專利名稱：用于分散納米粉末的自吸式反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及國(guó)防、電子、化工、輕工、航天航空、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的納米材料應(yīng)用的分散裝置，特別涉及具有分散性能好，自吸能力強(qiáng)的一種用于分散納米粉末的自吸式反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
納米材料用途十分廣泛，在國(guó)防、電子、化工、輕工、航天航空、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)揮著越來越重要的作用。目前，納米粉體材料可以容易制備，但是，納米粉體的團(tuán)聚問題卻嚴(yán)重阻礙了納米粉體的應(yīng)用和相應(yīng)的納米材料制備，成為納米技術(shù)繼續(xù)發(fā)展的瓶頸。納米粉體的團(tuán)聚是指原生納米粉體在制備、分離、處理和存放過程中相互連接、由多個(gè)顆粒形成較大的顆粒團(tuán)簇現(xiàn)象。納米顆粒團(tuán)聚，目前研究者把其分為軟團(tuán)聚和硬團(tuán)聚兩種。軟團(tuán)聚是靜電力和范德華力作用形成的，常用物理法處理；而硬團(tuán)聚形成的原因除了靜電力和范德華力之外，還存在化學(xué)鍵作用，存在不同的團(tuán)聚機(jī)理，常用化學(xué)法處理。納米顆粒團(tuán)聚后，所形成二次粒子，粒徑與一般的微米級(jí)顆粒相當(dāng)，使得納米材料優(yōu)異性能因此消失。因此，解決或減輕團(tuán)聚問題是十分關(guān)鍵的。常規(guī)分散納米材料的物理法為機(jī)械法和超聲法。常規(guī)機(jī)械分散可分研磨、球磨、膠體磨和機(jī)械攪拌等。研磨法、球磨、膠體磨存在粉碎極限問題，因納米顆粒具有較大界面能，顆粒間范德華力較強(qiáng)，隨著粒徑的減小，顆粒間自動(dòng)聚集的趨勢(shì)變大，分散作用和聚集作用趨于平衡，粒徑不再變化；另外磨頭或磨球與筒壁摩擦產(chǎn)生雜質(zhì)，影響產(chǎn)品的純度和性能。機(jī)械攪拌，若采用普通攪拌槳由于剪切力不夠， 無法打碎團(tuán)聚的納米材料；采用高速分散葉輪，能打碎部分團(tuán)塊，不能實(shí)現(xiàn)納米材料性能要求。常規(guī)的超聲波分散是利用超聲波在納米顆粒溶液產(chǎn)生空化作用，空化作用形成局部的高溫高壓，并產(chǎn)生巨大的沖擊力和微射流，納米粉體在其的作用下，表面能被削弱，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)納米粉體的分散作用。但是，超聲波分散存在著功率放大困難，而且噪音大的缺點(diǎn)，規(guī)模工業(yè)化處理不甚方便。常規(guī)物理法處理納米材料的分散，存在主要問題是分散后的顆粒一旦離開機(jī)械力的作用，顆粒會(huì)重新聚并。因?yàn)?，納米顆粒在溶劑中的分散是一個(gè)分散和聚并的平衡過程。 這樣，納米顆粒需要化學(xué)分散處理。常規(guī)的化學(xué)分散法為表面化學(xué)修飾和分散劑分散，使得材料之間或材料與溶劑之間的團(tuán)聚能力削弱，相對(duì)效果好很多。但是，納米材料的應(yīng)用一般與溶劑混合后使用，即使材料經(jīng)過表面修飾或加入分散劑(化學(xué)法)，也存在粉末與溶劑潤(rùn)濕不均勻，很快產(chǎn)生結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。這時(shí)，若不及時(shí)利用機(jī)械力把它打開，將很難再次分散。因此，納米粉末與溶劑開始接觸時(shí)的預(yù)分散問題，顯得十
分重要。
常規(guī)的納米材料應(yīng)用的反應(yīng)器為普通的攪拌反應(yīng)器，分散在其它工序中進(jìn)行后， 物料再導(dǎo)入反應(yīng)器中處理。這樣，存在納米顆粒的二次聚并現(xiàn)象。即使在分散工序中，由于顆粒加入溶劑時(shí)無法及時(shí)解決預(yù)分散問題，形成團(tuán)聚。同時(shí)，粉末加入溶劑時(shí)導(dǎo)致工作環(huán)境粉塵飛揚(yáng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種用于分散納米粉末的自吸式反應(yīng)器，其能克服常規(guī)處理納米粉末分散應(yīng)用的缺點(diǎn)，能夠自吸納米粉末，解決粉末與溶劑的預(yù)分散問題，使整體設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，加工工藝簡(jiǎn)單，性能可靠。