一种制备多尺度固相混合物的喷动流化机及其方法
一种制备多尺度固相混合物的喷动流化机及其方法
【技术领域】
[0001]本发明属于喷动流化技术领域。
【背景技术】
[0002]复合材料因充分发挥了各组分间的协同作用，极大地提高了其相应的力学与物理性能，从而在各领域获得了广泛的应用。纤维增强复合材料是复合材料家族中的重要成员。纤维增强复合材料的制备中，根据工艺要求需要将各种形态与织态的纤维与被增强的基体(简称基体)进行浸渍并定型，其中的一类产品则需要将连续纤维切断成一定长度即切断纤维用于制备复合材料。而这一过程需要将纤维切断、分散并与基体混合后再完成浸渍并定型。从技术和经济的角度考虑，这一过程都能够和需要实现生产工艺的连续化。
[0003]中国专利CN1259183C公开了一种采用搅拌一喷动流化床制备纤维增强复合材料的方法与装置，以空气为流化介质，在流化床中通过流化和搅拌实现聚合物基体与纤维的充分混合，并将纤维束分散为吸附了聚合物基体的单丝，实现了纤维单丝与基体界面充分浸渍，压制成GMT片材后，GMT片的机械性能十分优异。中国专利CN102416717A、CN102416718A、CN102350254A公开了一种团簇状纤维气动搅拌分散成网装置，纤维被切断后通过负压输送至气动分散混合室、在沉降室中进行静电喷粉混合后再成网输送。中国专利CN203765822U公开了一种搅拌喷动流化床，其采用了喇叭形导流筒及导流筒内的多层搅拌桨来改善纤维分散及与基体粉末的混合。所公开的专利中存在着喷动流化的流场协同作用受限、多层搅拌功耗大、进料输送动力不足问题，影响了多尺度固相的分散混合效果和产品质量的稳定性。
[0004]纤维增强复合材料的制备中，根据工艺要求需要将连续纤维切断成一定长度的纤维即切断纤维，在后续的装备中完成基体对增强体纤维即切断纤维的浸渍并定型得到复合材料。在制备复合材料的这一过程中需要将连续纤维切断并分散，同时还需要将纤维输送至下游装备中使之成毡并与基体膜一起完成浸渍；或分散的短切纤维与粉状基体预混合，再或是短切纤维与纤维状基体预混合成毡，然后在下游装备中完成浸渍得到复合材料。而上述过程都有将连续纤维切断、分散进而与基体混合并输送的要求，从而实现产生工艺的连续化。
[0005]中国专利CN203795284U发明了一种车载纤维剪切刀盘，其所述的剪切刀盘可以在纤维微表处铺摊机的纤维剪切设备上使用，具有机动灵活性。中国专利CN201981413U发明了一种多用途纤维切割机，所述的纤维切割机刀片定位准确、切割精度高，被切割的纤维收集在料斗中。中国专利CN104355537A发明了一种玻璃纤维切割分散机，所述的玻璃纤维切割分散机采用打散轮分散切割的行为，并由输送带向下游输送。中国专利CN203794788U发明了一种玻璃纤维切割结构，采用打散轮及打散辊分散切断的纤维，由集料斗收集、输送带输送。中国专利公开了 CN203505055U —种玻璃纤维切割装置，所述的切割装置由刀辊与橡胶辊配合完成玻纤切割。上述公开的纤维切割机均是利用纤维的重力作用将经切短后的纤维收集起来，然后在再喂入流化设备进行分散，由于切短后纤维重力较轻，不容易从切割机中分离，造成堵塞现象；另外，若短切后纤维长径比较大，还容易造成纤维之间相互缠绕、打结的现象，不利于后续流化分散。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是:克服现有技术中喷动流化床分散混合效果的不足，提供一种多尺度固相喷动流化机及一种制备多尺度固相混合物的方法。
[0007]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为:一种多尺度固相喷动流化分散混合装置，包括筒体、锥形分布器、搅拌装置、出料系统和管线切割机；
[0008]所述的筒体上部设置有封头，其侧壁设置有进料口和出料口，所述的出料口位于进料口的上方，所述出料系统与所述出料口接连；
[0009]所述的锥形分布器安装在筒体下部，为双层结构，包括外锥形壳体和内锥形体，所述的外锥形壳体和内锥形体之间形成通气室，所述的内锥形体上开设有若干分布气体的分布孔，所述的外锥形壳体下端连接有流化气管路，所述内锥形体的下端连接有喷动气管路，所述的喷动气管路设置在所述流化气管路内，并与之同轴；
[0010]所述搅拌装置包括贯穿筒体封头的搅拌轴和分别设置在搅拌轴两端的电机与圆形搅拌轮，所述搅拌轮设置在筒体内，所述的搅拌轮位于所述进料口和出料口之间；所述的筒体内还设置有喷动管，所述喷动管上端位于所述搅拌轮正下方，下端延伸至内锥形体锥形腔内，所述的喷动管与喷动气管路同轴；所述的喷动气管路与所述管线切割机连接。
[0011]进一步地，所述的出料系统包括顺次连接的物料出口管、物料接管、物料沉降室、成网箱、剥离打手、压辊和输送帘；所述的物料出口管与所述的出料口连接，所述的物料接管和物料沉降室竖直向下设置，所述物料接管与物料出口管通过内壁光滑的弯头连接，所述的物料沉降室由上至下呈一维或二维扩张状，所述物料沉降室下部尺寸与所述的成网箱的入口相配合，沉降室呈一维扩张时物料沉降室截面呈长圆形，沉降室呈二维扩张时物料沉降室截面呈椭圆形；
[0012]所述的成网箱中安装有尘笼，所述尘笼中心设置有开口向上的吸风槽，所述尘笼还设置有与所述吸风槽连通的吸风出口管。
[0013]作为优选，所述物料沉降室扩张的轮廓线与竖直线夹角γ为3°?15°，优选6°?10°。来自筒体内的物料气流速度较高，具有射流特性。射流速度分布稳定均匀的扩张角在15°以内。角度过小则如同在管内流动，且将其下部扩张与成网箱配合需要的沉降室会太高，不利于设备设计与布置。
[0014]进一步地，所述进料口内设置有双螺杆。
[0015]作为优选，所述的喷动管直径为所述筒体直径的0.2?0.35倍，优选0.25?0.3倍，喷动管内的气速要求较高，以便继续对多尺度固相进行湍流分散，同时在喷动管内外形成速度差，产生从喷动管底部向上的升力、喷动管外产生与进料口物料重力同向的下降力，由此构成物料的循环，进而使物料经受多次的湍流分散混合。控制的喷动管内外的速度比为5?20，优化的速度比为10?15 ;所述流化气管路直径是喷动管直径的0.4?1.2倍，优选0.8?I倍；所述圆形搅拌轮的直径为喷动管直径的1.1?1.5倍，优选1.2?1.4倍。搅拌轮的作用是对喷动流化床内流场进行分区，其功能为:避免来自喷动管的高速物料流直接冲顶，物流短路流出进入沉降室，这种物料并未达到很好的分散，且未与来自进料口的固相充分混合；同时还需能够使分散混合好的物料流出，直径太小，则前一作用不能发挥，太大，则后一作用得不到保证。
[0016]进一步地，若干所述的分布孔均匀分布在内锥形体上形成分布孔阵列，所述分布孔直径为I?5mm，优选1.5?3mm。孔径太小则流化气阻力降大，气路功耗加大；太大则气体分布不均匀，有可能导致颗粒物料的局部浮力不足而落入管路，影响生产运行。
