[发明专利]一种金属蒸气骤冷形核成粉装置及粒径控制方法

权利要求书

1.一种金属蒸气骤冷形核成粉装置，其特征在于，包括成核管（1），成核管（1）两端分别为进料口（4）和出料口（5），成核管（1）包括内管道一（11）和位于内管道一（11）外壁上的水冷层一（13），成核管（1）的出口连接骤冷凝粉器（2），骤冷凝粉器（2）包括成粉室（22）、位于成粉室（22）内部的气体冷却管（21），以及位于成粉室（22）外壁上的水冷层二（23），成核管（1）与成粉室（22）内部连通，成粉室（22）连接有出料管（3），出料管（3）包括内管道二（32）与位于内管道二（32）外壁上的水冷层三（31），气体冷却管（21）具有进气口（6），且进气口（6）延伸至成粉室（22）外部，气体冷却管（21）上均布设置有气体喷口（213）；成粉室（22）为子弹外壳形状，距离成核管（1）近的一端为圆筒结构，距离出料管（3）近的一端为弧形漏斗结构；气体冷却管（21）沿物料流动方向往返均匀平行排列于成粉室（22）内部，成粉室（22）内部平行排列的冷却管之间通过弧形管道依次连通。

2.根据权利要求1所述的一种金属蒸气骤冷形核成粉装置，其特征在于，所述水冷层一（13）外壁上设置有保温层（12），保温层（12）为陶瓷毡保温层（12）或碳毡保温层（12）。

3.根据权利要求2所述的一种金属蒸气骤冷形核成粉装置，其特征在于，成核管（1）的内管道一（11）为进料口（4）大、出料口（5）小的喇叭状管道，成核管（1）1的内管道一（11）、保温层（12）和水冷层一（13）为同轴管道，同一截面上内管道一（11）外径A与保温层（12）外径B的比值为1∶1~4，同一截面上内管道一（11）11外径A与水冷层一（13）外径C的比值为1∶1~15，成核管（1）两端的进料口（4）内径与出料口（5）内径的比值为1∶1~2，成核管（1）长度D与骤冷凝粉器（2）的成粉室（22）的长度E的比值为1∶0.5~50，成核管（1）平均直径与成核管（1）长度D的比值为1∶1~50，成核管（1）最小内径Amin与骤冷凝粉器（2）2的成粉室（22）的最大内径G的比值为1：1~30。

4.根据权利要求2所述的一种金属蒸气骤冷形核成粉装置，其特征在于，成粉室（22）内部平行排列的气体冷却管（21）数大于3。

5.根据权利要求3所述的一种金属蒸气骤冷形核成粉装置，其特征在于，气体冷却管（21）为双层管结构包括内管和外管（8），内管内部为水冷层四（212）、外管（8）与内管之间的气体流动层，气体喷口（213）位于外管（8）表面，气体喷口（213）在外管（8）上的弧度对应气体流动层（211）的外圆圆心角度为15°~ 45°，气体冷却管（21）的水冷层内径K与气体流动层外径H的比值为1∶1~4，气体流动层（211）的外管（8）同截面位置沿周向方向开有2-4个气体喷口（213），气体喷口（213）总数为30~200。

6.根据权利要求5所述的一种金属蒸气骤冷形核成粉装置，其特征在于，成核管（1）与成粉室（22）连接处呈喇叭口状。

7.一种金属蒸气骤冷形核成粉粒径控制方法，其特征在于，将金属蒸汽接入如权利要求6所述的一种金属蒸气骤冷形核成粉装置中成核管（1）的进料口（4），通过改变成粉室（22）内部的温度与降温速度控制成粉粒径，具体的，改变成粉室（22）内部的温度与降温速度有两种方式，第一种，在水冷层二（23）通入不同温度的冷却水、在气体冷却管（21）内通入不同温度的气态冷却介质、在气体冷却管（21）内通入不同流量的气态冷却介质来控制成粉室（22）内部的温度；第二种，调整内管道一（11）外径A与保温层（12）外径B的比值、内管道一（11）外径A与水冷层一（13）外径C的比值、成核管（1）两端的进料口（4）内径与出料口（5）内径的比值、成核管（1）长度D与骤冷凝粉器（2）的成粉室（22）的长度E的比值、成核管（1）平均直径与成核管（1）长度D的比值、成核管（1）最小内径A_min与骤冷凝粉器（2）的成粉室（22）的最大内径G的比值、气体喷口（213）的数量、气体喷口（213）在外管（8）上的弧度对应气体流动层的外圆圆心角度、气体冷却管（21）的水冷层内径K与气体流动层外径H的比值。

8.根据权利要求7所述的一种金属蒸气骤冷形核成粉粒径控制方法，其特征在于，所述气态冷却介质为氮气、氩气、氦气、氢气或者上述2种气体的混合气体。