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述用于分散納米粉末的自吸式反應(yīng)器，包括反應(yīng)器容器的主體，所述主體的側(cè)上部設(shè)有用于提供分散力的高速分散機(jī)構(gòu)，主體的上頂部設(shè)有宏觀攪拌機(jī)構(gòu)；所述主體內(nèi)的下底部設(shè)有定子及位于所述定子內(nèi)的動(dòng)力轉(zhuǎn)子，動(dòng)力轉(zhuǎn)子能在定子內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；定子上安裝有粉體吸粉管，所述粉體吸粉管對(duì)應(yīng)于與定子相連的另一端穿出主體外，且粉體吸粉管與主體相連通；主體外的底端設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。所述定子包括均勻分布的進(jìn)液口及位于所述定子中心區(qū)的吸粉口 ；粉體吸粉管的一端伸入定子的吸粉口內(nèi)，并安裝在定子上；所述定子的圓環(huán)周向側(cè)面設(shè)有若干液固兩相出口的定子內(nèi)槽孔及定子外槽孔，所述定子外槽孔位于定子內(nèi)槽孔的外圈。所述動(dòng)力轉(zhuǎn)子包括用于液固兩相出口的轉(zhuǎn)子內(nèi)槽孔及轉(zhuǎn)子外槽孔，所述轉(zhuǎn)子外槽孔及轉(zhuǎn)子內(nèi)槽孔位于動(dòng)力轉(zhuǎn)子的圓環(huán)周向側(cè)面，轉(zhuǎn)子外槽孔位于轉(zhuǎn)子內(nèi)槽孔的外圈；動(dòng)力轉(zhuǎn)子上設(shè)有均勻分布的葉片。所述動(dòng)力轉(zhuǎn)子與定子間的加工安裝間隙為0. 5 lmm。所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝座安裝在主體上； 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸通過軸旋轉(zhuǎn)密封與動(dòng)力轉(zhuǎn)子相連，定子通過密封壓蓋安裝于驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝座的端部。所述高速分散機(jī)構(gòu)包括分散電機(jī)，所述分散電機(jī)通過分散電機(jī)安裝座安裝于主體的側(cè)上部；分散電機(jī)安裝座中心區(qū)的連接管伸入主體內(nèi)，連接管對(duì)應(yīng)于伸入主體內(nèi)的端部通過第一密封座及分散軸安裝軸承安裝有分散軸，所述分散軸的一端穿過第一密封座后伸入連接管內(nèi)，并通過分散軸連軸器與分散電機(jī)的輸出軸相連；分散軸對(duì)應(yīng)于位于連接管外的一端固定安裝有高速分散盤。所述宏觀攪拌機(jī)構(gòu)包括攪拌電機(jī)，所述攪拌電機(jī)通過安裝機(jī)座安裝于主體的上頂部；所述安裝機(jī)座中心區(qū)的定位管伸入主體內(nèi)；定位管對(duì)應(yīng)于伸入主體內(nèi)的端部設(shè)有第二密封座，攪拌電機(jī)的輸出軸穿出第二密封座后通過攪拌軸連軸器與攪拌軸相連，所述攪拌軸上固定安裝有攪拌槳。所述主體內(nèi)設(shè)有擋板安裝軸，所述擋板安裝軸沿主體的軸向長(zhǎng)度方向分布；擋板安裝軸上設(shè)有固定槳式擋板，所述固定槳式擋板的數(shù)量為兩塊或兩塊以上；擋板安裝軸對(duì)應(yīng)于伸入主體內(nèi)的端部設(shè)有溫度計(jì)探頭。所述主體包括內(nèi)筒體，所述內(nèi)筒體的外面設(shè)有夾套。所述安裝機(jī)座上設(shè)有臥式減速機(jī)，所述臥式減速機(jī)的輸入軸與攪拌電機(jī)的輸出軸相連，減速機(jī)輸出軸伸入定位管內(nèi)，并穿過第二密封座后通過攪拌軸連軸器與攪拌軸相連。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)引入了高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力轉(zhuǎn)子和定子的組合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)吸粉與溶劑液體的預(yù)分散，高速分散機(jī)構(gòu)產(chǎn)生不間斷的分散力，同時(shí)宏觀攪拌機(jī)構(gòu)使得反應(yīng)器容器內(nèi)的物料均勻，使納米粉末在液體中均勻分散而避免團(tuán)聚。