CN106925175B - 一种粉末混合装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出的粉末混合装置及方法中，多路待混合粉末的载粉气流分别通过设置于盖体上的多个进气管道进入所述盖体的内腔，同时驱动所述盖体内腔中的涡流叶进行转动，即采用载粉送气直接混合方式对待混合粉末进行混合。具体的，使用涡流叶进行混合，避免使用多通连接器件，减小多路气流汇集时发生紊流的可能性，进而增加了混合质量；仅需将载粉气流分别接入进气管道，便可在此粉末混合装置中完成粉末混合，节省了人工混合的时间和精力，节省资源，降低了成本；粉末混合装置可以安装在熔覆端，粉末混合均匀后通过出气管道可直接与熔覆喷嘴连接，进行激光熔覆，避免先混合再输送过程中的各种不稳定因素引起均匀性变差，提高了熔覆质量。

Description

一种粉末混合装置及方法
技术领域
本发明涉及激光熔覆领域，尤其涉及一种粉末混合装置及方法。
背景技术
在激光熔覆领域，需要使用专用的粉末输送装置(或简称送粉器)为熔覆喷嘴提供金属或非金属粉末。送粉器可以输送单路或多路粉末，一般而言，每个粉路只提供一种粉末。但是激光熔覆经常需要使用混合粉末，即两种或两种以上不同材料、不同性质粉末按一定体积或质量比例均匀混合的粉末。
目前，混合粉末的主要制备方式为预先机械混合，即将需要混合的多种粉末，按一定要求比例提前混合均匀，然后再通过送粉器经过管路输送至熔覆喷嘴。也可采用载气送粉直接混合方式，即将不同粉末放置在不同送粉器料斗中，分别通过不同的管路输送，再通过简单的三通或多通连接器混合，最后进入熔覆喷嘴。
上述现有技术中，需要使用专门的设备进行混粉操作，需要占用一定的准备时间和人力，尤其是在需要长时间连续激光熔覆作业时候，会显著影响工作效率；且不同的粉末通常有不同的密度，在机械混合的时候会发生自然分离，密度高的向下沉积，密度低的向上抬升，因而混合均匀度较差；混合比例在粉末预先制备完成以后，如果要修改比例，必须增加粉末重新制备，无法在激光熔覆作业过程中调整；由于多通连接器比较简单，多路气流汇集时容易发生紊流，进而导致送粉速率波动较大，最终影响激光熔覆质量。
因此，本发明提出一种粉末混合装置及方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提高多种粉末混合的均匀性和便利性，以提出一种粉末混合装置及方法。
为了达到上述目的，本发明一方面提供了一种粉末混合装置，用于对多路待混合粉末进行混合，其特征在于，包括：盖体及与所述盖体可拆卸式连接的本体；
其中，所述多路待混合粉末的载粉气流分别通过设置于所述盖体上的多个进气管道进入所述盖体的内腔，并使得设置于所述盖体的内腔中的涡流叶进行转动，以对所述多路待混合粉末进行第一次混合；
经过第一次混合后的载粉气流进入所述本体的内腔中进行第二次混合后，通过一出气管道输出。
优选地，在上述粉末混合装置中，所述涡流叶包括多个涡流叶片，并通过连接器件连接于所述盖体，多个进气管道均与所述涡流叶片形成一夹角。
优选地，在上述粉末混合装置中，所述本体的内腔包括：倒锥形腔体、锥形腔体、圆柱形腔体以及两个底部相对的锥形腔体中的任意一个或者任意多个的组合，以对第一次混合后的载粉气流中的粉末进行第二次混合。
优选地，在上述粉末混合装置中，所述本体的内腔中设置有多个隔板，所述每个隔板上均设置有多个开孔，所述多个开孔包括圆形孔、方形孔及椭圆形孔中的任意一种或任意多种的组合；所述多个隔板的每两个相邻隔板上的多个开孔的分布不同，以改变所述第一次混合后的载粉气流的路径，形成扰流，在此过程中进行第二次混合。
优选地，在上述粉末混合装置中，所述多个隔板中的每个隔板上的多个开孔的尺寸均相同或所述多个隔板中的每个隔板上的多个开孔的尺寸不同，任意两个隔板上的开孔的尺寸不同。
