CN116161858B - 一种玻璃微球的成球装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玻璃微球的成球装置及方法,包括上料组件、成球组件和集料组件,所述上料组件包括分段式加料管和振动器,振动器固定在分段式加料管上;所述成球组件包括成球腔体和火焰枪,成球腔体为99.99%纯度的石英胆,分段式加料管与石英胆呈100度夹角,火焰枪与石英胆呈5度夹角;所述集料组件包括集料罐和吸风设备,集料罐与石英胆通过下料管相连,吸风设备的吸风管伸入集料罐内;所述集料罐为石英材质,内部设有带通孔的挡板,集料罐底部为漏斗结构。本发明利用分段式加料管和振动器构成自动上料组件,可以使得玻璃粉料均匀落下,加料速率稳定,成球率高;采用纯度99.99%的石英胆,保证玻璃微球的纯度以及后续的用药安全。
Description
技术领域
本发明属于生物医用材料制备技术领域,特别涉及一种玻璃微球的成球装置及方法。
背景技术
钇90内照射治疗是一种肝脏治疗恶性肿瘤的方法,钇90可采用内辐射微球作为载体。内辐射微球是一类含放射性核素的微粒,其直径在15~100μm之间。微球发出的射线只杀伤癌细胞,而不会损伤正常的组织细胞。玻璃微球是较为常见的一种内辐射微球,钇90放射性玻璃微球在生产过程中,采用了火焰悬浮法,利用高温火焰将玻璃粉料熔融成玻璃微球。传统的成球装置中,成球腔体和微球收集装置均为金属材质,玻璃粉料高温熔融成玻璃微球后,落入成球腔体内,金属材料的腔体会有金属离子脱落,附着在玻璃微球上,在玻璃微球后续的辐照过程中,影响辐照产物的纯度,无法评估用药安全。同时,现有成球设备为人工操作模式,人工加料时,加料速率不稳定,成球率不高,且在量产阶段的重现性差,无法满足生产需求。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种玻璃微球的成球装置及方法,可以提高玻璃微球成球率及生产质量,保证用药安全。
为此,本发明的第一个技术方案是:一种玻璃微球的成球装置,包括上料组件、成球组件和集料组件,所述上料组件包括分段式加料管和振动器,振动器固定在分段式加料管上;所述成球组件包括成球腔体和火焰枪,成球腔体为99.99%纯度的石英胆,分段式加料管和火焰枪位于石英胆的进口处,所述分段式加料管与石英胆呈100度夹角,火焰枪与石英胆呈5度夹角;所述集料组件包括集料罐和吸风设备,石英胆出口处设有一下料管,下料管伸入集料罐内,吸风设备的吸风管伸入集料罐内;所述集料罐为石英材质,内部设有带通孔的挡板,集料罐底部为漏斗结构。
本发明的上料组件可自动上料,利用振动器带动分段式加料管振动,从而使得分段式加料管内的玻璃粉料自动从下料口落下,与火焰枪的高温火焰充分接触,熔融成球;分段式加料管呈倾斜状,有利于玻璃粉料的下料,石英胆水平放置,火焰枪与水平面呈5度夹角,高温火焰同样具有5度倾斜,使得燃烧后的玻璃微球能够被火焰射到石英胆的底部,防止粘在石英胆的顶部,且5度倾角形成的抛物线可以延长玻璃微球的移动距离,使得玻璃微球到达石英胆底部时已经充分冷却;石英胆为99.99%纯度,集料罐同样为石英材质,不会产生影响辐照产物纯度的金属离子,保证玻璃微球的纯度;所述集料罐内的挡板可以防止水中的玻璃微球被倒吸到吸风设备中,吸风设备使得集料罐保持负压状态,利于玻璃微球的清洗和收集,还起到一定的散热作用。
优选地,所述分段式加料管底部下料口与火焰枪的枪口距离0.8~1.2cm,即水平距离和垂直距离均为0.8~1.2cm。火焰枪的枪口和分段式加料管底部下料口的距离为1cm左右,使得玻璃粉料能够在焰芯处充分燃烧,提高成球率。
