CN107127350A - 一种金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置 - Google Patents
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Abstract
一种金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置，包括雾化罐体、旋转盘和气体驱动旋转轴；雾化罐体顶部中心设有金属熔炼漏包，其侧壁下端设有向气体驱动旋转轴输送驱动气体的气体输送管，底部设有出粉管；气体输送管与高压气源连通；旋转盘位于金属熔炼漏包的正下方，旋转盘与气体驱动旋转轴顶端连接，并由气体驱动旋转轴驱动高速旋转；气体驱动旋转轴的转速≥50000r/min。该高速离心雾化装置采用气体驱动旋转轴，安装方便，转速高达50000r/min以上，其制备的金属粉末粒径均匀，使用寿命长达10年以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属离心雾化制粉装置，尤其是涉及一种金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置。
背景技术
雾化技术将传统合金熔炼与粉末冶金相结合，为制备普通材料和特殊微观结构和性能要求的材料提供了重要方法。
目前，国内外制备金属粉末用的离心雾化装置包括雾化室，雾化室上方有坩埚，坩埚底部通过输液杆与置于物化室内的出液嘴相接，出液嘴与雾化盘相对应。由坩埚将金属溶化后，通过输液杆和出液嘴流到高速旋转的雾化盘上，在惰性气体保护下，金属溶液从雾化盘边缘甩出，形成金属粉末。
CN 105312587 A公开了一种制备金属粉末用离心雾化装置，雾化罐接有地线，雾化罐上方有储料仓，金属丝通过储料仓与直流电源相接；雾化罐内上部有滚轮矫直器；矫直器下方有离心装置；离心装置有感应加热的转盘，转盘轴线与金属丝轴线重合，转盘通过支撑轴与转向减速器相接，转向减速器通过磁流体密封装置与罐外高速电机连接，雾化罐设有收粉装置。该离心雾化装置的采用转向减速箱和高速电机驱动，其转速偏低，且离心装置容易因放置在高温环境下而使用寿命偏短。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种转速高、使用寿命长、其制备的金属雾化粉末粒径均匀的金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置，包括雾化罐体、旋转盘和气体驱动旋转轴；所述雾化罐体顶部中心设有金属熔炼漏包，其侧壁下端设有向气体驱动旋转轴输送驱动气体的气体输送管，底部设有出粉管；所述气体输送管与高压气源连通；所述旋转盘位于金属熔炼漏包的正下方，旋转盘与气体驱动旋转轴顶端连接，并由气体驱动旋转轴驱动高速旋转；所述气体驱动旋转轴的转速≥50000r/min。
优选，所述气体驱动旋转轴为空气主轴，空气主轴通过输入压缩空气进行驱动，并且在本装置中可以通入惰性压缩气体进行驱动。
在某一实施例中，所述气体驱动旋转轴通过旋转夹层装置固定，所述旋转夹层装置包括旋转轴支撑底座和旋转轴安装座；所述旋转轴安装座固定在旋转轴支撑底座上，其内设有冷却水室；旋转轴支撑底座下端通过高度调节螺杆固定在雾化罐体内，高度调节螺杆与气体输送管设有连接固定板。
所述旋转轴安装座呈上端小下端大的中空锥形体，中空锥形体围成环形的冷却水室。
进一步，所述旋转轴安装座上端开设有用于固定旋转轴的上固定孔，其下端开设有用于连接旋转轴支撑底座的下固定孔。
在某一实施例中，所述旋转轴安装座的上端还设有用于封闭旋转轴和旋转盘的密封装置。
优选，所述密封装置为迷宫密封件。气体驱动旋转轴
在某一实施例中，所述高度调节螺杆外套设有波纹管制成的膨胀节，膨胀节的底部与气体输送管之间设有固定连接板。
在某一实施例中，所述旋转轴支撑底座呈包括连接座和旋转轴卡座，旋转轴卡座呈“凹”形，固定在连接座上，其中部设有旋转轴卡合凹槽。
在某一实施例中，所述连接座内设有冷却盘管，冷却盘管包括呈螺旋形、相间排列的内盘管和外盘管；所述内盘管的进水端和外盘管的出水端位于螺旋形的中心，嵌入式安装在高度调节螺杆内；内盘管的出水端和外盘管的进水端通过循环水管与冷却水室底部连通。
所述雾化罐体包括封头和下椎体；位于气体输送管上方的下椎体侧壁上设有外冷却盘管，外冷却盘管的进水端位于下椎体的底部，其出水端在竖直方向上比旋转盘下边沿低10~50cm。
