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(shù)：

低熱固相反應(yīng)合成技術(shù)是近年來(lái)快速發(fā)展的材料制備新技術(shù)，其本質(zhì)特征在于室溫或低溫下的能量傳遞，即通過機(jī)械研磨等方式，向粉末反應(yīng)劑體系中引入機(jī)械能，并使之轉(zhuǎn)變?yōu)榉磻?yīng)體系的化學(xué)能，從而實(shí)現(xiàn)室溫下的固相合成。從材料制備技術(shù)的角度看，實(shí)現(xiàn)低熱固相合成反應(yīng)的必要條件是向體系引入機(jī)械能以誘發(fā)反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)：利用高速氣流加速技術(shù)同樣能向反應(yīng)體系饋入機(jī)械能，且可饋入的機(jī)械能能量密度有可能提高一個(gè)量級(jí)(從傳統(tǒng)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(chǎn)生高速氣流(氣流馬赫數(shù)1.5～4.5，可根據(jù)需要采用不同馬赫數(shù)的噴管)，參與反應(yīng)的物料被送入氣流加速流道，經(jīng)過氣流加速后與對(duì)撞靶發(fā)生碰撞。

然而要實(shí)現(xiàn)氣體加速物料，需要考慮的一個(gè)問題是如何進(jìn)氣與進(jìn)料。因?yàn)檫M(jìn)氣與進(jìn)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(yīng)的產(chǎn)能。目前，現(xiàn)有的進(jìn)氣、進(jìn)料方式為軸向進(jìn)氣側(cè)向進(jìn)料(如圖1所示)，參與反應(yīng)的物料2’經(jīng)側(cè)向物料入口5’送入氣流加速流道3’，超聲速噴管1’產(chǎn)生高速氣流攜帶物料2’加速后與對(duì)撞靶4’發(fā)生碰撞。這種方式采用標(biāo)準(zhǔn)的收縮擴(kuò)張噴管獲得超聲速氣流，并在噴管出口管壁上開饋料口進(jìn)行加料，其出發(fā)點(diǎn)是利用噴管出口處比較低的靜壓，實(shí)現(xiàn)顆粒加入。但在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)超聲速噴管1’的入口氣流壓力較高時(shí)，物料入口5’壓力會(huì)超過大氣壓，導(dǎo)致物料無(wú)法進(jìn)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(cè)壁加料，由于邊界層內(nèi)氣流速度較低，核心流速度較高，且顆粒進(jìn)入時(shí)有一定的徑向速度，使得顆粒軌跡很難估計(jì)，物料受重力作用往往跟隨氣流運(yùn)動(dòng)在流道壁面的邊界層內(nèi)較為集中，因此碰撞效率較低，難以實(shí)現(xiàn)引入機(jī)械能以誘發(fā)反應(yīng)的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述進(jìn)氣進(jìn)料方式存在的問題，本發(fā)明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(jìn)料與進(jìn)氣的矛盾。

本發(fā)明的基本思路是反應(yīng)物料經(jīng)加料倉(cāng)、進(jìn)料管送入氣流加速通道，氣流從側(cè)向進(jìn)氣接頭進(jìn)入超聲速噴管，經(jīng)噴管加速后攜帶物料高速撞擊對(duì)撞靶。雖然物料在進(jìn)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(jìn)料更為通暢，本發(fā)明設(shè)計(jì)了進(jìn)料結(jié)構(gòu)，外接一路氣源將經(jīng)由加料倉(cāng)落下的物料推入進(jìn)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(shè)置進(jìn)料管、氣流穩(wěn)定外罩和高速氣流加速管，該進(jìn)料管為三段式結(jié)構(gòu)，前段為進(jìn)料細(xì)長(zhǎng)管，中段為法蘭盤結(jié)構(gòu)，后段為輸送管；進(jìn)料管的進(jìn)料細(xì)長(zhǎng)管插入并貫穿氣流穩(wěn)定外罩內(nèi)腔，由超聲速噴管分別將進(jìn)料管進(jìn)料細(xì)長(zhǎng)管出口、氣流穩(wěn)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(wěn)定外罩一端與進(jìn)料管中段的法蘭盤通過第一組螺釘連接，氣流穩(wěn)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(wěn)定外罩外部徑向方面設(shè)置一連通內(nèi)腔的側(cè)向進(jìn)氣接頭。

