CN102717089B - 一种造粒设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种造粒设备。该造粒设备包括罐体，罐体下方设有出料口，罐体内设置有可自转的离心桶，离心桶侧壁上设有可供液体流出的漏嘴；其特征在于，所述造粒设备还包括风帘装置，所述风帘装置包括气源和设置于罐体上并与气源连通的喷气组件，所述喷气组件上具有喷口，所述喷口贴近罐体内壁，可在罐体内壁表面产生气流层。该造粒设备生产效率高，制备的产品颗粒形状均一。

Description

一种造粒设备

技术领域

本发明涉及一种造粒设备，尤其是一种用于制作金属颗粒的设备。

背景技术

目前，金属零部件通常采用“压铸法”制作而成，压铸法通常为：将金属原料加入到熔炼-压铸一体机中，合金金属经熔融，被液压压射到模具型腔，成型成为零件。而压铸所用的金属原料通常是将各种材料加入到真空感应熔烧炉中熔炼，然后将熔融金属液预浇注到充型模具中，成圆柱棒，再冲切破碎出直径约20mm长度约30mm的圆柱棒料，作为压铸所用的金属原料。

但是，上述圆柱棒状的金属原料加入到压铸机中熔炼压铸时，很容易堵塞在加料管中，严重影响了后续的压铸工艺。为了克服上述缺陷，现有技术中将金属原料制作成颗粒状，利于金属原料的添加，并且不会堵塞加料管。

现有技术中的造粒方法主要是机械造粒法、熔滴造粒法和离心旋转造粒法。其中，机械造粒法是将材料熔融、浇注成型，然后将其通过破碎（如腭式破碎机）、研磨（如震动研磨机加刚玉研磨），再分级，得到合适粒径的金属颗粒。这种方法的优点为是工艺较成熟。缺点是颗粒回收率低、耗能高，边角料分离杂质、重熔效率低、成本高、生产率比较低。

熔滴造粒法是将材料熔融，然后将熔融态的材料经过特殊的滴嘴滴定到冷却液（或者气流冷却）中冷却、收集。该方法能得到较高球形状要求的颗粒，大小均一。但是，该方法效率不高，不适合大规模工业应用。

离心旋转造粒法是将熔融态金属材料通过离心转盘，使其克服金属内部分子力飞溅（或者钻过转桶壁上的小孔）成小颗粒，再通过冷却液冷却、收集的方法。该方法的优点是生产效率较高。但是四处飞溅的液滴碰到设备内壁会变形，使得到的颗粒形状、大小都不一致。

发明内容

为了克服现有技术中的造粒设备的效率低、产品颗粒形状不均一的问题，本发明提供了一种造粒设备，其生产效率高，制备的产品颗粒形状均一。

本发明公开的造粒设备包括罐体，罐体下方设有出料口，罐体内设置有可自转的离心桶，离心桶侧壁上设有可供液体流出的漏嘴；所述造粒设备还包括风帘装置，所述风帘装置包括气源和设置于罐体上并与气源连通的喷气组件，所述喷气组件上具有喷口，所述喷口贴近罐体内壁，可在罐体内壁表面产生气流层。

本发明公开的造粒设备工作时，罐体内壁表面可形成一气流层，能有效的避免离心桶高速旋转时从漏嘴飞离出离心桶的液滴碰到罐体内壁而产生变形和粘结，使造粒设备生产得到的金属颗粒形状更均一，并且可减少罐体内壁清理的频率，进一步提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的造粒设备的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的造粒设备中的离心桶的立体图。

图3是本发明实施例提供的造粒设备中的离心桶的主视图。

其中，附图标记：1、罐体；2、离心桶；3、喷气组件；4、熔炼炉；5、金属颗粒；10、冷却腔；11、进料口；12、出料口；13、出料盖；14、入口；15、出口；16、突起；17、真空阀；21、漏嘴；22、加热线圈；23、转轴；24、电机；25、上导电环；26、下导电环；31、喷口；32、气源导管；41、控温介质出嘴；42、控温介质入嘴；43、熔炼线圈。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开的造粒设备包括罐体，罐体下方设有出料口，罐体内设置有可自转的离心桶，离心桶侧壁上设有可供液体流出的漏嘴；所述造粒设备还包括风帘装置，所述风帘装置包括气源和设置于罐体上并与气源连通的喷气组件，所述喷气组件上具有喷口，所述喷口贴近罐体内壁，可在罐体内壁表面产生气流层。

