用于制备大小和形状均匀的小球的设备和方法
2020-01-13

用于制备大小和形状均匀的小球的设备和方法

大小和形状均匀的小球(72)是通过向低粘度液体物料施加精密的周期性扰动形成的。压力迫使物料呈稳定层流穿过坩埚(20)的至少一流孔。该物流进入封闭的温控固化环境(14),该环境包含至少一传热介质。当物流离开坩埚破碎为多个小球时,充电机构(110)向该物流充电以便在小球通过电场时受到偏转。封闭的温控固化环境使小球冷却和基本固化。

本发明的范围包括监测用于形成均匀大小小球的操作参数的任何变化并对其作出反应。第一热电偶测量温控固化环境顶部的温度,第二热电偶测量温控固化环境底部的温度。压差传感器监测坩埚的压力。数据采集/控制系统与压力传感器、热电偶、小球形成装置和目视观察系统相连。数据采集/控制系统收集压力和温度的测量数据并控制小球的形成装置。数据采集/控制系统和目视观察系统提供能动地控制形成的小球的尺寸的现实可能性。小球的尺寸由目视观察系统测量。数据采集/控制系统连续接收并修改有关坩埚压力和由激励致动器装置提供的频率,以使小球直径保持在预定的大小。不言而喻形成的小球的实际尺寸取决于最终的使用要求。

小球的偏移距离是小球大小和速度、小球的电荷和偏转场力的函数。通过折射机构,大球滞留在靠近中心轴的地方,而小球偏移中心轴较远些。

用于制备大小和形状均匀的小球的设备和方法

虽然这里给出并叙述了某些优选实施方案,但应该理解,本发明并不局限于此,并可在下述权利要求的范围内具体化。

在带电表面或排斥表面112′和114′保持预定电压的条件下,在开口118处形成的电场使小球72进一步带电。小球72相互之间以及与带电表面或排斥表面112′和114′之间保持预定距离。图2中的箭头通常表示排斥力。每个小球72下降时,前导小球不但与后继小球72相排斥,而且与带电表面112′和114′的边相排斥,从而防止了相同电荷的小球相互融合。

优选实施方案叙述参看附图,概况示出一种制造大小和形状均匀的小球的设备10。设备10至少包括一个小球形成装置12和一封闭的温控固化环境14。小球形成装置12通常包括坩埚20和激励致动器50。坩埚20有一顶部区22,该区与底部区24在空间上是隔开的。坩埚20界定一封闭空间26,该空间接受低粘度液体物料28的供应。在某些高温应用中,坩埚20由陶瓷材料制成。坩埚20内部的温度用热电偶探测器25和温度控制器27监控,它们与加热部件29连接。加热部件29将物料28的温度保持在其熔点以上。坩埚20通过在供料进口34处的供料部件34和压力调节机构30相连。坩埚20的压力用置于近供料进口34处的压力传感器36监测。坩埚20内的压力由压力调节器30调节。在本发明的考虑范围内,压力调节器30可将如氮的惰性气体送入坩埚20以形成正压。

带电荷的小球72穿过封闭的温控固化环境14,在所示实施方案中,该环境包括第一或气相环境102和第二或液相环境122。

在一个优选的实施方案中,温控固化环境的底部有一漏斗,该漏斗包含第二或液相环境。液相环境在小球撞击漏斗底之前能使小球得到缓冲。一旦小球已经通过液相环境池,则勿需另外的加工步骤。也勿需从球的表面去除任何油或其它物料。