优选地，在上述粉末混合装置中，所述粉末混合装置还包括一用于密封所述盖体及本体的密封圈。
为了达到上述目的，本发明另一方面提供了一种使用上述任一种粉末混合装置对待混合粉末进行混合的方法，其特征在于，包括：
多路待混合载粉气流通过粉末混合装置的盖体上的多个进气管道进入所述盖体的内腔，进行第一次混合；
第一次混合后的粉末进入所述粉末混合装置的本体的内腔，进行第二次混合；以及
第二次混合后的载粉气流通过所述粉末混合装置的出气管道排出。
优选地，在上述粉末混合方法中，所述第一次混合的步骤包括：
所述多路待混合的载粉气流冲击所述盖体的内腔中的涡流叶以驱动其转动，使多路待混合的载粉气流在所述盖体的内腔中进行涡流混合。
优选地，在上述粉末混合方法中，所述第二次混合的步骤包括：
所述本体的内腔中设置有多个隔板，所述多个隔板上均设置有多个开孔，所述多个隔板的每两个相邻隔板上的多个开孔的分布不同，以改变所述第一次混合后的载粉气流的路径，形成扰流，在此过程中进行第二次混合。
为了达到上述目的，本发明又一方面提供了一种激光熔覆送粉设备，包括：使用上述任一种粉末混合装置，以及熔覆喷嘴；其中，所述粉末混合装置用于对多路待混合粉末进行混合后通过出气管道直接输送至所述熔覆喷嘴。
综上所述，在本发明提出粉末混合装置及方法中，多路待混合粉末的载粉气流分别通过设置于盖体上的多个进气管道进入所述盖体的内腔，同时驱动所述盖体内腔中的涡流叶进行转动，即采用载粉送气直接混合方式，使用涡流叶进行混合，避免使用多通连接器件，减小多路气流汇集时发生紊流的可能性，进而增加了混合质量。进一步的，仅需将载粉气流分别接入进气管道，便可在此粉末混合装置中完成粉末混合，节省了人工混合的时间和精力，节省资源，降低了成本。更进一步的，粉末混合装置可以安装在熔覆端，粉末混合均匀后通过出气管道可直接与熔覆喷嘴连接，进行激光熔覆，避免先混合再输送过程中的各种不稳定因素引起均匀性变差，提高了熔覆质量。
附图说明
图1为本发明一优选实施例中的粉末混合装置结构示意图；
图2为本发明一优选实施例中的粉末混合装置结构剖面图；
图3为本发明一优选实施例中的粉末混合方法示意图。
其中，1-盖体；11-进气管道；12-紧固螺钉及垫片；13-涡流叶；14-连接器件；15-密封圈；2-本体；21-出气管道；22-第一隔板；23-第二隔板。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。
本发明提出了一种粉末混合装置及方法，用于对多路待混合粉末进行混合，其中，所述粉末混合装置包括：盖体及可拆卸式连接的本体，如图1所示，具体的，盖体与本体通过可拆卸式组件连接，进一步的，通过紧固螺钉及垫片12可拆卸连接，本发明对盖体1及本体2的可拆卸的连接部件不作任何限制。为增加盖体1及本体2的内腔密封性能，本实施例中的粉末混合装置还包括一密封圈15，本发明对其材料数量、材料及形状均不作任何限制。
多路待混合粉末的载粉气流通过多个进气管道11输入到盖体1的内腔中时，冲击盖体1的内腔中的涡流叶13，以驱动其转动，同时搅动多路载粉气流形成涡流，进行第一次混合，即涡流混合。
具体的，涡流叶13通过连接器件14连接于盖体1，用于将从多个进气管道11进入的载粉气流形成涡流以进行第一次混合。可选的，本发明中的涡流叶13可以但不限于固定或可拆卸式连接于所述盖体的内壁、顶端以及盖体的内腔中。较优的，涡流叶13通过连接器件14固定于盖体1的顶端。
进一步的，在一实施例中，多个进气管道11均与涡流叶13形成一夹角，以保证进入盖体1的内腔的载粉气流能够冲击到涡流叶13的叶片上。多个进气管道11可以对称地设置在盖体1上，也可以非对称设置，只需保证其可将载粉气流输入盖体1的内腔，并驱动涡流叶13转动即可，本发明对此不作任何限制。较优的，多个进气管道11对称地设置在盖体1上。
