CN209034367U - 一种制备纳米材料的超重力场装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种制备纳米材料的超重力场装置。该装置可实现离心盘和填料层的同轴反向旋转，并在雾化盘底部和离心盘顶部设置有微形凹槽结构。该装置一方面可促进原料的快速均匀混合，另一方面离心盘和填料层之间的同轴反向旋转所产生的超重力和剪切力可使混合原料被进一步的分散破碎，强化了传质效果，降低了产物的成核尺寸，提高了纳米材料的分散度和均匀性，减少了能耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种制备纳米材料的超重力场装置。
背景技术
纳米材料由于具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应被广泛应用。如何提高纳米材料的分散性、控制纳米颗粒的尺寸范围依然是当今大规模生产制备纳米材料所遇到的难题。
超重力场技术是利用比地球重力加速度大得多的超重力环境对传质和微观混合过程进行强化的一种技术。该技术使反应物分子在超重力环境下产生流动接触，巨大的剪切力使液体破碎成纳米级的膜、丝和滴，产生巨大的和快速更新的新界面，是传质过程得到极大的强化，可实现反应转化率和选择性的提高。另外与传统工业设备相比，超重力装置还具有体积小、重量轻、能耗低、易运转、易维修、安全、可靠、灵活以及更能适应环境等优点。
发明内容
本实用新型提供一种制备纳米材料的超重力场装置，目的是利用超重力场强化反应传质过程，提高纳米材料的分散性有效控制纳米颗粒的尺寸范围。
本实用新型的目的是通过下面技术方案具体实现，然而本实用新型可以不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于本文所阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式，以使得本实用新型对于本领域技术人员来说是彻底和完整的，并且将充分地传达本实用新型的范围。
除非另有定义，否则本文所用的所有技术和科学术语具有如本实用新型所属技术领域的普通技术人员所通常理解的相同含义。在本文的描述中所使用的术语是用于描述特定的实施方式，而不是对其进行限制。
本实用新型提供了一种制备纳米材料的超重力场装置，其特征在于包括壳体总成、超重力场系统、进样系统和动力传动系统；
所述壳体总成由外壳、顶板、底座、隔板和用于连接固定的固定件组成，其中外壳、顶板和第一隔板组成反应腔室，在位于所述反应腔室下部的外壳上设置有出样口；
所述超重力场系统由转鼓、填料层和离心盘组成，其中填料层与转鼓形成密闭腔，离心盘置于密闭腔中部；
所述进样系统包括进样轴和雾化盘，其中进样轴通过固定件与顶板固定，在高出顶板一端设有进样口，所述进样口与进样管连通，进样管设置在进样轴内部并延伸至进样轴的末端，所述进样口与进样轴轴向方向垂直，进样管与进样轴轴向方向平行；所述雾化盘中心位置设有进样孔道，所述进样孔道与进样管位置相对应且呈文丘里形；所述进样轴与转鼓之间通过第一密封圈密封连接，进样轴与雾化盘之间通过3#固定底座固定连接；
所述离心盘与雾化盘的间距为0.01～1mm，离心盘的顶面与雾化盘的底面分布有微形凹槽；
所述动力传动系统包括传动轴、电机和轴承，其中第一传动轴为空心装置，所述第一传动轴在穿过第二隔板上的第二轴承和第一隔板上的第一轴承后通过1#固定底座与转鼓连接；所述第二传动轴穿过第三隔板上的第三轴承、第二隔板上的第四轴承和第一传动轴的空心部分后通过2#固定底座与离心盘连接，并且第二转动轴与转鼓之间通过第二密封圈密封连接；
所述动力传动系统还包括联动装置，所述联动装置包括设在第一传动轴内壁上的内齿圈、第二传动轴上的1#齿轮和2#齿轮组，通过固定架和固定轴来固定2#齿轮组的相对位置；
所述进样轴、转鼓、密闭腔、雾化盘、离心盘、第一传动轴、第二传动轴具有共同的轴心线。
优选的，电机与第三传动轴连接，并通过锥齿轮联动装置带动第二传动轴转动；所述锥齿轮联动装置由套在第二转动轴上的1#锥齿轮和套在第三传动轴上的2#锥齿轮组成。
优选的，所述微形凹槽的尺寸范围为0.01～5mm。
优选的，所述雾化盘上微形凹槽呈蜂窝状分布。
优选的，所述离心盘上微形凹槽呈蜂窝状分布。
优选的，在离心盘上，雾化盘投影部位的微形凹槽呈蜂窝状分布，投影部位之外处的微形凹槽呈直线型放射状分布或弧型放射状分布。
优选的，离心盘外缘离填料层的水平距离为10～100mm。
优选的，通过改变1#锥齿轮和2#锥齿轮之间的齿数比来调整第二转动轴与第三转动轴之间的转速比，其中第二传动轴与第三传动轴之间的转速比为 (0.5～2):1。
优选的，通过改变1#齿轮、2#齿轮以及内齿圈之间的齿数比使离心盘与转鼓之间的转速比为(1～5):1。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点：
