[发明专利]一种超临界流体快速膨胀法制备超微粉体用设备

说明书

本发明涉及粉体材料制备设备，尤其涉及一种超临界流体快速膨胀法制备超微粉体用设备。由环隙喷嘴、拦截网、结晶器、过滤网、端盖组成；环隙喷嘴由喷嘴芯体和锥端套匹配安装组成，将环隙喷嘴和拦截网、过滤网安装进结晶器内并固定端盖构成。本发明结构合理，优化了环隙喷嘴射流场，消除了“贴壁流”和漩涡区缺陷，拦截卷吸区颗粒，防止由于返混而引起的二次成核，利用本发明设备制备的粉体粒径小而均匀，极大的提高了超微粉体的制备质量。

一、技术领域

本发明涉及粉体材料制备设备，尤其涉及一种超临界流体快速膨胀法制备超微粉体用设备。

二、技术背景

超临界流体快速膨胀法制备超微粉体的原理是将溶有溶质的超临界流体通过狭小的孔或缝隙喷出，在极短时间内减压膨胀，形成极高的过饱和度，瞬间形成大量的晶核而得到微米/亚微米级超微粉体。

喷嘴是超临界流体制备超微粉体技术的关键设备之一。目前应用的喷嘴主要有孔式喷嘴和环隙喷嘴。孔式喷嘴加工困难，容易堵塞，孔径不能调节，对多变的工艺条件适应性较差。环隙喷嘴的特点是通过芯体和配合体之间的配合形成狭缝，具有环隙值大小可调、适合大流量生产等优点，得到了很多研究者和用户的青睐。在2007年至2008年期间，中华人民共和国国家知识产权局授权了公开号为CN1827227A，名称为“内混式超临界流体纳微米材料制备喷嘴”、公开号为CN1827228A，名称为“外混式超临界流体纳微米材料制备喷嘴”、以及公开号为CN1861267A，名称为“内外混式超临界流体纳微米材料制备喷嘴”3项发明专利。在2010年至2012年期间，中华人民共和国国家知识产权局授权了公开号为CN101099949A，名称为“超临界流体纳微米材料制备用组合喷嘴”、公开号为CN102019241A，名称为“一种超临界流体纳微米材料制备用组合喷嘴”以及公开号为CN102133558A，名称为“超临界流体纳微米材料制备用精调环隙组合喷嘴”3项发明专利。上述已有技术的环隙喷嘴具有环隙大小可调，不宜堵塞、处理量大等优点，其发展的重点在于调节结构。

总结现有超临界流体制备设备的特点可以看出，超微粉体的制备要求粒径小且分布范围窄、粒径形貌可控，但目前对喷射后的流场控制手段缺乏。在环隙喷嘴的射流场中，易出现靠近或紧贴壁面的“贴壁流”，产生类似于“积削瘤”的附壁颗粒异常长大与脱落；还存在漩涡区和外部卷吸区，因返混而引起二次成核。上述原因会造成所制备颗粒的大小不均匀，不利于环隙喷嘴的推广应用，因此需要对喷嘴结构进行优化，对流场进行控制。

三、发明内容

本发明的目的，是克服现有超临界流体快速膨胀法制备超微粉体用设备存在的缺陷，提供一种超临界流体快速膨胀法制备超微粉体用设备。

本发明的技术方案是由环隙喷嘴、拦截网、结晶器、过滤网、端盖组成；环隙喷嘴由喷嘴芯体和锥端套匹配安装组成，将环隙喷嘴和拦截网、过滤网安装进结晶器内并固定端盖构成；

所述的喷嘴芯体是由带法兰端面的芯柱、过渡锥和芯锥同轴一体构成；在芯柱部分的圆柱面上设置密封槽；在密封槽间隔的位置设置轴心垂直于芯柱轴心的A流体径向通道，并且在A流体径向通道口设置环型槽；在喷嘴芯体的芯锥一端的轴心设置与A流体径向通道相通的A流体轴向通道，在A流体轴向通道出口上设置锥孔；芯锥尾部外锥面上加工倒角作为导流面，法兰端面上设置与结晶器对应端面上的螺纹孔相匹配的螺栓孔；

所述的锥端套为带法兰端面的圆柱筒体与圆锥筒体的组合体，圆柱筒体外径与相配合的结晶器内径相匹配，圆柱筒体的内径与喷嘴芯体的芯柱的外径相匹配；在圆柱筒体的外圆柱面上设置与相配合的喷嘴芯体芯柱部分的圆柱面上的密封槽相对应的密封槽；以及与喷嘴芯体的芯柱上A流体径向通道相通的A流体进口；在圆柱筒体与圆锥筒体连接一端的位置，设置轴心垂直于圆柱筒体轴心的B流体进口；A流体进口和B流体进口位置设置环型槽；圆锥筒体的喉部口径与喷嘴芯体的芯锥相匹配；法兰端面上设置与结晶器对应端面上的螺纹孔相匹配的螺栓孔；