定子結(jié)構(gòu)上有進(jìn)液口和吸粉口， 動(dòng)力轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)提供強(qiáng)大的動(dòng)力，動(dòng)力轉(zhuǎn)子隨直徑方向的動(dòng)能增加而位能減少，從而使動(dòng)力轉(zhuǎn)子外圍高動(dòng)能的流體壓力低于轉(zhuǎn)子中心低動(dòng)能的壓力，產(chǎn)生空位狀態(tài)，流體由動(dòng)力轉(zhuǎn)子中心向轉(zhuǎn)子外圍流動(dòng)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子中心空位，形成該區(qū)域的真空，液體和粉體分別從進(jìn)料口吸入，形成本機(jī)構(gòu)的自吸能力，自吸式的操作方式使分散過程工作環(huán)境的粉塵減少，消除了傳統(tǒng)處理工藝中所需的環(huán)保輔助設(shè)施；液固兩相經(jīng)過動(dòng)力轉(zhuǎn)子帶有槽孔的內(nèi)外圓環(huán)流出，在動(dòng)力轉(zhuǎn)子和定子小間隙(0. 5 lmm)腔體內(nèi)剪切、碾磨、撞擊，納米粉末被預(yù)分散，液固兩相經(jīng)過定、轉(zhuǎn)子共四層流道的作用，獲得了極大的機(jī)械能，足以使納米粉末克服團(tuán)聚的范德華力，形成良好的粉末分散體系，使得納米粉末在一開始液流均勻濕潤(rùn)，避免傳統(tǒng)工藝會(huì)在液流的表面、攪拌軸和容器壁上形成的團(tuán)聚或結(jié)皮現(xiàn)象；兩相流體從定子的槽孔噴出，具有一定的動(dòng)能，沿著容器底部向容器周邊往上流動(dòng)，而容器上側(cè)部的高速分散機(jī)構(gòu)的高速分散盤進(jìn)一步分散液固兩相流體，獲得容器內(nèi)的不間斷機(jī)械能，防止了納米粉末在液體溶劑的聚并現(xiàn)象；而宏觀攪拌機(jī)構(gòu)形成了反應(yīng)器容器內(nèi)的宏觀全混合，良好提供預(yù)分散和高速分散的宏觀流場(chǎng)，消除了局部短循環(huán)。通過這些機(jī)構(gòu)和作用使得納米粉末在本發(fā)明裝置實(shí)現(xiàn)自吸、均勻分散的功能，達(dá)到提高納米粉末分散及其應(yīng)用的效果，整體設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊， 加工工藝簡(jiǎn)單，性能可靠。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為定子的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖3的俯視圖。圖5為動(dòng)力轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為圖5的俯視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖廣圖6所示本發(fā)明包括主體1、內(nèi)筒體1. 1、夾套1. 2、高速分散機(jī)構(gòu)2、高速分散盤2. 1、分散軸2. 2、分散軸安裝軸承2. 3、第一密封座2. 4、分散軸連軸器2. 5、分散電機(jī)安裝座2. 6、分散電機(jī)2. 7、連接管2. 8、宏觀攪拌機(jī)構(gòu)3、臥式減速機(jī)3. 1、攪拌電機(jī)3. 2、 安裝機(jī)座3. 3、減速機(jī)輸出軸3. 4、第二密封座3. 5、攪拌軸連軸器3. 6、攪拌軸3. 7、攪拌槳 3. 8、定位管3. 9、固定槳式擋板4、溫度計(jì)探頭5、定子6、吸粉口 6. 1、進(jìn)液口 6. 2、端蓋6. 3、 定子外槽孔6. 4、定子內(nèi)槽孔6. 5、連接孔6. 6、動(dòng)力轉(zhuǎn)子7、葉片7. 1、轉(zhuǎn)子外槽孔7. 2、轉(zhuǎn)子內(nèi)操控7. 3、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8、驅(qū)動(dòng)電機(jī)8. 1、驅(qū)動(dòng)軸8. 2、驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝座8. 3、密封壓蓋8. 4、軸旋轉(zhuǎn)密封8. 5、粉體吸粉管9、擋板安裝軸10、擋板孔11及吸納腔12。