CN103447543A

CN103447543A - 连续丝电爆制备纳米金属粉装置

Info

Publication number: CN103447543A
Application number: CN2013104073454A
Authority: CN
Inventors: 朱亮; 王永; 张爱华; 范一飞
Original assignee: Lanzhou University of Technology
Current assignee: Lanzhou University of Technology
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2033-09-10
Also published as: CN103447543B

Abstract

连续丝电爆制备纳米金属粉装置，电爆室（24）上设有进气阀（14），出气阀（15），电爆装置安装在电爆室（24）内，电动马达（25）带动轮盘（11）转动，金属丝（17）被压抬杆机构固定在轮盘（11）上，金属丝（17）由送丝机构连续送给，储能电容的两极与高压发生器相连，压杆板（21）和抬杆板（9）安装在支撑板（23）上，压杆（12）通过压杆旋转轴（26）与轮盘（11）相连，压杆（12）能绕压杆旋转轴（26）旋转，丝盘（1）、缓冲弹簧片（4）、导丝轮（6）都安装在支撑板（23）上，导丝轮（6）上设有V型槽，使金属丝（17）在送给过程中能够进入轮盘（11）上的底部为弧形的V型缺口（29）内。

Description

连续丝电爆制备纳米金属粉装置

技术领域

本发明涉及纳米粉制备设备，特别提供了一种连续丝电爆制备纳米金属粉装置。

背景技术

现有技术中，制备纳米粉的方法很多，丝电爆法为其中一种。丝电爆是在一定的介质或者真空中，对丝导体施加高电压瞬间产生强大的脉冲电流，使丝导体短时间内熔化、气化、膨胀，发生爆炸。其爆炸产物在爆炸冲击波的作用下高速向四周溅射，自由冷却后形成纳米粉末。电爆法制备纳米粉具有能量利用率高，工艺参数可调，粉末粒度可控，不污染环境，适用材料广等优点。

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，发明专利201110054792.7公开了一种利用气体放电导入电流的金属丝电爆装置：其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”。但是实验发现，金属丝在靠重力下落的过程中，受到爆炸室内循环气体介质流动的干扰，金属丝不能稳定可靠地送入到两电极之间，从而不能顺利发生爆炸，阻碍了金属丝电爆过程连续进行，并且电爆所用金属丝事先必须经过校直处理后放入薄壁管中，增加了工作量，降低了生产效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续丝电爆制备纳米金属粉装置。

本发明是连续丝电爆制备纳米金属粉装置, 包括电爆室24和电爆装置，其中电爆装置包括驱动机构、压抬杆机构、送丝机构、爆炸机构，电爆室24上设有进气阀14，出气阀15，电爆装置安装在电爆室24内，电动马达25带动轮盘11转动，金属丝17被压抬杆机构固定在轮盘11上，金属丝17由送丝机构连续送给，储能电容C的两极与高压发生器H.V相连，高压电极13与储能电容C的高压端相连，低压电极16与储能电容C的低压端相连；压抬杆机构包括压杆板21、抬杆板9、一端为鼓形的压杆12，压杆板21和抬杆板9安装在支撑板23上，压杆12安装在轮盘11的槽内，压杆12通过压杆旋转轴26与轮盘11相连，压杆12能绕压杆旋转轴26旋转，旋转角度为0^°~75^° ；送丝机构包括丝盘1、缓冲弹簧片4、导丝轮6，丝盘1、缓冲弹簧片4、导丝轮6都安装在支撑板23上，导丝轮6上设有V型槽，使金属丝17在送给过程中能够进入轮盘11上的底部为弧形的V型缺口29内，使金属丝17在整个过程中处在同一平面内。

本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：所述的连续丝电爆制备纳米金属粉装置，其电爆的金属丝与电极不接触，大电流通过金属丝与电极之间的气体放电导入而发生爆炸；驱动装置、压抬杆装置、送丝装置可以保证金属丝稳定连续地送进，提高了生产效率；通过改变轮盘直径或轮盘上压杆的数量，可以控制金属丝的长度；电爆所用金属丝无需事先较直，且不会受到电爆室内循环气体介质流动的干扰；通过调节电动马达的速率，可以控制电爆过程的频率；该装置制作简单，使用简便，成本低。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，图2是本发明的局部左视图，图3是电爆过程原理图，图4是图3中I处的局部放大图，图5是爆炸瞬间示意图，图6是轮盘剖视图。

附图标记及对应名称为：丝盘1，丝盘转轴2，缓冲弹簧片轴3，缓冲弹簧片4，缓冲压头5，导丝轮6，导丝轮轴7，抬杆板固定轴8，抬杆板9，轮盘转轴10，轮盘11，压杆12，高压电极13，进气阀14，出气阀15，低压电极16，金属丝17，压轮18，压轮固定块19，压轮夹20，压杆板21，压杆板固定轴22，支撑板23，电爆室24，电动马达25，压杆旋转轴26，钢珠27，压缩弹簧28，底部为弧形的V型缺口29，爆炸产生的粉末30，高压发生器H.V，储能电容C。