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

進(jìn)料管的輸送段內(nèi)外徑均大于進(jìn)料細(xì)長(zhǎng)管的內(nèi)外徑，內(nèi)腔通過圓錐形過渡實(shí)現(xiàn)連通。

所述的氣流穩(wěn)定外罩的內(nèi)腔前段為圓錐形收縮段，后段為圓柱形。在氣流穩(wěn)定外罩內(nèi)腔前段設(shè)置進(jìn)氣筒，所述的進(jìn)料管的進(jìn)料細(xì)長(zhǎng)管貫穿進(jìn)氣筒，進(jìn)氣筒與氣流穩(wěn)定外罩的內(nèi)腔之間形成進(jìn)氣腔。

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

當(dāng)高速氣流碰撞系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，由加料倉(cāng)添加物料，接頭外接輔助進(jìn)料氣路，輔助進(jìn)料氣路內(nèi)氣流經(jīng)輔助進(jìn)料噴嘴噴出，將由加料倉(cāng)落下的物料推入進(jìn)料管，物料經(jīng)進(jìn)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(jìn)氣筒從軸向套入氣流穩(wěn)定外罩。超聲速噴管的氣流從側(cè)向進(jìn)氣接頭進(jìn)入，經(jīng)過進(jìn)氣腔進(jìn)入進(jìn)氣筒，然后依次進(jìn)入超聲速噴管收縮段、超聲速噴管，此時(shí)氣流被加速至超聲速并攜帶由進(jìn)料管送至超聲速噴管出口處的物料進(jìn)入加速段氣流通道，從而最終實(shí)現(xiàn)撞靶。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，采用側(cè)向進(jìn)氣可以保證進(jìn)料管不彎曲，解決粉狀物進(jìn)料易堵塞的問題。采用側(cè)向環(huán)狀孔板方式進(jìn)氣，使進(jìn)料管四周受力均勻，減小對(duì)進(jìn)料管的沖擊，大幅降低對(duì)進(jìn)料管強(qiáng)度、剛度的要求，且不易損壞。整流孔板既可以起氣流導(dǎo)向、破渦的作用，提高進(jìn)入噴管氣流的均勻性，又可以起到對(duì)進(jìn)料管的支撐、保護(hù)作用，大幅縮短進(jìn)料管的懸臂長(zhǎng)度，延長(zhǎng)其使用壽命。軸向輔助進(jìn)氣可以防止物料結(jié)塊。這種方式一方面可以有效利用噴管出口處高速氣流產(chǎn)生的引射作用，另一方面，在加料管中由于存在Saffaman力使得物料顆粒向中心聚攏后直接加入流場(chǎng)中心的自由流中，而且顆粒的徑向速度很小，使得顆粒運(yùn)動(dòng)沿著中心軸線運(yùn)動(dòng)，到下游可以直接碰撞到靶頭，提高顆粒碰撞概率。

附圖說明

圖1軸向進(jìn)氣、側(cè)向進(jìn)料裝置示意圖；其中，1’為超聲速噴管，2’為物料，3’為氣流加速流道，4’為對(duì)撞靶，5’為側(cè)向物料入口。

圖2低溫固相反應(yīng)進(jìn)氣進(jìn)料裝置剖視圖；其中，1—加料倉(cāng)，2—接頭，3—輔助進(jìn)料噴嘴，4—進(jìn)料管，5—第一組螺釘，6—進(jìn)氣筒，7—進(jìn)氣腔，8—超聲速噴管，9—高速氣流加速段，10—加速段氣流通道，11—第二組螺釘，12—收縮段，13—?dú)饬鞣€(wěn)定外罩，14—側(cè)向進(jìn)氣接頭。