[0017]进一步地，所述的锥形分布器的锥角 α为20°?160°，优选30°?120°，此角度用于调整流场分布，避免产生气流速度低速区而使得需要分散混合的多尺度固相不能离开底部。角度过大会与平板相似，在边角处产生明显的低速区，影响运行，过小则会影响循环空间及路径；内锥形体下缘与喷动管下缘间的距离为喷动气管路内径的3?10倍，调整喷动管与分布器底部的距离，保证喷动流化循环空间路径和来自喷动气管路来料气流的射流张角和射流卷吸空间，这一距离太短物流的循环失稳，太长则在喷动管入口段也会失稳，两者都会产生无用功耗。
[0018]进一步地，所述的流化气管路下端连接有流化气进口管，所述锥形分布器下端至流化气进口管之间长度为所述流化气管路直径的8?20倍，优选10?15倍。保证流化气流稳定，过小则不稳定，过大则浪费设备空间。
[0019]作为优选，所述的喷动管的气流速度为5?200m/s，优选30?120m/s，过低没有输送和湍流分散能力，过高会嘯叫、产生振动甚至损坏；所述的流化气管路中气体流速为0.5?20m/s，优选2?8m/s，流化气在分布器底部产生均匀的速度场，给可能沉底的物料适当的推动力，但又要避免物料落入管路，根据不同尺度及密度固相的最低沉降速度进行设置。这一速度适用于大多数直径Imm以下的颗粒。
[0020]所述的管线切割机，包括机架、分别通过轴承安装在机架两端的传动管和转动管、设置在传动管和转动管之间的转盘刀架、压紧机构、纤维张力器、进气管路和动力机构；
[0021]所述的转盘刀架包括分别设置在传动管和转动管相对一端的两个接口管、分别安装在两个接口管两端，并与接管口传动连接的一对刀盘和用于固定该对刀盘的固定杆，所述接管口与刀盘之间的空间连通；所述刀盘上开设有嵌槽，所述嵌槽内安装有刀片组，所述的两个接口管分别与传动管和转动管连通，并传动连接；所述进气管路和喷动气管路分别与转动管和传动管密封转动连接；所述动力机构与所述传动管传动连接；所述的纤维张力器用于将纤维引入到所述刀盘之间，所述压紧机构用于压紧缠绕在刀盘之间的纤维。利用动力机构带动传动管转动，进气管路通入气流，从而带动转盘刀架转动，利用纤维张力器将纤维引入刀盘之间、缠绕在刀片组上，缠绕在刀片组上的纤维被压紧机构压紧，并对刀盘产生密封作用，保证了进气管的气流在管线上流动而不泄露，随着刀盘上纤维层的增厚，在压紧机构和刀片组的作用下，纤维被切断，被切断的纤维被进气管路的气流带走，由喷动气管路排出，管路的气体流量，根据被切断纤维的产量、分散和输送要求进行调节。
[0022]进一步地，为使得刀盘与接口管具有良好的密封性，所述的转盘刀架为一体化结构，所述固定杆数量为2?8个，优选为4个；所述刀盘上还设置有用于压紧刀片组的固定哈夫式压片。
[0023]作为优选，为方便更换刀盘，所述的刀盘与接管口可拆卸连接；所述刀盘上还设置有用于压紧刀片组的固定哈夫式压片。
[0024]进一步地，所述的刀片组中刀片数量不少于6片。
[0025]具体地，所述的压紧机构包括设置在机架上的固定导管、设置在固定导管内的压紧杆和安装在压紧杆靠近刀盘的一端的压紧轮，所述的压紧轮与所述刀盘之间的距离为
2?6mm，优选3mm，所述的压紧杆通过空气压缩机提供压紧动力。
[0026]作为优选，为方便更换及达到良好的密封性，两个所述的接口管通过可拆卸连接件分别与所述传动管和转动管密封传动连接。
[0027]进一步地，所述传动管上安装有从动齿轮，所述机架上设置有传动轴，所述的动力机构与所述传动轴传动连接，所述的传动轴与所述从动齿轮传动连接，所述的动力机构为变频调速电机。
[0028]作为优选，为保证传动管和转动管分别与进气管路和喷动气管路之间转动连接和密封性，所述的传动管和转动管均通过密封动环和密封静环分别与所述的进气管路和喷动气管路连接。
[0029]利用上述喷动流化机制备多尺度固相混合物的方法为，经管线切割机切断的纤维直接由喷动气管路进入筒体内，从物料进料口加入另一尺度固相物料，在搅拌轮作用下，多尺度固相物料在喷动管及其外部筒体间的间隙内循环分散混合，多尺度固相物料经分散后经搅拌轮与筒体之间的间隙进入搅拌轮上部筒体空间内，经出料口由出料系统输出。
[0030]本发明的有益效果是，本发明的喷动流化机实现了一种多尺度固相喷动流化分散混合方法，可对长径比有数量级差异的多尺度固相进行高效的分散混合，并成网输送获得分散混合均匀稳定的产品。本发明对喷动流化床及沉降室诸多构件进行了结构设计与空间匹配布置，显著改善了生产运行和产品质量的稳定性；
[0031]本发明还将管线切割机直接与喷动流化设备连接，在纤维切短的同时有效分散，并向喷动流化机中直接输送。在气流输送管路中对连续纤维进行精确的定长切割，被切断的纤维立即被高速流动的气流所分散并被输送至下游设备中，实现了连续纤维的定长切害J、分散与输送三种功能同时完成并连续化。本发明利用了气流输送、剪切分散原理，将纤维切割机巧妙地设计在管路中，并通过紧密缠绕的具有一定厚度的纤维层对转盘刀架实现密封，在刀片刃口上压紧轮的正压作用下将纤维定长切断，被切断的纤维会立即被高速气流剪切分散并实现气流的稀相输送，避免了堵塞及缠绕打结现象。
【附图说明】
[0032]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0033]图1为多尺度固相喷动流化分散混合装置结构示意图；
[0034]图2锥形分布器结构示意图；
[0035]图3是吸风槽和吸风出口管连接结构示意图；
[0036]图4是管线切割机正视图；
[0037]图5是管线切割机立体结构示意图；
[0038]图中:1.筒体，2.锥形分布器，3.喷动管，4.搅拌轮，5.搅拌轴，6.封头，7.电机，
8.物料出口管，9.弯头，10.物料接管，11.沉降室，12.成网箱，13.剥离打手，14.压辊，15.输送帘，16.尘笼，17.吸风槽，18.吸风出口管，19.喷动气管路，20.流化气进口管，21.流化气管路，22.进料口，23.双螺杆，24.法兰，25.外锥形壳体，26.内锥形体，27.分布孔，28.通气室，30.机架，31.传动管，32.转动管，33.接口管，34.刀盘，35.刀片组，36.进气管路，37.连接件，38.传动轴，39.密封动环，40。密封静环，41.导管，42.压紧杆，43.压紧轮，44.纤维张力器，45.哈夫式压片，46.从动齿轮；图1中虚线表示多尺度固相循环路径。
【具体实施方式】
[0039]现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0040]实施例1
[0041]如图1所示，一种多尺度固相喷动流化分散混合装置，包括筒体1、锥形分布器2、搅拌装置、出料系统和管线切割机；