优选地,所述分段式加料管包括同轴设置的第一加料管、防风管和第二加料管,第一加料管、第二加料管顶部设有漏斗型进料口,防风管顶部套在第一加料管底部,防风管底部位于第二加料管的进料口上方;所述振动器安装在第一加料管上。加料管采用分段式结构,玻璃粉料放在第一加料管内,振动器可以驱使第一加料管振动,可以使得玻璃粉料自动下落,且第一加料管与防风管、第二加料管分开,振动器仅驱使第一加料管振动;防风管用于增长加料管的长度,防止加料时被烫到,且可起到防风作用,防止玻璃粉料下落到第二加料管上时,被风吹走。
优选地,所述第一加料管内径为10mm,长度为15cm,防风管内径为16mm,长度为20cm,第二加料管内径为3mm,长度为15cm。第一加料管底部***防风管内,且两者无接触,第二加料管的内径为3mm,可以过滤粒径大的玻璃粉料,使符合粒径要求的玻璃粉料被火焰燃烧,得到符合要求的玻璃微球。
优选地,所述石英胆长度为1500mm,外径为300mm,厚度为7mm。石英胆可以收集玻璃微球,同时可集中加热时产生的热气。
优选地,所述火焰枪内的燃烧气体由氢气和氧气组成。火焰枪采用氢气与氧气来燃烧,产生高温火焰,在燃烧玻璃成球过程中,不会引入杂质,保证玻璃微球的纯度。
优选地,所述集料罐顶部设有盖板,盖板处设有供下料管和吸风管***的第一安装孔;所述盖板上还设有一第二安装孔,第二安装孔处安装有密封塞;所述集料罐底部设有集料漏斗和排料管,排料管上设有控制阀;所述排料管下方设有集料袋和废水收集盆。
本发明的第二个技术方案是:一种玻璃微球的成球方法,使用上述成球装置,包括以下步骤:
1)将玻璃粉料倒入分段式加料管内,且打开火焰枪,喷射稳定的高温火焰;在集料罐内加入纯化水,纯化水低于挡板;打开吸风设备;
2)打开振动器,振动器带动分段式加料管振动,玻璃粉料从分段式加料管均匀落下;
3)落下的玻璃粉料与高温火焰接触,玻璃粉料受热熔融成球,并在吸风设备作用下,落入石英胆内;
4)分段式加料管内的玻璃粉料下料完成后,关闭火焰枪;
5)利用水枪冲刷石英胆内壁,将熔融形成的玻璃微球冲到下料管处,沿下料管落入集料罐内;
6)冲洗结束后,吸风设备持续工作,集料罐内的玻璃微球与纯化水充分接触,清洗、降温后,关闭吸风设备;
7)打开集料罐下方的控制阀,收集玻璃微球。
优选地,所述步骤7)中,将集料袋套在集料罐的排料管处,打开控制阀,玻璃微球与纯化水的混合物进入集料袋,再将纯化水倒入废水收集盆内,玻璃微球收纳在集料袋内。
优选地,所述步骤7)中,打开集料罐顶部的密封塞,冲洗管从第二安装孔伸入集料罐内,对集料罐进行冲洗,将集料罐内壁上残留的玻璃微球冲入排料管,收纳在集料袋内。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、利用分段式加料管和振动器构成自动上料组件,可以使得玻璃粉料均匀落下,加料速率稳定,成球率高;
2、分段式加料管可以自动过滤大粒径的玻璃粉料,使符合粒径要求的玻璃粉料被高温火焰燃烧,得到符合要求的玻璃微球;
3、成球腔体采用纯度99.99%的石英胆,玻璃成球过程中,石英胆不会产生影响辐照产物纯度的金属离子,保证玻璃微球的纯度以及后续的用药安全;
4、火焰枪采用氢气与氧气来燃烧,产生高温火焰,在燃烧玻璃成球过程中,不会引入杂质,保证玻璃微球的纯度;
5、集料罐处于负压状态,方便玻璃微球离开石英胆,落入集料罐内,且负压状态下,集料罐内的纯化水波动,可以充分清洗玻璃微球,保证玻璃微球的成球质量。
附图说明
