CN107175328A - 一种用于高频感应等离子体粉末球化过程中的送粉装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于高频感应等离子体粉末球化过程中的送粉装置，包括送粉器组件、粉仓料斗组件以及控制柜，所述送粉器组件包括送粉器安装底盘、送粉器工作盘体、送粉转盘、连接轴、送粉盖；连接轴一端与送粉转盘固定，另一端穿过送粉器工作盘体与控制柜内的电机传动轴相连；送粉转盘上设有环形落粉槽，第一粉末刮板和第二粉末刮板嵌入在送粉转盘的落粉槽内，与送粉盖上的出粉接口和落粉接口连通，可相对落粉槽滑动；控制柜内的电机通过连接轴带动送粉转盘一起转动，粉末从第二粉末刮板处落入环形落粉槽内，随转盘转动被传送至出第一粉末刮板处，随送粉载气从出粉接口均匀送出。本发明解决了现有技术中送粉不均和超细粉末易结块发生堵塞等问题。

Description

一种用于高频感应等离子体粉末球化过程中的送粉装置

技术领域

本发明涉及一种送粉器装置，特别涉及一种用于高频感应等离子体粉末球化过程中连续、均匀送粉的送粉装置，属于机械设计领域。

背景技术

以航空航天材料为代表的金属与合金件的3D打印快速成形技术，是近净成形技术的主要发展方向之一。与此同时，3D打印快速成形技术的发展对基础材料粉末的粒度和形貌也提出了更高的要求，粒度微细、可控的高纯球形金属或合金粉末的制备技术与专用装备成为新材料与装备的主要发展方向。高频等离子体制球型粉末，整个过程处于连续、非接触式的状态，而且高频等离子体没有电极，因而可以避免产品引入杂质，可以得到高纯的产品，是制备组分均匀、球形度高、流动性好的球形粉末的良好途径。

高频感应等离子体球化粉末制备过程中，需要通过送粉器将目标粉末送进反应器内，在等离子体流中被加速和熔化，然后迅速离开反应区域进入冷却仓冷却，在这个过程中熔融颗粒在表面张力的作用下形成球形颗粒。

在高频感应等离子体球化粉末工艺中，粉末单位时间输送率和粉末的输送速度是由送粉器的输送特性决定的，送粉器是球化粉末技术中的核心元件之一，它按照加工工艺向等离子体反应器输送设定好的粉末。送粉器性能的好坏直接影响球化粉末的质量和产率等，所以开发高性能的送粉器对球化粉末的制备显得尤为重要。

目前所应用的送粉器型式主要有螺旋式和毛细管式等多种形式的送粉装置，大多数送粉器在输送较小颗粒粉末时，送粉的连续性和均匀性差，而且容易造成堵塞，尤其是对于高频感应球化粉末制备过程中对待球化处理粉末末末粒径要求在20μm以下的超细粉末，普通送粉器很难满足均匀连续送粉的要求。在保证输送过程的连续性、均匀性的同时，又使得粉末输送量连续可调，需要开发一种连续、均匀、可控地输送超细待球化处理粉末末的新型送粉器。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于高频感应等离子体粉末球化过程中的送粉装置，用以解决现有技术中送粉不均和超细粉末易结块发生堵塞等问题。

本发明的技术解决方案是：种用于高频感应等离子体粉末球化过程中的送粉装置，该装置包括送粉器组件、用于存储待球化处理粉末的粉仓料斗组件以及用于支撑送粉器组件及控制送粉的控制柜，送粉器组件包括送粉器工作盘体、送粉转盘、连接轴、送粉盖以及第一粉末刮板和第二粉末刮板；所述送粉器工作盘体固定于控制柜上方，送粉转盘平放于送粉器工作盘体内部，送粉器工作盘体、送粉转盘以及送粉盖组成送粉腔；送粉盖上设有落粉接口、载气入口和出粉接口，落粉口与粉仓料斗组件相连通，载气入口与外部气源连通，所需送粉载气由载气入口进入送粉腔内；出粉接口与高频感应等离子球化粉末反应器相连通；连接轴一端垂直固定于送粉转盘的盘面中心点处，另一端沿送粉器工作盘体的中心轴线穿过送粉器工作盘体与控制柜内的电机传动轴相连；送粉转盘上设有环形落粉槽，第一粉末刮板和第二粉末刮板嵌入在送粉转盘的落粉槽内，分别与出粉接口和落粉接口连通，可以相对于落粉槽滑动；控制柜内的电机通过连接轴带动送粉转盘一起转动，待球化处理粉末待球化处理粉末从第二粉末刮板处落入送粉转盘内的环形落粉槽内，随转盘转动转送至出第一粉末刮板处，在第一粉末刮板阻挡下，粉末不再随着转盘转动，随着送粉腔内的送粉载气，从出粉接口均匀送至高频感应等离子球化粉末反应器内。

