一种二氧化硅微球高温球化中减少附壁的装置及方法

技术领域

本发明涉及二氧化硅微球生产技术领域，特别涉及一种二氧化硅微球高温球化中减少附壁的装置及方法。

背景技术

二氧化硅微球，是一种多功能特种有机硅树脂微球，为雪白色规整可自由流动球形细微粉，具有三维交联网状的分子结构，呈现出优秀的耐热性能、分散性能，用途非常广泛、应用领域众多，尤其适合并已广泛应用于、灯管、灯箱、平板液晶光扩散板等领域，二氧化硅微球表面修饰硅羟基，羧基可以与蛋白共价键偶联，非特异性吸附少，其可以耐1000摄氏度高温，有机溶剂稳定，溶解于强碱溶液中，粒径尺寸的选择在0.1微米至1微米之间，可以具有不同表面电荷，具有极低的生物分子非特异性吸附，不吸附蛋白质，非常适用于免疫测定。

在二氧化硅微球制备方法中，高温球化是常用的工艺流程之一，主要是将二氧化硅的塑形粉体置于高温的环境中，在高温的作用下，二氧化硅的塑型分体完成球化，形成二氧化硅微球，目前在二氧化硅的高温球化过程中，经常出现的二氧化硅微球之间发生相互粘连和高温塑性态颗粒粘附在设备或管线壁上，导致产品质量下降，严重时会导致无法连续生产，降低生产效率甚至出现大批失败品，目前为了防止二氧化硅的高温塑性粉体与设备或管线腔壁粘附，主要是采用局部加衬和增加壳壁的冷却强度等措施，如在高温区加耐火材料内衬，并定期更换或者在高温区加入冷却空气，但是冷却空气是以氮气为主，加入空气将增加燃料消耗，降低火焰温度，同时由于边部效应，通常球化高温区的四周温度偏低，经常产生不圆球甚至出现锐角，由于在边部加入冷却空气将加剧这片现象的发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二氧化硅微球高温球化中减少附壁的装置及方法，以解决上述背景技术中提出的目前针对减少二氧化硅微球附壁措施中采用冷却空气将增加燃料消耗，降低火焰温度，同时加剧产生不圆球甚至在二氧化硅微球上出现锐角的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种二氧化硅微球高温球化中减少附壁的装置，包括球化设备和制冷机，所述制冷机上连接安装有储冷箱，所述储冷箱内设置有存储箱，所述存储箱和所述球化设备之间连接安装有送冷组件，所述送冷组件包括进气管、连接管和排气管，所述连接管连接安装在所述进气管和所述排气管之间，所述进气管连接安装在所述存储箱上，所述排气管连接安装在所述球化设备上，所述连接管上靠近所述存储箱的一端固定安装有气体增压泵，所述连接管上靠近所述球化设备的一端固定安装有气体压力感应器，所述排气管的一端设置成螺旋状，所述排气管的另一端设置成直角状，所述排气管上位于设置成所述螺旋状的一端连接安装有转向筒，所述球化设备内壁上位于所述排气管处固定安装有内衬，所述存储箱内设置有冷却介质，所述储冷箱内壁上固定安装有海绵层，所述冷却介质为气态可燃性介质，所述进气管与所述储冷箱和所述存储箱之间均采用密封处理，所述球化设备的底部固定安装有支柱，所述球化设备的一侧固定安装有安装座，所述制冷机和所述储冷箱均固定安装在所述安装座上。

优选的，所述排气管上所述螺旋状的成型角度为四十五度，所述排气管上位于所述直角状的一部分固定安装有加强杆，所述加强杆的另一端固定安装在所述球化设备侧壁的内部。

优选的，所述排气管上位于设置成所述直角状的一端与所述球化设备之间固定安装有耐高温密封圈，所述排气管上靠近所述球化设备侧壁内壁处涂覆有耐高温密封胶。

优选的，所述转向筒一端的内壁和所述排气管的一端均设置有螺纹，所述转向筒螺纹连接在所述排气管上，所述转向筒的另一端内设置有导向板。

优选的，所述转向筒内贯穿设置有操作轴，所述操作轴螺纹连接在所述转向筒上，所述导向板固定安装在所述操作轴上，所述操作轴位于所述导向板的一侧上，所述转向筒内位于所述导向板的顶部和底部均固定安装有固定轴，所述固定轴的另一端位于所述导向板内，所述操作轴上固定安装有操作块。