对于上述罐体，可以采用各种形状和结构的罐体，例如旋转体、长方体等。罐体内部作为造粒的主要区域，造粒得到的产物颗粒或直接落于罐体内，所以，通常，在罐体下方会设置一出料口，用于将制备得到的金属颗粒取出。为便于使用，在出料口上还设置有出料盖，需要取出金属颗粒时，将出料盖打开，造粒得到的金属颗粒即可从该出料口落下。

作为旋转造粒的主要部件，罐体内设置有可自转的离心桶，其侧壁上开设有可供液体流出的漏嘴，漏嘴通常具有多个，优选情况下，多个漏嘴均匀分布。离心桶内的熔融态金属液在离心力的作用下，从离心桶侧壁上的漏嘴渗透出去，最后飞离离心桶，形成金属液滴。

对于上述离心桶，可以采用现有技术中的各种结构，例如圆柱体型，优选情况下，如本发明公开的造粒设备中采用的离心桶，其上端面面积大于下端面面积，例如，可以为倒圆台状或者球台状。发明人发现，当采用上述结构的离心桶时，金属液更容易从侧壁上的漏嘴流出，形成形状更均一的液滴。上述离心桶的上端为加料口，可用于向离心桶内部添加熔融态金属液。

上述造粒设备工作时，离心桶需要高速旋转，如本领域公知的，可通过在离心桶上设置转轴，采用动力源驱动转轴转动，从而带动离心桶进行转动。具体的，可在离心桶底部设置转轴，该转轴与动力源连接。

上述转轴与动力源连接的方式可以有多种，例如直接在罐体内部设置动力源，例如电机，动力源固定于离心桶的下方，转轴与动力源连接，动力源带动转轴转动，从而驱动离心桶自转。类似的，还可以将动力源设置于罐体外部，将转轴从罐体底部延伸出罐体，并罐体外部的动力源连接。

由于离心桶分离出的金属液滴冷却后形成金属颗粒会落于罐体底部，为了减少转轴的影响，使得到的金属颗粒更易收集和取出，优选情况下，所述罐体底部设置有突起，所述突起位于离心桶正下方，所述转轴与动力源连接。

同样的，当动力源位于罐体内时，可将电机设置于突起上。

进一步的，罐体内部空间的下部的内径小于上部，形成倒锥形结构，以便于收集金属颗粒，同时，罐体底部的突起可在罐体底部形成岛状结构，用于支撑动力源以及离心桶。

重要的是，本发明公开的造粒设备还包括风帘装置，用于在贴近罐体内壁处沿罐体内壁喷气，使罐体内壁表面产生气流层。具体的，上述风帘装置包括气源和设置于罐体上并与气源连通的喷气组件，气源可向喷气组件提供气流，在所述喷气组件上开设有喷口，由气源产生的气流可由该喷口向罐体内部喷出。

进一步，优选情况下，所述喷气组件为气管，所述气管在罐体的周向上贴合罐体内壁设置，或者与罐体内壁一体成型。具体的，例如，当上述罐体为旋转体时，其周向为圆形，所以，可以采用首尾相连的圆形管道作为气管，并通过管道将气管连通至气源。对于喷气组件上的喷口，可以采用各种结构，例如，可在上述气管上开设多个贯穿气管侧壁的通孔作为喷口，由气源提供的气流可从喷口喷出。或者可以在气管上开设槽，例如，对于圆形的气管，可以沿气管的开设一条首尾相连的槽，由气源提供的气流可从作为喷口的槽喷出，从而在罐体内壁形成气流层，避免从离心桶飞出的液滴与罐体碰撞，使制备得到的金属颗粒形状更均一。并且，上述气流还可在一定程度上对金属液滴进行冷却，使其更快的凝固，避免相互之间的粘连，使最后制备得到的金属颗粒形状更均一。

同时，发明人还发现，现有技术中，离心桶内的金属液在从漏嘴中流出时，非常容易冷却甚至凝固，导致漏嘴被堵塞，严重影响了离心桶的使用寿命。针对上述问题，本发明公开的造粒设备还包括可对漏嘴进行保温的保温组件。通过上述保温组件可有效的避免金属液在未形成液滴的情况下即凝固，可有效的防止漏嘴的堵塞。

