CN116161858B - 一种玻璃微球的成球装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻璃微球的成球装置及方法，包括上料组件、成球组件和集料组件，所述上料组件包括分段式加料管和振动器，振动器固定在分段式加料管上；所述成球组件包括成球腔体和火焰枪，成球腔体为99.99％纯度的石英胆，分段式加料管与石英胆呈100度夹角，火焰枪与石英胆呈5度夹角；所述集料组件包括集料罐和吸风设备，集料罐与石英胆通过下料管相连，吸风设备的吸风管伸入集料罐内；所述集料罐为石英材质，内部设有带通孔的挡板，集料罐底部为漏斗结构。本发明利用分段式加料管和振动器构成自动上料组件，可以使得玻璃粉料均匀落下，加料速率稳定，成球率高；采用纯度99.99％的石英胆，保证玻璃微球的纯度以及后续的用药安全。

Description

一种玻璃微球的成球装置及方法

技术领域

本发明属于生物医用材料制备技术领域，特别涉及一种玻璃微球的成球装置及方法。

背景技术

钇90内照射治疗是一种肝脏治疗恶性肿瘤的方法，钇90可采用内辐射微球作为载体。内辐射微球是一类含放射性核素的微粒，其直径在15～100μm之间。微球发出的射线只杀伤癌细胞，而不会损伤正常的组织细胞。玻璃微球是较为常见的一种内辐射微球，钇90放射性玻璃微球在生产过程中，采用了火焰悬浮法，利用高温火焰将玻璃粉料熔融成玻璃微球。传统的成球装置中，成球腔体和微球收集装置均为金属材质，玻璃粉料高温熔融成玻璃微球后，落入成球腔体内，金属材料的腔体会有金属离子脱落，附着在玻璃微球上，在玻璃微球后续的辐照过程中，影响辐照产物的纯度，无法评估用药安全。同时，现有成球设备为人工操作模式，人工加料时，加料速率不稳定，成球率不高，且在量产阶段的重现性差，无法满足生产需求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种玻璃微球的成球装置及方法，可以提高玻璃微球成球率及生产质量，保证用药安全。

为此，本发明的第一个技术方案是：一种玻璃微球的成球装置，包括上料组件、成球组件和集料组件，所述上料组件包括分段式加料管和振动器，振动器固定在分段式加料管上；所述成球组件包括成球腔体和火焰枪，成球腔体为99.99％纯度的石英胆，分段式加料管和火焰枪位于石英胆的进口处，所述分段式加料管与石英胆呈100度夹角，火焰枪与石英胆呈5度夹角；所述集料组件包括集料罐和吸风设备，石英胆出口处设有一下料管，下料管伸入集料罐内，吸风设备的吸风管伸入集料罐内；所述集料罐为石英材质，内部设有带通孔的挡板，集料罐底部为漏斗结构。

本发明的上料组件可自动上料，利用振动器带动分段式加料管振动，从而使得分段式加料管内的玻璃粉料自动从下料口落下，与火焰枪的高温火焰充分接触，熔融成球；分段式加料管呈倾斜状，有利于玻璃粉料的下料，石英胆水平放置，火焰枪与水平面呈5度夹角，高温火焰同样具有5度倾斜，使得燃烧后的玻璃微球能够被火焰射到石英胆的底部，防止粘在石英胆的顶部，且5度倾角形成的抛物线可以延长玻璃微球的移动距离，使得玻璃微球到达石英胆底部时已经充分冷却；石英胆为99.99％纯度，集料罐同样为石英材质，不会产生影响辐照产物纯度的金属离子，保证玻璃微球的纯度；所述集料罐内的挡板可以防止水中的玻璃微球被倒吸到吸风设备中，吸风设备使得集料罐保持负压状态，利于玻璃微球的清洗和收集，还起到一定的散热作用。