如圖1所示本發(fā)明包括所述主體1的側(cè)上部設(shè)有用于提供分散力的高速分散機(jī)構(gòu)2，主體1的上頂部設(shè)有宏觀攪拌機(jī)構(gòu)3;所述主體1內(nèi)的下底部設(shè)有定子6及位于所述定子6內(nèi)的動(dòng)力轉(zhuǎn)子7，動(dòng)力轉(zhuǎn)子7能在定子6內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；定子6上安裝有粉體吸粉管9，所述粉體吸粉管9對(duì)應(yīng)于與定子6相連的另一端穿出主體1外，且粉體吸粉管9與主體1相連通；主體1外的底端設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)子7轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8。所述反應(yīng)器容器的主體1包含內(nèi)筒體1. 1，所述內(nèi)筒體1. 1外面的夾套1. 2，所述夾套1. 2包裹內(nèi)筒體1. 1的下部。反應(yīng)器容器的主體1內(nèi)設(shè)有固定槳式擋板4，所述固定槳式擋板4通過擋板安裝軸10安裝在主體1內(nèi)，擋板安裝軸10沿主體1的軸向長(zhǎng)度方向分布；固定槳式擋板4的數(shù)量為兩塊或以上，其中一塊固定槳式擋板4下部設(shè)有溫度計(jì)探頭 5，具體實(shí)施時(shí)，溫度計(jì)探頭5位于擋板安裝軸10對(duì)應(yīng)于伸入主體1內(nèi)的端部，溫度計(jì)探頭 5靠近主體1內(nèi)的底端，以供檢測(cè)溫度，固定槳式擋板4可防止反應(yīng)器容器的主體1內(nèi)流體的漩渦形成，空氣卷入和容器壁的液面升高，而影響宏觀混合的效果；固定槳式擋板4上設(shè)置若干均勻分布的擋板孔11，所述固定槳式擋板4與擋板孔11相配合后具有一定的剪切和混合效果。所述高速分散機(jī)構(gòu)2包括分散電機(jī)2. 7，所述分散電機(jī)2. 7通過分散電機(jī)安裝座 2. 6安裝在主體1的側(cè)上部；分散電機(jī)安裝座2. 6的中心區(qū)設(shè)有連接管2. 8，所述連接管2. 8 對(duì)應(yīng)于與分散電機(jī)安裝座2. 6相連的另一端伸入主體1內(nèi)，并沿主體1的軸線長(zhǎng)度方向分布；高速分散機(jī)構(gòu)2與固定槳式擋板4位于主體1內(nèi)相對(duì)應(yīng)的位置；高速分散機(jī)構(gòu)2與固定槳式擋板4位于宏觀攪拌機(jī)構(gòu)3的兩側(cè)。連接管2. 8對(duì)應(yīng)于伸入主體1內(nèi)的端部固定安裝有第一密封座2. 4，所述第一密封座2. 4內(nèi)設(shè)置分散軸安裝軸承2. 3。連接管2. 8內(nèi)設(shè)有分散軸2. 2，所述分散軸2. 2的一端通過分散軸安裝軸承2. 3安裝在連接管2. 8內(nèi)，分散軸 2. 2的一端穿過第一密封座2. 4后與位于連接管2. 8內(nèi)的分散電機(jī)2. 7的輸出軸通過分散軸連軸器2. 5相連，從而分散電機(jī)2. 7的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，能夠帶動(dòng)分散軸2. 2轉(zhuǎn)動(dòng)。分散軸
2.2對(duì)應(yīng)于位于連接管2. 8外的一端設(shè)有高速分散盤2. 1，所述高速分散盤2. 1為兩只，高速分散盤2. 1以高低位安裝在分散軸2. 2上，從而將高速分散機(jī)構(gòu)2安裝在反應(yīng)器容器主體的側(cè)軸向。高速分散機(jī)構(gòu)2的高速分散盤2. 1可使經(jīng)過預(yù)分散的納米粉末的液固兩相流體進(jìn)一步分散，獲得容器內(nèi)的不間斷機(jī)械能，有效防止了納米粉末在液體溶劑的聚并現(xiàn)象。所述宏觀攪拌機(jī)構(gòu)3包括攪拌電機(jī)3. 2，所述攪拌電機(jī)3. 2通過安裝機(jī)座3. 3安裝在主體1的上頂部。為了降低攪拌電機(jī)3. 2的安裝空間要求，所述安裝機(jī)座3. 3上設(shè)有臥式減速機(jī)3. 1，所述臥式減速機(jī)3. 1的輸入軸與攪拌電機(jī)3. 2的輸出軸相連。安裝機(jī)座