具体实施方式

如图1~5所示，本发明是连续丝电爆制备纳米金属粉装置, 包括电爆室24和电爆装置，其中电爆装置包括驱动机构、压抬杆机构、送丝机构、爆炸机构，电爆室24上设有进气阀14，出气阀15，电爆装置安装在电爆室24内，电动马达25带动轮盘11转动，金属丝17被压抬杆机构固定在轮盘11上，金属丝17由送丝机构连续送给，储能电容C的两极与高压发生器H.V相连，高压电极13与储能电容C的高压端相连，低压电极16与储能电容C的低压端相连；压抬杆机构包括压杆板21、抬杆板9、一端为鼓形的压杆12，压杆板21和抬杆板9安装在支撑板23上，压杆12安装在轮盘11的槽内，压杆12通过压杆旋转轴26与轮盘11相连，压杆12能绕压杆旋转轴26旋转，旋转角度为0^°~75^° ；送丝机构包括丝盘1、缓冲弹簧片4、导丝轮6，丝盘1、缓冲弹簧片4、导丝轮6都安装在支撑板23上，导丝轮6上设有V型槽，使金属丝17在送给过程中能够进入轮盘11上的底部为弧形的V型缺口29内，使金属丝17在整个过程中处在同一平面内。当轮盘11上压有金属丝17的两相邻压杆12转到恰好与高压电极13、低压电极16的尖端位置一致时，两电极尖部与金属丝17之间的气体被击穿放电将大电流导入金属丝17发生爆炸。

所述的驱动机构包括电动马达25、轮盘转轴10、轮盘11、压轮18、压轮夹20、压轮固定块19，电动马达25安装在在支撑板23上，电动马达25通过轮盘转轴10带动轮盘11旋转，轮盘11周边均布4~8个槽，槽中间打孔，槽两侧设有底部为弧形的V型缺口29，压轮固定块19固定在支撑板23上，压轮固定块19上设有压紧螺栓，压轮18通过压轮夹20安装在压轮固定块19上，压轮18与轮盘11相切，通过调节压紧螺栓可以调节压轮18与轮盘11之间的压紧力，以保证金属丝17能够连续稳定地送给。所述的轮盘11材质为高密度聚乙烯，压轮18材质为橡胶，支撑板23材质为尼龙。

所述的送丝机构包括丝盘1、丝盘转轴2、缓冲弹簧片轴3、缓冲弹簧片4、缓冲压头5、导丝轮6、导丝轮轴7，丝盘转轴2固定在支撑板23上，丝盘1安装在丝盘转轴2上，缓冲弹簧片轴3和导丝轮轴7固定在支撑板23上，缓冲弹簧片4一端固定在缓冲弹簧片轴3上，缓冲压头5安装在缓冲弹簧片4另一端，导丝轮6安装在导丝轮轴7上。缓冲弹簧片4的设置能避免金属丝17在被压杆12突然压下时由于惯性被拉断，也保证了送丝过程的稳定性。导丝轮6上设有V型槽，使金属丝17在送给过程中恰好进入轮盘11上的底部为弧形的V型缺口29内，从而使金属丝17在整个过程中处在同一平面内，保证了电爆过程的稳定性。所述的金属丝的直径范围是0.05~0.5 mm。

如图1、3、4、5所示，所述的爆炸机构包括高压发生器H.V、储能电容C、高压电极13、低压电极16，储能电容C的两极与高压发生器H.V相连，高压电极13与储能电容C高压端相连，低压电极16与储能电容C低压端相连。随着轮盘11转动，当压有金属丝17的两相邻压杆12转到恰好与高压电极13、低压电极16的尖端位置一致时，两电极尖部与金属丝17之间的气体被击穿放电将大电流导入金属丝17发生爆炸，爆炸产生的粉末30向四周溅射。爆炸发生后，低压电极16尖端处未发生爆炸的金属丝17依然被压杆12压住且端部微微翘起，保证了电爆过程的连续性。轮盘11继续转动，进入下一次电爆过程，依次循环往复。所述的高压电极13尖端与低压电极16尖端的距离等于两相邻压杆12的间距，可根据金属丝17的材质来更换两电极的材质，储能电容器C的充电电压为5~15 KV。