优选的，还包括一种二氧化硅微球高温球化中减少附壁的方法，包括以下步骤：步骤一：制备冷却状态下的所述冷却介质，所述存储箱内的所述冷却介质通过所述存储箱受到所述储冷箱内的环境温度影响而降低至合适的温度；步骤二：输送所述冷却介质，所述冷却介质通过所述进气管、所述连接管和所述排气管进入所述球化设备中；步骤三：所述冷却介质对所述球化设备内的高温区域进行降温，同时所述内衬防止高温塑形粉体与管线腔壁粘附。

优选的，所述步骤一中所述储冷箱内的较低的温度通过所述制冷机对其进行制冷来实现，所述冷却介质的可适用材质可以为甲烷类燃气或氧气类助燃气体。

优选的，所述步骤二中所述冷却介质在所述气体增压泵的作用下从所述存储箱内进入到所述进气管内，在所述冷却介质经过所述连接管时，所述气体压力感应器会对所述连接管内的所述冷却介质的压强进行测定，并根据所述气体压力感应器的示数调节所述气体增压泵的工作性能，压力的调节与所述球化设备边部尺寸和介质切入点的数量相关，通常在0.02~0.5MPa之间，最佳范围在0.1~0.3MPa之间。

优选的，所述冷却介质在所述排气管的螺旋状部分管道作用下，以侧旋的效果进入所述球化设备内部的高温区域，其中所述冷却介质在经过所述转向筒时可以改变所述冷却介质的流向，所述冷却介质切入的角度一般为与火焰方向在横向呈70~90度角，在纵向呈0~30度角，并且所述冷却介质在流经每个管道的连接处均受到连接处的密封保护。

优选的，所述冷却介质在所述球化设备内部发生化学反应，对所述球化设备的壳壁进行必要的冷却同时保持有效的边部温度，避免边部效应的产生。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明通过将冷却介质设置为如甲烷或氧气等可燃或助燃性气体，对球化设备的壳壁进行必要的冷却防止出现粘壁，同时还能保持有效的边部温度，减少不良品的发生，相比于目前使用的冷却空气作为冷却介质，避免了含有大量氮气的空气增加燃料消耗，降低火焰温度，加剧边部效应的发生；

2、本发明通过设置气体增压泵和气体压力感应器可以准确地监测并控制冷却介质的压力，避免球化设备内部发生紊流现象，加剧微球之间的粘连，通过设置转向筒和导向板可以改变冷却介质的切入方向以适应球化设备内的火焰的方向，通过设置制冷机和储冷箱可以获得满足要求温度的冷却介质。

附图说明

图1为本发明结构的示意图。

图2为图1中A处的放大图。

图3为本发明中转向筒的主视图。

图4为本发明中转向筒的俯向剖视图。

图5为本发明中排气管的结构示意图。

图中：1、球化设备；2、制冷机；3、储冷箱；4、存储箱；5、送冷组件；6、进气管；7、连接管；8、排气管；9、气体增压泵；10、气体压力感应器；11、转向筒；12、内衬；13、冷却介质；14、海绵层；15、加强杆；16、耐高温密封圈；17、耐高温密封胶；18、螺纹；19、导向板；20、操作轴；21、固定轴；22、操作块；23、支柱；24、安装座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1-5所示的一种二氧化硅微球高温球化中减少附壁的装置，包括球化设备1和制冷机2，制冷机2上连接安装有储冷箱3，储冷箱3内设置有存储箱4，存储箱4和球化设备1之间连接安装有送冷组件5，送冷组件5包括进气管6、连接管7和排气管8，连接管7连接安装在进气管6和排气管8之间，进气管6连接安装在存储箱4上，排气管8连接安装在球化设备1上，连接管7上靠近存储箱4的一端固定安装有气体增压泵9，连接管7上靠近球化设备1的一端固定安装有气体压力感应器10，排气管8的一端设置成螺旋状，排气管8的另一端设置成直角状，排气管8上位于设置成螺旋状的一端连接安装有转向筒11，球化设备1内壁上位于排气管8处固定安装有内衬12，存储箱4内设置有冷却介质13，储冷箱3内壁上固定安装有海绵层14，冷却介质13为气态可燃性介质，进气管6与储冷箱3和存储箱4之间均采用密封处理；