3.3的中心區(qū)設(shè)有定位管3. 9，所述定位管3. 9的一端伸入主體1內(nèi)，且定位管3. 9對(duì)應(yīng)于伸入主體1內(nèi)的端部設(shè)置第二密封座3. 5。臥式減速機(jī)3. 1的減速機(jī)輸出軸3. 4位于定位管3. 9內(nèi)并穿出第二密封座3. 5，且減速機(jī)輸出軸3. 4對(duì)應(yīng)于穿出第二密封座3. 5的端部通過攪拌軸連軸器3. 6與攪拌軸3. 7相連，所述攪拌軸3. 7上固定安裝有攪拌槳3. 8。宏觀攪拌機(jī)構(gòu)3形成了反應(yīng)器容器的主體1內(nèi)的宏觀全混合，良好提供預(yù)分散和高速分散的宏觀流場(chǎng)，消除了局部短循環(huán)；臥式減速機(jī)3. 1在廠房高度受限制時(shí)使用。如圖2所示所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)8. 1，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)8. 1位于主體1外的底端；驅(qū)動(dòng)電機(jī)8. 1通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝座8. 3安裝于主體1的底端；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)8. 1的輸出軸與驅(qū)動(dòng)軸8. 2相連，所述驅(qū)動(dòng)軸8. 2上設(shè)有軸旋轉(zhuǎn)密封8. 5，所述軸旋轉(zhuǎn)密封8. 5為機(jī)械密封。驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝座8. 3對(duì)應(yīng)于與驅(qū)動(dòng)電機(jī)8. 1相連的另一端設(shè)置固定連接的密封
7壓蓋8. 4，從而能夠?qū)⒍ㄗ?固定安裝在密封壓蓋8. 4上。定子6通過螺釘與密封壓蓋8. 4 相連，定子6內(nèi)設(shè)置動(dòng)力轉(zhuǎn)子7，動(dòng)力轉(zhuǎn)子7能在定子6內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)力轉(zhuǎn)子7通過軸旋轉(zhuǎn)密封8. 5與驅(qū)動(dòng)軸8. 2固定相連，當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸8. 2在驅(qū)動(dòng)電機(jī)8. 1的輸出軸作用下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸旋轉(zhuǎn)密封8. 5能夠帶動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)子7在定子6轉(zhuǎn)動(dòng)。定子6上設(shè)置粉體吸粉管9，所述粉體吸粉管9對(duì)應(yīng)于與定子6相連的另一端穿出主體1外，并與主體1內(nèi)相連通。如圖3和圖4所示為定子6的結(jié)構(gòu)示意圖。所述定子6包括定子主體及位于所述定子主體端部的端蓋6. 3，所述端蓋6. 3上設(shè)有均勻分布的進(jìn)液口 6. 2，所述進(jìn)液口 6. 2 為三個(gè)。端蓋6. 3的中心區(qū)設(shè)有吸粉口 6. 1，進(jìn)液口 6. 2環(huán)繞吸粉口 6. 1分布。定子主體上的內(nèi)外兩排周向側(cè)面開有若干均勻分布的液固兩相出口的定子外槽孔6. 4及定子內(nèi)槽孔
6.5，所述定子外槽孔6. 4位于定子外槽孔6. 5的外圈。定子主體的下部設(shè)置連接孔6. 6，所述連接孔6. 6為四個(gè)，用于將定子6固定安裝于密封壓蓋8. 4上。吸粉口 6. 1、進(jìn)液口 6. 2 與定子內(nèi)槽孔6. 5、定子外槽孔6. 4及主體1相連通。當(dāng)納米粉末通過吸粉口 6. 1進(jìn)入定子主體的腔體內(nèi)且液體溶劑通過進(jìn)液口 6. 2進(jìn)入定子主體的腔體內(nèi)后，納米粉末及液體溶劑在腔體內(nèi)沿徑向流動(dòng)，先從定子內(nèi)槽孔6. 5再經(jīng)定子外槽孔6. 4后射出，達(dá)到分散且獲得足夠動(dòng)能的目的。如圖5和圖6所示為本發(fā)明動(dòng)力轉(zhuǎn)子7的結(jié)構(gòu)示意圖。所述動(dòng)力轉(zhuǎn)子7包括轉(zhuǎn)子本體，轉(zhuǎn)子本體上的內(nèi)外兩排圓環(huán)周向側(cè)面開有若干液固兩相出口的轉(zhuǎn)子外槽孔7. 2及轉(zhuǎn)子內(nèi)槽孔7. 3，所述轉(zhuǎn)子外槽孔7. 2位于轉(zhuǎn)子內(nèi)槽孔7. 3的外圈。轉(zhuǎn)子本體內(nèi)的上部設(shè)置葉片7. 