外冷却盘管的出水端低于旋转盘下边沿的距离处于10cm以上，50cm以内，能确保雾化罐体内离心雾化后的金属粉末得到高效、快速冷却；且不会降低安装在雾化罐体顶部的金属熔炼漏包内的熔炼效率。如果低于旋转盘下边沿的距离太小，外冷却盘管内的冷却水会降低金属熔炼漏包的熔炼效率；而太大，会降低雾化罐体内金属粉末的冷却速率。故外冷却盘管出水端在竖直方向比旋转盘下边沿低10~50cm。
所述封头上设有人孔、充气口、排气口、观测窗口、压力表、射灯和摄像头；所述充气口和排气口位于封头相对的两侧，所述射灯和摄像头对称安装在封头上。
所述封头为球冠形封头。
所述金属熔炼漏包包括漏包、漏包座本体、下盖板和上盖板；所述漏包安装在漏包座本体中部，漏包上方设有水气连接管，其下方中下连接有喷嘴；所述漏包座本体通过安装法兰与雾化罐体的封头固定连接，其顶部和底部分别设有上盖板、下盖板。
所述高速离心雾化装置还包括呈锥台形的粉末过滤筛，所述粉末过滤筛通过气体输送管固定在雾化罐体的中下端。
本发明一种金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置的工作原理及使用方法是：该高速离心雾化装置通过金属熔炼漏包将金属原料熔化成溶液；通过充气口可以向雾化罐体内喷吹惰性气体，充气口喷吹出的气体可以对离心雾化后的金属粉末进行冷却，也有利于旋转盘上的金属粉末高效分散并从底部的出粉管排出，惰性气体可从排气口排出；使用时，还可将排气口与真空系统连接，调节雾化罐体内的真空度，如将雾化罐体的真空度调节至0.05MPa；其采用转速≥50000r/min的气体驱动旋转轴驱动旋转盘，使从金属熔炼漏包喷出的金属熔液在旋转盘高速旋转产生的离心力作用下形成球形金属（或合金）粉末颗粒，通过封头上的观察窗口可以快速查看雾化罐体内金属粉末离心雾化的情况，便于对离心雾化的条件（如离心雾化压力、离心雾化装置中气体驱动旋转轴的转速）进行调整；离心雾化制备的粉末直接或经粉末过滤筛过滤后从底部的出粉管进入后续的粉末分离装置。
当单批次的金属粉末离心雾化结束后，可以从人孔进入雾化罐体内，对雾化罐体进行清洗，如对雾化罐体下方的粉末过滤筛的清洗或更换。
摄像头可以在线记录金属离心雾化的过程及金属离心雾化粉末的形状，便于不同离心雾化工艺条件下工艺参数的调整。
本发明一种金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置的有益效果：
该高速离心雾化装置采用气体驱动旋转轴，通过高压气源驱动，无需电机驱动，不需要防爆，不需要连接的电线，安装方便，转速高达50000r/min以上，旋转过程中发热小且磨损少，使用寿命长达10年以上，其制备的金属粉末粒径均匀；该驱动气源从气体驱动旋转轴排出，经迷宫密封后吹向旋转盘，会对安装在其上方的旋转盘起冷却作用，避免了高温金属溶液对旋转盘的损伤，进而延长了旋转盘的使用寿命。
该气体驱动旋转轴通过旋转夹层装置固定，旋转夹层装置设有冷却水室，能有效对气体驱动旋转轴进行有效冷却，且能对气体驱动旋转轴上方的旋转盘与金属熔炼漏包下端的距离，进而改善金属离心雾化的效果，确保离心雾化粉末的球形度，颗粒粒径均匀且差异小。
气体输送管不仅为气体驱动旋转轴输送高压气源，提供驱动动力；还对粉末过滤筛和气体驱动旋转轴起支撑作用，简化了离心雾化装置的结构，降低了设备的制作成本。
雾化罐体内的粉末过滤筛，可以有效控制出粉管中金属粉末的粒径，进一步确保了粉末粒径均一性，减小粉末间的差异。
附图说明
图1—为本发明一种金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置的结构示意图；
图2—为图1中A-A的截面示意图；
图3—为图2中B处的放大示意图；
图4—为图2中C处的放大示意图；
图5—为图1中一种金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置的俯视图；
图6—为实施例2中一种金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
