ЛАБОРАТОРНЫЙ РАСПЫЛИТЕЛЬ ПОРОШКОВ

Полезная модель относится к области защиты окружающей среды и предназначена для получения тонкодисперсных аэрозолей путем пневматического способа пропускания их в токе сжатого воздуха или инертных газов в научно-исследовательских лабораториях.
Испарение (диспергирование) вещества с помощью пиротехнических смесей является одним из наиболее удобных способов получения аэрозолей для практических целей. Однако некоторые вещества (например, флороглюцин, сернистая медь, метальдегид, ацетилацетонат меди, триол и т.д.) при нагревании и испарении теряют свои свойства и не восстанавливаются. В этой связи, для получения аэрозолей веществ с активными свойствами приходится диспергировать их механическим и взрывным способами.
10
10
Для механического измельчения порошкообразных материалов в лабораторных условиях используют шаровые мельницы, выполненные из агата. С 1 грамма порошка получается примерно от 0,46·10 до 1,2·10твердых аэрозольных частиц. Размер этих частиц колеблется в интервале от 1 до 15 мкм. Разброс размеров отличается на порядок. После помола (измельчения) вещества на шаровой мельнице за счет сил адгезии (молекулярных, электрических, кулоновских и капиллярных сил) частицы полученного порошка укрупняются (агрегируют).
Известен ультразвуковой распылитель порошков (Operating Instructions. Model L3P. Sonic Sifter Separator. - New Berlin: Commerce Dr, 2011. - 20 р.), в котором используют гальванопластические сита Недостатком данного устройства является то, что при распылении полидисперсных порошков в аэрозольное состояние переходят преимущественно более тонкие фракции, а грубые агрегаты остаются.
Известен пневматический распылитель порошков (Eady F.S., Payne R.E. Iron Ade. - 1954. - №10), содержащий кольцеобразную щель длиной от 3 до 16 мм и шириной от 0,05 до 1,0 мм. Однако уже при ширине щели 0,1 мм она постепенно забивается агрегатами частиц и требуется большое избыточное давление.
Наиболее близким к заявляемому распылителю порошков по технической сущности и достигаемому результату относится распыляющая насадка (виток Фукса-Мурашкевича), являющаяся узлом генератора ПГ1 [Фукс Н.А., Мурашкевич Ф.И. Лабораторный распылитель порошков // Заводская лаборатория. - 1971. - Т. XXXVII. - №1. - С. 112-114]. Пылевой генератор ПГ-1 состоит из бункера, дозирующего стакана, сита, приемной воронки, эжектора и распылительной насадки в виде одновитковой спирали из узкой трубки. Равномерная подача порошка на распыление осуществляется с помощью пульсационного питателя. Для поддержания постоянной скорости просеивания в стакане поддерживается постоянная высота слоя порошка в стакане с помощью фотоэлектрического устройства. Сжатый воздух для эжектора поступает через регулировочный кран, фильтр, измерительную трубку Вентури, соединенную с манометром и дифманометром, который измеряет скорость воздушного потока. Выравнивание давления в камерах и в бункере осуществляется через соединительные трубки.
Недостатком данного устройства является сложная конструкция, кроме того, распыляющая насадка используется только совместно с генератором ПГ1.
Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции распылителя при получение максимального количества выхода активных ядер кристаллизации (аэрозолей) в процессе распыления порошкообразных материалов и составов.
Поставленная задача решается за счет того, что лабораторный распылитель порошков содержит устройство для засыпки порошка в виде стакана, соединенного с устройством для подачи воздуха и распылительной насадкой, выполненной в виде одновитковой спирали. Новым является то, что распылительная насадка выполнена из медной трубки диаметром 4,0-5,0 мм, а одновитковая спираль распылительной насадки имеет диаметр 45,0-55,0 мм. Кроме того, устройство для подачи воздуха соединено со стаканом через штуцер, а стакан устройства для засыпки порошков снабжен герметичной пробкой.
Заявляемое техническое решение полезной модели иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 представлен общий вид устройства.
Лабораторный распылитель порошков состоит из распылительной насадки, выполненной в виде одновитковой спирали из медной трубки 1 диаметром 4,0-5,0 мм, а одновитковая спираль распылительной насадки имеет диаметр 45,0-55,0 мм (обоснование параметров представлено в таблице 1). Распылительная насадка непосредственно соединена с цилиндрическим стаканом 3 для введения исследуемого измельченного порошка. Устройство для подачи воздуха соединено со стаканом через штуцер 4, а стакан устройства для засыпки порошков снабжен герметичной пробкой 2.
