制備陶瓷微球的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷成型技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及制備陶瓷微球的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)凝膠工藝是一種制備陶瓷微球的先進(jìn)技術(shù)，它起源于荷蘭的KEMA實(shí)驗(yàn)室。內(nèi)凝膠工藝被廣泛應(yīng)用于高溫氣冷堆燃料核芯如U02、Pu02以及惰性基質(zhì)(MF)的制備。與外凝膠工藝和全凝膠工藝相比，內(nèi)凝膠工藝有如下優(yōu)勢:(I)更好的球形度；(2)制備的陶瓷微球尺寸均一 ；(3)能制備的微球尺寸范圍更廣(ΙΟΟμπι?3mm) ； (4)能夠允許其他組分均勾摻雜進(jìn)小球中，更適合非氧化物如碳化物、氮化物陶瓷球體的制備。內(nèi)凝膠過程制備陶瓷微球的基本原理是含六次甲基四胺的金屬鹽(如鋯、鈾等其它金屬)的膠液液滴落到熱的有機(jī)介質(zhì)中，在熱的有機(jī)介質(zhì)中六次甲基四胺迅速分解生成氫氧化銨使金屬鹽的膠液凝膠固化。內(nèi)凝膠工藝過程包含四個(gè)主要步驟，分別是膠液的制備，凝膠成型，洗滌和熱處理。凝膠成型過程是得到尺寸均一、球形度高且重復(fù)性好的陶瓷微球的重要步驟。然而目前依據(jù)內(nèi)凝膠法制備陶瓷微球的研宄較少，用于內(nèi)凝膠成型的相關(guān)設(shè)備更少。并且，相關(guān)技術(shù)中對(duì)于凝膠過程相關(guān)參數(shù)的控制不便，對(duì)于膠液分散過程中振動(dòng)的產(chǎn)生和監(jiān)測不足。
[0003]因而，目前關(guān)于通過內(nèi)凝膠工藝制備陶瓷微球的設(shè)備仍有待改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種操作簡便、快捷、重復(fù)性好且能實(shí)時(shí)監(jiān)測的制備陶瓷微球的設(shè)備。
[0005]本發(fā)明提供了一種制備陶瓷微球的設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該設(shè)備包括:膠液儲(chǔ)存裝置，所述膠液儲(chǔ)存裝置用于儲(chǔ)存膠液；分散裝置，所述分散裝置與所述膠液儲(chǔ)存裝置相連，用于將所述膠液分段并形成球形液滴；以及凝膠成型裝置，所述凝膠成型裝置與所述分散裝置相連，用于將所述球形液滴固化形成凝膠微球，其中，所述分散裝置進(jìn)一步包括:分散裝置本體，所述分散裝置本體內(nèi)限定出分散空間，用于通過振動(dòng)將所述膠液分成多個(gè)膠液段；噴嘴，所述噴嘴與所述分散裝置本體相連，用于通過噴射基于所述膠液段形成所述球形液滴；振動(dòng)信號(hào)發(fā)生組件，所述振動(dòng)信號(hào)發(fā)生組件用于發(fā)出振動(dòng)信號(hào)；激振器，所述激振器與所述振動(dòng)信號(hào)發(fā)生組件相連，用于在所述分散空間中形成振動(dòng)；傳感器，所述傳感器設(shè)置在所述分散空間中，用于探測所述分散空間中的振動(dòng)信號(hào)；以及監(jiān)控器，所述監(jiān)控器分別與所述振動(dòng)信號(hào)發(fā)生組件和所述傳感器相連，用于監(jiān)控來自所述振動(dòng)信號(hào)發(fā)生組件和所述傳感器的振動(dòng)信號(hào)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，利用本發(fā)明的該設(shè)備，能夠快速有效地制備獲得陶瓷微球前驅(qū)體(即凝膠微球)，且操作簡便快捷，能精確控制膠液的輸送速度、分散頻率，并且能實(shí)時(shí)監(jiān)測膠液的分散過程，使整個(gè)滴球過程自動(dòng)化，得到的凝膠球尺寸均一、球形度好且重復(fù)性好。進(jìn)一步地，制備獲得的凝膠微球在適當(dāng)條件下進(jìn)行煅燒或燒結(jié)燒，能夠有效獲得陶瓷微球。
[0006]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備陶瓷微球的設(shè)備還可以具有以下附加技術(shù)特征:
[0007]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述膠液儲(chǔ)存裝置進(jìn)一步包括:冷卻介質(zhì)儲(chǔ)存組件，所述冷卻介質(zhì)儲(chǔ)存組件用于儲(chǔ)存液體冷卻介質(zhì)；膠液罐，所述膠液罐用于儲(chǔ)存所述膠液；以及第一液體傳輸泵，所述第一液體傳輸泵設(shè)置于所述冷卻介質(zhì)儲(chǔ)存組件和所述膠液罐之間，用于將所述液體冷卻介質(zhì)輸送至所述膠液罐。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述液體冷卻介質(zhì)為與所述膠液不互溶的油性介質(zhì)，優(yōu)選為導(dǎo)熱油和硅油中的至少一種。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一液體傳輸泵為選自齒輪泵、蠕動(dòng)泵和磁力泵中的任意一種，優(yōu)選為齒輪泵。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述設(shè)備進(jìn)一步包括:流量控制裝置，所述流量控制裝置設(shè)置于所述膠液儲(chǔ)存裝置和所述分散裝置之間，用于控制所述膠液的流量。