如图1、6所示，所述的压抬杆机构包括压杆板21、压杆板固定轴22、抬杆板9、抬杆板固定轴8、一端为鼓形的压杆12、压杆旋转轴26、钢珠27、压缩弹簧28，压杆板固定轴22和抬杆板固定轴8固定在支撑板23上，压杆板21安装在压杆板固定轴22上，抬杆板9安装在抬杆板固定轴8，压杆12安装在轮盘11的槽内，压杆12通过压杆旋转轴26与轮盘11相连，压缩弹簧28安装在轮盘11槽中间孔内，钢珠27安装在压杆12和压缩弹簧28之间，压杆12可绕压杆旋转轴26旋转，旋转角度为0^°~75^°，同时压杆12随轮盘11转动而转动，当处于抬起状态的压杆12转到压杆板21的位置时，压杆12鼓形一端与压杆板21接触，随着轮盘11的转动，压杆12被逐渐下压，下压到一定角度时，在压缩弹簧28和钢珠27的共同作用下，压杆12自动快速压下，将金属丝17压入轮盘11上的底部为弧形的V型缺口29内。一次电爆结束后，处于压下状态的压杆12转到抬杆板9的位置时，压杆12鼓形一端与抬杆板9接触，随着轮盘11的转动，压杆12被逐渐抬起，抬起到一定角度时，在压缩弹簧28和钢珠27的共同作用下，压杆12将自动快速抬起，进入下一个循环过程。改变轮盘11直径或轮盘上压杆12的数量，可以调节金属丝的长度。

本发明的工作过程为：调节压轮固定块19上的压紧螺栓控制压轮18与轮盘11之间的压紧力，使金属丝17能够连续稳定地送给。打开进气阀14和出气阀15使电爆室内气体介质循环。高压发生器H.V产生10 KV高压向储能电容C充电，充电完成后，启动电动马达25，带动轮盘11旋转。处于抬起状态的压杆12转到压杆板21的位置时，压杆12鼓形一端与压杆板21接触并逐渐下压，将金属丝17压入轮盘11上的底部为弧形的V型缺口29内。当压有金属丝17的两相邻压杆12转到恰好与高压电极13、低压电极16的尖端位置一致时，两电极尖部与金属丝17之间的气体被击穿放电将大电流导入金属丝17发生爆炸，爆炸产生的粉末30向四周溅射。爆炸发生后，低压电极16尖端处未发生爆炸的金属丝17依然被压杆12压住且端部微微翘起，轮盘11继续转动，处于压下状态的压杆12转到抬杆板9的位置时，压杆12鼓形一端与抬杆板9接触，压杆12被逐渐抬起，进入下一次电爆过程，依次循环往复。爆炸产生的粉末30随气体介质循环被带出电爆室24，进行收集处理。

Claims

1.连续丝电爆制备纳米金属粉装置, 包括电爆室（24）和电爆装置，其中电爆装置包括驱动机构、压抬杆机构、送丝机构、爆炸机构，其特征是：电爆室（24）上设有进气阀（14），出气阀（15），电爆装置安装在电爆室（24）内，电动马达（25）带动轮盘（11）转动，金属丝（17）被压抬杆机构固定在轮盘（11）上，金属丝（17）由送丝机构连续送给，储能电容（C）的两极与高压发生器（H.V）相连，高压电极（13）与储能电容（C）的高压端相连，低压电极（16）与储能电容（C）的低压端相连；压抬杆机构包括压杆板（21）、抬杆板（9）、一端为鼓形的压杆（12），压杆板（21）和抬杆板（9）安装在支撑板（23）上，压杆（12）安装在轮盘（11）的槽内，压杆（12）通过压杆旋转轴（26）与轮盘（11）相连，压杆（12）能绕压杆旋转轴（26）旋转，旋转角度为0^°~75^° ；送丝机构包括丝盘（1）、缓冲弹簧片（4）、导丝轮（6），丝盘（1）、缓冲弹簧片（4）、导丝轮（6）都安装在支撑板（23）上，导丝轮（6）上设有V型槽，使金属丝（17）在送给过程中能够进入轮盘（11）上的底部为弧形的V型缺口（29）内，使金属丝（17）在整个过程中处在同一平面内。

2.根据权利要求1所述的连续丝电爆制备纳米金属粉装置，其特征在于：高压电极（13）和低压电极（16）的两电极尖端的距离等于两相邻压杆（12）的间距。

3.根据权利要求1所述的连续丝电爆制备纳米金属粉装置，其特征在于：所述的轮盘（11）的周边均布有4~8个槽，槽中间打孔，槽两侧设有底部为弧形的V型缺口（29）。

4.根据权利要求1所述的连续丝电爆制备纳米金属粉装置，其特征在于：改变轮盘（11）直径或轮盘上压杆（12）的数量，能够调节金属丝的长度。

5.根据权利要求1所述的连续丝电爆制备纳米金属粉装置，其特征在于：所述的压轮固定块（19）上设有压紧螺栓，通过调节压紧螺栓能够调节压轮（18）与轮盘（11）之间的压紧力，使金属丝（17）能够连续稳定地送给。