[實用新型]一種將固體粉末送入高速氣流的裝置

有效

• 申請號: 201720186252.7
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN206782835U
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 路波;林學東;吳勇航;林俊;郭秋亭;陶洋;左金;范長海;葉坤;張兆;杜寧;楊可;周洪
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心高速空氣動力研究所
• 主分類號: B65G53/16
• 分類號: B65G53/16;B65G53/50
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司11129
• 代理人: 周曉娜

技術領域

本專利涉及一種裝置，具體涉及一種將固體粉末送入高速氣流的裝置。

背景技術

低熱固相反應合成技術是近年來快速發展的材料制備新技術，其本質特征在于室溫或低溫下的能量傳遞，即通過機械研磨等方式，向粉末反應劑體系中引入機械能，并使之轉變為反應體系的化學能，從而實現室溫下的固相合成。從材料制備技術的角度看，實現低熱固相合成反應的必要條件是向體系引入機械能以誘發反應。研究發現：利用高速氣流加速技術同樣能向反應體系饋入機械能，且可饋入的機械能能量密度有可能提高一個量級(從傳統裝備的小于等于3W/g～10W/g提高到100W/g以上)。該方法的基本原理為：由超聲速噴管產生高速氣流(氣流馬赫數1.5～4.5，可根據需要采用不同馬赫數的噴管)，參與反應的物料被送入氣流加速流道，經過氣流加速后與對撞靶發生碰撞。

然而要實現氣體加速物料，需要考慮的一個問題是如何進氣與進料。因為進氣與進料方式將極大影響物料輸送效率、氣流加速效果以及合成反應的產能。目前，現有的進氣、進料方式為軸向進氣側向進料(如圖1所示)，參與反應的物料2’經側向物料入口5’送入氣流加速流道3’，超聲速噴管1’產生高速氣流攜帶物料2’加速后與對撞靶4’發生碰撞。這種方式采用標準的收縮擴張噴管獲得超聲速氣流，并在噴管出口管壁上開饋料口進行加料，其出發點是利用噴管出口處比較低的靜壓，實現顆粒加入。但在實際應用中，當超聲速噴管1’的入口氣流壓力較高時，物料入口5’壓力會超過大氣壓，導致物料無法進入氣流加速通道3’。但是，如果降低超聲速噴管入口氣流壓力，則噴管下游的高速氣流難以維持。此外，從外側壁加料，由于邊界層內氣流速度較低，核心流速度較高，且顆粒進入時有一定的徑向速度，使得顆粒軌跡很難估計，物料受重力作用往往跟隨氣流運動在流道壁面的邊界層內較為集中，因此碰撞效率較低，難以實現引入機械能以誘發反應的目的。

實用新型內容

針對上述進氣進料方式存在的問題，本實用新型提出了一種將固體粉末送入高速氣流的裝置，以解決粉狀物中心進料與進氣的矛盾。

本實用新型的基本思路是反應物料經加料倉、進料管送入氣流加速通道，氣流從側向進氣接頭進入超聲速噴管，經噴管加速后攜帶物料高速撞擊對撞靶。雖然物料在進料管出口處受低壓作用能夠被吸入氣流加速通道，但為使進料更為通暢，本實用新型設計了進料結構，外接一路氣源將經由加料倉落下的物料推入進料管。

一種將固體粉末送入高速氣流的裝置，采用載氣將固體粉末送入高速氣流中，沿氣流方向依次設置進料管、氣流穩定外罩和高速氣流加速管，該進料管為三段式結構，前段為進料細長管，中段為法蘭盤結構，后段為輸送管；進料管的進料細長管插入并貫穿氣流穩定外罩內腔，由超聲速噴管分別將進料管進料細長管出口、氣流穩定外罩與高速氣流加速管的高速氣流通道連通。

所述氣流穩定外罩一端與進料管中段的法蘭盤通過第一組螺釘連接，氣流穩定外罩另一端與高速氣流加速管通過第二組螺釘連接。

所述氣流穩定外罩外部徑向方面設置一連通內腔的側向進氣接頭。

所述進料管的輸送管段軸向連接輔助進料噴嘴，輔助進料噴嘴一端設置接頭連接載氣源；進料管輸送管段徑向設置一加料倉。

進料管的輸送段內外徑均大于進料細長管的內外徑，內腔通過圓錐形過渡實現連通。

所述的氣流穩定外罩的內腔前段為圓錐形收縮段，后段為圓柱形。在氣流穩定外罩內腔前段設置進氣筒，所述的進料管的進料細長管貫穿進氣筒，進氣筒與氣流穩定外罩的內腔之間形成進氣腔。

所述進氣筒為一端開口的圓筒結構，圓筒沿圓周均布進氣孔，另一端筒底面上均布出氣孔。在所述進氣筒徑向每間隔30°設置一個進氣孔，形成沿圓筒徑向軸心均勻分布的一組進氣孔，軸向均布至少4組進氣孔。在所述進氣筒的底板上布置多個出氣孔，這些出氣孔用于向收縮段供氣，出氣孔以底板圓點為中心呈正六邊形分布，形成一組出氣孔，沿底板圓心由內向外均布至少3組出氣孔。

當高速氣流碰撞系統運行時，由加料倉添加物料，接頭外接輔助進料氣路，輔助進料氣路內氣流經輔助進料噴嘴噴出，將由加料倉落下的物料推入進料管，物料經進料管不斷送至超聲速噴管出口，由于該處氣流速度高、壓力低，物料被吸入加速段氣流通道。進氣筒從軸向套入氣流穩定外罩。超聲速噴管的氣流從側向進氣接頭進入，經過進氣腔進入進氣筒，然后依次進入超聲速噴管收縮段、超聲速噴管，此時氣流被加速至超聲速并攜帶由進料管送至超聲速噴管出口處的物料進入加速段氣流通道，從而最終實現撞靶。