1，所述葉片7. 1為四片，葉片7. 1的一端與轉(zhuǎn)子本體對(duì)應(yīng)于設(shè)置轉(zhuǎn)子內(nèi)槽孔7. 3 的側(cè)壁相連，且葉片7. 1避開轉(zhuǎn)子內(nèi)槽孔7. 3與轉(zhuǎn)子外槽孔7. 2略微偏心設(shè)置，可以使得動(dòng)力轉(zhuǎn)子7旋轉(zhuǎn)時(shí)流體被作用的面積加大，流體獲得的動(dòng)能加大。所述轉(zhuǎn)子內(nèi)槽孔7. 3、轉(zhuǎn)子外槽孔7. 2與定子內(nèi)槽孔6. 5及定子外槽孔6. 4相匹配；當(dāng)動(dòng)力轉(zhuǎn)子7安裝在定子6內(nèi)時(shí)， 動(dòng)力外槽孔7. 2位于定子內(nèi)槽孔6. 5及定子外槽孔6. 4間，且轉(zhuǎn)子內(nèi)槽孔7. 3、轉(zhuǎn)子外槽孔
7.2、定子內(nèi)槽孔6. 5及定子外槽孔6. 4相連通，從而保證位于吸納腔12內(nèi)的納米粉末及液體溶劑能夠依次通過轉(zhuǎn)子內(nèi)槽孔7. 3、定子內(nèi)槽孔6. 5、轉(zhuǎn)子外槽孔7. 2及定子外槽孔6. 4 后射出。動(dòng)力轉(zhuǎn)子7和定子6加工安裝間隙在0. 5 lmm ；間隙腔體內(nèi)具有剪切、碾磨、撞擊， 納米粉末被預(yù)分散，液固兩相經(jīng)過定、轉(zhuǎn)子共4層流道的作用，獲得了極大的機(jī)械能，足以使納米粉末克服團(tuán)聚的范德華力，形成良好的粉末分散體系。如圖廣圖6所示工作時(shí)，用軟管連接粉體吸料管9，液體溶劑首先加入反應(yīng)器容器的主體1內(nèi)，開啟高速分散機(jī)構(gòu)2的分散電機(jī)2. 7和宏觀攪拌機(jī)構(gòu)3的攪拌電機(jī)3. 2，然后開啟驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8的驅(qū)動(dòng)電機(jī)8. 1，動(dòng)力轉(zhuǎn)子7在驅(qū)動(dòng)電機(jī)8. 1的驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)提供強(qiáng)大的動(dòng)力，動(dòng)力轉(zhuǎn)子7隨直徑方向的動(dòng)能增加而位能減少，從而使動(dòng)力轉(zhuǎn)子7外圍高動(dòng)能的流體壓力低于轉(zhuǎn)子中心低動(dòng)能的壓力，產(chǎn)生空位狀態(tài)，流體由動(dòng)力轉(zhuǎn)子7的中心向轉(zhuǎn)子外圍流動(dòng)，導(dǎo)致動(dòng)力轉(zhuǎn)子7中心空位，形成該區(qū)域的真空。液體通過定子6的進(jìn)液口 6. 2進(jìn)入吸納腔12內(nèi)，吸納腔12內(nèi)充滿液體后，使中心區(qū)域的真空度加大，這時(shí)開啟粉體吸料管9， 將其軟管插入盛裝粉體的容器內(nèi)，納米粉體很快被定子6的吸粉口 6. 1吸入，即納米粉體通過軟管、粉體吸粉管9及吸粉口 6. 1后進(jìn)入吸納腔12內(nèi)，形成了自吸能力。納米粉末與液體溶劑在吸納腔12內(nèi)混合，液固兩相經(jīng)過動(dòng)力轉(zhuǎn)子7的轉(zhuǎn)子內(nèi)槽孔7. 3及定子內(nèi)槽孔6. 5內(nèi)外圓環(huán)流出，在動(dòng)力轉(zhuǎn)子7和定子6的小間隙(0. 5mm)腔體內(nèi)剪切、碾磨、撞擊，納米粉末被預(yù)分散，液固兩相經(jīng)過定、轉(zhuǎn)子共4層流道的作用，獲得了極大的機(jī)械能，足以使納米粉末克服團(tuán)聚的范德華力，形成良好的粉末分散體系，使得納米粉末在一開始液流均勻濕潤(rùn)和分散；兩相流體從定子6的定子外槽孔6. 4噴出，具有一定的動(dòng)能。兩相流體沿著主體1 的底部向容器周邊往上流動(dòng)，而容器上側(cè)部高速分散機(jī)構(gòu)2的高速分散盤2. 1高速轉(zhuǎn)動(dòng)后進(jìn)一步分散液固兩相流體，獲得容器內(nèi)的不間斷機(jī)械能，防止了納米粉末在液體溶劑的聚并現(xiàn)象；而宏觀攪拌機(jī)構(gòu)3形成了反應(yīng)器容器主體1內(nèi)的宏觀全混合，良好提供預(yù)分散和高速分散的宏觀流場(chǎng)，消除了局部短循環(huán)。固定槳式擋板4阻止了容器內(nèi)流體的漩渦形成、空氣卷入和容器壁的液面升高，提高了宏觀混合的效果。由此實(shí)現(xiàn)自吸、均勻分散的功能，達(dá)到提高納米粉末分散及其應(yīng)用的效果。工藝操作溫度由夾套1.2加熱、冷卻介質(zhì)控制。
