[实用新型]用于溶胶-凝胶工艺的液滴分散器

说明书

本实用新型涉及一种液滴分散装置，具体地说是一种在陶瓷核燃料微球制备中，用于溶胶－凝胶工艺的液滴分散器。

在陶瓷核燃料微球的制备中，需要用溶胶－凝胶工艺制备75－150μm的二氧化铀陶瓷核燃料微球。其中微球尺寸的控制是关键。尺寸合格率高，成品率就高。由于二氧化铀微球的尺寸是由形成微球的料液液滴的尺寸所决定，所以能控制液滴尺寸均匀一致的液滴分散器是关键设备。

中国清华大学采用6 1/2 号注射针头（即毛细管）作液滴喷嘴进行二氧化铀微球尺寸控制的研究。但该研究仅出示了一例关于200±20μm的二氧化铀微球尺寸的合格率数据。该研究虽然合格率高达95W％，但它制备的微球尺寸较大，未涉及75－150μm的微球制备，而且制球能力较低，只有63－90gU／hr，无法实现工业规模的生产。中国核动力研究设计院在七十年代曾采用喷丝头进行微球的制备，但分散料液呈雾状，液滴尺寸太小，不适用。美国橡树岭国家实验室P.A.Haas采用双液流喷嘴（毛细管）制备200μm以下核燃料微球，得出直径在0.7d₅₀至1.4d₅₈的微球的产率为60W％的结果，但制备300μm以下的微球生产能力较小，如制备150μm的微球，单个喷嘴仅为7－15gU／hr，并且喷射过程中易发生堵塞，故也不适于工业规模生产。

本实用新型的目的在于提供一种能提高微球产率和合格率、能适于工业规模生产的液滴分散器。

本实用新型是这样实现的。本实用新型的分散器包括阀门和孔板，孔板接在阀门出口的接口管上，孔板上钻有喷嘴（小孔）。在制备微球时，把阀门接在料液储罐上，用压缩空气将储罐中的料液经阀门和孔板上的喷嘴，以液滴形式分散到热的有机介质中固化成尺寸均匀的凝胶微球。因此，它比毛细管的长度要短得多。根据实验结果，在相同孔径下，毛细管长度越短，所制微球亦越小。同时在长度相同情况下，孔径越小，制球亦越小。因此在孔板上钻几个与注射针头内径相仿的喷嘴替代注射针头，既可保证微球的尺寸，大大提高了微球的合格率，又可避免堵塞现象。此外在一个孔板上可根据需要的微球尺寸来钻一个规格的喷嘴，在不同的孔板上就可钻不同规格的喷嘴。还可根据生产规模不同在不同孔板上钻不同数量的喷嘴。这就大大提高了分散口的适应能力和生产率。本实用新型在每块板上钻的喷嘴数一般为1－15个，孔径为0.1－0.5mm，孔深为0.5－5mm（均指孔的园柱部分）。本实用新型的孔板可采用耐腐蚀并能机加工的材料制成，如不锈钢、聚四氟乙烯等材料。

采用本实用新型的分散器制备75－150μm的二氧化铀微球尺寸合格率达45－60W％，分散喷嘴从未发生堵塞（料液本身在分散前发生固化的情况除外）。制球能力一个孔达到0.6kgU／hr、三孔达2kgU／hr、五孔达到5kgU／hr。

本实用新型的分散器不仅可用于制造铀材料的陶瓷微球，而且可用于制备铀以外的核材料及非核材料陶瓷微球。如钍、钚、锆、铝、锂等多种氧化物或碳、氮化物或混合氧化物陶瓷微球。

综上所述，本实用新型所制得的微球不仅合格率高，产率也高。分散器耐腐蚀、耐压力、不易堵塞，适用范围也较广。分散器的加工也极简单，安装使用亦方便。

图1为液滴分散器的装配示意图；

图2为孔板示意图；

图3为图2的A－A剖视图。

下面结合图进一步说明本实用新型分散器。

从图1可见，本实用新型包括阀门1和孔板2。孔板2接在阀门1出口的接口管3上，孔板2上钻有喷嘴4（见图2和图3），一般钻1－15个喷嘴，直径为0.1－0.5mm，深度为0.5－5mm。图1中序号7为阀门1的阀体，序号8为阀门1的进口管。

实施例1。

本实施例采用苏州阀门厂生产的D96P910阀门1，孔板2直径为20mm，孔板2上钻有5个喷嘴4，喷嘴4直径为0.31mm、孔深为2mm（园柱部分），孔板2用不锈钢材料。把孔板2用螺母6和密封圈6紧固在阀门1的出口接口管3上（见图1）。密封圈7采用聚四氟乙烯材料。然后对溶胶－凝胶工艺中储罐的料液用0.2MPa的分散压力（压缩空气压力），通过分散器的孔板2的喷嘴4将料液分散成滴。所制二氧化铀微球尺寸列于表Ⅰ。

表Ⅰ二氧化铀微球尺寸分布

尺寸分布 ＜76 76－89 89－120 120－150 150－200 200－280 280－450 ＞450

（μm）

重量百分数 7.7 14.1 24.0 7.6 20.1 21.1 4.6 0.8

（W％）