优选地，所述分段式加料管底部下料口与火焰枪的枪口距离0.8～1.2cm，即水平距离和垂直距离均为0.8～1.2cm。火焰枪的枪口和分段式加料管底部下料口的距离为1cm左右，使得玻璃粉料能够在焰芯处充分燃烧，提高成球率。

优选地，所述分段式加料管包括同轴设置的第一加料管、防风管和第二加料管，第一加料管、第二加料管顶部设有漏斗型进料口，防风管顶部套在第一加料管底部，防风管底部位于第二加料管的进料口上方；所述振动器安装在第一加料管上。加料管采用分段式结构，玻璃粉料放在第一加料管内，振动器可以驱使第一加料管振动，可以使得玻璃粉料自动下落，且第一加料管与防风管、第二加料管分开，振动器仅驱使第一加料管振动；防风管用于增长加料管的长度，防止加料时被烫到，且可起到防风作用，防止玻璃粉料下落到第二加料管上时，被风吹走。

优选地，所述第一加料管内径为10mm，长度为15cm，防风管内径为16mm，长度为20cm，第二加料管内径为3mm，长度为15cm。第一加料管底部插入防风管内，且两者无接触，第二加料管的内径为3mm，可以过滤粒径大的玻璃粉料，使符合粒径要求的玻璃粉料被火焰燃烧，得到符合要求的玻璃微球。

优选地，所述石英胆长度为1500mm，外径为300mm，厚度为7mm。石英胆可以收集玻璃微球，同时可集中加热时产生的热气。

优选地，所述火焰枪内的燃烧气体由氢气和氧气组成。火焰枪采用氢气与氧气来燃烧，产生高温火焰，在燃烧玻璃成球过程中，不会引入杂质，保证玻璃微球的纯度。

优选地，所述集料罐顶部设有盖板，盖板处设有供下料管和吸风管插入的第一安装孔；所述盖板上还设有一第二安装孔，第二安装孔处安装有密封塞；所述集料罐底部设有集料漏斗和排料管，排料管上设有控制阀；所述排料管下方设有集料袋和废水收集盆。

本发明的第二个技术方案是：一种玻璃微球的成球方法，使用上述成球装置，包括以下步骤：

1)将玻璃粉料倒入分段式加料管内，且打开火焰枪，喷射稳定的高温火焰；在集料罐内加入纯化水，纯化水低于挡板；打开吸风设备；

2)打开振动器，振动器带动分段式加料管振动，玻璃粉料从分段式加料管均匀落下；

3)落下的玻璃粉料与高温火焰接触，玻璃粉料受热熔融成球，并在吸风设备作用下，落入石英胆内；

4)分段式加料管内的玻璃粉料下料完成后，关闭火焰枪；

5)利用水枪冲刷石英胆内壁，将熔融形成的玻璃微球冲到下料管处，沿下料管落入集料罐内；

6)冲洗结束后，吸风设备持续工作，集料罐内的玻璃微球与纯化水充分接触，清洗、降温后，关闭吸风设备；

7)打开集料罐下方的控制阀，收集玻璃微球。

优选地，所述步骤7)中，将集料袋套在集料罐的排料管处，打开控制阀，玻璃微球与纯化水的混合物进入集料袋，再将纯化水倒入废水收集盆内，玻璃微球收纳在集料袋内。

优选地，所述步骤7)中，打开集料罐顶部的密封塞，冲洗管从第二安装孔伸入集料罐内，对集料罐进行冲洗，将集料罐内壁上残留的玻璃微球冲入排料管，收纳在集料袋内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、利用分段式加料管和振动器构成自动上料组件，可以使得玻璃粉料均匀落下，加料速率稳定，成球率高；