1、本实用新型所述的超重力微反应装置通过传动装置实现了转鼓及填料层和离心盘之间的同轴反向转动，提高了填料层和离心盘之间的相对转速，降低了能耗。
2、原料经文丘里形的进样孔道后被雾化，在离心盘高速旋转的作用下促进了雾化盘与离心盘之间原料快速均匀混合。
3、在离心盘高速旋转的作用下，混合原料被不断的推向离心盘的边缘并被甩出。由于雾化盘和离心盘上设置有微形凹槽，在超重力和剪切力的共同作用下，混合原料被不断的破碎分散，液体表面不断的更新，强化了传质效果。
4、被甩出离心盘的混合原料液滴通过填料层，在填料层反向旋转所产生的超重力场和剪切力的共同作用下，使混合原料被进一步的破碎成纳米级的膜、丝和滴，产生巨大的和快速更新的新界面，进一步强化了传质效果，同时降低了产物的成核尺寸，提高了纳米材料的分散度和均匀性。
5、本实用新型通过调整联动装置内齿轮的齿数比即可使雾化盘和转鼓获得不同的转速，操作简单方便。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对被实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。
图1是本实用新型超重力场装置的示意图；
图2是本实用新型进样系统及离心盘组合的示意图；
图3是本实用新型锥齿轮联动装置的示意图；
图4是本实用新型联动装置的示意图；
图5是本实用新型联动装置的俯视图；
图6是本实用新型雾化盘底面的示意图；
图7是本实用新型离心盘顶面第一种形态的示意图，微形凹槽呈蜂窝状分布；
图8是本实用新型离心盘顶面第二种形态的示意图，微形凹槽在雾化盘投影部位呈蜂窝状分布，在投影部位之外处呈直线型放射状分布；
图9是本实用新型离心盘顶面第三种形态的示意图，微形凹槽在雾化盘投影部位呈蜂窝状分布，在投影部位之外处呈弧型放射状分布；
附图标记说明
11外壳，12顶板，13底座，14第一隔板隔板，15第二隔板隔板，16第三隔板隔板，17固定件，18出样口；
21转鼓，22填料层，23离心盘；
31进样轴，32雾化盘，33进样口，34进样管，35进样孔道；
41第一传动轴，42第二传动轴，43第三传动轴，44 1#固定底座，45 2#固定底座，463#固定底座，47电机；
51第一密封圈，52第二密封圈，53第一轴承，54第二轴承，55第三轴承， 56第四轴承；
61锥齿轮联动装置，61-1 1#锥齿轮，61-2 2#锥齿轮，62联动装置，62-1内齿圈，62-2 1#齿轮，62-3 2#齿轮，62-4固定架，62-5固定轴。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚完整地描述。此处所描述的实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围仍以权利要求书所公开的内容为准。
基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例：
本实用新型所述制备纳米材料的超重力场装置包括壳体总成、超重力场系统、进样系统和动力传动系统。其中，壳体总成由外壳、顶板、底座、隔板和用于连接固定的固定件组成，外壳、顶板和第一隔板组成反应腔室，在位于所述反应腔室下部的外壳上设置有出样口。超重力场系统由转鼓、填料层和离心盘组成，其中填料层与转鼓形成密闭腔，离心盘置于密闭腔中部。
进样系统包括进样轴和雾化盘，其中进样轴通过固定件与顶板固定，在高出顶板一端设有2个进样口，进样口末端与对应的进样管连通。在雾化盘中心位置设有进样孔道，进样孔道与进样管位置相对应且呈文丘里形。离心盘与雾化盘的间距为0.05mm。离心盘的顶面与雾化盘的底面分布有尺寸为0.1mm的微形凹槽，其中雾化盘上微形凹槽呈蜂窝状分布。在离心盘上，微形凹槽在雾化盘投影部位呈蜂窝状分布，在投影部位之外呈弧型放射状分布。进样轴与转鼓之间通过第一密封圈密封连接，进样轴与雾化盘之间通过3#固定底座固定连接。
第一传动轴在穿过第二隔板上的第二轴承和第一隔板上的第一轴承后通过1#固定底座与转鼓连接。第二传动轴穿过第三隔板上的第三轴承、第二隔板上的第四轴承和第一传动轴的空心部分后通过2#固定底座与离心盘连接，并且第二转动轴与转鼓之间通过第二密封圈密封连接。第一传动轴与第二传动轴之间通过联动装置实现同轴反向转动，该联动装置为位于第一隔板和第二隔板之间，包括设在第一传动轴内壁上的内齿圈、第二传动轴上的1#齿轮和2#齿轮，并且通过固定架和固定轴来固定2#齿轮组的相对位置。另外，电机连接第三传动轴，并通过锥齿轮联动装置带动第二传动轴转动，该锥齿轮转动轴包括套在第二转动轴上的1#锥齿轮和套在第三传动轴上的2#锥齿轮。
操作过程如下：
(1)启动电机并带动第三传动轴转动，通过锥齿轮联动装置带动第二传动轴转动。其中，通过调整1#锥齿轮和2#锥齿轮之间的齿数比，使得第三转动轴与第二转动轴之间的转速比为1.5:1。
(2)第二转动轴带动1#齿轮作为主动轮带动作为从动轮的内齿圈转动，使得第二转动轴与第一转动轴之间同轴反向旋转，从而实现了离心盘与转鼓及填料层之间的反向旋转。通过改变1#齿轮、2#齿轮以及内齿圈之间的齿数比使离心盘与转鼓之间的转速比为2:1。
