CN107559589A - 真空气雾化生产合金粉用惰性气体循环保护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种真空气雾化生产合金粉用惰性气体循环保护系统，包括惰性气体生产装置，惰性气体生产装置生产惰性气体，惰性气体生产装置连通低压气储罐，低压气储罐通过低压供气管路连通气压平衡储罐，气压平衡储罐连通过滤器，过滤器连通冷却器，冷却器通过气体增压系统连通中压储罐，中压储罐通过气体分配控制系统连通合金粉生产系统，合金粉生产系统的出气口通过气体回收系统连通气压平衡储罐的进气口。本发明设计一种闭路循环的惰性气体循环系统，实现惰性气体的回收利用及系统内压力平衡，该惰性气体循环系统与大型真空气雾化装置配套使用生产合金粉末，能够有效的提高低氧高质量的合金粉末的生产产能，同时降低生产成本提高生产效率。
Description
技术领域：
本发明属于合金粉的生产制造技术领域，具体涉及一种铝基合金粉生产用的真空气雾化生产合金粉用惰性气体循环保护系统。
背景技术：
目前，以3D打印为代表的增材制造技术越来越成熟，但是增材制造技术对原材料要求比较高，以利用合金粉末进行增材制造来说，要求合金粉末具备良好的球形度及流动性。真空气雾化生产的合金粉末以其低氧、球形度好、流动性好等优势受到增材制造的欢迎，真空气雾化生产铝基合金粉末的主要工艺流程为合金真空熔炼-氮气或氩气雾化制粉-粉末收集-气体排空。氮气或氩气为惰性气体，其在雾化制粉中作为保护气体使用，此种生产方式中的供气方式为开放式气流方式，即氮气或氩气在粉末收集后被排向大气，导致作为保护性气体的氮气或氩气的使用效率较低。
目前，增材制造技术已经被作为国家战略提出，但是真空气雾化生产的合金粉末呈现供不应求的状态。这是因为：目前，我国的真空气雾化技术还处于发展阶段，真空气雾化生产合金粉末所用的设备普遍存在生产规模小、生产效率低下、难以批量稳定化生产等缺陷，导致真空气雾化生产的合金粉末远远无法满足我国增材制造的需要。真空气雾化生产合金粉末所用的设备生产规模小，主要是因为大型真空气雾化装置必须配套建设大型的供气装置。目前的供气装置的开放式气流方式，氮气或氩气在粉末收集后被排向大气，氮气或氩气的使用效率较低，导致真空气雾化生产合金粉末的生产成本难以降低，如将开放式气流方式的供气装置应用于大型真空雾化装置，则必然导致气体消耗量大、生产成本高等缺陷，而且，大量的惰性保护气体被排向大气也不利于大气环境保护。
发明内容
综上所述，为了克服现有技术问题的不足，本发明提供了一种真空气雾化生产合金粉用惰性气体循环保护系统，它是设计一种闭路循环的惰性气体循环系统，实现惰性气体的回收利用及系统内压力平衡，该惰性气体循环系统与大型真空气雾化装置配套使用生产合金粉末，能够有效的提高低氧高质量的合金粉末的生产产能，同时降低生产成本提高生产效率。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：
一种真空气雾化生产合金粉用惰性气体循环保护系统，其中：包括惰性气体生产装置、低压气储罐、气压平衡储罐、过滤器、冷却器、中压储罐、气体分配控制系统及气体回收系统，所述的惰性气体生产装置生产惰性气体，惰性气体生产装置的出气口连通低压气储罐的进气口，低压气储罐的出气口通过低压供气管路连通气压平衡储罐的进气口，气压平衡储罐的出气口连通过滤器的进气口，过滤器的出气口连通冷却器的进气口，所述的冷却器的出气口通过气体增压系统连通中压储罐，所述的中压储罐的出气口通过气体分配控制系统连通合金粉生产系统，所述的合金粉生产系统为真空气雾化合金粉生产系统，所述的合金粉生产系统的出气口通过气体回收系统连通气压平衡储罐的进气口。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的低压供气管路包括并联设置的手动供气管路及自动供气管路，所述的手动供气管路包括手动供气管道及手动供气管道上设置的多个手动控制阀门，手动供气管道连接低压气储罐的出气口及气压平衡储罐的进气口，所述的自动供气管路包括自动供气管道，自动供气管道连接低压气储罐的出气口与气压平衡储罐的进气口，所述的自动供气管道上从低压气储罐到气压平衡储罐依次设置自动供气阀门、供气单向阀及供气溢流阀。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的气压平衡储罐包括罐体及罐体上设置的进气口、出气口、安全阀、自动排气口、回气口及泄爆口。