所述粉仓料斗组件包括粉仓罐、密封盖以及安装在密封盖上的搅拌电机，所述搅拌电机通过传动杆与位于粉仓罐出口处的搅拌环相连，并带动其对粉仓罐内的待球化处理粉末待球化处理粉末进行搅拌。

所述搅拌环为上下布置的两个三角环形结构。

所述搅拌环的材料为不锈钢材料。

所述粉仓料斗组件还设有一路平衡气通路，平衡气通路一端位于粉仓罐内部靠近粉仓罐顶端部位，另一端穿过送粉盖上落粉接口进入送粉腔内，用于连通粉仓罐和送粉腔。

所述落粉槽内的第一粉末刮板和第二粉末刮板的底部与落粉槽内底面一端无缝贴合、一端敞开，其中，第二粉末刮板的开口方向与粉转盘的运动方向相同，第一粉末刮板的开口方向与粉转盘的运动方向相反。

所述送粉转盘的转速为每分钟0～25转，且转速可调节。

所述送粉转盘的落粉槽内还安装有重力传感器，用于检测落粉槽内的待球化处理粉末质量。

所述载气入口的载气流量和压力可调节。

所述送粉盖由透明材料制成。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)、本发明落粉槽内的第一粉末刮板和第二粉末刮板，其底部采取与落粉槽内底面一端无缝贴合、一端敞开的结构设计，在送粉转盘转动的过程中，第一粉末刮板、第二粉末刮板相当于两块挡板，将粉末从落粉处刮到出粉处，同时在载气流的带动下从出粉接头出送出，在粉末刮板、送粉转盘和载气的共同作用下，能将超细粉末顺利送出；

(2)、本发明搅拌电机通过传动杆与位于粉仓料斗出口处的搅拌环相连，并带动其进行搅拌，搅拌环为上下两个三角形闭环结构，相对于刮板式结构，能够很好的解决粉仓落粉口出金属超细粉形成的聚集和搭桥现象，同时又可以减少搅拌阻力、降低电耗；

(3)、本发明可以有效地调节工作转盘转速和载气的流量与压力，同时通过转盘上设置的重力传感器的反馈数据实现粉末精准顺畅送粉；

(4)、本发明粉仓罐内部设置有一路平衡气，用于连接送粉器组件内的送粉腔和粉仓罐，可以很好地保持落粉口上下的压力平衡，以防止送粉器组件内部由于气压过大，导致粉仓罐内部粉末无法顺畅落入送粉器组件内送粉转盘上；

(5)、本发明送粉盖由透明材料制成，方便观察送粉腔内部工作情况；

(6)、本发明可以通过就地与远程切换，实现远程操控，避免现场操作；

(7)、本发明所述送粉装置的各部件安装拆装方便，便于内部清理。

附图说明

图1为本发明所述送粉装置的结构示意图；

图2(a)为本发明所述粉仓料斗组件的外部结构示意图；

图2(b)为本发明所述粉仓料斗组件的内部结构剖面图；

图3为本发明送粉器组件的零部件组成示意图；

图4(a)为本发明所述送粉盖的结构示意图；

图4(b)为本发明所述送粉盖结构示意图的A-A剖面图；

图4(c)为本发明所述送粉盖结构示意图的B-B剖面图；

图5(a)为本发明所述送粉转盘的结构示意图；

图5(b)为本发明所述送粉转盘结构示意图的A-A剖面图；

图6(a)为本发明所述工作盘锁紧件的结构示意图；

图6(b)为本发明所述工作盘锁紧件结构示意图的A-A剖面图；

图7(a)为本发明所述送粉器工作盘体的结构示意图；

图7(b)为本发明所述送粉器工作盘体结构示意图的A-A剖面图；

图8(a)为本发明所述送粉器安装底盘的结构示意图；

图8(b)为本发明所述送粉器安装底盘结构示意图的A-A剖面图；

图9(a)为本发明所述连接轴的结构示意图；

图9(b)为本发明所述连接轴结构示意图的A-A剖面图；

图10(a)为本发明所述第一粉末刮板的结构示意图；

图10(b)为本发明所述第二粉末刮板的结构示意图；

图10(c)为本发明所述第一粉末刮板的A-A剖面图；

图10(d)为本发明所述第二粉末刮板的A-A剖面图；

图11(a)为本发明所述出粉接头的结构示意图；

图11(b)为本发明所述出粉接头结构示意图的A-A剖面图；

图12(a)为本发明所述入气接头的结构示意图；

图12(b)为本发明所述入气接头结构示意图的A-A剖面图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明提供了一种用于高频感应等离子体粉末球化过程中的送粉装置，该装置包括粉仓料斗组件1、送粉器组件2和控制柜3。粉仓料斗组件1位于送粉器组件2上方，送粉器组件2位于控制柜3的上方。

