一種金屬離心霧化制粉用高速離心霧化裝置的製作方法

2023-10-29 06:02:37 2

本發明涉及一種金屬離心霧化制粉裝置，尤其是涉及一種金屬離心霧化制粉用高速離心霧化裝置。

背景技術：

霧化技術將傳統合金熔煉與粉末冶金相結合，為製備普通材料和特殊微觀結構和性能要求的材料提供了重要方法。

目前，國內外製備金屬粉末用的離心霧化裝置包括霧化室，霧化室上方有坩堝，坩堝底部通過輸液杆與置於物化室內的出液嘴相接，出液嘴與霧化盤相對應。由坩堝將金屬溶化後，通過輸液杆和出液嘴流到高速旋轉的霧化盤上，在惰性氣體保護下，金屬溶液從霧化盤邊緣甩出，形成金屬粉末。

cn105312587a公開了一種製備金屬粉末用離心霧化裝置，霧化罐接有地線，霧化罐上方有儲料倉，金屬絲通過儲料倉與直流電源相接；霧化罐內上部有滾輪矯直器；矯直器下方有離心裝置；離心裝置有感應加熱的轉盤，轉盤軸線與金屬絲軸線重合，轉盤通過支撐軸與轉向減速器相接，轉向減速器通過磁流體密封裝置與罐外高速電機連接，霧化罐設有收粉裝置。該離心霧化裝置的採用轉向減速箱和高速電機驅動，其轉速偏低，且離心裝置容易因放置在高溫環境下而使用壽命偏短。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種轉速高、使用壽命長、其製備的金屬霧化粉末粒徑均勻的金屬離心霧化制粉用高速離心霧化裝置。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：一種金屬離心霧化制粉用高速離心霧化裝置，包括霧化罐體、旋轉盤和氣體驅動旋轉軸；所述霧化罐體頂部中心設有金屬熔煉漏包，其側壁下端設有向氣體驅動旋轉軸輸送驅動氣體的氣體輸送管，底部設有出粉管；所述氣體輸送管與高壓氣源連通；所述旋轉盤位於金屬熔煉漏包的正下方，旋轉盤與氣體驅動旋轉軸頂端連接，並由氣體驅動旋轉軸驅動高速旋轉；所述氣體驅動旋轉軸的轉速≥50000r/min。

優選，所述氣體驅動旋轉軸為空氣主軸，空氣主軸通過輸入壓縮空氣進行驅動，並且在本裝置中可以通入惰性壓縮氣體進行驅動。

在某一實施例中，所述氣體驅動旋轉軸通過旋轉夾層裝置固定，所述旋轉夾層裝置包括旋轉軸支撐底座和旋轉軸安裝座；所述旋轉軸安裝座固定在旋轉軸支撐底座上，其內設有冷卻水室；旋轉軸支撐底座下端通過高度調節螺杆固定在霧化罐體內，高度調節螺杆與氣體輸送管設有連接固定板。

所述旋轉軸安裝座呈上端小下端大的中空錐形體，中空錐形體圍成環形的冷卻水室。

進一步，所述旋轉軸安裝座上端開設有用於固定旋轉軸的上固定孔，其下端開設有用於連接旋轉軸支撐底座的下固定孔。

在某一實施例中，所述旋轉軸安裝座的上端還設有用於封閉旋轉軸和旋轉盤的密封裝置。

優選，所述密封裝置為迷宮密封件。氣體驅動旋轉軸

在某一實施例中，所述高度調節螺杆外套設有波紋管制成的膨脹節，膨脹節的底部與氣體輸送管之間設有固定連接板。

在某一實施例中，所述旋轉軸支撐底座呈包括連接座和旋轉軸卡座，旋轉軸卡座呈「凹」形，固定在連接座上，其中部設有旋轉軸卡合凹槽。

在某一實施例中，所述連接座內設有冷卻盤管，冷卻盤管包括呈螺旋形、相間排列的內盤管和外盤管；所述內盤管的進水端和外盤管的出水端位於螺旋形的中心，嵌入式安裝在高度調節螺杆內；內盤管的出水端和外盤管的進水端通過循環水管與冷卻水室底部連通。

所述霧化罐體包括封頭和下椎體；位於氣體輸送管上方的下椎體側壁上設有外冷卻盤管，外冷卻盤管的進水端位於下椎體的底部，其出水端在豎直方向上比旋轉盤下邊沿低10~50cm。

外冷卻盤管的出水端低於旋轉盤下邊沿的距離處於10cm以上，50cm以內，能確保霧化罐體內離心霧化後的金屬粉末得到高效、快速冷卻；且不會降低安裝在霧化罐體頂部的金屬熔煉漏包內的熔煉效率。如果低於旋轉盤下邊沿的距離太小，外冷卻盤管內的冷卻水會降低金屬熔煉漏包的熔煉效率；而太大，會降低霧化罐體內金屬粉末的冷卻速率。故外冷卻盤管出水端在豎直方向比旋轉盤下邊沿低10~50cm。