在本发明中，制冷机2对储冷箱3内部进行制冷，储冷箱3保持内部的较低的温度，海绵层14加强储冷箱3的保温效果，连接管7用来连通进气管6和排气管8，使得冷却介质13在送冷组件5内成功输送，气体增压泵9用来提供动力使存储箱4内的冷却介质13进入送冷组件5，并方便使用人员调控冷却介质13的压力，由于在球化设备1内设置监测冷却介质13压力的设备成本过高，因此选择在球化设备1的外部即进气管6上设置气体压力感应器10，使用人员可以根据进气管6、排气管8以及管道的特性来计算气体压力感应器10处和排气管8出口处的压力之间的关系，然后进行换算，即可从压力感应器10处得出排管8处出口处的压力，排气管8的一端设置成螺旋状是为了方便冷却介质13进入球化设别1内壁时实现侧旋切入球化设备1，以提高冷却效果，转向筒11用来改变冷却介质13的冷却方向。

球化设备1的底部固定安装有支柱23，球化设备1的一侧固定安装有安装座24，制冷机2和储冷箱3均固定安装在安装座24上。

结合图1、图2和图5所示，排气管8上螺旋状的成型角度为四十五度，排气管8上位于直角状的一部分固定安装有加强杆15，加强杆15的另一端固定安装在球化设备1侧壁的内部。

本发明中，加强杆15用来稳固排气管8，提高排气管8在球化设备1内的固定效果，避免冷却介质13在冲击排气管8时，改变排气管8在球化设备1内的形状和位置。

如图2所示，排气管8上位于设置成直角状的一端与球化设备1之间固定安装有耐高温密封圈16，排气管8上靠近球化设备1侧壁内壁处涂覆有耐高温密封胶17。

本发明中，耐高温密封圈16用来实现排气管8与球化设备1之间的密封，以避免球化设备1内的热流窜出球化设备，保证球化设备1内部的气密性，耐高温密封胶17既能保证排气管8的固定效果也能进一步提高排气管8和球化设备1之间的密封性。

结合图3和图5所示，转向筒11一端的内壁和排气管8的一端均设置有螺纹18，转向筒11螺纹连接在排气管8上，转向筒11的另一端内设置有导向板19。

本发明中，转向筒11和排气管8之间的螺纹连接方便转向筒11和排气管8之间的拆卸安装，其中由于螺纹18的数量和螺程是固定的，所以当转向筒11在排气管8上的初始旋向位置是确定的，即能保证每次转向筒11螺纹连接在排气管8上后，转向筒11内的导向板19的方向与连接在排气管8之前的导向板19的方向是相同的。

结合图3和图4所示，转向筒11内贯穿设置有操作轴20，操作轴20螺纹连接在转向筒11上，导向板19固定安装在操作轴20上，操作轴20位于导向板19的一侧上，转向筒11内位于导向板19的顶部和底部均固定安装有固定轴21，固定轴21的另一端位于导向板19内，操作轴20上固定安装有操作块22。