[0042]所述的筒体I上部通过 法兰24安装有碟形底封头6，其侧壁设置有进料口 22和出料口，所述的出料口位于进料口 22的上方，所述出料系统与所述出料口接连；
[0043]如图2所示，所述的锥形分布器2通过法兰24安装在筒体I下部，为双层结构，包括外锥形壳体25和内锥形体26，所述的外锥形壳体25和内锥形体26之间形成通气室28，所述的内锥形体26上开设有若干分布气体的分布孔27，所述的外锥形壳体25下端连接有流化气管路21，所述内锥形体26的下端连接有喷动气管路19，所述的喷动气管路19设置在所述流化气管路21内，并与之同轴；
[0044]如图1所示，所述搅拌装置包括贯穿筒体I封头6的搅拌轴5和分别设置在搅拌轴5两端的电机7与圆形搅拌轮4，所述搅拌轮4设置在筒体I内，所述的搅拌轮4位于所述进料口 22和出料口之间；所述的筒体I内还设置有喷动管3，所述喷动管3上端位于所述搅拌轮4正下方，下端延伸至内锥形体26锥形腔内，所述的喷动管3与筒体I及喷动气管路19同轴；
[0045]所述的出料系统包括顺次连接的物料出口管8、物料接管10、物料沉降室11、成网箱12、剥离打手13、压辊14和输送帘15 ;所述的物料出口管8与所述的出料口连接，所述的物料接管10和物料沉降室11竖直向下设置，所述物料接管10与物料出口管8通过内壁光滑的弯头9连接，所述的物料沉降室11由上至下呈一维或二维扩张状(呈一维扩张时其开口截面呈长圆形，成二维扩张时其开口截面呈椭圆形)，所述物料沉降室11下部尺寸与所述的成网箱12的入口相配合；
[0046]如图3所示，所述的成网箱12中安装有尘笼16，所述尘笼16中心设置有开口向上的吸风槽17，所述尘笼16还设置有与所述吸风槽17连通的吸风出口管18。
[0047]如图4和5所示，所述的管线切割机包括机架30、分别通过轴承安装在机架30两端的传动管31和转动管32、设置在传动管31和转动管32之间的转盘刀架、压紧机构、纤维张力器44、进气管路36和动力机构；
[0048]所述的转盘刀架包括分别设置在传动管31和转动管32相对一端的两个接口管33、分别安装在两个接口管33两端，并与接管口传动连接的一对刀盘34和用于固定该对刀盘34的固定杆，所述接管口与刀盘34之间的空间连通，两个所述的接口管33通过可拆卸连接件37分别与所述传动管31和转动管32密封传动连接；所述刀盘34上开设有嵌槽，所述嵌槽内安装有刀片组35，所述的两个接口管33分别与传动管31和转动管32连通，并传动连接；所述的传动管31和转动管32均通过密封动环39和密封静环40分别与所述的进气管路36和喷动气管路19密封转动连接；所述的纤维张力器44用于将纤维引入到所述刀盘34之间，所述压紧机构用于压紧缠绕在刀盘34之间的纤维。
[0049]所述的转盘刀架为一体化结构，所述固定杆数量为2?8个，优选为4个；所述刀盘34上还设置有用于压紧刀片组35的固定哈夫式压片45。所述的刀片组35中刀片数量不少于6片
[0050]所述的压紧机构包括设置在机架30上的固定导管41、设置在固定导管41内的压紧杆42和安装在压紧杆42靠近刀盘34的一端的压紧轮43，所述的压紧轮43与所述刀盘34之间的距离为2?6mm，优选3mm，所述的压紧杆42通过空气压缩机提供压紧动力。
[0051]所述传动管31上安装有从动齿轮46，所述机架30上设置有传动轴38，所述的动力机构与所述传动轴38传动连接，所述的传动轴38与所述从动齿轮46传动连接，所述的动力机构为变频调速电机。
[0052]其工作原理如下:利用动力机构带动传动管31转动，从而带动转盘刀架转动，进气管路36通入喷动气流，利用纤维张力器44将纤维引入刀盘34之间、缠绕在刀片组35上，缠绕在刀片组35上的纤维被压紧机构压紧，并对刀盘34产生密封作用，保证了进气管的气流在管线上流动而不泄露，随着刀盘34上纤维层的增厚，在压紧机构和刀片组35的作用下，纤维被切断，被切断的纤维被喷动气流带走，由喷动气管路19排出，管路的气体流量，根据被切断纤维的产量、分散和输送要求进行调节。
[0053]将经切短的纤维由喷动气流输送进入喷动气管路19，并经锥形分布器2进入喷动管3，并使其达到气流的湍流剪切分散。搅拌轮4布置在喷动管3的上部，避免了从喷动管3来的高速气流将纤维直接带到物料出口管8中，同时搅拌轮4对喷动流化床内的流场进行分区并形成循环流场(如图1虚线所示)，喷动流化的气流循环流场保证了来自进料口 22的另一尺度物料是向下运动的，并与纤维进行分散，没有分散的物料其沉降速度大，即向上悬浮需要的气流速度高，因此，在操作气流范围内只有分散混合良好的物料才能在搅拌轮4与筒体I间的间隙穿过，在搅拌轮4上部空间适度循环混合后从物料出口管8排出。物料出口管8排出的物料，经沉降室11进入成网箱12，在成网箱12中被尘笼16铺网，位于尘笼16内的吸风槽17能够调节尘笼16成网分布均匀性，吸风出口管18将吸风槽17内吸入的气流排出系统外，最后由剥离打手13将尘笼16上物料剥离，并将其转移至压辊14，再经输送帘15送出。
[0054]所述物料沉降室11扩张的轮廓线与竖直线夹角γ为3°?15°，优选6°?10。。
[0055]所述进料口 22内设置有双螺杆23 ;所述的纤维包括天然纤维或化学纤维。
[0056]所述的喷动管3直径为所述筒体I直径的0.2?0.35倍，优选0.25?0.3倍，所述流化气管路21直径是喷动管3直径的0.4?1.2倍，优选0.8?I倍；所述圆形搅拌轮4的直径为喷动管3直径的1.1?1.5倍，优选1.2?1.4倍。
[0057]若干所述的分布孔27均勾分布在内锥形体26上形成分布孔27阵列，所述分布孔27直径为I?5mm，优选1.5?3mm。
[0058]所述的锥形分布器2的锥角α为20°?160°，优选30°?120° ;内锥形体下缘与喷动管下缘间的距离为喷动气管路内径的3?10倍。
[0059]所述的流化气管路21下端连接有流化气进口管20，所述锥形分布器2下端至流化气进口管20之间长度为所述流化气管路21直径的8?20倍，优选10?15倍。
[0060]所述的喷动管3的气流速度为5?200m/s，优选30?120m/s，所述的流化气管路21中气体流速为0.5?20m/s，优选2?8m/s。
[0061 ] 所述电机7为变频调速电机，装置中双螺杆23、吸风机、尘笼16、剥离打手13、输送帘15也均采用变频调速电机进行驱动。
[0062]实施例2
[0063]作为实施例1的一种改进，为方便更换刀盘34，所述的刀盘34与接管口可拆卸连接；所述刀盘34上还设置有用于压紧刀片组35的固定哈夫式压片45。其他结构同实施例1o