进一步的，在一实施例中，涡流叶13可以包括多个涡流叶片，所述多个进气管道的数量可以与所述多个涡流叶片的数量相同，也可以不同，每一个进气管道所在的直线均与一个涡流叶片所在的平面形成一夹角，可以是一个进气管道所在的直线分别与一个涡流叶片所在平面形成一夹角，也可以是多个进气管道所在的直线均与一个涡流叶片所在的平面形成一夹角。较佳的，多个进气管道均匀分布的对应所述多个涡流叶片，使得所述涡流叶能够平稳且快速的转动。较优的，所述多个进气管道的数量与所述多个涡流叶片的数量相同，每一个进气管道所述在直线分别与一个涡流叶所在的平面形成一夹角。在一实施例中，当涡流叶片为3个时，3个进气管道11均与3个涡流叶片形成一角度，以保证载粉气流能驱动涡流叶13转动进行第一次混合。所述多个进气管道可以设置有2个、3个、4个或者更多个，在本发明的实施例中并不做具体的限制。具体的，一实施例中，如图2所示，盖体1上设有2个进气管道11，2个涡流叶片，2个进气管道11分别与2个涡流叶片形成一夹角，并对称设置，就可以对两路待混合粉末的载粉气流进行第一次混合。
多路待混合粉末的载粉气流进行第一次混合后，进入本体2的内腔中，其路径通过本体2的内腔中设有的多个隔板发生改变，形成扰流，进行第二次混合，并从本体2上的出气管道21输出。
具体的，如图2所示，本体2的内腔包括：锥形腔体、圆柱形腔体以及两个底部相对的锥形腔体中的任意一个或者任意多个的组合，以对第一次混合后的载粉气流中粉末进行第二次混合，本发明对此不作任何限制。优选地，本体2的内腔倒锥形腔体，便于第一次混合后的载粉气流从出气管道21输出。
进一步的，本体2的内腔中设置有多个隔板，每个隔板的侧壁贴合于本体2的内壁，与第一次混合后的载粉气流的路径形成一角度；每个隔板所在的平面与出气管道21的距离均不同，因此，根据本体2的内腔的形状的变化，分布在其中的每个隔板的横截面的面积也不同。进一步的，每个隔板上均设置有多个开孔，多个隔板的每两个相邻隔板上的多个开孔的分布不同，以改变所述第一次混合后的载粉气流的路径，形成扰流，在此过程中进行第二次混合。本发明对隔板的数量、形状及材料等均不作任何限制。
进一步的，多个隔板中的每个隔板上的多个开孔的尺寸可以相同，也可以不同，本发明对此不作任何限制；任意相邻两个隔板上的开孔的尺寸不同，以改变所述第一次混合后的载粉气流的路径，形成扰流。上述多个开孔可以但不限于为圆形孔、方形孔及椭圆形孔，本发明对此不作任何限制。
具体的，在一实施例中，如图2所示，倒锥形腔体中包括两个隔板，即第一隔板22及第二隔板23，第一隔板22及第二隔板23上均设有多个开孔，均为圆形孔，但第一隔板22上的开孔的孔径及数量均大于第二隔板23，且第一隔板22上的开孔的分布与第二隔板上的开孔的分布不同；第一隔板22所在的平面与出气管道11的直线距离大于第二隔板23与所在的平面与出气管道11的直线距离。第一隔板22及第二隔板23上的开孔用于改变第一次混合后的载粉气流的路径，形成扰流，以完成第二次混合，即扰流混合。
进一步的，将上述粉末混合装置运用到熔覆作业中，则第二次混合后的载粉气流通过出气管道21排出，可直接进入熔覆喷嘴，用于熔覆作业。
将一具有两个进气管道11且本体2的倒锥形腔体中设有两个隔板的粉末混合装置运用于熔覆作业的工作流程如图3所示，包括：
S1：两路待混合粉末的载粉气流通过进气管道11进入盖体1的内腔，冲击涡流叶13，以带动其顺时针转动，同时待混合粉末的载粉气流形成涡流，进行第一次混合，即涡流混合；
S2：涡流混合后的载粉气流进入本体2的倒锥形腔体中，依次通过第一隔板22及第二隔板23上不同尺寸的孔，涡流混合后的载粉气流的路径发生变化，形成扰流，完成第二次混合，即扰流混合；