以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明上料组件的结构示意图;
图3为本发明成球组件的结构示意图;
图4为本发明集料组件的结构示意图。
图中标记为:工作台1、上料组件2、安装支架21、分段式加料管22、振动器23、第一加料管24、防风管25、第二加料管26、成球组件3、石英胆31、下料管32、石英胆进口33、清洗口34、集料组件4、集料罐41、集料漏斗42、排料管43、控制阀44、废水收集盆45、挡板46、盖板47、密封塞48、火焰枪5、第一气管51、第二气管52、吸风设备6、吸风管61。
具体实施方式
在本发明的描述中,需要说明的是,对于方位词,如有术语“中心”,“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于叙述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作,不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外,如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征,在本发明描述中,“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
参见附图。本实施例所述玻璃微球的成球装置,包括工作台1、上料组件2、成球组件3和集料组件4。所述上料组件2、成球组件3安装在工作台1,上料组件2位于成球组件3的进口处,集料组件4位于成球组件3出口的下方,集料组件4放置在地面上,与成球组件3存在高度差。
所述上料组件2包括多个安装支架21、分段式加料管22和振动器23,安装支架21固定在工作台1上;所述分段式加料管22包括同轴设置的第一加料管24、防风管25和第二加料管26,所述第一加料管24内径为10mm,长度为15cm,第一加料管顶部为漏斗型进料口,方便倾倒玻璃粉料;第一加料管24下方可以设置下料阀门,在未工作状态下,可以防止玻璃粉料下落;振动器23安装在第一加料管24上,可以驱使第一加料管24振动,振动器的振动频率为50Hz,通过振动使玻璃粉料下落,下料速度为1g/min左右。
所述防风管25、第二加料管26与第一加料管24分开,且安装在不同的安装支架上,避免第一加料管24带动第二加料管26振动,影响玻璃粉料下落。防风管25内径为16mm,长度为20cm,第一加料管24底部***防风管25内,且两者无接触;所述第二加料管26内径为3mm,长度为15cm;第二加料管顶部同样设有漏斗型进料口,方便接收防风管处落下的玻璃粉料。
本实施例的加料管采用分段式结构,玻璃粉料放在第一加料管24内,振动器23可以驱使第一加料管24振动,可以使得玻璃粉料自动下落,且第一加料管24与防风管25、第二加料管26分开,振动器23仅驱使第一加料管24振动;防风管25用于增长加料管的长度,防止加料时被烫到,且可起到防风作用,防止玻璃粉料下落到第二加料管26上时,被风吹走。第二加料管26的内径为3mm,可以过滤粒径大的玻璃粉料,使符合粒径要求的玻璃粉料被火焰燃烧,得到符合要求的玻璃微球。
所述成球组件3包括成球腔体和火焰枪5,成球腔体为99.99%纯度的石英胆31,石英胆31长度为1500mm,外径为300mm,厚度为7mm。石英胆可以收集玻璃微球,同时可集中加热时产生的热气。分段式加料管22和火焰枪5位于石英胆进口33处,石英胆31固定在工作台1上,呈水平状态,所述分段式加料管22所在轴线与石英胆31(水平面)的夹角A为100度。石英胆末端设有可供日常倾斜的清洗口34。