2、分段式加料管可以自动过滤大粒径的玻璃粉料，使符合粒径要求的玻璃粉料被高温火焰燃烧，得到符合要求的玻璃微球；

3、成球腔体采用纯度99.99％的石英胆，玻璃成球过程中，石英胆不会产生影响辐照产物纯度的金属离子，保证玻璃微球的纯度以及后续的用药安全；

4、火焰枪采用氢气与氧气来燃烧，产生高温火焰，在燃烧玻璃成球过程中，不会引入杂质，保证玻璃微球的纯度；

5、集料罐处于负压状态，方便玻璃微球离开石英胆，落入集料罐内，且负压状态下，集料罐内的纯化水波动，可以充分清洗玻璃微球，保证玻璃微球的成球质量。

附图说明

以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明上料组件的结构示意图；

图3为本发明成球组件的结构示意图；

图4为本发明集料组件的结构示意图。

图中标记为：工作台1、上料组件2、安装支架21、分段式加料管22、振动器23、第一加料管24、防风管25、第二加料管26、成球组件3、石英胆31、下料管32、石英胆进口33、清洗口34、集料组件4、集料罐41、集料漏斗42、排料管43、控制阀44、废水收集盆45、挡板46、盖板47、密封塞48、火焰枪5、第一气管51、第二气管52、吸风设备6、吸风管61。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参见附图。本实施例所述玻璃微球的成球装置，包括工作台1、上料组件2、成球组件3和集料组件4。所述上料组件2、成球组件3安装在工作台1，上料组件2位于成球组件3的进口处，集料组件4位于成球组件3出口的下方，集料组件4放置在地面上，与成球组件3存在高度差。

所述上料组件2包括多个安装支架21、分段式加料管22和振动器23，安装支架21固定在工作台1上；所述分段式加料管22包括同轴设置的第一加料管24、防风管25和第二加料管26，所述第一加料管24内径为10mm，长度为15cm，第一加料管顶部为漏斗型进料口，方便倾倒玻璃粉料；第一加料管24下方可以设置下料阀门，在未工作状态下，可以防止玻璃粉料下落；振动器23安装在第一加料管24上，可以驱使第一加料管24振动，振动器的振动频率为50Hz，通过振动使玻璃粉料下落，下料速度为1g/min左右。

所述防风管25、第二加料管26与第一加料管24分开，且安装在不同的安装支架上，避免第一加料管24带动第二加料管26振动，影响玻璃粉料下落。防风管25内径为16mm，长度为20cm，第一加料管24底部插入防风管25内，且两者无接触；所述第二加料管26内径为3mm，长度为15cm；第二加料管顶部同样设有漏斗型进料口，方便接收防风管处落下的玻璃粉料。

本实施例的加料管采用分段式结构，玻璃粉料放在第一加料管24内，振动器23可以驱使第一加料管24振动，可以使得玻璃粉料自动下落，且第一加料管24与防风管25、第二加料管26分开，振动器23仅驱使第一加料管24振动；防风管25用于增长加料管的长度，防止加料时被烫到，且可起到防风作用，防止玻璃粉料下落到第二加料管26上时，被风吹走。第二加料管26的内径为3mm，可以过滤粒径大的玻璃粉料，使符合粒径要求的玻璃粉料被火焰燃烧，得到符合要求的玻璃微球。

所述成球组件3包括成球腔体和火焰枪5，成球腔体为99.99％纯度的石英胆31，石英胆31长度为1500mm，外径为300mm，厚度为7mm。石英胆可以收集玻璃微球，同时可集中加热时产生的热气。分段式加料管22和火焰枪5位于石英胆进口33处，石英胆31固定在工作台1上，呈水平状态，所述分段式加料管22所在轴线与石英胆31(水平面)的夹角A为100度。石英胆末端设有可供日常倾斜的清洗口34。

所述火焰枪5的火焰长度在40cm左右，固定在工作台1上，火焰枪5与石英胆31的夹角B为5度；同时，火焰枪5的枪口和分段式加料管22底部下料口的水平距离L、垂直距离H均为1cm左右，使得玻璃粉料能够在焰芯处充分燃烧，提高成球率。所述火焰枪5内的燃烧气体由氢气和氧气组成，通过第一气管51和第二气管52连接氢气瓶和氧气瓶；氢气的流量为18-20L/h，氧气的流量为12-13L/h。氢气与氧气燃烧时焰芯温度为1500度以上，在燃烧玻璃成球过程中，不会引入杂质，保证玻璃微球的纯度。