粉仓料斗组件1用于存储高频感应等离子体粉末球化制备过程中的待球化处理粉末，其底部设有落粉口。如图2(a)所示，所述粉仓料斗组件1包括粉仓罐1-1、密封盖1-2以及安装在密封盖上的搅拌电机1-3，所述搅拌电机通过传动杆与位于粉仓罐1-1出口处的搅拌环相连，并带动其对粉仓罐1-1内的待球化处理粉末进行搅拌。如图2(b)所示，所述搅拌环为上下布置的两个三角环形结构。具体实施时可以上下布置在一个平面上也可以不在同一个平面上。两个三角环最好是错开布置，三角形环覆盖粉仓罐下端出口处0-50mm处，三角形环离粉仓罐内壁的最小距离为1-2mm，这样可以保证粉仓罐下部落粉口处内部大部分粉末都可以被搅拌到，而不会出现堵塞出粉口。搅拌环的材料为不锈钢材料。这种非刮板式结构，能够很好的解决粉仓落粉口出金属超细粉形成的聚集和搭桥现象，同时又可以减少搅拌阻力、降低电耗。

如图3所示，送粉器组件2包括送粉器安装底盘2-1、送粉器工作盘体2-2、送粉转盘2-3、连接轴2-4、送粉盖2-5、工作盘锁紧件2-6以及第一粉末刮板和第二粉末刮板。送粉器安装底盘2-1通过内六角圆柱头螺钉固定安装在控制柜3上方，所述送粉器工作盘体2-2通过螺钉固定安装在送粉器安装底盘2-1上，并且两者的中心轴在同一条直线上。送粉盖2-5位于送粉器工作盘体2-2上，通过工作盘锁紧件2-6与送粉器工作盘体2-2紧固在一起，所述送粉转盘2-3平放于送粉器工作盘体内部，送粉器工作盘体2-2、送粉转盘2-3以及送粉盖2-5组成送粉腔；粉仓料斗组件1与送粉盖通过螺钉固定在一起，如图4(a)、图4(b)、图4(c)所示，送粉盖2-5上设有落粉接口2-51、载气入口2-52和出粉接口2-53，落粉口与粉仓料斗组件1相连通，载气入口2-52与外部气源连通，所需送粉载气由载气入口2-52进入送粉腔内；出粉接口2-53与高频感应等离子球化粉末反应器相连通。粉仓料斗组件1内还设有一路平衡气通路1-5，平衡气通路1-5一端位于粉仓罐1-1内部靠近粉仓罐1-1顶端的部位，另一端穿过送粉盖2-5上落粉接口2-51进入送粉腔内，用于连通粉仓罐1-1和送粉腔，可以很好地保持落粉口上下的压力平衡，以防止送粉器组件内部由于气压过大，导致粉仓罐内部粉末无法顺畅落入送粉器组件内送粉转盘上，送粉盖2-5由透明材料制成，方便观察送粉腔内部工作情况。连接轴2-4一端垂直固定于送粉转盘2-3的盘面中心点处，另一端沿送粉器工作盘体2-2的中心轴线依次穿过送粉器工作盘体2-2和送粉器安装底盘2-1与位于送粉器组件2下方的控制柜内的电机传动轴相连，控制柜内的电机能够通过连接轴的转动带动送粉转盘一起转动，所述转盘的转速可以通过控制柜控制面板上面的电机转速调节旋钮来精准控制，转盘的转速每分钟调节范围为0-25转。如图5(a)和图5(b)所示，送粉转盘2-3上设有环形落粉槽，第一粉末刮板和第二粉末刮板安装于送粉转盘2-3的落粉槽内，可以与落粉槽保持相对滑动，所述第一粉末刮板和第二粉末刮板分别通过导管与出粉接口2-53和落粉接口2-51相连接，粉末通过导管和第二粉末刮板从粉仓料斗组件1落入送粉转盘2-3内的环形落粉槽内，之后，随转盘转动从第二粉末刮板转至出第一粉末刮板处，并且在第一粉末刮板的阻挡下，粉末不再随着转盘转动，而是随着送粉器载气入口2-52内通入的送粉载气，从第一粉末刮板处通过导管和出粉接口2-53送至高频感应等离子球化粉末反应器内。送粉器载气入口2-52的载气流量可以通过控制面板上的流量调节旋钮进行调节。为了更加精确地掌握送粉腔内的粉末多少，所述送粉转盘2-3的落粉槽内还安装有检测粉末变化的重力传感器，用于检测送粉质量变化情况，并将数据输出到控制柜3的面板上。