[0064]需要说明的是，本发明的实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明方案所做的其他修改或等同 替换，只要不要脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种制备多尺度固相混合物的喷动流化机，其特征在于：包括筒体（I)、锥形分布器(2)、搅拌装置、出料系统和管线切割机； 所述的筒体（I)上部设置有封头出），其侧壁设置有进料口（22)和出料口，所述的出料口位于进料口（22)的上方，所述出料系统与所述出料口接连； 所述的锥形分布器（2)安装在筒体（I)下部，为双层结构，包括外锥形壳体（25)和内锥形体（26)，所述的外锥形壳体（25)和内锥形体（26)之间形成通气室（28)，所述的内锥形体（26)上开设有若干分布气体的分布孔（27)，所述的外锥形壳体（25)下端连接有流化气管路（21)，所述内锥形体（26)的下端连接有喷动气管路（19)，所述的喷动气管路（19)设置在所述流化气管路（21)内，并与之同轴； 所述搅拌装置包括贯穿筒体（I)封头（6)的搅拌轴（5)和分别设置在搅拌轴（5)两端的电机（7)与圆形搅拌轮（4)，所述搅拌轮（4)设置在筒体（I)内，所述的搅拌轮（4)位于所述进料口（22)和出料口之间；所述的筒体（I)内还设置有喷动管（3)，所述喷动管（3)上端位于所述搅拌轮（4)正下方，下端延伸至内锥形体（26)锥形腔内，所述的喷动管（3)与筒体（I)同轴；所述的喷动气管路与所述管线切割机连接。2.根据权利要求I所述的制备多尺度固相混合物的喷动流化机，其特征在于：所述的出料系统包括顺次连接的物料出口管（8)、物料接管（10)、物料沉降室（11)、成网箱（12)、剥离打手（13)、压辊（14)和输送帘（15);所述的物料出口管⑶与所述的出料口连接，所述的物料接管（10)和物料沉降室（11)竖直向下设置，所述物料接管（10)与物料出口管(8)通过内壁光滑的弯头（9)连接，所述的物料沉降室（11)由上至下呈一维或二维扩张状，所述物料沉降室（11)下部尺寸与所述的成网箱（12)的入口相配合； 所述的成网箱（12)中安装有尘笼（16)，所述尘笼（16)中心设置有开口向上的吸风槽(17)，所述尘笼（16)还设置有与所述吸风槽（17)连通的吸风出口管（18)。3.根据权利要求2所述的制备多尺度固相混合物的喷动流化机，其特征在于：所述的喷动管（3)直径为所述筒体（I)直径的O. 2?O. 35倍，所述流化气管路（21)直径是喷动管⑶直径的O. 4?I. 2倍；所述圆形搅拌轮⑷的直径为喷动管（3)直径的I. I?I. 5倍；所述物料沉降室（11)扩张的轮廓线与竖直线夹角为3°?15° ;所述进料口（22)内设置有双螺杆（23)。4.根据权利要求I所述的制备多尺度固相混合物的喷动流化机，其特征在于：若干所述的分布孔（27)均匀分布在内锥形体（26)上形成分布孔（27)阵列，所述分布孔（27)直径为I?5mm ;所述的锥形分布器（2)的锥角为20°?160° ;内锥形体（26)下缘与喷动管（3)下缘间的距离为喷动气管路（19)内径的3?10倍。5.根据权利要求I所述的制备多尺度固相混合物的喷动流化机，其特征在于：所述的流化气管路（21)下端连接有流化气进口管（20)，所述锥形分布器（2)下端至流化气进口管(20)之间长度为所述流化气管路（21)直径的8?20倍。6.根据权利要求I或2所述的制备多尺度固相混合物的喷动流化机，其特征在于：所述的管线切割机包括机架（30)、分别通过轴承安装在机架（30)两端的传动管（31)和转动管（32)、设置在传动管（31)和转动管（32)之间的转盘刀架、压紧机构、纤维张力器（44)、进气管路（36)和动力机构； 所述的转盘刀架包括分别设置在传动管（31)和转动管（32)相对一端的两个接口管(33)、分别安装在两个接口管(33)两端，并与接管口传动连接的一对刀盘(34)和用于固定该对刀盘(34)的固定杆，所述接管口与刀盘(34)之间的空间连通；所述刀盘(34)上开设有嵌槽，所述嵌槽内安装有刀片组(35)，所述的两个接口管(33)分别与传动管(31)和转动管(32)连通，并传动连接；所述进气管路(36)和喷动气管路(19)分别与转动管(32)和传动管(31)密封转动连接；所述动力机构与所述传动管(31)传动连接。7.根据权利要求6所述的制备多尺度固相混合物的喷动流化机，其特征在于:所述的刀盘(34)与接管口为一体化结构或可拆卸连接；所述刀盘(34)上还设置有用于压紧刀片组(35)的固定哈夫式压片(45);所述的传动管(31)和转动管(32)均通过密封动环(39)和密封静环(40)分别与所述的进气管路(36)和喷动气管路(19)连接。8.根据权利要求6或7所述的制备多尺度固相混合物的喷动流化机，其特征在于:所述的压紧机构包括设置在机架(30)上的固定导管(41)、设置在固定导管(41)内的压紧杆(42)和安装在压紧杆(42)靠近刀盘(34)的一端的压紧轮(43)，所述的压紧轮(43)与所述刀盘(34)之间的距离为2?6mm，所述的压紧杆(42)通过空气压缩机提供压紧动力。9.根据权利要求1所述的制备多尺度固相混合物的喷动流化机，其特征在于:所述传动管(31)上安装有从动齿轮(46)，所述机架(30)上设置有传动轴(38)，所述的动力机构与所述传动轴(38)传动连接，所述的传动轴(38)与所述从动齿轮(46)传动连接，所述的动力机构为变频调速电机。10.根据权利要求1?9任一项所述的喷动流化机制备多尺度固相混合物的方法，其特征在于:经管线切割机切断的纤维直接由喷动气管路(19)进入筒体(I)内，从物料进料口(22)加入另一尺度固相物料，在搅拌轮(4)作用下，多尺度固相物料在喷动管(3)及其外部筒体(I)间的间隙内循环分散混合，多尺度固相物料经分散混合后经搅拌轮(4)与筒体(I)之间的间隙进入搅拌轮(4)上部筒体(I)空间内，经出料口由出料系统输出。
【专利摘要】本发明属于流化技术领域。一种多尺度固相喷动流化机，包括筒体、锥形分布器、搅拌装置、出料系统和管线切割机；筒体侧壁设置有进料口和出料口，出料口位于进料口的上方；锥形分布器安装在筒体下部，为双层结构，包括外锥形壳体和内锥形体，内锥形体上开设有若干分布气体的分布孔，外锥形壳体下端连接有流化气管路，内锥形体的下端连接有喷动气管路，喷动气管路设置在流化气管路内，并与之同轴；搅拌装置包括贯穿筒体封头的搅拌轴电机和搅拌轮；筒体内还设置有喷动管，喷动管上端位于搅拌轮正下方，下端延伸至内锥形体锥形腔内，管线切割机安装在喷动气管路一端。本发明可对多尺度固相进行高效的分散混合并成网输送获得分散混合均匀稳定的产品。
【IPC分类】B01J8/24, B01J8/10
【公开号】CN104888665
【申请号】CN201510345741
【发明人】沈春银, 戴干策, 潘敏, 范志伟, 戴震安
【申请人】常州汉耀复合材料有限公司, 华东理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月19日