针对上述漏嘴设置保温组件的方式可以有多种，本发明中，采用的保温组件可以包括嘴套和磁场发生器，所述嘴套套设于漏嘴上，所述磁场发生器设置于罐体外壁上，所述嘴套处于磁场发生器产生的磁场中时可被加热。

上述磁场发生器可产生高频的磁场，与该磁场发生器相配套的嘴套可在该磁场中被有效的加热，从而使漏嘴能保持一定的温度，使其内部的金属液不至于冷却甚至凝固。上述磁场发生器和相配套的嘴套为现有技术中公知的，可通过商购得到。

同时，本发明还公开了另一种保温组件的结构，具体的，该保温组件包括加热线圈，所述加热线圈绕设于离心桶的外壁上，并位于漏嘴之间，所述加热线圈两端（即通电时，电流的入口端和出口端）通过电刷电连接至加热电源。上述电刷可以均设置于离心桶上部或者下部，也可以分别设置于离心桶上部和下部。当电刷均设置于离心桶上部时，可通过双线并列缠绕的方式使加热线圈的两端均位于离心桶上部外侧，并且加热线圈的两端对称分布，然后将对称分布的电刷与加热线圈的两端电连接，并使电刷电连接至罐体外的加热电源。同样，当电刷均设置于离心桶下部时，可采用双线并列缠绕的方式使加热线圈的两端均位于离心桶的下部，并且加热线圈的两端对称分布，然后将对称分布的电刷与加热线圈的两端电连接，并使电刷电连接至罐体外的加热电源。对于电刷分别位于离心桶上部和下部时，缠绕加热线圈时可直接从离心桶的上部或下部缠绕至另一端，使加热线圈的两端分别位于离心桶的上部和下部外侧，然后通过将加热线圈的两端分别与两个电刷电连接，然后将电刷电连接至罐体外部的加热电源。优选情况下，上述加热线圈与电刷连接的方式可以为：离心桶上部套设有上导电环，离心桶下部套设有下导电环，加热线圈的两端分别电连接至所述上导电环和下导电环，所述上导电环和下导电环分别与电刷电连接，所述电刷与加热电源电连接。

进一步的，发明人发现，金属液滴从离心桶分离出以后，虽然其温度会立刻降低，但尚未凝固，如果立即落下，会导致金属颗粒的粘连，为了进一步使制备得到的金属颗粒的形状更均一，根据本发明，上述罐体外壳内具有冷却腔，罐体上开设有冷却介质的入口和出口，所述入口和出口均连通至冷却腔。即上述罐体外壳为夹层结构，夹层之间为冷却腔。上述造粒设备工作时，从入口通入冷却介质，冷却介质吸附热量后，从出口流出，如此循环，可有效的降低罐体内部的温度，使离心桶分离出的金属液滴能有效的凝固。

对于上述结构的造粒设备，可以通过将熔炼好的金属液倒入上述离心桶，然后开始离心造粒。但是，为了提高生产效率，简化工艺，优选情况下，在上述罐体内还设置有熔炼炉，所述熔炼炉设置于离心桶上部，熔炼炉产生的熔融液可流入离心桶内。

优选情况下，所述熔炼炉底部设有落料口，所述落料口上设有重力感应阀或浮力感应阀。上述重力感应阀或浮力感应阀感应熔炼炉内部的熔融液的量，可根据需要自动向离心桶内添加熔融的金属液，实现自动化控制。

对于上述熔炼炉可以采用现有技术中的各种熔炼炉。为了提高熔炼炉的寿命，对熔炼炉的温度进行有效的控制，优选情况下，所述熔炼炉侧壁内具有控温腔，设置于熔炼炉侧壁上的控温介质入嘴和控温介质出嘴均与控温腔连通；所述熔炼炉侧壁上绕设有熔炼线圈。

另外，发明人还发现，现有技术中的各种造粒设备在造粒过程中，金属液均需要与空气或冷却介质相接触。然而，对于部分金属（例如非晶合金），其由于其熔炼、造粒等过程中极易氧化，并且非常容易与各种冷却介质发生反应，所以，常规的造粒设备具有非常大的局限性，无法对这部分金属完成有效的造粒，而且，非晶合金的硬度非常高，传统的机械造粒法根本不适用。

针对上述问题，优选情况下，本发明公开的造粒设备中，所述罐体为闭合结构，其内部形成造粒腔，上述熔炼炉、离心桶、喷气组件等均设置于该造粒腔内。所述罐体上部设有进料口，所述进料口上分别设置有进料盖，所述进料盖和前述的出料盖均与罐体密封连接，使造粒腔能形成一个密封的空间。并且，在所述罐体上还设有真空阀，可通过该真空阀对造粒腔抽真空。