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述流量控制裝置進(jìn)一步包括:第一流量控制閥；以及液體流量計(jì)，所述液體流量計(jì)與所述第一流量控制閥相連。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述振動(dòng)信號(hào)發(fā)生組件進(jìn)一步包括:信號(hào)發(fā)生器，所述信號(hào)發(fā)生器用于發(fā)出振動(dòng)信號(hào)；放大器，所述放大器分別與所述信號(hào)發(fā)生器和所述監(jiān)控器相連，用于放大所述振動(dòng)信號(hào)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述凝膠成型裝置進(jìn)一步包括:凝膠成型管，所述凝膠成型管中限定出固化成型空間用于使所述球形液滴固化形成陶瓷顆粒；導(dǎo)熱介質(zhì)儲(chǔ)存組件，所述導(dǎo)熱介質(zhì)儲(chǔ)存組件用于儲(chǔ)存液體導(dǎo)熱介質(zhì)；導(dǎo)熱介質(zhì)傳輸組件，所述導(dǎo)熱介質(zhì)傳輸組件設(shè)置于所述凝膠成型管和所述導(dǎo)熱介質(zhì)儲(chǔ)存組件之間，用于將所述液體導(dǎo)熱介質(zhì)輸送至所述凝膠成型管；收集組件，所述收集組件設(shè)置于所述導(dǎo)熱介質(zhì)儲(chǔ)存組件中，用于收集所述陶瓷微球；連接管路，所述連接管路設(shè)置于所述凝膠成型管和所述收集組件之間，用于將所述凝膠成型管中的所述陶瓷微球和所述液體導(dǎo)熱介質(zhì)輸送至所述收集組件；以及照明組件，所述照明組件用于觀察所述凝膠成型管。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述液體導(dǎo)熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油和硅油中的至少一種。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述收集組件為不銹鋼網(wǎng)兜。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述連接管路呈蛇形。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述連接管路的材質(zhì)為硅膠。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述導(dǎo)熱介質(zhì)傳輸組件進(jìn)一步包括:第二液體傳輸泵，所述第二液體傳輸泵與所述導(dǎo)熱介質(zhì)儲(chǔ)存組件相連，用于將所述液體導(dǎo)熱介質(zhì)輸送至所述凝膠成型管；流量控制組件，所述流量控制組件設(shè)置于所述第二液體傳輸泵與所述凝膠成型管之間，用于控制所述液體導(dǎo)熱介質(zhì)的流量。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第二液體傳輸泵為選自齒輪泵、蠕動(dòng)泵和磁力泵中的至少一種，優(yōu)選為齒輪泵。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述凝膠成型管進(jìn)一步包括:內(nèi)管，所述內(nèi)管頂部設(shè)置有第一進(jìn)料口和第二進(jìn)料口，所述第一進(jìn)料口與所述噴嘴相連，用于接收來自噴嘴的所述球形液滴；所述第二進(jìn)料口與所述流量控制組件相連，用于接收所述液體導(dǎo)熱介質(zhì)；外管，所述外管形成于所述內(nèi)管外部，且所述外管的內(nèi)壁與所述內(nèi)管的外壁之間形成流動(dòng)空間，所述外管的下部設(shè)置有第三進(jìn)料口，所述第三進(jìn)料口與所述流量控制組件相連，用于接收所述液體導(dǎo)熱介質(zhì)；以及溢流口，所述溢流口設(shè)置在所述凝膠成型管的頂部并且與所述液體導(dǎo)熱介質(zhì)儲(chǔ)存組件相連，用將所述內(nèi)管和所述外管中溢流的所述液體導(dǎo)熱介質(zhì)返回至所述液體導(dǎo)熱介質(zhì)儲(chǔ)存組件。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述流量控制組件進(jìn)一步包括:第二流量控制閥；以及第三流量控制閥，其中，所述第二流量控制閥分別與所述第二液體傳輸泵和所述第二進(jìn)料口相連，所述第三流量控制閥分別與所述第二液體傳輸泵和所述第三進(jìn)料口相連。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述噴嘴為針形噴嘴。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述監(jiān)控器為示波器。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明的制備陶瓷微球的至少具有以下有益效果:
[0025]I)集成化，小型化
[0026]實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)的恒溫槽、攪拌機(jī)、壓力泵等器件的集成化，采用帶有循環(huán)功能且垂直揚(yáng)程2米以上的高溫恒溫槽和低溫恒溫槽分別裝載熱的有機(jī)介質(zhì)和冷的膠液并為其提供傳輸動(dòng)力。
[0027]2)模塊化，便于更換部件，操作簡單
[0028]整套工藝裝置被劃分為三大部分，即膠液儲(chǔ)存部分、分散部分、凝膠成型部分。各部分相對(duì)獨(dú)立，操作簡單，方便裝置的檢測和部件的更換。