【技术领域】
[0001]本发明属于喷动流化技术领域。
【背景技术】
[0002]复合材料因充分发挥了各组分间的协同作用，极大地提高了其相应的力学与物理性能，从而在各领域获得了广泛的应用。纤维增强复合材料是复合材料家族中的重要成员。纤维增强复合材料的制备中，根据工艺要求需要将各种形态与织态的纤维与被增强的基体(简称基体)进行浸渍并定型，其中的一类产品则需要将连续纤维切断成一定长度即切断纤维用于制备复合材料。而这一过程需要将纤维切断、分散并与基体混合后再完成浸渍并定型。从技术和经济的角度考虑，这一过程都能够和需要实现生产工艺的连续化。
[0003]中国专利CN1259183C公开了一种采用搅拌一喷动流化床制备纤维增强复合材料的方法与装置，以空气为流化介质，在流化床中通过流化和搅拌实现聚合物基体与纤维的充分混合，并将纤维束分散为吸附了聚合物基体的单丝，实现了纤维单丝与基体界面充分浸渍，压制成GMT片材后，GMT片的机械性能十分优异。中国专利CN102416717A、CN102416718A、CN102350254A公开了一种团簇状纤维气动搅拌分散成网装置，纤维被切断后通过负压输送至气动分散混合室、在沉降室中进行静电喷粉混合后再成网输送。中国专利CN203765822U公开了一种搅拌喷动流化床，其采用了喇叭形导流筒及导流筒内的多层搅拌桨来改善纤维分散及与基体粉末的混合。所公开的专利中存在着喷动流化的流场协同作用受限、多层搅拌功耗大、进料输送动力不足问题，影响了多尺度固相的分散混合效果和产品质量的稳定性。
[0004]纤维增强复合材料的制备中，根据工艺要求需要将连续纤维切断成一定长度的纤维即切断纤维，在后续的装备中完成基体对增强体纤维即切断纤维的浸渍并定型得到复合材料。在制备复合材料的这一过程中需要将连续纤维切断并分散，同时还需要将纤维输送至下游装备中使之成毡并与基体膜一起完成浸渍；或分散的短切纤维与粉状基体预混合，再或是短切纤维与纤维状基体预混合成毡，然后在下游装备中完成浸渍得到复合材料。而上述过程都有将连续纤维切断、分散进而与基体混合并输送的要求，从而实现产生工艺的连续化。
[0005]中国专利CN203795284U发明了一种车载纤维剪切刀盘，其所述的剪切刀盘可以在纤维微表处铺摊机的纤维剪切设备上使用，具有机动灵活性。中国专利CN201981413U发明了一种多用途纤维切割机，所述的纤维切割机刀片定位准确、切割精度高，被切割的纤维收集在料斗中。中国专利CN104355537A发明了一种玻璃纤维切割分散机，所述的玻璃纤维切割分散机采用打散轮分散切割的行为，并由输送带向下游输送。中国专利CN203794788U发明了一种玻璃纤维切割结构，采用打散轮及打散辊分散切断的纤维，由集料斗收集、输送带输送。中国专利公开了 CN203505055U —种玻璃纤维切割装置，所述的切割装置由刀辊与橡胶辊配合完成玻纤切割。上述公开的纤维切割机均是利用纤维的重力作用将经切短后的纤维收集起来，然后在再喂入流化设备进行分散，由于切短后纤维重力较轻，不容易从切割机中分离，造成堵塞现象；另外，若短切后纤维长径比较大，还容易造成纤维之间相互缠绕、打结的现象，不利于后续流化分散。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是:克服现有技术中喷动流化床分散混合效果的不足，提供一种多尺度固相喷动流化机及一种制备多尺度固相混合物的方法。
[0007]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为:一种多尺度固相喷动流化分散混合装置，包括筒体、锥形分布器、搅拌装置、出料系统和管线切割机；
[0008]所述的筒体上部设置有封头，其侧壁设置有进料口和出料口，所述的出料口位于进料口的上方，所述出料系统与所述出料口接连；
[0009]所述的锥形分布器安装在筒体下部，为双层结构，包括外锥形壳体和内锥形体，所述的外锥形壳体和内锥形体之间形成通气室，所述的内锥形体上开设有若干分布气体的分布孔，所述的外锥形壳体下端连接有流化气管路，所述内锥形体的下端连接有喷动气管路，所述的喷动气管路设置在所述流化气管路内，并与之同轴；
[0010]所述搅拌装置包括贯穿筒体封头的搅拌轴和分别设置在搅拌轴两端的电机与圆形搅拌轮，所述搅拌轮设置在筒体内，所述的搅拌轮位于所述进料口和出料口之间；所述的筒体内还设置有喷动管，所述喷动管上端位于所述搅拌轮正下方，下端延伸至内锥形体锥形腔内，所述的喷动管与喷动气管路同轴；所述的喷动气管路与所述管线切割机连接。
[0011]进一步地，所述的出料系统包括顺次连接的物料出口管、物料接管、物料沉降室、成网箱、剥离打手、压辊和输送帘；所述的物料出口管与所述的出料口连接，所述的物料接管和物料沉降室竖直向下设置，所述物料接管与物料出口管通过内壁光滑的弯头连接，所述的物料沉降室由上至下呈一维或二维扩张状，所述物料沉降室下部尺寸与所述的成网箱的入口相配合，沉降室呈一维扩张时物料沉降室截面呈长圆形，沉降室呈二维扩张时物料沉降室截面呈椭圆形；
[0012]所述的成网箱中安装有尘笼，所述尘笼中心设置有开口向上的吸风槽，所述尘笼还设置有与所述吸风槽连通的吸风出口管。
[0013]作为优选，所述物料沉降室扩张的轮廓线与竖直线夹角γ为3°?15°，优选6°?10°。来自筒体内的物料气流速度较高，具有射流特性。射流速度分布稳定均匀的扩张角在15°以内。角度过小则如同在管内流动，且将其下部扩张与成网箱配合需要的沉降室会太高，不利于设备设计与布置。
[0014]进一步地，所述进料口内设置有双螺杆。
[0015]作为优选，所述的喷动管直径为所述筒体直径的0.2?0.35倍，优选0.25?0.3倍，喷动管内的气速要求较高，以便继续对多尺度固相进行湍流分散，同时在喷动管内外形成速度差，产生从喷动管底部向上的升力、喷动管外产生与进料口物料重力同向的下降力，由此构成物料的循环，进而使物料经受多次的湍流分散混合。控制的喷动管内外的速度比为5?20，优化的速度比为10?15 ;所述流化气管路直径是喷动管直径的0.4?1.2倍，优选0.8?I倍；所述圆形搅拌轮的直径为喷动管直径的1.1?1.5倍，优选1.2?1.4倍。搅拌轮的作用是对喷动流化床内流场进行分区，其功能为:避免来自喷动管的高速物料流直接冲顶，物流短路流出进入沉降室，这种物料并未达到很好的分散，且未与来自进料口的固相充分混合；同时还需能够使分散混合好的物料流出，直径太小，则前一作用不能发挥，太大，则后一作用得不到保证。
[0016]进一步地，若干所述的分布孔均匀分布在内锥形体上形成分布孔阵列，所述分布孔直径为I?5mm，优选1.5?3mm。孔径太小则流化气阻力降大，气路功耗加大；太大则气体分布不均匀，有可能导致颗粒物料的局部浮力不足而落入管路，影响生产运行。