圖3低溫固相反應(yīng)進(jìn)氣進(jìn)料裝置俯視圖。

圖4側(cè)向環(huán)狀孔板進(jìn)氣結(jié)構(gòu)件示意圖；其中，15為進(jìn)氣孔，16為整流孔板。

圖5整流底板通氣孔分布示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明設(shè)計(jì)的低溫固相反應(yīng)側(cè)向進(jìn)氣軸向進(jìn)料裝置，結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示。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(shè)置進(jìn)料管4、氣流穩(wěn)定外罩13和高速氣流加速管9，該進(jìn)料管4為三段式結(jié)構(gòu)，前段為進(jìn)料細(xì)長(zhǎng)管，中段為法蘭盤結(jié)構(gòu)，后段為輸送管；進(jìn)料管4的進(jìn)料細(xì)長(zhǎng)管插入并貫穿氣流穩(wěn)定外罩13內(nèi)腔，由超聲速噴管8分別將進(jìn)料管4進(jìn)料細(xì)長(zhǎng)管出口、氣流穩(wěn)定外罩13與高速氣流加速管9的高速氣流通道10連通。氣流穩(wěn)定外罩13一端與進(jìn)料管4中段的法蘭盤通過第一組螺釘5連接，氣流穩(wěn)定外罩13另一端與高速氣流加速管9通過第二組螺釘11連接。氣流穩(wěn)定外罩13外部徑向方面設(shè)置一連通內(nèi)腔的側(cè)向進(jìn)氣接頭14。進(jìn)料管4的輸送管段軸向連接輔助進(jìn)料噴嘴3，輔助進(jìn)料噴嘴3的作用有兩個(gè)，一是打散物料中的結(jié)塊，二是通入壓力可調(diào)的干燥氣流使物料更容易從進(jìn)料管進(jìn)入加速段。輔助進(jìn)料噴嘴3一端設(shè)置接頭2連接載氣源；進(jìn)料管4輸送管段徑向設(shè)置一加料倉(cāng)1。進(jìn)料管4的輸送段內(nèi)外徑均大于進(jìn)料細(xì)長(zhǎng)管的內(nèi)外徑，內(nèi)腔通過圓錐形過渡實(shí)現(xiàn)連通。所述的氣流穩(wěn)定外罩13的內(nèi)腔后段為圓柱形，前段為圓錐形收縮段12。在氣流穩(wěn)定外罩13內(nèi)腔前段設(shè)置進(jìn)氣筒6，所述的進(jìn)料管4的進(jìn)料細(xì)長(zhǎng)管貫穿進(jìn)氣筒6，進(jìn)氣筒6與氣流穩(wěn)定外罩13的內(nèi)腔之間形成進(jìn)氣腔7。進(jìn)氣筒6為一端開口的圓筒結(jié)構(gòu)，圓筒沿圓周均布進(jìn)氣孔，另一端筒底面上均布出氣孔。

如圖4所示，進(jìn)氣筒6結(jié)構(gòu)包括：進(jìn)氣孔，進(jìn)氣腔，運(yùn)作原理為氣體經(jīng)側(cè)向進(jìn)氣接頭14進(jìn)入進(jìn)氣腔7，而該進(jìn)氣腔7是由氣流穩(wěn)定外罩13與側(cè)向環(huán)狀孔板進(jìn)氣筒裝配之后的間隙形成，氣體從進(jìn)氣腔7經(jīng)進(jìn)氣孔15進(jìn)入側(cè)向環(huán)狀孔板進(jìn)氣筒體內(nèi)，由底部整流孔板上的氣孔進(jìn)入收縮段12。

進(jìn)氣筒6套入氣流穩(wěn)定外罩13，進(jìn)氣筒徑向及底部開有成一定規(guī)律分布的小孔，以改善氣流流動(dòng)的均勻性。左側(cè)采用2個(gè)直徑5mm的銷釘與進(jìn)料管連接，防止受氣流擾動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。環(huán)狀孔板上布置4圈進(jìn)氣孔，各圈上任意相鄰的兩個(gè)進(jìn)氣孔的中心間隔為30°，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻進(jìn)氣，防止氣流對(duì)進(jìn)料管造成強(qiáng)烈沖擊。底板布置了36個(gè)出氣孔，用于向收縮段12供氣，這些通氣孔用于向收縮段12供氣，出氣孔以底板圓點(diǎn)為中心呈正六邊形分布，形成一組出氣孔，沿底板圓心由內(nèi)向外均布3組出氣孔，如圖5所示，這36個(gè)通氣孔的分布具有兩個(gè)特點(diǎn)，一是呈3圈分布，各圈呈正六邊形，二是這些點(diǎn)的分布能構(gòu)成6個(gè)等邊三角形，這樣的分布特征能夠保證向收縮段均勻供氣。進(jìn)料管4出口與超聲速噴管出口平齊。