套设在所述内管上，包括多个环形电极片，多个所述环形电极片沿所述内管的长度方向间隔设置且通过连接杆相互连接，所述连接杆的顶端与所述环形夹持块或所述环形活动块的底部连接。

6.根据权利要求5所述的超细粉体收集装置，其特征在于，所述环形电极片的外边沿设置为锯齿状。

7.根据权利要求1-6任一项所述的超细粉体收集装置，其特征在于，所述导电筒体与所述粉体收集容器之间连接有锥形导料斗，所述锥形导料斗的扩口端与所述外管的底端连接，所述锥形导料斗的缩口端与所述粉体收集容器的入口连接。

8.根据权利要求7所述的超细粉体收集装置，其特征在于，还包括废气处理装置，所述废气处理装置与所述出气口通过管路连接。

9.根据权利要求2所述的超细粉体收集装置，其特征在于，所述驱动件为气缸、液压缸及电缸的任一种。

10.一种超细粉体收集系统，其特征在于，包括：超声雾化装置、热解炉以及如权利要求1-9任一项所述的超细粉体收集装置，所述超声雾化装置与所述热解炉的入口连接，用于通过载气将雾化的液滴送入热解炉内；所述热解炉的出口与所述超细粉体收集装置的进气口连接，用于将载气、裂解反应后形成的粉体颗粒和反应气送入所述超细粉体收集装置。

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