[0017]进一步地，所述的锥形分布器的锥角 α为20°?160°，优选30°?120°，此角度用于调整流场分布，避免产生气流速度低速区而使得需要分散混合的多尺度固相不能离开底部。角度过大会与平板相似，在边角处产生明显的低速区，影响运行，过小则会影响循环空间及路径；内锥形体下缘与喷动管下缘间的距离为喷动气管路内径的3?10倍，调整喷动管与分布器底部的距离，保证喷动流化循环空间路径和来自喷动气管路来料气流的射流张角和射流卷吸空间，这一距离太短物流的循环失稳，太长则在喷动管入口段也会失稳，两者都会产生无用功耗。
[0018]进一步地，所述的流化气管路下端连接有流化气进口管，所述锥形分布器下端至流化气进口管之间长度为所述流化气管路直径的8?20倍，优选10?15倍。保证流化气流稳定，过小则不稳定，过大则浪费设备空间。
[0019]作为优选，所述的喷动管的气流速度为5?200m/s，优选30?120m/s，过低没有输送和湍流分散能力，过高会嘯叫、产生振动甚至损坏；所述的流化气管路中气体流速为0.5?20m/s，优选2?8m/s，流化气在分布器底部产生均匀的速度场，给可能沉底的物料适当的推动力，但又要避免物料落入管路，根据不同尺度及密度固相的最低沉降速度进行设置。这一速度适用于大多数直径Imm以下的颗粒。
[0020]所述的管线切割机，包括机架、分别通过轴承安装在机架两端的传动管和转动管、设置在传动管和转动管之间的转盘刀架、压紧机构、纤维张力器、进气管路和动力机构；
[0021]所述的转盘刀架包括分别设置在传动管和转动管相对一端的两个接口管、分别安装在两个接口管两端，并与接管口传动连接的一对刀盘和用于固定该对刀盘的固定杆，所述接管口与刀盘之间的空间连通；所述刀盘上开设有嵌槽，所述嵌槽内安装有刀片组，所述的两个接口管分别与传动管和转动管连通，并传动连接；所述进气管路和喷动气管路分别与转动管和传动管密封转动连接；所述动力机构与所述传动管传动连接；所述的纤维张力器用于将纤维引入到所述刀盘之间，所述压紧机构用于压紧缠绕在刀盘之间的纤维。利用动力机构带动传动管转动，进气管路通入气流，从而带动转盘刀架转动，利用纤维张力器将纤维引入刀盘之间、缠绕在刀片组上，缠绕在刀片组上的纤维被压紧机构压紧，并对刀盘产生密封作用，保证了进气管的气流在管线上流动而不泄露，随着刀盘上纤维层的增厚，在压紧机构和刀片组的作用下，纤维被切断，被切断的纤维被进气管路的气流带走，由喷动气管路排出，管路的气体流量，根据被切断纤维的产量、分散和输送要求进行调节。
[0022]进一步地，为使得刀盘与接口管具有良好的密封性，所述的转盘刀架为一体化结构，所述固定杆数量为2?8个，优选为4个；所述刀盘上还设置有用于压紧刀片组的固定哈夫式压片。
[0023]作为优选，为方便更换刀盘，所述的刀盘与接管口可拆卸连接；所述刀盘上还设置有用于压紧刀片组的固定哈夫式压片。
[0024]进一步地，所述的刀片组中刀片数量不少于6片。
[0025]具体地，所述的压紧机构包括设置在机架上的固定导管、设置在固定导管内的压紧杆和安装在压紧杆靠近刀盘的一端的压紧轮，所述的压紧轮与所述刀盘之间的距离为
2?6mm，优选3mm，所述的压紧杆通过空气压缩机提供压紧动力。
[0026]作为优选，为方便更换及达到良好的密封性，两个所述的接口管通过可拆卸连接件分别与所述传动管和转动管密封传动连接。
[0027]进一步地，所述传动管上安装有从动齿轮，所述机架上设置有传动轴，所述的动力机构与所述传动轴传动连接，所述的传动轴与所述从动齿轮传动连接，所述的动力机构为变频调速电机。
[0028]作为优选，为保证传动管和转动管分别与进气管路和喷动气管路之间转动连接和密封性，所述的传动管和转动管均通过密封动环和密封静环分别与所述的进气管路和喷动气管路连接。
[0029]利用上述喷动流化机制备多尺度固相混合物的方法为，经管线切割机切断的纤维直接由喷动气管路进入筒体内，从物料进料口加入另一尺度固相物料，在搅拌轮作用下，多尺度固相物料在喷动管及其外部筒体间的间隙内循环分散混合，多尺度固相物料经分散后经搅拌轮与筒体之间的间隙进入搅拌轮上部筒体空间内，经出料口由出料系统输出。
[0030]本发明的有益效果是，本发明的喷动流化机实现了一种多尺度固相喷动流化分散混合方法，可对长径比有数量级差异的多尺度固相进行高效的分散混合，并成网输送获得分散混合均匀稳定的产品。本发明对喷动流化床及沉降室诸多构件进行了结构设计与空间匹配布置，显著改善了生产运行和产品质量的稳定性；
[0031]本发明还将管线切割机直接与喷动流化设备连接，在纤维切短的同时有效分散，并向喷动流化机中直接输送。在气流输送管路中对连续纤维进行精确的定长切割，被切断的纤维立即被高速流动的气流所分散并被输送至下游设备中，实现了连续纤维的定长切害J、分散与输送三种功能同时完成并连续化。本发明利用了气流输送、剪切分散原理，将纤维切割机巧妙地设计在管路中，并通过紧密缠绕的具有一定厚度的纤维层对转盘刀架实现密封，在刀片刃口上压紧轮的正压作用下将纤维定长切断，被切断的纤维会立即被高速气流剪切分散并实现气流的稀相输送，避免了堵塞及缠绕打结现象。
【附图说明】
[0032]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0033]图1为多尺度固相喷动流化分散混合装置结构示意图；
[0034]图2锥形分布器结构示意图；
[0035]图3是吸风槽和吸风出口管连接结构示意图；
[0036]图4是管线切割机正视图；
[0037]图5是管线切割机立体结构示意图；
[0038]图中:1.筒体，2.锥形分布器，3.喷动管，4.搅拌轮，5.搅拌轴，6.封头，7.电机，
8.物料出口管，9.弯头，10.物料接管，11.沉降室，12.成网箱，13.剥离打手，14.压辊，15.输送帘，16.尘笼，17.吸风槽，18.吸风出口管，19.喷动气管路，20.流化气进口管，21.流化气管路，22.进料口，23.双螺杆，24.法兰，25.外锥形壳体，26.内锥形体，27.分布孔，28.通气室，30.机架，31.传动管，32.转动管，33.接口管，34.刀盘，35.刀片组，36.进气管路，37.连接件，38.传动轴，39.密封动环，40。密封静环，41.导管，42.压紧杆，43.压紧轮，44.纤维张力器，45.哈夫式压片，46.从动齿轮；图1中虚线表示多尺度固相循环路径。
【具体实施方式】
[0039]现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0040]实施例1
[0041]如图1所示，一种多尺度固相喷动流化分散混合装置，包括筒体1、锥形分布器2、搅拌装置、出料系统和管线切割机；
[0042]所述的筒体I上部通过 法兰24安装有碟形底封头6，其侧壁设置有进料口 22和出料口，所述的出料口位于进料口 22的上方，所述出料系统与所述出料口接连；