所述集料组件4包括集料罐41和吸风设备6，集料罐41放置在地面上，位于石英胆31出口处下方，两者之间设有一下料管32；所述集料罐41为石英材质，包括一圆柱形的罐体，罐体下方通过一集料漏斗42连接排料管43，排料管43上设有控制阀44，所述排料管43下方设有集料袋和废水收集盆45。所述集料罐41内部设有带通孔的挡板46，下料管32伸入集料罐41内。所述吸风设备6上设有吸风管61，吸风管61伸入集料罐41内；所述集料罐41顶部设有盖板47，盖板47处设有供下料管32和吸风管61插入的第一安装孔；所述盖板47上还设有一第二安装孔，第二安装孔处安装有密封塞48。

集料罐41中需加入超纯水，水的量不能超过挡板46。吸风设备6起到使集料罐41保持负压的作用，利于玻璃微球的清洗和收集，还起到一定的散热作用，吸风设备装有可控硅电子调速器，根据集料罐中水的多少来调节速度，标准是不将水吸到吸风设备里为准。

成球装置使用前，先检查氢气瓶和氧气瓶是否在有效期内，气压是否正常(氢气的气压为0.14mPa，氧气的气压为0.5mPa)，如不满足上述条件，则不得进行球化；检查火焰枪是否完好，无堵塞。

在满足作业条件的情况下，开始进行操作：

1)在集料罐41中加入适量超纯水，不能没过挡板46，打开吸风设备6；将需要进行球化的玻璃粉料加入到第一加料管24内；打开火焰枪5，并使火焰射出并保持稳定，焰芯温度为1500度以上，此时氢气的流量为18-20L/h，氧气的流量为12-13L/h；

2)打开第一加料24管侧面的振动器23，振动频率50Hz，打开第一加料管侧面的下料阀门，玻璃粉料自动落下；

3)落下的玻璃粉料与高温火焰接触，玻璃粉料受热熔融成球，并在吸风设备6的负压作用下，落入石英胆31内；

4)待分段式加料管22中的玻璃粉料都下落完成后，关闭火焰枪5；

5)用水枪将粘在石英胆31上的玻璃微球冲入集料罐41中，减少损耗，水枪使用纯化水；

6)冲洗完后不要立刻关闭吸风设备6，应使吸风设备6再工作一段时间，使水中的玻璃微球能被充分的清洗降温；

7)待充分冷却后，关闭吸风设备6，开始进行收集玻璃微珠：

7.1)把集料袋放入废水收集盆45中，将集料袋套在集料罐41底部的排料管43上，打开控制阀44，使混有玻璃微球的水流入集料袋中；

7.2)水装到集料袋一半左右的体积时，关闭控制阀44，把集料袋中的水沥干，沥干后把废水收集盆45中的水倒入废水桶中；

7.3)重复上述操作，直至集料罐41内的水彻底流完；

7.4)打开集料罐上方的密封塞48，把装有超纯水的冲洗瓶对准集料罐41的内部进行冲洗，洗去粘在漏斗壁上的玻璃微球，用集料袋收集冲洗下来的玻璃微球，收集结束。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种玻璃微球的成球装置，其特征在于：包括上料组件、成球组件和集料组件，所述上料组件包括分段式加料管和振动器，振动器固定在分段式加料管上；所述成球组件包括成球腔体和火焰枪，成球腔体为99.99％纯度的石英胆，分段式加料管和火焰枪位于石英胆的进口处，所述分段式加料管与石英胆呈100度夹角，石英胆水平放置,火焰枪与石英胆呈5度夹角，高温火焰具有5度倾斜，燃烧后的玻璃微球能够被火焰射到石英胆的底部，不接触石英胆的顶部，玻璃微球到达石英胆底部时已经充分冷却；所述集料组件包括集料罐和吸风设备，石英胆出口处设有一下料管，下料管伸入集料罐内，吸风设备的吸风管伸入集料罐内；所述集料罐为石英材质，内部设有带通孔的挡板，集料罐底部为漏斗结构；所述石英胆内的玻璃微球被水冲入集料罐内，且集料罐内玻璃微球与水混合。