S3：扰流混合后的载粉气流通过本体2的出气管道21排出，直接进入熔覆喷嘴，用于熔覆作业。
综上所述，在本发明提出粉末混合装置及方法中，多路待混合粉末的载粉气流分别通过设置于盖体上的多个进气管道进入所述盖体的内腔，同时驱动所述盖体内腔中的涡流叶进行转动，即采用载粉送气直接混合方式，使用涡流叶进行混合，避免使用多通连接器件，减小多路气流汇集时发生紊流的可能性，进而增加了混合质量。进一步的，仅需将载粉气流分别接入进气管道，便可在此粉末混合装置中完成粉末混合，节省了人工混合的时间和精力，节省资源，降低了成本。更进一步的，粉末混合装置可以安装在熔覆端，粉末混合均匀后通过出气管道可直接与熔覆喷嘴连接，进行激光熔覆，避免先混合再输送过程中的各种不稳定因素引起均匀性变差，提高了熔覆质量。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种粉末混合装置，用于对多路待混合粉末进行混合，其特征在于，包括：盖体及与所述盖体可拆卸式连接的本体；
其中，所述多路待混合粉末的载粉气流分别通过设置于所述盖体上的多个进气管道进入所述盖体的内腔，并使得设置于所述盖体的内腔中的涡流叶进行转动，以对所述多路待混合粉末进行第一次混合；
经过第一次混合后的载粉气流进入所述本体的内腔中进行第二次混合后，通过一出气管道输出。
2.如权利要求1所述的粉末混合装置，其特征在于，所述涡流叶包括多个涡流叶片，并通过连接器件连接于所述盖体，多个进气管道均与所述涡流叶片形成一夹角。
3.如权利要求1所述的粉末混合装置，其特征在于，所述本体的内腔包括：倒锥形腔体、锥形腔体、圆柱形腔体以及两个底部相对的锥形腔体中的任意一个或者任意多个的组合，以对第一次混合后的载粉气流中的粉末进行第二次混合。
4.如权利要求1所述的粉末混合装置，其特征在于，所述本体的内腔中设置有多个隔板，所述每个隔板上均设置有多个开孔，所述多个开孔包括圆形孔、方形孔及椭圆形孔中的任意一种或任意多种的组合；所述多个隔板的每两个相邻隔板上的多个开孔的分布不同，以改变所述第一次混合后的载粉气流的路径，形成扰流，在此过程中进行第二次混合。
5.如权利要求4所述的粉末混合装置，其特征在于，所述多个隔板中的每个隔板上的多个开孔的尺寸均相同或所述多个隔板中的每个隔板上的多个开孔的尺寸不同，任意两个隔板上的开孔的尺寸不同。
6.如权利要求1所述的粉末混合装置，其特征在于，所述粉末混合装置还包括一用于密封所述盖体及本体的密封圈。
7.一种使用如权利要求1至6中任一项所述粉末混合装置对粉末进行混合的方法，其特征在于，包括：
多路待混合载粉气流通过粉末混合装置的盖体上的多个进气管道进入所述盖体的内腔，进行第一次混合；
第一次混合后的粉末进入所述粉末混合装置的本体的内腔，进行第二次混合；以及
第二次混合后的载粉气流通过所述粉末混合装置的出气管道排出。
8.如权利要求7所述的粉末混合方法，其特征在于，所述第一次混合的步骤包括：
所述多路待混合的载粉气流冲击所述盖体的内腔中的涡流叶以驱动其转动，使多路待混合的载粉气流在所述盖体的内腔中进行涡流混合。
9.如权利要求7所述的粉末混合方法，其特征在于，所述第二次混合的步骤包括：
所述本体的内腔中设置有多个隔板，所述多个隔板上均设置有多个开孔，所述多个隔板的每两个相邻隔板上的多个开孔的分布不同，以改变所述第一次混合后的载粉气流的路径，形成扰流，在此过程中进行第二次混合。
10.一种激光熔覆送粉设备，其特征在于，包括：如权利要求1至6中任一项所述粉末混合装置，以及熔覆喷嘴；其中，所述粉末混合装置用于对多路待混合粉末进行混合后通过出气管道直接输送至所述熔覆喷嘴。
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