参照图1~5：本实施例的一种金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置，包括雾化罐体、旋转盘15和气体驱动旋转轴16；所述雾化罐体顶部中心设有金属熔炼漏包，其侧壁下端设有向气体驱动旋转轴16输送驱动气体的气体输送管3，底部设有出粉管1；所述气体输送管3与高压气源连通；所述旋转盘15位于金属熔炼漏包的正下方，旋转盘15与气体驱动旋转轴16顶端连接，并由气体驱动旋转轴16驱动高速旋转；所述气体驱动旋转轴16的最大转为80000r/min。
所述气体驱动旋转轴16为空气主轴，空气主轴采用压缩的惰性气体为驱动气体。
出粉管1上设有电磁阀2。
所述气体驱动旋转轴16通过旋转夹层装置固定，所述旋转夹层装置包括旋转轴支撑底座18和旋转轴安装座17；所述旋转轴安装座17固定在旋转轴支撑底座18上，其内设有冷却水室29；旋转轴支撑底座18下端通过高度调节螺杆19固定在雾化罐体内，高度调节螺杆19与气体输送管3设有连接固定板。
所述旋转轴安装座17呈上端小下端大的中空锥形体，中空锥形体围成环形的冷却水室29。
所述旋转轴安装座17上端开设有用于固定旋转轴的上固定孔，其下端开设有用于连接旋转轴支撑底座18的下固定孔。
所述旋转轴安装座17的上端还设有用于封闭旋转轴和旋转盘15的密封装置28。所述密封装置28为迷宫密封件。
所述高度调节螺杆19外套设有波纹管制成的膨胀节20。膨胀节20的底部与气体输送管3之间设有固定连接板21。
所述旋转轴支撑底座18呈包括连接座182和旋转轴卡座181，旋转轴卡座181呈“凹”形，固定在连接座182上，其中部设有旋转轴卡合凹槽。
所述连接座182内设有冷却盘管，冷却盘管包括呈螺旋形、相间排列的内盘管和外盘管；所述内盘管的进水端和外盘管的出水端位于螺旋形的中心，嵌入式安装在高度调节螺杆19内；内盘管的出水端和外盘管的进水端通过循环水管与冷却水室29底部连通。
所述雾化罐体包括封头7和下椎体4；位于气体输送管3上方的下椎体4侧壁上设有外冷却盘管13，外冷却盘管13的进水端位于下椎体4的底部，其出水端在竖直方向上比旋转盘15下边沿低20cm。
所述封头7上设有人孔14、充气口11、排气口6、观测窗口9、压力表8、射灯5和摄像头12；所述充气口11和排气口6位于封头7相对的两侧，所述射灯5和摄像头12对称安装在封头7上。
所述封头7为球冠形封头7。
所述金属熔炼漏包包括漏包24、漏包座本体10、下盖板23和上盖板27；所述漏包24安装在漏包座本体10中部，漏包24上方设有水气连接管26，其下方中下连接有喷嘴22；所述漏包座本体10通过安装法兰25与雾化罐体的封头7固定连接，其顶部和底部分别设有上盖板27、下盖板23。
实施例2
参照图6，与实施例1相比，本实施例的一种金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置，存在以下不同：
所述高速离心雾化装置还包括呈锥台形的粉末过滤筛30，所述粉末过滤筛30通过气体输送管3固定在雾化罐体的中下端。
本发明一种金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置的工作原理及使用方法是：该高速离心雾化装置通过金属熔炼漏包将金属原料熔化成溶液；通过充气口11可以向雾化罐体内喷吹惰性气体，充气口11喷吹出的气体可以对离心雾化后的金属粉末进行冷却，也有利于旋转盘15上的金属粉末高效分散并从底部的出粉管1排出，惰性气体可从排气口6排出；使用时，还可将排气口6与真空系统连接，调节雾化罐体内的真空度，如将雾化罐体的真空度调节至0.05MPa；其采用转速≥60000r/min的气体驱动旋转轴16驱动旋转盘15，使从金属熔炼漏包喷出的金属熔液在旋转盘15高速旋转产生的离心力作用下形成球形金属（或合金）粉末颗粒，通过封头7上的观察窗口可以快速查看雾化罐体内金属粉末离心雾化的情况，便于对离心雾化的条件（如离心雾化压力、离心雾化装置中气体驱动旋转轴16的转速）进行调整；离心雾化制备的粉末直接或经粉末过滤筛30过滤后从底部的出粉管1进入后续的粉末分离装置。
当单批次的金属粉末离心雾化结束后，可以从人孔14进入雾化罐体内，对雾化罐体进行清洗，如对雾化罐体下方的粉末过滤筛30的清洗或更换。
摄像头12可以在线记录金属离心雾化的过程及金属离心雾化粉末的形状，便于不同离心雾化工艺条件下工艺参数的调整。