2.如权利要求1所述的一种玻璃微球的成球装置，其特征在于：所述分段式加料管底部下料口与火焰枪的枪口距离0.8～1 .2cm，即水平距离和垂直距离均为0.8～1 .2cm。

3.如权利要求1所述的一种玻璃微球的成球装置，其特征在于：所述分段式加料管包括同轴设置的第一加料管、防风管和第二加料管，第一加料管、第二加料管顶部设有漏斗型进料口，防风管顶部套在第一加料管底部，防风管底部位于第二加料管的进料口上方；所述振动器安装在第一加料管上。

4.如权利要求3所述的一种玻璃微球的成球装置，其特征在于：所述第一加料管内径为10mm，长度为15cm，防风管内径为16mm，长度为20cm，第二加料管内径为3mm，长度为15cm。

5.如权利要求1所述的一种玻璃微球的成球装置，其特征在于：所述石英胆长度为1500mm，外径为300mm，厚度为7mm。

6.如权利要求1所述的一种玻璃微球的成球装置，其特征在于：所述火焰枪内的燃烧气体由氢气和氧气组成。

7.如权利要求1所述的一种玻璃微球的成球装置，其特征在于：所述集料罐顶部设有盖板，盖板处设有供下料管和吸风管插入的第一安装孔；所述盖板上还设有一第二安装孔，第二安装孔处安装有密封塞；所述集料罐底部设有集料漏斗和排料管，排料管上设有控制阀；所述排料管下方设有集料袋和废水收集盆。

8.一种玻璃微球的成球方法，其特征在于：使用权利要求1~7任一项所述成球装置，包括以下步骤：

1)将玻璃粉料倒入分段式加料管内，且打开火焰枪，喷射稳定的高温火焰；在集料罐内加入纯化水，纯化水低于挡板；打开吸风设备；

2)打开振动器，振动器带动分段式加料管振动，玻璃粉料从分段式加料管均匀落下；

3)落下的玻璃粉料与高温火焰接触，玻璃粉料受热熔融成球，并在吸风设备作用下，落入石英胆内；石英胆水平放置,火焰枪与石英胆呈5度夹角，高温火焰具有5度倾斜，燃烧后的玻璃微球能够被火焰射到石英胆的底部，不接触石英胆的顶部，玻璃微球到达石英胆底部时已经充分冷却；

4)分段式加料管内的玻璃粉料下料完成后，关闭火焰枪；

5)利用水枪冲刷石英胆内壁，将熔融形成的玻璃微球冲到下料管处，沿下料管落入集料罐内；

6)冲洗结束后，吸风设备持续工作，集料罐内的玻璃微球与纯化水充分接触，清洗、降温后，关闭吸风设备；

7)打开集料罐下方的控制阀，收集玻璃微球。

9.如权利要求8所述的一种玻璃微球的成球方法，其特征在于：所述步骤7)中，将集料袋套在集料罐的排料管处，打开控制阀，玻璃微球与纯化水的混合物进入集料袋，再将纯化水倒入废水收集盆内，玻璃微球收纳在集料袋内。

10.如权利要求9所述的一种玻璃微球的成球方法，其特征在于：所述步骤7)中，打开集料罐顶部的密封塞，冲洗管从第二安装孔伸入集料罐内，对集料罐进行冲洗，将集料罐内壁上残留的玻璃微球冲入排料管，收纳在集料袋内。