CN102151838A - 利用气体放电导入电流的金属丝电爆装置 - Google Patents

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Abstract

利用气体放电导入电流的金属丝电爆装置，包括送丝室(2)和爆炸室(4)，送丝室(2)内设有送丝装置(3)，爆炸室(4)上设有导向管(1)、导电套(7)、绝缘套(8)、高压支架(9)、出气阀(11)、进气阀(12)，所述的导电套(7)上设有低压支架(6)，导电套(7)与储能电容(C)的低压端相连，高压支架(9)与储能电容(C)的高压端相连，储能电容(C)与高压发生器(H.V)相连；该装置可以明显减轻电极的烧蚀，不会产生“积瘤”，能够使金属丝电爆过程连续进行，从而提高了生产率。电爆时金属丝靠重力下落，整个过程中不再受其他外力作用，能够实现直径范围0.05～0.8mm的金属丝电爆。其操作简单，电极更换方便，能够保证粉末纯净度。

Description

利用气体放电导入电流的金属丝电爆装置
技术领域
本发明属于金属丝电爆技术领域，用于纳米粉制备和丝电爆喷涂方面。
技术背景
丝电爆是在一定的介质或真空中，对丝导体施加高电压瞬间产生强大的脉冲电流，丝导体短时间内获得能量由固态转变为液态、气态、等离子态的过程；同时产生很强的力、光、热、电磁等效应。其爆炸产物在爆炸冲击力作用下高速向周围溅射，自由冷却后形成纳米粉末，如果与基体材料表面直接撞击结合则形成涂层。电爆法具有能量转换率高，不污染环境，适用材料广，能够制备高熔点金属纳米粉或涂层等优点。
目前大部分丝电爆设备都是先将丝导体与电极可靠接触，然后接通高压开关向电极施加高电压实现电爆。实践发现，这种方法存在烧蚀电极的现象，并且金属丝与电极接触的部分不能够完全爆炸而残留在电极上形成“积瘤”，影响后续金属丝的顺利进给和充分接触。为解决这些问题，本课题组提出了一种丝段式电爆方法：首先高压电源向储能电容器充电，在两个平行放置的平板电极板之间建立起高压电场，金属丝通过上电极小孔竖直落入两电极之间的高压电场中发生电爆。这种发方法中由于使电爆发生的大电流是通过金属丝端头于电极之间的气体放电导入金属丝的，从而避免了由于金属丝与电极接触电爆而引起的烧蚀电极和产生“积瘤”的问题。但是实验发现，金属丝下落过程中容易首先与下电极接触，然后击穿上电极与金属丝端部之间的气体将大电流导入金属丝。在这种情况下，丝段式电爆方法只能避免上电极的烧蚀和产生“积瘤”的现象，下电极上仍然存在烧蚀和产生“积瘤”的问题。丝电爆技术的另一个关键问题是将一定直径的金属丝稳定可靠的送入到两电极之间。而已报道的丝电爆装置均采用滚轮送丝的方法，即靠一对滚轮牵引金属丝运动，从而实现对金属丝的校直和送入功能。但这种送丝方法不适用于丝径小于0.3mm的金属丝，容易发生拉断或不能拉直的现象。而试验与研究发现，要得到纳米粉或高性能涂层，金属丝直径应尽量小。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用气体放电导入电流的金属丝电爆装置。
本发明是利用气体放电导入电流的金属丝电爆装置，包括送丝室2和爆炸室4，送丝室2内设有送丝装置3，爆炸室4上设有导向管1、导电套7、绝缘套8、高压支架9，所述的导电套7上设有低压支架6，低压支架6上安装低压电极5，导电套7与储能电容C的低压端相连，高压支架9上安装高压电极10，高压支架9与储能电容C的高压端相连，导电套7和高压支架9之间设有绝缘套8，储能电容C与高压发生器H.V相连；爆炸室4上还设有用于循环保护气的进气阀12、出气阀11；所述的送丝装置3包括支撑板14、传动轮22、传送带15、压轮16、薄壁管17和电磁铁30，传动轮22与电动机13相连，电动机13安装在支撑板14上，薄壁管17上设有磁性弹簧挡片29和护套23，薄壁管17通过金属片24和铆钉27安装在传送带15上，压轮16安装在轴承26上，轴承26通过轴承架25安装在弹簧压片19上，弹簧压片19安装在支撑块20上，支撑块20设有调节螺栓18，支撑块20通过螺钉21安装在支撑板14上。
本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：电爆的金属丝与电极不接触，大电流通过金属丝端头与电极之间的气体放电导入，可以明显减轻对电极的烧蚀，并且不会产生“积瘤”，能够使金属丝电爆过程连续进行，从而提高了生产率。同时，电爆所用的金属丝事先经过校直处理后放入薄壁管中，电爆时靠重力下落，整个过程中不再受其他外力作用，因此不会出现拉断或不能校直的现象，能够实现直径范围0.05～0.8mm的金属丝电爆。其操作简单，电极更换方便，能够保证粉末纯净度。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图，图2为图1的A-A剖视图，图3为送丝装置3的主视图，图4是送丝装置3的左视图，图5是送丝装置3的俯视图，图6、图7为送丝装置3的工作原理示意图。
附图标记及对应名称为：导向管1，送丝室2，送丝装置3，爆炸室4，低压电极5，低压支架6，导电套7，绝缘套8，高压支架9，高压电极10，出气阀11，进气阀12，电动机13，支撑板14，传送带15，压轮16，薄壁管17，压紧螺栓18，弹簧压片19，支撑块20，螺钉21，传动轮22，护套23，金属片24，轴承架25，轴承26，铆钉27，金属丝28，磁性弹簧挡片29，电磁铁30，储能电容C，高压发生器H.V。
具体实施方式
如图1～图2所示，所述的利用气体放电导入电流的金属丝电爆装置，包括送丝室2和爆炸室4。送丝室2内设有送丝装置3，爆炸室4上设有导向管1，导电套7，绝缘套8，高压支架9和用于循环保护气的进气阀12和出气阀11。导电套7上设有低压支架6，低压电极5安装在低压支架6上，导电套7与储能电容C的低压端相连，高压电极10安装在高压支架9上，高压支架9与储能电容C的高压端相连，导电套7和高压支架9之间设有绝缘套8，储能电容C与高压发生器H.V相连。导向管1与送丝装置3的出丝口对应设置，高压电极10和低压电极5的尖端沿导向管1的出口设置。
如图3、图4、图5所示，所述的送丝装置3包括支撑板14、传动轮22、传送带15、压轮16、薄壁管17和电磁铁30。传动轮22与电动机13相连，电动机13安装在支撑板14上，薄壁管17上设有磁性弹簧挡片29和护套23，薄壁管17通过金属片24和铆钉27安装在传送带15上，压轮16安装在轴承26上，轴承26通过轴承架25安装在弹簧压片19上，弹簧压片19安装在支撑块20上，支撑块20设有压紧螺栓18，支撑块20通过螺钉21安装在支撑板14上。送丝装置3的送丝直径为0.05～0.8mm，送丝长度25～100mm，所述的低压电极5与高压支架9之间的距离为25～100mm，电压5～15KV。
所述的利用气体放电导入电流的金属丝电爆装置，金属丝事先经过校直处理后放入薄壁管中，电爆时靠重力下落，整个过程中不再受其他外力作用，可以实现小直径金属丝电爆。电爆发生时金属丝与电极没有直接接触，通过电极尖端与金属丝端部的气体放电形成的等离子体将大电流导入金属丝。低压支架6高度可调以适应不同的电极间距，为了保证电爆粉末的纯净度，可以根据金属丝的材料来对电极的材料进行更换。
其具体实施过程为：长60mm直径为0.2mm的金属铜丝校直后放入薄壁管17中，将传送带15安装在传动轮22和压轮16之间，通过调节压紧螺栓18控制压紧力。调节低压支架6的高度使高压电极10和低压电极5之间的距离为60mm，高压发生器H.V产生8kV高压向储能电容C充电，启动电动机13，带动安装在传送带15上的薄壁管17及管内金属丝28移动，当薄壁管17运动到导向管1正上方时，如图6、图7所示，启动电磁铁30将薄壁管17下端的磁性弹簧挡片29拉开，金属丝28靠重力落入导向管1中，经导向后竖直落入高压电极10和低压电极5之间。电极尖部与金属丝5端部之间的气体被击穿放电将大电流导入金属丝而发生电爆。打开进气阀12和出气阀11使爆炸室内气体循环，将爆炸产生的粉末进行收集包装。