所述封頭上設有人孔、充氣口、排氣口、觀測窗口、壓力表、射燈和攝像頭；所述充氣口和排氣口位於封頭相對的兩側，所述射燈和攝像頭對稱安裝在封頭上。

所述封頭為球冠形封頭。

所述金屬熔煉漏包包括漏包、漏包座本體、下蓋板和上蓋板；所述漏包安裝在漏包座本體中部，漏包上方設有水氣連接管，其下方中下連接有噴嘴；所述漏包座本體通過安裝法蘭與霧化罐體的封頭固定連接，其頂部和底部分別設有上蓋板、下蓋板。

所述高速離心霧化裝置還包括呈錐臺形的粉末過濾篩，所述粉末過濾篩通過氣體輸送管固定在霧化罐體的中下端。

本發明一種金屬離心霧化制粉用高速離心霧化裝置的工作原理及使用方法是：該高速離心霧化裝置通過金屬熔煉漏包將金屬原料熔化成溶液；通過充氣口可以向霧化罐體內噴吹惰性氣體，充氣口噴吹出的氣體可以對離心霧化後的金屬粉末進行冷卻，也有利於旋轉盤上的金屬粉末高效分散並從底部的出粉管排出，惰性氣體可從排氣口排出；使用時，還可將排氣口與真空系統連接，調節霧化罐體內的真空度，如將霧化罐體的真空度調節至0.05mpa；其採用轉速≥50000r/min的氣體驅動旋轉軸驅動旋轉盤，使從金屬熔煉漏包噴出的金屬熔液在旋轉盤高速旋轉產生的離心力作用下形成球形金屬（或合金）粉末顆粒，通過封頭上的觀察窗口可以快速查看霧化罐體內金屬粉末離心霧化的情況，便於對離心霧化的條件（如離心霧化壓力、離心霧化裝置中氣體驅動旋轉軸的轉速）進行調整；離心霧化製備的粉末直接或經粉末過濾篩過濾後從底部的出粉管進入後續的粉末分離裝置。

當單批次的金屬粉末離心霧化結束後，可以從人孔進入霧化罐體內，對霧化罐體進行清洗，如對霧化罐體下方的粉末過濾篩的清洗或更換。

攝像頭可以在線記錄金屬離心霧化的過程及金屬離心霧化粉末的形狀，便於不同離心霧化工藝條件下工藝參數的調整。

本發明一種金屬離心霧化制粉用高速離心霧化裝置的有益效果：

該高速離心霧化裝置採用氣體驅動旋轉軸，通過高壓氣源驅動，無需電機驅動，不需要防爆，不需要連接的電線，安裝方便，轉速高達50000r/min以上，旋轉過程中發熱小且磨損少，使用壽命長達10年以上，其製備的金屬粉末粒徑均勻；該驅動氣源從氣體驅動旋轉軸排出，經迷宮密封后吹向旋轉盤，會對安裝在其上方的旋轉盤起冷卻作用，避免了高溫金屬溶液對旋轉盤的損傷，進而延長了旋轉盤的使用壽命。

該氣體驅動旋轉軸通過旋轉夾層裝置固定，旋轉夾層裝置設有冷卻水室，能有效對氣體驅動旋轉軸進行有效冷卻，且能對氣體驅動旋轉軸上方的旋轉盤與金屬熔煉漏包下端的距離，進而改善金屬離心霧化的效果，確保離心霧化粉末的球形度，顆粒粒徑均勻且差異小。

氣體輸送管不僅為氣體驅動旋轉軸輸送高壓氣源，提供驅動動力；還對粉末過濾篩和氣體驅動旋轉軸起支撐作用，簡化了離心霧化裝置的結構，降低了設備的製作成本。

霧化罐體內的粉末過濾篩，可以有效控制出粉管中金屬粉末的粒徑，進一步確保了粉末粒徑均一性，減小粉末間的差異。

附圖說明

圖1—為本發明一種金屬離心霧化制粉用高速離心霧化裝置的結構示意圖；

圖2—為圖1中a-a的截面示意圖；

圖3—為圖2中b處的放大示意圖；

圖4—為圖2中c處的放大示意圖；

圖5—為圖1中一種金屬離心霧化制粉用高速離心霧化裝置的俯視圖；

圖6—為實施例2中一種金屬離心霧化制粉用高速離心霧化裝置的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。

實施例1

參照圖1~5：本實施例的一種金屬離心霧化制粉用高速離心霧化裝置，包括霧化罐體、旋轉盤15和氣體驅動旋轉軸16；所述霧化罐體頂部中心設有金屬熔煉漏包，其側壁下端設有向氣體驅動旋轉軸16輸送驅動氣體的氣體輸送管3，底部設有出粉管1；所述氣體輸送管3與高壓氣源連通；所述旋轉盤15位於金屬熔煉漏包的正下方，旋轉盤15與氣體驅動旋轉軸16頂端連接，並由氣體驅動旋轉軸16驅動高速旋轉；所述氣體驅動旋轉軸16的最大轉為80000r/min。