(3)通过进样轴加入原料，原料经雾化盘的文丘里形进样孔道被雾化，然后在雾化盘与离心盘之间快速均匀混合。由于雾化盘和离心盘上设置有微形凹槽，在超重力和剪切力的共同作用下，混合原料被不断的破碎分散，液体表面不断的更新，并不断被推向离心盘的边缘后甩出。
(4)被甩出离心盘的混合原料液滴通过填料层，在填料层反向旋转所产生的超重力场和剪切力的共同作用下，使混合原料被进一步的破碎成纳米级的膜、丝和滴，产生巨大的和快速更新的新界面，进一步强化了传质效果，同时降低了产物的成核尺寸，提高了纳米材料的分散度和均匀性。
Claims (9)
1.一种制备纳米材料的超重力场装置，其特征在于包括壳体总成、超重力场系统、进样系统和动力传动系统；
所述壳体总成由外壳、顶板、底座、隔板和用于连接固定的固定件组成，其中外壳、顶板和第一隔板组成反应腔室，在位于所述反应腔室下部的外壳上设置有出样口；
所述超重力场系统由转鼓、填料层和离心盘组成，其中填料层与转鼓形成密闭腔，离心盘置于密闭腔中部；
所述进样系统包括进样轴和雾化盘，其中进样轴通过固定件与顶板固定，在高出顶板一端设有进样口，所述进样口与进样管连通，进样管设置在进样轴内部并延伸至进样轴的末端，所述进样口与进样轴轴向方向垂直，进样管与进样轴轴向方向平行；所述雾化盘中心位置设有进样孔道，所述进样孔道与进样管位置相对应且呈文丘里形；所述进样轴与转鼓之间通过第一密封圈密封连接，进样轴与雾化盘之间通过3#固定底座固定连接；
所述离心盘与雾化盘的间距为0.01～1mm，离心盘的顶面与雾化盘的底面分布有微形凹槽；所述动力传动系统包括传动轴、电机和轴承，其中第一传动轴为空心装置，所述第一传动轴在穿过第二隔板上的第二轴承和第一隔板上的第一轴承后通过1#固定底座与转鼓连接；第二传动轴穿过第三隔板上的第三轴承、第二隔板上的第四轴承和第一传动轴的空心部分后通过2#固定底座与离心盘连接，并且第二转动轴与转鼓之间通过第二密封圈密封连接；
所述动力传动系统还包括联动装置，所述联动装置包括设在第一传动轴内壁上的内齿圈、第二传动轴上的1#齿轮和2#齿轮组，通过固定架和固定轴来固定2#齿轮组的相对位置；
所述进样轴、转鼓、密闭腔、雾化盘、离心盘、第一传动轴、第二传动轴具有共同的轴心线。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：电机与第三传动轴连接，并通过锥齿轮联动装置带动第二传动轴转动；所述锥齿轮联动装置由套在第二转动轴上的1#锥齿轮和套在第三传动轴上的2#锥齿轮组成。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述微形凹槽的尺寸范围为0.01～5mm。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述雾化盘上微形凹槽呈蜂窝状分布。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述离心盘上微形凹槽呈蜂窝状分布。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：在离心盘上，雾化盘投影部位的微形凹槽呈蜂窝状分布，投影部位之外处的微形凹槽呈直线型放射状分布或弧型放射状分布。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：离心盘外缘离填料层的水平距离为10～100mm。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：通过改变1#锥齿轮和2#锥齿轮之间的齿数比使第二传动轴与第三传动轴之间的转速比为(0.5～2):1。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：通过改变1#齿轮、2#齿轮以及内齿圈之间的齿数比使离心盘与转鼓之间的转速比为(1～5):1。
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| CN116889917A (zh) * | 2023-09-11 | 2023-10-17 | 汕头市捷成生物科技有限公司 | 高压气流回旋碰撞式粉碎装置及其在魔芋粉制备中的应用 |
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2018
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| CN116889917B (zh) * | 2023-09-11 | 2023-11-17 | 汕头市捷成生物科技有限公司 | 高压气流回旋碰撞式粉碎装置及其在魔芋粉制备中的应用 |
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