[0043]如图2所示，所述的锥形分布器2通过法兰24安装在筒体I下部，为双层结构，包括外锥形壳体25和内锥形体26，所述的外锥形壳体25和内锥形体26之间形成通气室28，所述的内锥形体26上开设有若干分布气体的分布孔27，所述的外锥形壳体25下端连接有流化气管路21，所述内锥形体26的下端连接有喷动气管路19，所述的喷动气管路19设置在所述流化气管路21内，并与之同轴；
[0044]如图1所示，所述搅拌装置包括贯穿筒体I封头6的搅拌轴5和分别设置在搅拌轴5两端的电机7与圆形搅拌轮4，所述搅拌轮4设置在筒体I内，所述的搅拌轮4位于所述进料口 22和出料口之间；所述的筒体I内还设置有喷动管3，所述喷动管3上端位于所述搅拌轮4正下方，下端延伸至内锥形体26锥形腔内，所述的喷动管3与筒体I及喷动气管路19同轴；
[0045]所述的出料系统包括顺次连接的物料出口管8、物料接管10、物料沉降室11、成网箱12、剥离打手13、压辊14和输送帘15 ;所述的物料出口管8与所述的出料口连接，所述的物料接管10和物料沉降室11竖直向下设置，所述物料接管10与物料出口管8通过内壁光滑的弯头9连接，所述的物料沉降室11由上至下呈一维或二维扩张状(呈一维扩张时其开口截面呈长圆形，成二维扩张时其开口截面呈椭圆形)，所述物料沉降室11下部尺寸与所述的成网箱12的入口相配合；
[0046]如图3所示，所述的成网箱12中安装有尘笼16，所述尘笼16中心设置有开口向上的吸风槽17，所述尘笼16还设置有与所述吸风槽17连通的吸风出口管18。
[0047]如图4和5所示，所述的管线切割机包括机架30、分别通过轴承安装在机架30两端的传动管31和转动管32、设置在传动管31和转动管32之间的转盘刀架、压紧机构、纤维张力器44、进气管路36和动力机构；
[0048]所述的转盘刀架包括分别设置在传动管31和转动管32相对一端的两个接口管33、分别安装在两个接口管33两端，并与接管口传动连接的一对刀盘34和用于固定该对刀盘34的固定杆，所述接管口与刀盘34之间的空间连通，两个所述的接口管33通过可拆卸连接件37分别与所述传动管31和转动管32密封传动连接；所述刀盘34上开设有嵌槽，所述嵌槽内安装有刀片组35，所述的两个接口管33分别与传动管31和转动管32连通，并传动连接；所述的传动管31和转动管32均通过密封动环39和密封静环40分别与所述的进气管路36和喷动气管路19密封转动连接；所述的纤维张力器44用于将纤维引入到所述刀盘34之间，所述压紧机构用于压紧缠绕在刀盘34之间的纤维。
[0049]所述的转盘刀架为一体化结构，所述固定杆数量为2?8个，优选为4个；所述刀盘34上还设置有用于压紧刀片组35的固定哈夫式压片45。所述的刀片组35中刀片数量不少于6片
[0050]所述的压紧机构包括设置在机架30上的固定导管41、设置在固定导管41内的压紧杆42和安装在压紧杆42靠近刀盘34的一端的压紧轮43，所述的压紧轮43与所述刀盘34之间的距离为2?6mm，优选3mm，所述的压紧杆42通过空气压缩机提供压紧动力。
[0051]所述传动管31上安装有从动齿轮46，所述机架30上设置有传动轴38，所述的动力机构与所述传动轴38传动连接，所述的传动轴38与所述从动齿轮46传动连接，所述的动力机构为变频调速电机。
[0052]其工作原理如下:利用动力机构带动传动管31转动，从而带动转盘刀架转动，进气管路36通入喷动气流，利用纤维张力器44将纤维引入刀盘34之间、缠绕在刀片组35上，缠绕在刀片组35上的纤维被压紧机构压紧，并对刀盘34产生密封作用，保证了进气管的气流在管线上流动而不泄露，随着刀盘34上纤维层的增厚，在压紧机构和刀片组35的作用下，纤维被切断，被切断的纤维被喷动气流带走，由喷动气管路19排出，管路的气体流量，根据被切断纤维的产量、分散和输送要求进行调节。
[0053]将经切短的纤维由喷动气流输送进入喷动气管路19，并经锥形分布器2进入喷动管3，并使其达到气流的湍流剪切分散。搅拌轮4布置在喷动管3的上部，避免了从喷动管3来的高速气流将纤维直接带到物料出口管8中，同时搅拌轮4对喷动流化床内的流场进行分区并形成循环流场(如图1虚线所示)，喷动流化的气流循环流场保证了来自进料口 22的另一尺度物料是向下运动的，并与纤维进行分散，没有分散的物料其沉降速度大，即向上悬浮需要的气流速度高，因此，在操作气流范围内只有分散混合良好的物料才能在搅拌轮4与筒体I间的间隙穿过，在搅拌轮4上部空间适度循环混合后从物料出口管8排出。物料出口管8排出的物料，经沉降室11进入成网箱12，在成网箱12中被尘笼16铺网，位于尘笼16内的吸风槽17能够调节尘笼16成网分布均匀性，吸风出口管18将吸风槽17内吸入的气流排出系统外，最后由剥离打手13将尘笼16上物料剥离，并将其转移至压辊14，再经输送帘15送出。
[0054]所述物料沉降室11扩张的轮廓线与竖直线夹角γ为3°?15°，优选6°?10。。
[0055]所述进料口 22内设置有双螺杆23 ;所述的纤维包括天然纤维或化学纤维。
[0056]所述的喷动管3直径为所述筒体I直径的0.2?0.35倍，优选0.25?0.3倍，所述流化气管路21直径是喷动管3直径的0.4?1.2倍，优选0.8?I倍；所述圆形搅拌轮4的直径为喷动管3直径的1.1?1.5倍，优选1.2?1.4倍。
[0057]若干所述的分布孔27均勾分布在内锥形体26上形成分布孔27阵列，所述分布孔27直径为I?5mm，优选1.5?3mm。
[0058]所述的锥形分布器2的锥角α为20°?160°，优选30°?120° ;内锥形体下缘与喷动管下缘间的距离为喷动气管路内径的3?10倍。
[0059]所述的流化气管路21下端连接有流化气进口管20，所述锥形分布器2下端至流化气进口管20之间长度为所述流化气管路21直径的8?20倍，优选10?15倍。
[0060]所述的喷动管3的气流速度为5?200m/s，优选30?120m/s，所述的流化气管路21中气体流速为0.5?20m/s，优选2?8m/s。
[0061 ] 所述电机7为变频调速电机，装置中双螺杆23、吸风机、尘笼16、剥离打手13、输送帘15也均采用变频调速电机进行驱动。
[0062]实施例2
[0063]作为实施例1的一种改进，为方便更换刀盘34，所述的刀盘34与接管口可拆卸连接；所述刀盘34上还设置有用于压紧刀片组35的固定哈夫式压片45。其他结构同实施例1o