Устройство работает следующим образом.
В цилиндрический стакан 3 устройства переносят дозированное количество распыляемого вещества, предварительно измельченного на агатовой шаровой мельнице и взвешенного на аналитических весах, после чего цилиндрический стакан закрывают герметичной пробкой 2. Через штуцер 4 распылитель присоединен посредством гибкого шланга к компрессору, большому шприцу или к баллону со сжатыми газами (необходимо избыточное давление не менее 2 МПа). Длинный конец распылительной насадки вносят в климатическую камеру и открывают кран компрессора. Под действием сжатого воздуха, порошкообразное вещество проходит через одновитковую спираль медной трубки 1. На вращающийся порошок в одновитковой спирали 1 действуют центробежные силы, приводящие к радиальному осаждению, особенно крупных частиц (агрегатов) порошка. При этом происходит дезагрегация частиц распыляемого вещества.
Расчет активных аэрозолей производят по числу реплик, полученных на предметном стекле с учетом пересчетных коэффициентов, установленных на дне климатической камеры. В качестве распыляемого порошка в экспериментах используют ацетилацетонат меди.
В таблице 1 приведены результаты исследований по выходу активных частиц ацетилацетоната меди, полученных из распылителей порошков при температуре переохлажденного тумана минус 10°C и различных размеров диаметров медной трубки и одновитковой спирали.
11
-1
Как видно из таблицы 1, данные полученные опытным путем подтверждают, что заявляемые параметры диаметров медной трубки 4,0-5,0 мм и одновитковой спирали 45,0-55,0 мм, способствует повышению выхода активных аэрозолей (частиц). Максимальный выход активных аэрозолей (частиц) составляет (5,0±0,7)·10 г.
Упрощение конструкции распылителя происходит за счет использования в качестве устройства для подачи воздуха компрессора, большого шприца или сжатых газов из баллона. Кроме того, предварительное измельчение в агатовой шаровой мельнице распыляемого вещества, позволяет сократить габариты и массу лабораторного распылителя.
Использование предлагаемого лабораторного распылителя порошков благодаря его универсальности и удобству эксплуатации (малые габариты и масса) позволяет обеспечить наибольшую степень дезагрегации исследуемых порошков после механического измельчения в шаровой мельнице и тем самым обеспечивает увеличение выхода активных аэрозолей (частиц).
Таблица 1
- Результаты измерений выхода активных частиц ацетилацетоната меди, полученных аэрозолей из распылителей порошков при температуре минус 10°C
Устройство по распылению порошка
Выход активных аэрозолей (частиц), г<sup>-1</sup>
Ниже нижнего предела диаметра витка 40 мм
Нижний предел диаметр витка 45 мм
Средний предел диаметр витка 50 мм
Верхний предел диаметр витка 55 мм
Выше верхнего предела диаметр витка 60 мм
Распылитель порошка с внутренним диаметром трубки 3,5 мм
(1,0±4)·10<sup>10</sup>
(3,0±2)·10<sup>10</sup>
(5,0±0,3)·10<sup>10</sup>
(5,7±0,8)·10<sup>10</sup>
(4,9±0,5)·10<sup>10</sup>
Распылитель порошка с внутренним диаметром трубки 4,0 мм
(3,4±3)·10<sup>10</sup>
(9,0±0,4)·10<sup>10</sup>
(1,0±0,5)·10<sup>11</sup>
(1,1±1)·10<sup>11</sup>
(1,0±3)·10<sup>11</sup>
Распылитель порошка с внутренним диаметром трубки 4,5 мм
(5,0±2)·10<sup>10</sup>
(2,0±1)·10<sup>11</sup>
(5,0±0,7)·10<sup>11</sup>
(4,5±0,4)·10<sup>11</sup>
(4,2±0,8)·10<sup>11</sup>
Распылитель порошка с внутренним диаметром трубки 5,0 мм
(6,0±3)·10<sup>10</sup>
(1,0±1)·10<sup>11</sup>
(4,0±1)·10<sup>11</sup>
(3,9±2)·10<sup>11</sup>
3,9±1)·10<sup>11</sup>
Распылитель порошка с внутренним диаметром трубки 5,5 мм
(4,5±1)·10<sup>10</sup>
(9,5±3)·10<sup>10</sup>
(1,0±3)·10<sup>11</sup>
(2,3±0.5)·10<sup>11</sup>
(8,3±0,3)·10<sup>10</sup>