利用本發(fā)明裝置進(jìn)行納米二氧化鈦的改性處理，結(jié)果表明相同工藝下，利用羧基功能基鋁鋯偶聯(lián)劑對(duì)納米TiO2進(jìn)行表面改性，其粒徑分布進(jìn)一步變窄，提高了 30%，顆粒團(tuán)聚較為松散，顯著改善納米TW2在水中的分散性，而且操作環(huán)境無粉塵飛揚(yáng)。
權(quán)利要求
1.一種用于分散納米粉末的自吸式反應(yīng)器，包括反應(yīng)器容器的主體(1 )，所述主體(1) 的側(cè)上部設(shè)有用于提供分散力的高速分散機(jī)構(gòu)(2)，主體(1)的上頂部設(shè)有宏觀攪拌機(jī)構(gòu) (3)；其特征是所述主體(1)內(nèi)的下底部設(shè)有定子(6)及位于所述定子(6)內(nèi)的動(dòng)力轉(zhuǎn)子 (7)，動(dòng)力轉(zhuǎn)子(7)能在定子(6)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；定子(6)上安裝有粉體吸粉管(9)，所述粉體吸粉管(9)對(duì)應(yīng)于與定子(6)相連的另一端穿出主體(1)外，且粉體吸粉管(9)與主體(1)相連通；主體(1)外的底端設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)子(7 )轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(8 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散納米粉末的自吸式反應(yīng)器，其特征是所述定子(6)包括均勻分布的進(jìn)液口(6. 2)及位于所述定子(6)中心區(qū)的吸粉口(6. 1);粉體吸粉管(9)的一端伸入定子(6)的吸粉口(6. 1)內(nèi)，并安裝在定子(6)上；所述定子(6)的圓環(huán)周向側(cè)面設(shè)有若干液固兩相出口的定子內(nèi)槽孔(6. 5)及定子外槽孔(6. 4)，所述定子外槽孔(6. 4)位于定子內(nèi)槽孔(6. 5)的外圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散納米粉末的自吸式反應(yīng)器，其特征是所述動(dòng)力轉(zhuǎn)子(7) 包括用于液固兩相出口的轉(zhuǎn)子內(nèi)槽孔(7. 3)及轉(zhuǎn)子外槽孔(7. 2)，所述轉(zhuǎn)子外槽孔(7. 2)及轉(zhuǎn)子內(nèi)槽孔(7. 3)位于動(dòng)力轉(zhuǎn)子(7)的圓環(huán)周向側(cè)面，轉(zhuǎn)子外槽孔(7. 2)位于轉(zhuǎn)子內(nèi)槽孔 (7. 3)的外圈；動(dòng)力轉(zhuǎn)子(7)上設(shè)有均勻分布的葉片(7. 1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散納米粉末的自吸式反應(yīng)器，其特征是所述動(dòng)力轉(zhuǎn)子(7) 與定子(6)間的加工安裝間隙為0. 5 lmm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散納米粉末的自吸式反應(yīng)器，其特征是所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(8) 包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)(8. 1)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(8. 1)通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝座(8. 3)安裝在主體(1)上； 驅(qū)動(dòng)電機(jī)(8.1)的驅(qū)動(dòng)軸(8.2)通過軸旋轉(zhuǎn)密封(8. 5 )與動(dòng)力轉(zhuǎn)子(7 )相連，定子(6 )通過密封壓蓋(8. 4)安裝于驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝座(8. 3)的端部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散納米粉末的自吸式反應(yīng)器，其特征是所述高速分散機(jī)構(gòu)(2 )包括分散電機(jī)(2. 7 )，所述分散電機(jī)(2. 