所述火焰枪5的火焰长度在40cm左右,固定在工作台1上,火焰枪5与石英胆31的夹角B为5度;同时,火焰枪5的枪口和分段式加料管22底部下料口的水平距离L、垂直距离H均为1cm左右,使得玻璃粉料能够在焰芯处充分燃烧,提高成球率。所述火焰枪5内的燃烧气体由氢气和氧气组成,通过第一气管51和第二气管52连接氢气瓶和氧气瓶;氢气的流量为18-20L/h,氧气的流量为12-13L/h。氢气与氧气燃烧时焰芯温度为1500度以上,在燃烧玻璃成球过程中,不会引入杂质,保证玻璃微球的纯度。
所述集料组件4包括集料罐41和吸风设备6,集料罐41放置在地面上,位于石英胆31出口处下方,两者之间设有一下料管32;所述集料罐41为石英材质,包括一圆柱形的罐体,罐体下方通过一集料漏斗42连接排料管43,排料管43上设有控制阀44,所述排料管43下方设有集料袋和废水收集盆45。所述集料罐41内部设有带通孔的挡板46,下料管32伸入集料罐41内。所述吸风设备6上设有吸风管61,吸风管61伸入集料罐41内;所述集料罐41顶部设有盖板47,盖板47处设有供下料管32和吸风管61***的第一安装孔;所述盖板47上还设有一第二安装孔,第二安装孔处安装有密封塞48。
集料罐41中需加入超纯水,水的量不能超过挡板46。吸风设备6起到使集料罐41保持负压的作用,利于玻璃微球的清洗和收集,还起到一定的散热作用,吸风设备装有可控硅电子调速器,根据集料罐中水的多少来调节速度,标准是不将水吸到吸风设备里为准。
成球装置使用前,先检查氢气瓶和氧气瓶是否在有效期内,气压是否正常(氢气的气压为0.14mPa,氧气的气压为0.5mPa),如不满足上述条件,则不得进行球化;检查火焰枪是否完好,无堵塞。
在满足作业条件的情况下,开始进行操作:
1)在集料罐41中加入适量超纯水,不能没过挡板46,打开吸风设备6;将需要进行球化的玻璃粉料加入到第一加料管24内;打开火焰枪5,并使火焰射出并保持稳定,焰芯温度为1500度以上,此时氢气的流量为18-20L/h,氧气的流量为12-13L/h;
2)打开第一加料24管侧面的振动器23,振动频率50Hz,打开第一加料管侧面的下料阀门,玻璃粉料自动落下;
3)落下的玻璃粉料与高温火焰接触,玻璃粉料受热熔融成球,并在吸风设备6的负压作用下,落入石英胆31内;
4)待分段式加料管22中的玻璃粉料都下落完成后,关闭火焰枪5;
5)用水枪将粘在石英胆31上的玻璃微球冲入集料罐41中,减少损耗,水枪使用纯化水;
6)冲洗完后不要立刻关闭吸风设备6,应使吸风设备6再工作一段时间,使水中的玻璃微球能被充分的清洗降温;
7)待充分冷却后,关闭吸风设备6,开始进行收集玻璃微珠:
7.1)把集料袋放入废水收集盆45中,将集料袋套在集料罐41底部的排料管43上,打开控制阀44,使混有玻璃微球的水流入集料袋中;
7.2)水装到集料袋一半左右的体积时,关闭控制阀44,把集料袋中的水沥干,沥干后把废水收集盆45中的水倒入废水桶中;
7.3)重复上述操作,直至集料罐41内的水彻底流完;