本发明一种金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置，根据雾化罐体的大小以及金属熔炼漏包下方喷嘴22喷出的金属熔液的速度，所述气体驱动旋转轴16的最大转速还可以为60000r/min、90000r/min、100000r/min、150000r/min、300000r/min等等；根据金属雾化制粉速率以及粉末粒径大小要求，所述外冷却盘管13出水端在竖直方向比旋转盘15下边沿低15cm、25cm、30cm、40cm或50cm；以上技术特征的改变，本领域的技术人员通过文字描述可以理解并实施，故不再另作附图加以说明。
Claims (10)
1.一种金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置，包括雾化罐体、旋转盘和气体驱动旋转轴；所述雾化罐体顶部中心设有金属熔炼漏包，其侧壁下端设有向气体驱动旋转轴输送驱动气体的气体输送管，底部设有出粉管；所述旋转盘位于金属熔炼漏包的正下方，旋转盘与气体驱动旋转轴顶端连接，并由气体驱动旋转轴驱动高速旋转；其特征在于，所述气体驱动旋转轴的转速≥50000r/min。
2.如权利要求1所述金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置，其特征在于，所述气体驱动旋转轴通过旋转夹层装置固定，所述旋转夹层装置包括旋转轴支撑底座和旋转轴安装座；所述旋转轴安装座固定在旋转轴支撑底座上，其内设有冷却水室；旋转轴支撑底座下端通过高度调节螺杆固定在雾化罐体内，高度调节螺杆与气体输送管设有连接固定板。
3.如权利要求2所述金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置，其特征在于，所述旋转轴安装座呈上端小下端大的中空锥形体，中空锥形体围成环形的冷却水室；所述旋转轴安装座上端开设有用于固定旋转轴的上固定孔，其下端开设有用于连接旋转轴支撑底座的下固定孔。
4.如权利要求2或3所述金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置，其特征在于，所述旋转轴安装座的上端还设有用于封闭旋转轴和旋转盘的密封装置。
5.如权利要求4所述金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置，其特征在于，所述密封装置为迷宫密封件。
6.如权利要求2或3所述金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置，其特征在于，所述高度调节螺杆外套设有膨胀节。
7.如权利要求2或3所述金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置，其特征在于，所述旋转轴支撑底座呈包括连接座和旋转轴卡座，旋转轴卡座呈“凹”形，固定在连接座上，其中部设有旋转轴卡合凹槽；所述连接座内设有冷却盘管，冷却盘管包括呈螺旋形、相间排列的内盘管和外盘管；所述内盘管的进水端和外盘管的出水端位于螺旋形的中心，嵌入式安装在高度调节螺杆内；内盘管的出水端和外盘管的进水端通过循环水管与冷却水室底部连通。
8.如权利要求1或2所述金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置，其特征在于，所述雾化罐体包括封头和下椎体；位于气体输送管上方的下椎体侧壁上设有外冷却盘管，外冷却盘管的进水端位于下椎体的底部，其出水端在竖直方向上比旋转盘下边沿低10~50cm；所述封头上设有人孔、充气口、排气口、观测窗口、压力表、射灯和摄像头；所述充气口和排气口位于封头相对的两侧，所述射灯和摄像头对称安装在封头上；所述封头为球冠形封头。
9.如权利要求1或2所述金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置，其特征在于，所述金属熔炼漏包包括漏包、漏包座本体、下盖板和上盖板；所述漏包安装在漏包座本体中部，漏包上方设有水气连接管，其下方中下连接有喷嘴；所述漏包座本体通过安装法兰与雾化罐体的封头固定连接，其顶部和底部分别设有上盖板、下盖板。
10.如权利要求1或2所述金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置，其特征在于，所述高速离心雾化装置还包括呈锥台形的粉末过滤筛，所述粉末过滤筛通过气体输送管固定在雾化罐体的中下端。
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