[0064]需要说明的是，本发明的实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明方案所做的其他修改或等同 替换，只要不要脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种制备多尺度固相混合物的喷动流化机，其特征在于：包括筒体（I)、锥形分布器(2)、搅拌装置、出料系统和管线切割机； 所述的筒体（I)上部设置有封头出），其侧壁设置有进料口（22)和出料口，所述的出料口位于进料口（22)的上方，所述出料系统与所述出料口接连； 所述的锥形分布器（2)安装在筒体（I)下部，为双层结构，包括外锥形壳体（25)和内锥形体（26)，所述的外锥形壳体（25)和内锥形体（26)之间形成通气室（28)，所述的内锥形体（26)上开设有若干分布气体的分布孔（27)，所述的外锥形壳体（25)下端连接有流化气管路（21)，所述内锥形体（26)的下端连接有喷动气管路（19)，所述的喷动气管路（19)设置在所述流化气管路（21)内，并与之同轴； 所述搅拌装置包括贯穿筒体（I)封头（6)的搅拌轴（5)和分别设置在搅拌轴（5)两端的电机（7)与圆形搅拌轮（4)，所述搅拌轮（4)设置在筒体（I)内，所述的搅拌轮（4)位于所述进料口（22)和出料口之间；所述的筒体（I)内还设置有喷动管（3)，所述喷动管（3)上端位于所述搅拌轮（4)正下方，下端延伸至内锥形体（26)锥形腔内，所述的喷动管（3)与筒体（I)同轴；所述的喷动气管路与所述管线切割机连接。2.根据权利要求I所述的制备多尺度固相混合物的喷动流化机，其特征在于：所述的出料系统包括顺次连接的物料出口管（8)、物料接管（10)、物料沉降室（11)、成网箱（12)、剥离打手（13)、压辊（14)和输送帘（15);所述的物料出口管⑶与所述的出料口连接，所述的物料接管（10)和物料沉降室（11)竖直向下设置，所述物料接管（10)与物料出口管(8)通过内壁光滑的弯头（9)连接，所述的物料沉降室（11)由上至下呈一维或二维扩张状，所述物料沉降室（11)下部尺寸与所述的成网箱（12)的入口相配合； 所述的成网箱（12)中安装有尘笼（16)，所述尘笼（16)中心设置有开口向上的吸风槽(17)，所述尘笼（16)还设置有与所述吸风槽（17)连通的吸风出口管（18)。3.根据权利要求2所述的制备多尺度固相混合物的喷动流化机，其特征在于：所述的喷动管（3)直径为所述筒体（I)直径的O. 2?O. 35倍，所述流化气管路（21)直径是喷动管⑶直径的O. 4?I. 2倍；所述圆形搅拌轮⑷的直径为喷动管（3)直径的I. I?I. 5倍；所述物料沉降室（11)扩张的轮廓线与竖直线夹角为3°?15° ;所述进料口（22)内设置有双螺杆（23)。4.根据权利要求I所述的制备多尺度固相混合物的喷动流化机，其特征在于：若干所述的分布孔（27)均匀分布在内锥形体（26)上形成分布孔（27)阵列，所述分布孔（27)直径为I?5mm ;所述的锥形分布器（2)的锥角为20°?160° ;内锥形体（26)下缘与喷动管（3)下缘间的距离为喷动气管路（19)内径的3?10倍。5.根据权利要求I所述的制备多尺度固相混合物的喷动流化机，其特征在于：所述的流化气管路（21)下端连接有流化气进口管（20)，所述锥形分布器（2)下端至流化气进口管(20)之间长度为所述流化气管路（21)直径的8?20倍。6.根据权利要求I或2所述的制备多尺度固相混合物的喷动流化机，其特征在于：所述的管线切割机包括机架（30)、分别通过轴承安装在机架（30)两端的传动管（31)和转动管（32)、设置在传动管（31)和转动管（32)之间的转盘刀架、压紧机构、纤维张力器（44)、进气管路（36)和动力机构； 所述的转盘刀架包括分别设置在传动管（31)和转动管（32)相对一端的两个接口管(33)、分别安装在两个接口管(33)两端，并与接管口传动连接的一对刀盘(34)和用于固定该对刀盘(34)的固定杆，所述接管口与刀盘(34)之间的空间连通；所述刀盘(34)上开设有嵌槽，所述嵌槽内安装有刀片组(35)，所述的两个接口管(33)分别与传动管(31)和转动管(32)连通，并传动连接；所述进气管路(36)和喷动气管路(19)分别与转动管(32)和传动管(31)密封转动连接；所述动力机构与所述传动管(31)传动连接。7.根据权利要求6所述的制备多尺度固相混合物的喷动流化机，其特征在于:所述的刀盘(34)与接管口为一体化结构或可拆卸连接；所述刀盘(34)上还设置有用于压紧刀片组(35)的固定哈夫式压片(45);所述的传动管(31)和转动管(32)均通过密封动环(39)和密封静环(40)分别与所述的进气管路(36)和喷动气管路(19)连接。8.根据权利要求6或7所述的制备多尺度固相混合物的喷动流化机，其特征在于:所述的压紧机构包括设置在机架(30)上的固定导管(41)、设置在固定导管(41)内的压紧杆(42)和安装在压紧杆(42)靠近刀盘(34)的一端的压紧轮(43)，所述的压紧轮(43)与所述刀盘(34)之间的距离为2?6mm，所述的压紧杆(42)通过空气压缩机提供压紧动力。9.根据权利要求1所述的制备多尺度固相混合物的喷动流化机，其特征在于:所述传动管(31)上安装有从动齿轮(46)，所述机架(30)上设置有传动轴(38)，所述的动力机构与所述传动轴(38)传动连接，所述的传动轴(38)与所述从动齿轮(46)传动连接，所述的动力机构为变频调速电机。10.根据权利要求1?9任一项所述的喷动流化机制备多尺度固相混合物的方法，其特征在于:经管线切割机切断的纤维直接由喷动气管路(19)进入筒体(I)内，从物料进料口(22)加入另一尺度固相物料，在搅拌轮(4)作用下，多尺度固相物料在喷动管(3)及其外部筒体(I)间的间隙内循环分散混合，多尺度固相物料经分散混合后经搅拌轮(4)与筒体(I)之间的间隙进入搅拌轮(4)上部筒体(I)空间内，经出料口由出料系统输出。
【专利摘要】本发明属于流化技术领域。一种多尺度固相喷动流化机，包括筒体、锥形分布器、搅拌装置、出料系统和管线切割机；筒体侧壁设置有进料口和出料口，出料口位于进料口的上方；锥形分布器安装在筒体下部，为双层结构，包括外锥形壳体和内锥形体，内锥形体上开设有若干分布气体的分布孔，外锥形壳体下端连接有流化气管路，内锥形体的下端连接有喷动气管路，喷动气管路设置在流化气管路内，并与之同轴；搅拌装置包括贯穿筒体封头的搅拌轴电机和搅拌轮；筒体内还设置有喷动管，喷动管上端位于搅拌轮正下方，下端延伸至内锥形体锥形腔内，管线切割机安装在喷动气管路一端。本发明可对多尺度固相进行高效的分散混合并成网输送获得分散混合均匀稳定的产品。
【IPC分类】B01J8/24, B01J8/10
【公开号】CN104888665
【申请号】CN201510345741
【发明人】沈春银, 戴干策, 潘敏, 范志伟, 戴震安
【申请人】常州汉耀复合材料有限公司, 华东理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月19日
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