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的气体增压系统包括并联设置的两路气体增压管路，所述的气体增压管路包括连通冷却器出气口与中压储罐进气口的增压管道，增压管道上从冷却器到中压储罐依次设置的气路选择阀门、气体过滤器及气体压缩机。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的中压储罐通过中压补气管路连通气压平衡储罐的回气口，所述的中压补气管包括连通中压储罐与气压平衡储罐的中压补气管道，中压补气管道上从中压储罐到气压平衡储罐依次设置的管路启闭阀门、Y型过滤器、补气溢流阀及补气单向阀。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的气压平衡储罐与合金粉生产系统之间通过补气管路连通，所述的补气管路包括连通气压平衡储罐的出气口与合金粉生产系统的补气口的补气管道，补气管道上设置有补气阀。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的气体回收系统包括除尘器、引风机及回收管道，所述的回收管道连通合金粉生产系统的出气口与气压平衡储罐的进气口，所述的回收管道上依次设置除尘器及引风机。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的冷却器为列管式冷却器。
本发明的有益效果为：
1、本发明是设计一种闭路循环的惰性气体循环系统，实现惰性气体的回收利用及系统内压力平衡，该惰性气体循环系统与大型真空气雾化装置配套使用生产合金粉末，能够实现惰性气体的回收再利用，从而降低大型真空气雾化装置惰性气体生产装置1的功耗，能够有效的提高低氧高质量的合金粉末的生产产能，同时降低生产成本提高生产效率。
2、本发明设置有气压平衡罐，并通过低压供气管路及中压补气管路向气压平衡罐内补充惰性气体，保持整个惰性气体循环保护系统及真空气雾化合金粉生产系统的惰性气体平衡，使惰性气体循环系统及真空气雾化合金粉生产系统始终保持在微正压状态，使合金粉末在微正压惰性气体保护下生产，从而有效的防止空气进入合金粉生产系统，防止造成合金粉产品品质降低和增加生产的危险性。
3、本发明的真空气雾化合金粉生产系统通过气体回收系统将惰性气体经除尘后送入气压平衡罐，实现对惰性气体的回收，形成闭路循环的惰性气体循环系统，从而有效的提高惰性气体利用率，降低真空气雾化生产合金粉的生产成本，使本发明适合大型真空气雾化装置。
4、本发明的气压平衡储罐与合金粉生产系统之间通过补气管路连通，当中压储罐的压力不足时，本发明可从气压平衡储罐直接向合金粉生产系统补充惰性气体，保证合金粉生产系统的正常稳定运行。
5、本发明的气压平衡储罐内的惰性气体通过高效过滤器、冷却器，被气体压缩机加压后送至中压储罐，然后通过进入合金粉生产系统。为保证合金粉生产系统和中压储罐的压力稳定，必须保证气压平衡储罐进入气体压缩机的气体流量和参与合金粉生产的惰性气体流量相等。但是，参与合金粉雾化生产的惰性气体流量是时刻变化的，相应气体压缩机的气体流量是相对稳定的，为了保证二者平衡，本发明设置中压补气管路，即，在保证气体压缩机的产气量大于雾化气体流量的前提下，将所剩余部分惰性气体通过中压补气管路直接补入气压平衡储罐内，来达到气压平衡储罐和中压储罐的压力保持平衡的目的。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，一种真空气雾化生产合金粉用惰性气体循环保护系统，包括惰性气体生产装置1、低压气储罐2、气压平衡储罐3、过滤器4、冷却器5、气体压缩机20、中压储罐6、气体分配控制系统7及气体回收系统，所述的惰性气体生产装置1生产惰性气体，所述的惰性气体生产装置1的出气口连通低压气储罐2的进气口，低压气储罐2的出气口通过低压供气管路连通气压平衡储罐3的进气口，低压供气管路包括并联设置的手动供气管路及自动供气管路，所述的手动供气管路包括手动供气管道10及手动供气管道10上设置的多个手动控制阀门11，手动供气管道10连接低压气储罐2的出气口及气压平衡储罐3的进气口32，所述的自动供气管路包括自动供气管道12，自动供气管道12连接低压气储罐2的出气口与气压平衡储罐3的进气口32，所述的自动供气管道12上从低压气储罐2到气压平衡储罐3依次设置自动供气阀门13、供气单向阀14及供气溢流阀15。