进一步优选情况下，所述气源为惰性气体气源。

为了更好的对上述造粒腔内的温度进行监控，及时的调整各工艺，优选情况下，在上述罐体上还穿设有热电偶，该热电偶可对造粒腔内的温度进行有效的监控。例如，当热电偶检测到造粒腔内的温度过高，使离心桶分离出的金属液滴不能有效冷却凝固时，可相应的增加冷却介质的流量，降低造粒腔内部的温度，保证造粒过程的顺利进行。

下面结合附图对本发明进行进一步的说明。

参见图1，该造粒设备包括圆柱体型罐体1，该罐体1为闭合结构。罐体1顶部设有进料口11，进料口11上设置有进料盖（图中未示出）。罐体1底部设有出料口12，出料口12上设置有出料盖13。罐体1侧壁为夹层结构，夹层内形成冷却腔10。在罐体1底部设有可供冷却介质通入的入口14，罐体1上部设有冷却介质的出口15，该入口14和出口15均连通至冷却腔10。上述冷却介质可以采用水等。上述入口14连通至冷却介质源，出口15可以选择性的连通会冷却介质源，形成循环冷却回路，也可以直接将吸收热量后的冷却介质排放掉。

上述罐体1顶部周向上，贴近侧壁处设有喷气组件3，本实施例中，喷气组件3为中空的环形气管。气管固定于罐体1顶部的侧壁上。该气管上开设有多个喷口31，具体的上述喷口31为贯通气管侧壁的孔。罐体1顶部上设有气源导管32，该气源导管32贯穿罐体1顶部，并与罐体1顶部下方的气管内连通。该气源导管32另一端连通至惰性气体气源（图中未示出）。上述惰性气体气源可采用氩气罐。

另外，罐体1顶部还设有真空阀。为了便于在惰性环境下进行造粒，优选情况下，所述罐体1上还开设有单向阀，罐体1内部的气体（如氩气）可通过该单向阀喷出，外部的空气无法从该单向阀进入罐体1内部。

罐体1底部中心设有突起16，该突起16上固定有四个支撑柱，支撑柱上方固定有支撑板，支撑板上方和下方分别设有固定件和动力源，通过上述固定件将动力源固定于支撑板上。本实施例中，上述动力源为电机24。电机24与支撑板上方的转轴23连接，转轴23上方固定有离心桶2。

离心桶2的具体结构参见图2和图3。该离心桶2为倒圆台型结构，其上端面面积大于下端面面积。离心桶2上端为加料口。离心桶2侧壁上均匀设置有多个漏嘴21。漏嘴21贯通离心桶2侧壁。离心桶2外壁上绕设有加热线圈22，加热线圈22间隔于均匀分布的漏嘴21之间。

离心桶2上部边缘套设有上导电环25，下部边缘套设有下导电环26。加热线圈22的两端分别连接至该上导电环25和下导电环26。

继续参见图  1。离心桶2上的上导电环25与固定至罐体1侧壁上的第一电刷（图中未示出）连接；离心桶2上的下导电环26与固定于支撑板上的第二电刷连接（图中未示出），上述第一电刷和第二电刷分别电连接至罐体1外部的加热电源的正负极。

罐体1侧壁上架设有支架，该支架位于离心桶2上方，支架上方固定有熔炼炉4。熔炼炉4底部具有落料口，落料口上设有重力感应阀，通过该重力感应阀控制落料口的开合。

上述熔炼炉4为圆柱体型结构，其侧壁为夹层结构，即熔炼炉4侧壁内设有控温腔。熔炼炉4底部设有控温介质入嘴42，顶部设有控温介质出嘴41。上述控温介质入嘴42和控温介质出嘴41均与控温腔连通。上述控温介质入嘴42和控温介质出嘴41均穿过罐体1侧壁连通至罐体1外的控温介质源（图中未示出），上述控温介质可以采用水。