7 )通過分散電機(jī)安裝座(2. 6 )安裝于主體(1) 的側(cè)上部；分散電機(jī)安裝座(2. 6)中心區(qū)的連接管(2. 8)伸入主體(1)內(nèi)，連接管(2. 8)對(duì)應(yīng)于伸入主體(1)內(nèi)的端部通過第一密封座(2. 4)及分散軸安裝軸承(2. 3)安裝有分散軸 (2. 2)，所述分散軸(2. 2)的一端穿過第一密封座(2. 4)后伸入連接管(2. 8)內(nèi)，并通過分散軸連軸器(2. 5)與分散電機(jī)(2. 7)的輸出軸相連；分散軸(2. 2)對(duì)應(yīng)于位于連接管(2. 8)外的一端固定安裝有高速分散盤(2. 1)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散納米粉末的自吸式反應(yīng)器，其特征是所述宏觀攪拌機(jī)構(gòu)(3)包括攪拌電機(jī)(3. 2)，所述攪拌電機(jī)(3. 2)通過安裝機(jī)座(3. 3)安裝于主體(1)的上頂部；所述安裝機(jī)座(3. 3)中心區(qū)的定位管(3. 9)伸入主體(1)內(nèi)；定位管(3. 9)對(duì)應(yīng)于伸入主體(1)內(nèi)的端部設(shè)有第二密封座(3. 5)，攪拌電機(jī)(3. 2)的輸出軸穿出第二密封座(3. 5) 后通過攪拌軸連軸器(3. 6)與攪拌軸(3. 7)相連，所述攪拌軸(3. 7)上固定安裝有攪拌槳 (3. 8)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散納米粉末的自吸式反應(yīng)器，其特征是所述主體(1)內(nèi)設(shè)有擋板安裝軸(10)，所述擋板安裝軸(10)沿主體(1)的軸向長(zhǎng)度方向分布；擋板安裝軸 (10)上設(shè)有固定槳式擋板(4)，所述固定槳式擋板(4)的數(shù)量為兩塊或兩塊以上；擋板安裝軸(10)對(duì)應(yīng)于伸入主體(1)內(nèi)的端部設(shè)有溫度計(jì)探頭(5)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散納米粉末的自吸式反應(yīng)器，其特征是所述主體(1)包括內(nèi)筒體(1. 1)，所述內(nèi)筒體(1. 1)的外面設(shè)有夾套(1.2)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的分散納米粉末的自吸式反應(yīng)器，其特征是所述安裝機(jī)座 (3. 3)上設(shè)有臥式減速機(jī)(3. 1)，所述臥式減速機(jī)(3. 1)的輸入軸與攪拌電機(jī)(3. 2)的輸出軸相連，減速機(jī)輸出軸(3. 4)伸入定位管(3. 9)內(nèi)，并穿過第二密封座(3. 5)后通過攪拌軸連軸器(3. 6)與攪拌軸(3. 7)相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于分散納米粉末的自吸式反應(yīng)器。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述用于分散納米粉末的自吸式反應(yīng)器，包括反應(yīng)器容器的主體，所述主體的側(cè)上部設(shè)有用于提供分散力的高速分散機(jī)構(gòu)，主體的上頂部設(shè)有宏觀攪拌機(jī)構(gòu)；所述主體內(nèi)的下底部設(shè)有定子及位于所述定子內(nèi)的動(dòng)力轉(zhuǎn)子，動(dòng)力轉(zhuǎn)子能在定子內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；定子上安裝有粉體吸粉管，所述粉體吸粉管對(duì)應(yīng)于與定子相連的另一端穿出主體外，且粉體吸粉管與主體相連通；主體外的底端設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明能克服常規(guī)處理納米粉末分散應(yīng)用的缺點(diǎn)，能夠自吸納米粉末，解決粉末與溶劑的預(yù)分散問題，使整體設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，加工工藝簡(jiǎn)單，性能可靠。
文檔編號(hào)B01J19/18GK102151538SQ20111004166
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月21日
發(fā)明者丁力, 倪邦慶, 毛煒陶, 范明明 申請(qǐng)人:江南大學(xué)