所述氣體驅動旋轉軸16為空氣主軸，空氣主軸採用壓縮的惰性氣體為驅動氣體。

出粉管1上設有電磁閥2。

所述氣體驅動旋轉軸16通過旋轉夾層裝置固定，所述旋轉夾層裝置包括旋轉軸支撐底座18和旋轉軸安裝座17；所述旋轉軸安裝座17固定在旋轉軸支撐底座18上，其內設有冷卻水室29；旋轉軸支撐底座18下端通過高度調節螺杆19固定在霧化罐體內，高度調節螺杆19與氣體輸送管3設有連接固定板。

所述旋轉軸安裝座17呈上端小下端大的中空錐形體，中空錐形體圍成環形的冷卻水室29。

所述旋轉軸安裝座17上端開設有用於固定旋轉軸的上固定孔，其下端開設有用於連接旋轉軸支撐底座18的下固定孔。

所述旋轉軸安裝座17的上端還設有用於封閉旋轉軸和旋轉盤15的密封裝置28。所述密封裝置28為迷宮密封件。

所述高度調節螺杆19外套設有波紋管制成的膨脹節20。膨脹節20的底部與氣體輸送管3之間設有固定連接板21。

所述旋轉軸支撐底座18呈包括連接座182和旋轉軸卡座181，旋轉軸卡座181呈「凹」形，固定在連接座182上，其中部設有旋轉軸卡合凹槽。

所述連接座182內設有冷卻盤管，冷卻盤管包括呈螺旋形、相間排列的內盤管和外盤管；所述內盤管的進水端和外盤管的出水端位於螺旋形的中心，嵌入式安裝在高度調節螺杆19內；內盤管的出水端和外盤管的進水端通過循環水管與冷卻水室29底部連通。

所述霧化罐體包括封頭7和下椎體4；位於氣體輸送管3上方的下椎體4側壁上設有外冷卻盤管13，外冷卻盤管13的進水端位於下椎體4的底部，其出水端在豎直方向上比旋轉盤15下邊沿低20cm。

所述封頭7上設有人孔14、充氣口11、排氣口6、觀測窗口9、壓力表8、射燈5和攝像頭12；所述充氣口11和排氣口6位於封頭7相對的兩側，所述射燈5和攝像頭12對稱安裝在封頭7上。

所述封頭7為球冠形封頭7。

所述金屬熔煉漏包包括漏包24、漏包座本體10、下蓋板23和上蓋板27；所述漏包24安裝在漏包座本體10中部，漏包24上方設有水氣連接管26，其下方中下連接有噴嘴22；所述漏包座本體10通過安裝法蘭25與霧化罐體的封頭7固定連接，其頂部和底部分別設有上蓋板27、下蓋板23。

實施例2

參照圖6，與實施例1相比，本實施例的一種金屬離心霧化制粉用高速離心霧化裝置，存在以下不同：

所述高速離心霧化裝置還包括呈錐臺形的粉末過濾篩30，所述粉末過濾篩30通過氣體輸送管3固定在霧化罐體的中下端。

本發明一種金屬離心霧化制粉用高速離心霧化裝置的工作原理及使用方法是：該高速離心霧化裝置通過金屬熔煉漏包將金屬原料熔化成溶液；通過充氣口11可以向霧化罐體內噴吹惰性氣體，充氣口11噴吹出的氣體可以對離心霧化後的金屬粉末進行冷卻，也有利於旋轉盤15上的金屬粉末高效分散並從底部的出粉管1排出，惰性氣體可從排氣口6排出；使用時，還可將排氣口6與真空系統連接，調節霧化罐體內的真空度，如將霧化罐體的真空度調節至0.05mpa；其採用轉速≥60000r/min的氣體驅動旋轉軸16驅動旋轉盤15，使從金屬熔煉漏包噴出的金屬熔液在旋轉盤15高速旋轉產生的離心力作用下形成球形金屬（或合金）粉末顆粒，通過封頭7上的觀察窗口可以快速查看霧化罐體內金屬粉末離心霧化的情況，便於對離心霧化的條件（如離心霧化壓力、離心霧化裝置中氣體驅動旋轉軸16的轉速）進行調整；離心霧化製備的粉末直接或經粉末過濾篩30過濾後從底部的出粉管1進入後續的粉末分離裝置。

當單批次的金屬粉末離心霧化結束後，可以從人孔14進入霧化罐體內，對霧化罐體進行清洗，如對霧化罐體下方的粉末過濾篩30的清洗或更換。

攝像頭12可以在線記錄金屬離心霧化的過程及金屬離心霧化粉末的形狀，便於不同離心霧化工藝條件下工藝參數的調整。

本發明一種金屬離心霧化制粉用高速離心霧化裝置，根據霧化罐體的大小以及金屬熔煉漏包下方噴嘴22噴出的金屬熔液的速度，所述氣體驅動旋轉軸16的最大轉速還可以為60000r/min、90000r/min、100000r/min、150000r/min、300000r/min等等；根據金屬霧化制粉速率以及粉末粒徑大小要求，所述外冷卻盤管13出水端在豎直方向比旋轉盤15下邊沿低15cm、25cm、30cm、40cm或50cm；以上技術特徵的改變，本領域的技術人員通過文字描述可以理解並實施，故不再另作附圖加以說明。