同时，上述熔炼炉4外壁上缠绕有熔炼线圈43，熔炼线圈43两端分别电连接至罐体1内壁上的正负极触点，通过该触点电连接至电源。

本发明公开的造粒设备工作过程简述如下：

打开进料盖，向熔炼炉4内添加金属原料（例如非晶合金原料），关闭进料盖，通过罐体1顶部的真空阀对罐体1内部抽真空，除去罐体1内部的空气。

然后停止抽真空，开启电源对熔炼线圈43加热，对熔炼炉4内部的金属原料进行熔炼。并同时向入嘴通入控温介质进行循环。

通过惰性气体气源经气源导管32向喷气组件3内通入氩气。

向入口14通入冷却水进行循环。

开启电机24，驱动离心桶2转动，并开启加热电源向加热线圈22通电。

熔炼炉4底部的重力感应阀感应熔炼炉4内金属液的量，当达到设定的值时，重力感应阀开启，熔炼产生的金属液落入离心桶2，高速转动的金属液从漏嘴21被甩出，形成金属液滴，金属液滴不断下降并冷却，形成金属颗粒5，落于罐体1底部。由喷气组件3向罐体1内部通入的氩气在罐体1内壁表面形成一气流层，被离心桶2甩出的金属液滴不会碰撞到罐体1内壁，使最后制得的金属颗粒5形状更均一。上述重力感应阀可对熔炼炉4内的金属液的量进行监控，自动向离心桶2内添加金属液。

当离心桶2内的金属液全部被甩出后，造粒过程即完成。

打开出料盖13，将得到的金属颗粒5取出。

上述过程可完全在惰性气体环境下进行，并且冷却介质不与熔融态的金属液直接或间接接触，所以，本发明公开的造粒设备可对各种金属材料进行造粒，没有限制，即使对于极易氧化、可与众多冷却介质反应、熔炼条件和造粒条件极其苛刻的非晶合金，也可采用本发明公开的造粒设备进行造粒。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种造粒设备，包括罐体，罐体下方设有出料口，罐体内设置有可自转的离心桶，离心桶侧壁上设有可供液体流出的漏嘴；其特征在于，所述造粒设备还包括风帘装置，所述风帘装置包括气源和设置于罐体上并与气源连通的喷气组件，所述喷气组件上具有喷口，所述喷口贴近罐体内壁，可在罐体内壁表面产生气流层，所述罐体外壳内具有冷却腔，罐体上开设有冷却介质的入口和出口，所述入口和出口均连通至冷却腔，所述离心桶上端面面积大于下端面面积，所述造粒设备还包括可对漏嘴进行保温的保温组件，所述保温组件包括加热线圈，所述加热线圈绕设于离心桶的外壁上，并位于漏嘴之间，所述加热线圈两端通过电刷电连接至加热电源。

2.根据权利要求1所述的造粒设备，其特征在于，所述喷气组件为气管，所述气管在罐体的周向上贴合罐体内壁设置，所述喷口为沿气管开设的槽或者所述喷口为贯穿气管侧壁的通孔，且所述通孔具有多个。

3.根据权利要求1或2所述的造粒设备，其特征在于，所述离心桶底部固定有转轴，所述转轴与动力源连接。

4.根据权利要求3所述的造粒设备，其特征在于，所述罐体底部设置有突起，所述突起位于离心桶正下方，所述突起上设置有电机，所述转轴与电机连接。

5.根据权利要求1所述的造粒设备，其特征在于，所述离心桶上部套设有上导电环，离心桶下部套设有下导电环，加热线圈的两端分别电连接至所述上导电环和下导电环，所述上导电环和下导电环分别与电刷电连接，所述电刷与加热电源电连接。

6.根据权利要求1所述的造粒设备，其特征在于，所述罐体内还设置有熔炼炉，所述熔炼炉设置于离心桶上方，熔炼炉产生的熔融液可流入离心桶内。

7.根据权利要求6所述的造粒设备，其特征在于，所述熔炼炉侧壁内具有控温腔，设置于熔炼炉侧壁上的控温介质入嘴和控温介质出嘴均与控温腔连通；所述熔炼炉侧壁上绕设有熔炼线圈。

8.根据权利要求6或7所述的造粒设备，其特征在于，所述熔炼炉底部设有落料口，所述落料口上设有重力感应阀或浮力感应阀。

9.根据权利要求1、2、6、7中任意一项所述的造粒设备，其特征在于，所述罐体为闭合结构，所述罐体上部设有进料口，所述进料口和出料口上分别设置有进料盖和出料盖，所述进料盖和出料盖均与罐体密封连接；所述罐体上还设有真空阀。

10.根据权利要求9所述的造粒设备，其特征在于，所述气源为惰性气体气源。