如图6(a)和图6(b)所示，所述工作盘锁紧件为环形金属结构并附有一圈环形立边、在环状金属结构上设有4根螺钉安装孔，工作盘锁紧件用于将送粉盖压紧并通过螺钉固定锁紧在工作盘体上。

如图7(a)、图7(b)所示，送粉器工作盘体2-2工作盘体内部包含台阶环状结构，用来放置送粉转盘2-3，且送粉器工作盘体2-2底部中心处有一圆形孔，连接轴2-4从中穿过与下端位于控制柜3内的电机相连。并且送粉器工作盘体2-2里面一层环形台阶上设置有环形型密封圈放置槽，用于将送粉盖2-5盖在送粉器工作盘体2-2上时保持所形成的内腔完全密封。

如图8(a)、图8(b)所示，送粉器安装底盘2-1上面为环形板状结构，中间为中空筒状结构，中心环形筒状结构用于将工作盘体和连接轴等插入与下端位于控制柜内的电机相连。安装底盘上面的环形板状结构上外圈有4个螺纹孔用来将工作盘体通过螺钉固定于安装底盘上，中间一圈4个螺纹孔用来将安装底盘固定于控制柜上面的面板。

如图9(a)、图9(b)所示，连接轴2-4一端为圆形盘面，上面有3个螺钉孔，用于将连接轴与送粉转盘通过螺钉固定在一起，连接轴另一端为圆柱形杆件结构，内部有一圆柱形空筒，长约2-3cm，用于与下面的电机转动杆件相连，同时圆柱形空筒的一侧有一矩形槽，用于转动时与电机的转动杆件锁住固定。

如图10(a)～10(d)所示，所述落粉槽内的第一粉末刮板和第二粉末刮板，其底部采取与落粉槽内底面一端无缝贴合、一端敞开的结构设计，其中，第二粉末刮板的开口方向与粉转盘2-3的运动方向相同，第一粉末刮板的开口方向与粉转盘2-3的运动方向相反。在送粉转盘转动的过程中，粉末刮板相当于两块挡板，将粉末从落粉处刮到出粉处，同时在载气流的带动下从出粉接头出送出，在粉末刮板、送粉转盘和载气的共同作用下，能将超细粉末顺利送出。

如图11所示，出粉接口2-53下端为一环形凸台，断面为倒梯形结构，梯形两底角均为60度，环形凸台结构伸入第一粉末刮板的圆形凹槽内与第一粉末刮板相连。

如图12所示，入气接口2-52用于将送粉载气通入送粉组件2内部，剖面为“T”型。

控制柜3还设置有用于调节所述载气入口的载气流量和压力的气体流量显示与调节装置，用于调节送粉转盘转速电机转速调节旋钮和转盘转速显示装置，还设有远程操控与就地控制切换装置，可以通过就地与远程切换，实现远程操控，避免现场操作。本发明的工作原理为：在粉仓料斗内装入粉末，用密封盖将粉仓料斗密封好，粉末在自身重力和搅拌环的搅拌作用下，从粉仓落入送粉器中放置于送粉转盘内的第二粉末刮板内，在转盘转动和刮板第二粉末刮板的刮动下，粉末从落粉处转至出粉口处第一粉末刮板内，并且在第一粉末刮板另一侧的阻挡下，粉末不再随着转盘转动，而是随着送粉器内通入的送粉载气，在载气的作用下，将粉末从第一粉末刮板处出口处带出，送至高频感应等离子球化粉末反应器内。

与现有技术相比，本发明能够通过安装于送粉器上面料仓的电机控制粉仓料斗内的搅拌机构，确保粉末在料仓罐出口处不出现粉末聚集、搭桥等现象，确保顺畅地将粉仓里的粉末送至转盘内，同时可以有效地通过变频电机调节工作转盘转速和载气的流量与压力，实现粉末精准顺畅送粉，同时可以通过就地与远程切换，实现远程操控。并且，在本发明的送粉器中，当粉仓罐内粉末较少时，由于粉仓罐内与送粉器组件内部有一路平衡气联通，上下无压差，粉末不会被送粉器组件内部气流堵住落粉口导致粉末回流。

