[发明专利]一种适用于气相环境中多尺寸混合颗粒的筛选分离方法及装置

权利要求书

1.一种适用于气相环境中多尺寸混合颗粒的筛选分离方法，其特征在于包含以下步骤：

(1)将混合颗粒与气体充分混合并加速，形成具有气固两相的主流，并将主流引入渐缩通道；

(2)利用渐缩通道中不同质量的颗粒在自身重力作用下形成的颗粒分层，对步骤(1)所述主流中具有相似粒径或质量的颗粒初步筛选；

(3)步骤(2)所述主流在渐缩通道内再次加速并从出口喷出，进入颗粒分离区域，此时再利用混合颗粒流动时气固两相间的流体曳力导致的气体与颗粒速度差，将步骤(2)所述具有相似粒径或质量的颗粒从主流中分离；

(4)步骤(3)所述进入颗粒分离区域的部分主流将发展形成环流，利用环流对步骤(3)所述从主流中分离的颗粒进行再次筛选分离；

(5)步骤(3)所述未被筛选分离的颗粒随主流经过步骤(4)所述颗粒分离区域，进入下一级渐缩通道；

(6)重复步骤(2)至步骤(5)，直至主流中所有的混合颗粒被筛选分离完毕。

2.根据权利要求1所述一种适用于气相环境中多尺寸混合颗粒的筛选分离方法，其特征在于：所述混合颗粒的粒径尺寸范围包含厘米级、毫米级、微米级以及纳米级；颗粒种类包含金属颗粒、金属氧化物颗粒、陶瓷类颗粒、碳系颗粒以及高分子材料颗粒；气体种类包含空气以及空气中所含的所有气体种类的单一或混合气体；流体速度大小范围包括亚声速、声速及超声速，方向为水平方向；所使用的渐缩通道可视流体流速替换为等径通道或渐阔通道，方向为水平放置。

3.根据权利要求1所述一种适用于气相环境中多尺寸混合颗粒的筛选分离方法，其特征在于：所述混合颗粒的筛选分离机制为颗粒的运动受自身竖直方向重力影响大于其受到的其他外力影响时从水平方向的主流中脱离；颗粒自身重力对其运动影响更大时，颗粒将趋于脱离水平方向的主流，反之则将趋于跟随主流运动，故混合颗粒分离过程中大质量、大粒径的颗粒先被分离，小质量、小粒径的颗粒后被分离。

4.根据权利要求1所述一种适用于气相环境中多尺寸混合颗粒的筛选分离方法，其特征在于：所述颗粒分层的作用旨在初步将粒径或质量相差较大的颗粒在主流中分层，大质量、大粒径的颗粒处于主流下部，小质量、小粒径的颗粒处于主流上部。

5.根据权利要求1所述一种适用于气相环境中多尺寸混合颗粒的筛选分离方法，其特征在于：所述流体曳力的作用旨在降低渐缩通道出口处的颗粒速度，使得当次分离的颗粒速度减小并脱离主流，实现颗粒的分离。

6.根据权利要求1所述一种适用于气相环境中多尺寸混合颗粒的筛选分离方法，其特征在于：所述环流的作用旨在尽可能筛选出粒径或质量远小于当次分离的颗粒，保证当次分离的颗粒粒径或质量相似度。

7.根据权利要求1所述一种适用于气相环境中多尺寸混合颗粒的筛选分离方法，其特征在于：可串联多级渐缩通道及颗粒分离区域，达到混合颗粒多级筛选分离的效果。

8.一种适用于气相环境中多尺寸混合颗粒的筛选分离装置，由颗粒制备及分散装置、正压鼓风机、气固两相流预混装置、第一级渐缩通道、第一级颗粒分离装置、第二级渐缩通道、放料阀、小颗粒出口、小颗粒回流口、电磁震打器、大颗粒出口、大颗粒回流口、负压风机、回流颗粒拦截收集装置、颗粒运送轨道、气体回流管道组成，各部分间由管路连接，其特征在于：混合颗粒与气体预混并在渐缩通道内加速后，仅依靠气固两相流的流动特性即可使得主流内粒径或质量相差较大的颗粒分离，并设置了负压回流系统，达到循环利用气体及物料的效果。

9.根据权利要求8所述一种适用于气相环境中多尺寸混合颗粒的筛选分离装置，其特征在于：所述气固两相流预混装置的气路为Y型分布；正压鼓风机产生的携带混合颗粒的气流与气体回流管道的气流汇合于气固两相流预混装置内，两组气体以30°角交汇。