Claims (3)

1.利用气体放电导入电流的金属丝电爆装置，包括送丝室(2)和爆炸室(4)，送丝室(2)内设有送丝装置(3)，爆炸室(4)上设有导向管(1)、导电套(7)、绝缘套(8)、高压支架(9)，其特征在于：所述的导电套(7)上设有低压支架(6)，低压支架(6)上安装低压电极(5)，导电套(7)与储能电容(C)的低压端相连，高压支架(9)上安装高压电极(10)，高压支架(9)与储能电容(C)的高压端相连，导电套(7)和高压支架(9)之间设有绝缘套(8)，储能电容(C)与高压发生器(H.V)相连；爆炸室(4)上还设有用于循环保护气的进气阀(12)、出气阀(11)；所述的送丝装置(3)包括支撑板(14)、传动轮(22)、传送带(15)、压轮(16)、薄壁管(17)和电磁铁(30)，传动轮(22)与电动机(13)相连，电动机(13)安装在支撑板(14)上，薄壁管(17)上设有磁性弹簧挡片(29)和护套(23)，薄壁管(17)通过金属片(24)和铆钉(27)安装在传送带(15)上，压轮(16)安装在轴承(26)上，轴承(26)通过轴承架(25)安装在弹簧压片(19)上，弹簧压片(19)安装在支撑块(20)上，支撑块(20)设有调节螺栓(18)，支撑块(20)通过螺钉(21)安装在支撑板(14)上。
2.根据权利要求1所述的利用气体放电导入电流的金属丝电爆装置，其特征在于：所述的导向管(1)与送丝装置(3)的出丝口对应设置，所述的高压电极(10)和低压电极(5)的尖端沿导向管(1)的出口设置。
3.根据权利要求1至4所述的利用气体放电导入电流的金属丝电爆装置，其特征在于：所述的所述的送丝装置(3)的送丝直径为0.05～0.8mm，送丝长度为25～100mm，所述的低压电极(5)与高压支架(9)之间的距离为25～100mm，电压为5～15KV。
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