本发明能满足高频感应等离子体球化粉末制备过程中对送粉器的要求，同时，在喷涂等其他领域也具有广泛的用途。

本发明未公开技术属本领域技术人员公知常识。

Claims (10)

1.一种用于高频感应等离子体粉末球化过程中的送粉装置，其特征在于：包括送粉器组件(2)、用于存储待球化处理粉末的粉仓料斗组件(1)以及用于支撑送粉器组件(2)及控制送粉的控制柜(3)，送粉器组件(2)包括送粉器工作盘体(2-2)、送粉转盘(2-3)、连接轴(2-4)、送粉盖(2-5)以及第一粉末刮板和第二粉末刮板；所述送粉器工作盘体(2-2)固定于控制柜(3)上方，送粉转盘(2-3)平放于送粉器工作盘体内部，送粉器工作盘体(2-2)、送粉转盘(2-3)以及送粉盖(2-5)组成送粉腔；送粉盖(2-5)上设有落粉接口(2-51)、载气入口(2-52)和出粉接口(2-53)，落粉口与粉仓料斗组件(1)相连通，载气入口(2-52)与外部气源连通，所需送粉载气由载气入口(2-52)进入送粉腔内；出粉接口(2-53)与高频感应等离子球化粉末反应器相连通；连接轴(2-4)一端垂直固定于送粉转盘(2-3)的盘面中心点处，另一端沿送粉器工作盘体(2-2)的中心轴线穿过送粉器工作盘体(2-2)与控制柜(3)内的电机传动轴相连；送粉转盘(2-3)上设有环形落粉槽，第一粉末刮板和第二粉末刮板嵌入在送粉转盘(2-3)的落粉槽内，分别与出粉接口(2-53)和落粉接口(2-51)连通，可以相对于落粉槽滑动；控制柜内的电机通过连接轴(2-4)带动送粉转盘一起转动，待球化处理粉末待球化处理粉末从第二粉末刮板处落入送粉转盘(2-3)内的环形落粉槽内，随转盘转动转送至出第一粉末刮板处，在第一粉末刮板阻挡下，粉末不再随着转盘转动，随着送粉腔内的送粉载气，从出粉接口(2-53)均匀送至高频感应等离子球化粉末反应器内。

2.根据权利要求1所述的一种用于高频感应等离子体粉末球化过程中的送粉装置，其特征在于：所述粉仓料斗组件(1)包括粉仓罐(1-1)、密封盖(1-2)以及安装在密封盖上的搅拌电机(1-3)，所述搅拌电机(1-3)通过传动杆与位于粉仓罐(1-1)出口处的搅拌环相连，并带动其对粉仓罐(1-1)内的待球化处理粉末待球化处理粉末进行搅拌。

3.根据权利要求1所述的一种用于高频感应等离子体粉末球化过程中的送粉装置，其特征在于：所述搅拌环为上下布置的两个三角环形结构。

4.根据权利要求1所述的一种用于高频感应等离子体粉末球化过程中的送粉装置，其特征在于：所述搅拌环的材料为不锈钢材料。

5.根据权利要求1所述的一种用于高频感应等离子体粉末球化过程中的送粉装置，其特征在于：所述粉仓料斗组件(1)还设有一路平衡气通路(1-5)，平衡气通路(1-5)一端位于粉仓罐(1-1)内部靠近粉仓罐(1-1)顶端部位，另一端穿过送粉盖(2-5)上落粉接口(2-51)进入送粉腔内，用于连通粉仓罐(1-1)和送粉腔。

6.根据权利要求1所述的一种用于高频感应等离子体粉末球化过程中的送粉装置，其特征在于：所述落粉槽内的第一粉末刮板和第二粉末刮板的底部与落粉槽内底面一端无缝贴合、一端敞开，其中，第二粉末刮板的开口方向与粉转盘(2-3)的运动方向相同，第一粉末刮板的开口方向与粉转盘(2-3)的运动方向相反。

7.根据权利要求1所述的一种用于高频感应等离子体粉末球化过程中的送粉装置，其特征在于：所述送粉转盘(2-3)的转速为每分钟0～25转，且转速可调节。

8.根据权利要求1所述的一种用于高频感应等离子体粉末球化过程中的送粉装置，其特征在于：所述送粉转盘(2-3)的落粉槽内还安装有重力传感器，用于检测落粉槽内的待球化处理粉末质量。

9.根据权利要求1所述的一种用于高频感应等离子体粉末球化过程中的送粉装置，其特征在于：所述载气入口(2-52)的载气流量和压力可调节。

10.根据权利要求1所述的一种用于高频感应等离子体粉末球化过程中的送粉装置，其特征在于：所述送粉盖(2-5)由透明材料制成。