[發明專利]一種采用諧波法制備微均勻顆粒的方法及裝置

無效

• 申請號: 200710060643.5
• 申請日: 2007-12-28
• 公開（公告）號: CN101279371A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 吳萍;劉立娟;周偉;李寶凌;王藝
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 王麗英

技術領域

本發明涉及微顆粒制備技術領域，具體涉及利用諧波振蕩控制射流斷裂獲得微小球形液滴或顆粒的一種采用諧波法制備微均勻顆粒的方法及裝置。

背景技術

美國麻省理工學院(MIT)的Chun和Passow等人在Rayleigh毛細液流不穩定性理論的基礎上提出了一種新型的均勻液滴生產方法—均勻液滴噴射技術。該技術通過控制連續熔融金屬射流的斷裂行為，可以獲得尺寸均勻的球形金屬液滴或顆粒，與傳統顆粒制備方法相比具有工藝流程短，可控性好，設備投資少，生產效率高，產品質量好等特點。在此技術基礎上，吳萍、張少明等人分別申請了中國專利(CN2649227、CN1899732)。但是由于Rayleigh射流穩定性條件的限制，勻液滴噴射技術產生的顆粒直徑約為噴嘴直徑的1.5到2.5倍，當噴嘴孔徑減小到50微米以下時，由于工藝條件的限制，制備顆粒時容易導致噴嘴的堵塞和射流失穩。因此，目前勻液滴噴射技術生產顆粒直徑主要在50微米到1000微米的范圍內。

發明內容

本發明的目的在于克服已有技術的缺點，提供一種工藝可控性強、可直接獲得具有尺寸更加微小的均勻顆粒，工藝流程短，產品質量好，大大降低了設備投資的一種采用諧波法制備微均勻顆粒的方法及裝置。

本發明的一種采用諧波法制備微均勻顆粒的方法，它包括以下步驟：

(1)打開坩鍋上蓋，在坩鍋中加入需熔煉的金屬材料，并密封；

(2)將冷卻液加入收集裝置中，將擋板移至收集裝置的上方，并密封真空腔室；

(3)對坩鍋和真空腔室抽真空，并充入惰性保護氣體；

(4)加熱坩鍋，熔化坩鍋內的金屬材料，并在金屬材料熔化后保溫20-30分鐘；

(5)打開壓電振蕩器使其頻率為6-15KH_Z、頻率比為2-4，給加電極板加上電壓200-300V，利用壓力控制系統使坩鍋與真空腔室之間達到穩定壓差0.5-1.5P₀，從而使熔融金屬從坩鍋底部的噴嘴以層流射流的形式射出，在壓電振蕩器振動頭的作用下，流出的金屬射流斷裂為較大的主液滴和較小的微液滴，在通過加電極板中間空隙時兩種尺寸的液滴分別帶上等量電荷；

(6)利用圖像監視系統所拍攝的液滴圖像結合計算機圖象分析系統準確的計算出液滴的直徑，從而反饋控制調整壓電振蕩器產生的頻率，從而獲得設定尺寸的均勻液滴，同時計算機分析系統計算出液滴的電量，從而控制加電極板的加載參數；

(7)帶電的主液滴和微液滴在經過偏轉電場時分離；

(8)當液滴達到設定的尺寸時，移開擋板，主液滴和微液滴經偏轉極板分離落入其各自的收集裝置，通過冷卻液最后凝固成型。

一種實現權利要求1所述的方法的裝置，它包括：

(a)一個真空腔室，該真空腔室通過其上設置有真空閥的第一輸氣管與真空泵相連；

(b)一個微機控制系統，該微機控制系統包括主板，分別通過控制線連接在所述的主板上的信號發生器和圖像采集卡；

(c)一個閃頻器，該閃頻器安裝在所述的真空腔室的側壁上并通過連線與分頻器連接，所述的分頻器與微機控制系統中的信號發生器相連；

(d)一個攝像裝置，該攝像裝置安裝在與所述的閃頻器相對處的真空腔室的側壁上并通過連線與微機控制系統中的圖像采集卡相連。

(e)一個坩鍋，該坩鍋設置在所述的真空腔室的上部，該坩鍋的底部鑲嵌有微型噴嘴，其外側壁裝有加熱器，所述的坩鍋內置有測溫元件，該測溫元件和加熱器分別通過控制線與控溫裝置相連；

(f)一個壓電振蕩器，該壓電振蕩器的振動頭設置在坩鍋內并且位于所述的噴嘴的上部，在所述的壓電振蕩器和坩鍋蓋之間裝有壓電振蕩器上下調節裝置；

(g)一個加電極板，該加電極板設置在所述的真空腔室內并且位于所述的微型噴嘴的外部下方，在該加電極板中間相對于所述的噴嘴處有一個開口；

(h)兩個平行設置的偏轉極板，該偏轉極板設置在所述的真空腔室內并且位于所述的加電極板下方，所述的加電極板和偏轉極板分別通過導線與電源相連，所述的電源通過導線與微機控制系統中的主板相連；

(i)兩個收集裝置，該收集裝置設置在所述的真空腔室內并且位于所述的偏轉極板的下方；

(j)一個擋板，該擋板可繞擋板支架轉動并且位于所述的偏轉極板和收集裝置之間；

(k)一個惰性氣體儲藏裝置，該氣體儲藏裝置分別通過其上裝有第一、第二閥門的第二、第三輸氣管與所述的坩鍋、真空腔室相連；