本发明中，操作轴20螺纹连接在转向筒11上可以实现转动操作轴20来进行操作轴20在转向筒11内的位置的移动，操作轴20的转动通过操作者转动操作块22来实现，由于操作块22固定安装在操作轴20上，所以操作块22可以带动操作轴20转动，导向板19通过螺母固定安装在操作轴20上，其中在操作轴20旋转时，螺母适当的松开，以方便导向板19随着螺母的移动而移动，操作轴20位于导向板19的中间对称线处，同时操作轴20在导向板19的位置靠近导向板19上靠近转向筒11内设置有螺纹18的一侧，固定轴21处于导向板19的顶部和底部，保证导向板19能够围绕固定轴21所处的直线位置旋转，当操作者转动操作块22时，操作轴20在转向筒11内转动，转动效果转换为操作轴20在转向筒11内移动，当操作轴20移动并转动时，带动其上的固定导向板19的螺母移动，螺母限制导向板19随之运动，由于操作轴20在导向板19上所处的位置，配合固定轴21对导向板19起到的转向轴的作用，导线板19将会随之转动，并且三个导向板19的转动效果相同，从而导向板19可以转换角度来控制冷却介质13所流出的方向。

还包括一种二氧化硅微球高温球化中减少附壁的方法，包括以下步骤：步骤一：制备冷却状态下的冷却介质13，存储箱4内的冷却介质13通过存储箱4受到储冷箱3内的环境温度影响而降低至合适的温度；步骤二：输送冷却介质13，冷却介质13通过进气管6、连接管7和排气管8进入球化设备1中；步骤三：冷却介质13对球化设备1内的高温区域进行降温，同时内衬12防止高温塑形粉体与管线腔壁粘附。

本发明中，内衬12可以和冷却介质13与送冷组件5共同使用，也可以拆下内衬12而单独使用导入冷却介质13的方式来进行减少附壁，其中导入冷却介质13所用的送冷组件5一般使用在经常出现粘壁的高温区域，不建议在球化设备1的其他地方使用。

步骤一中储冷箱3内的较低的温度通过制冷机2对其进行制冷来实现，冷却介质13的可适用材质可以为甲烷类燃气或氧气类助燃气体。

本发明中，相比较于含有大量氮气的空气作为冷却介质，甲烷类燃气或氧气类助燃气体在进入高温区域时，降低高温区域的温度，同时由于自身也参与燃烧反应，所以不会使四周温度降至偏低，导致发生不圆球甚至锐角，此类气态可燃性介质对球化设备1的壳壁进行必要的冷却，防止出现粘壁，同时还能保持有效的边部温度，减少不良产品的发生。

步骤二中冷却介质13在气体增压泵9的作用下从存储箱4内进入到进气管6内，在冷却介质13经过连接管7时，气体压力感应器10会对连接管7内的冷却介质13的压强进行测定，并根据气体压力感应器10的示数调节气体增压泵9的工作性能，压力的调节与球化设备1边部尺寸和介质切入点的数量相关，通常在0.02~0.5MPa之间，最佳范围在0.1~0.3MPa之间。

本发明中，导入的冷却介质13的压力控制是非常重要的，导入的冷却介质13的压力若控制不当可能导致紊流，从而加剧球体之间的粘连，而具体的压力控制通常与球化设备1的边部尺寸和介质切入点的数量密切相关。

冷却介质13在排气管8的螺旋状部分管道作用下，以侧旋的效果进入球化设备1内部的高温区域，其中冷却介质13在经过转向筒11时受到导向板19的作用，可以改变冷却介质13的流向，冷却介质13切入的角度一般为与火焰方向在横向呈70~90度角，在纵向呈0~30度角，并且冷却介质13在流经每个管道的连接处均受到连接处的密封保护。

本发明中，改善冷却介质13的切入方向可以改善冷却介质13对减少微球附壁的效果。

冷却介质13在球化设备1内部发生化学反应，对球化设备1的壳壁进行必要的冷却同时保持有效的边部温度，避免边部效应的产生。

本发明工作原理：使用本发明时，操作人员先打开制冷剂2获得冷却状态下的冷却介质13，然后打开气体增压泵9，使得存储箱4内的冷却介质13经过进气管6、连接管7和排气管8从球化设备1的侧壁进入球化设备内的高温区域，冷却介质13对球化设备1的壳壁进行必要的冷却，防止微球出现粘壁，同时还能保持有效的边部温度，减少不良品的发生。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。