7.4)打开集料罐上方的密封塞48,把装有超纯水的冲洗瓶对准集料罐41的内部进行冲洗,洗去粘在漏斗壁上的玻璃微球,用集料袋收集冲洗下来的玻璃微球,收集结束。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种玻璃微球的成球装置,其特征在于:包括上料组件、成球组件和集料组件,所述上料组件包括分段式加料管和振动器,振动器固定在分段式加料管上;所述成球组件包括成球腔体和火焰枪,成球腔体为99.99%纯度的石英胆,分段式加料管和火焰枪位于石英胆的进口处,所述分段式加料管与石英胆呈100度夹角,石英胆水平放置,火焰枪与石英胆呈5度夹角,高温火焰具有5度倾斜,燃烧后的玻璃微球能够被火焰射到石英胆的底部,不接触石英胆的顶部,玻璃微球到达石英胆底部时已经充分冷却;所述集料组件包括集料罐和吸风设备,石英胆出口处设有一下料管,下料管伸入集料罐内,吸风设备的吸风管伸入集料罐内;所述集料罐为石英材质,内部设有带通孔的挡板,集料罐底部为漏斗结构;所述石英胆内的玻璃微球被水冲入集料罐内,且集料罐内玻璃微球与水混合。
2.如权利要求1所述的一种玻璃微球的成球装置,其特征在于:所述分段式加料管底部下料口与火焰枪的枪口距离0.8~1 .2cm,即水平距离和垂直距离均为0.8~1 .2cm。
3.如权利要求1所述的一种玻璃微球的成球装置,其特征在于:所述分段式加料管包括同轴设置的第一加料管、防风管和第二加料管,第一加料管、第二加料管顶部设有漏斗型进料口,防风管顶部套在第一加料管底部,防风管底部位于第二加料管的进料口上方;所述振动器安装在第一加料管上。
4.如权利要求3所述的一种玻璃微球的成球装置,其特征在于:所述第一加料管内径为10mm,长度为15cm,防风管内径为16mm,长度为20cm,第二加料管内径为3mm,长度为15cm。
5.如权利要求1所述的一种玻璃微球的成球装置,其特征在于:所述石英胆长度为1500mm,外径为300mm,厚度为7mm。
6.如权利要求1所述的一种玻璃微球的成球装置,其特征在于:所述火焰枪内的燃烧气体由氢气和氧气组成。
7.如权利要求1所述的一种玻璃微球的成球装置,其特征在于:所述集料罐顶部设有盖板,盖板处设有供下料管和吸风管***的第一安装孔;所述盖板上还设有一第二安装孔,第二安装孔处安装有密封塞;所述集料罐底部设有集料漏斗和排料管,排料管上设有控制阀;所述排料管下方设有集料袋和废水收集盆。
8.一种玻璃微球的成球方法,其特征在于:使用权利要求1~7任一项所述成球装置,包括以下步骤:
1)将玻璃粉料倒入分段式加料管内,且打开火焰枪,喷射稳定的高温火焰;在集料罐内加入纯化水,纯化水低于挡板;打开吸风设备;
2)打开振动器,振动器带动分段式加料管振动,玻璃粉料从分段式加料管均匀落下;
3)落下的玻璃粉料与高温火焰接触,玻璃粉料受热熔融成球,并在吸风设备作用下,落入石英胆内;石英胆水平放置,火焰枪与石英胆呈5度夹角,高温火焰具有5度倾斜,燃烧后的玻璃微球能够被火焰射到石英胆的底部,不接触石英胆的顶部,玻璃微球到达石英胆底部时已经充分冷却;
4)分段式加料管内的玻璃粉料下料完成后,关闭火焰枪;
5)利用水枪冲刷石英胆内壁,将熔融形成的玻璃微球冲到下料管处,沿下料管落入集料罐内;
6)冲洗结束后,吸风设备持续工作,集料罐内的玻璃微球与纯化水充分接触,清洗、降温后,关闭吸风设备;
7)打开集料罐下方的控制阀,收集玻璃微球。
9.如权利要求8所述的一种玻璃微球的成球方法,其特征在于:所述步骤7)中,将集料袋套在集料罐的排料管处,打开控制阀,玻璃微球与纯化水的混合物进入集料袋,再将纯化水倒入废水收集盆内,玻璃微球收纳在集料袋内。
10.如权利要求9所述的一种玻璃微球的成球方法,其特征在于:所述步骤7)中,打开集料罐顶部的密封塞,冲洗管从第二安装孔伸入集料罐内,对集料罐进行冲洗,将集料罐内壁上残留的玻璃微球冲入排料管,收纳在集料袋内。
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