所述的低压气储罐2的出气口上设置有阀门，气压平衡储罐3包括罐体31及罐体31上设置的进气口32、出气口33、安全阀34、自动排气口35、回气口36及泄爆口37，所述的气压平衡储罐3的出气口33连通过滤器4的进气口，过滤器4的出气口连通冷却器5的进气口，所述的冷却器5为列管式冷却器5，所述的冷却器5的出气口通过气体增压系统连通中压储罐6的进气口，所述的气体增压系统包括并联设置的两路气体增压管路，所述的气体增压管路包括连通冷却器5出气口与中压储罐6进气口的增压管道17，增压管道17上从冷却器5到中压储罐6依次设置的气路选择阀门18、气体过滤器19及气体压缩机20，气体压缩机20的出气口连通中压储罐6的进气口，所述的中压储罐6的出气口通过气体分配控制系统7连通合金粉生产系统9，所述的合金粉生产系统9为真空气雾化合金粉生产系统，所述的合金粉生产系统9的出气口通过气体回收系统连通气压平衡储罐3的进气口32，所述的气体分配控制系统7通过多个分配管路将惰性气体分配送入合金粉生产系统9。
中压储罐6通过中压补气管路连通气压平衡储罐3的回气口36，所述的中压补气管路包括连通中压储罐6与气压平衡储罐3的中压补气管道21，中压补气管道21上从中压储罐6到气压平衡储罐3依次设置的管路启闭阀门22、Y型过滤器23、补气溢流阀16及补气单向阀8。
气压平衡储罐3与合金粉生产系统9之间通过补气管路连通，所述的补气管路包括连通气压平衡储罐3的出气口与合金粉生产系统9的补气口的补气管道24，补气管道24上设置有补气阀25。
气体回收系统包括除尘器26、引风机27及回收管道28，所述的回收管道28连通合金粉生产系统9的出气口与气压平衡储罐3的进气口32，所述的回收管道28上依次设置除尘器26及引风机27。
使用时，首先对气压平衡储罐3、中压储罐6、低压气储罐2进行压力的设定，本实施例中设定气压平衡储罐3的压力上限为10KPa、压力下限5KPa；中压储罐6的压力上限设为8MPa、压力下限设为6MPa，低压气储罐2的压力下限设定为0.3MPa。
具体工作如下：
当气压平衡储罐3的压力≥10KPa时，此时无需向气压平衡储罐3补气。
当气压平衡储罐3的压力＜5 KPa时，需要向气压平衡储罐3补充惰性气体，此时，如果中压储罐6的压力＞8MPa，中压补气管路连通，中压补气管道21上的管路启闭阀门22开启，中压储罐6内的惰性气体经Y型过滤器23过滤后，从气压平衡储罐3的补气口流入气压平衡储罐3，向气压平衡储罐3内补充惰性气体，在此过程中，中压储罐6压力逐渐降低，当中压储罐6压力低于6MPa时，中压补气管道21上的管路启闭阀门22关闭，低压气储罐2与气压平衡储罐3连通的自动供气管路打开，低压气储罐2向气压平衡储罐3及中压储罐6补充惰性气体，中压储罐6内压力逐渐升高，当中压储罐6内的压力超过8 MPa时，自动供气管路关闭 ，中压补气管路打开，中压储罐6向气压平衡储罐3补充惰性气体，如此循环往复，直至气压平衡储罐3的压力≥10KPa。
当气压平衡储罐3的压力＜5 KPa时，需要向气压平衡储罐3补充惰性气体，此时，如果中压储罐6的压力≤6MPa，低压气储罐2的压力＞0.3MPa，则低压气储罐2向气压平衡储罐3补充惰性气体，惰性气体进入气压平衡储罐3再经过滤器4过滤，经冷却器5冷却后，再经气体压缩机20增压后向中压储罐6补充惰性气体，中压储罐6内压力逐渐升高，当中压储罐6内压力超过8MPa时，中压补气管路自动打开，中压储罐6向气压平衡储罐3补充惰性气体，中压储罐6内压力逐渐降低，等中压储罐6压力低于6MPa时，低压气储罐2向气压平衡储罐3补充惰性气体，如此循环往复，直至气压平衡储罐3的压力≥10KPa。
当气压平衡储罐3的压力＜5 KPa时，需要向气压平衡储罐3补充惰性气体，此时，如果中压储罐6的压力≤6MPa且低压气储罐2的压力≤0.3MPa，则中压储罐6向气压平衡储罐3补气的中压补气管路强制打开，中压储罐6强制向气压平衡储罐3补充惰性气体，以维持气压平衡。
当所有线路都没有补气时，气压平衡储罐3压力只有小于5 KPa，方开始补气。
中压平衡储罐内的惰性气体通过过滤器4、冷却器5、被气体压缩机20加压后送至中压储罐6，然后通过气体分配控制系统7进入合金粉生产系统9，进行合金粉真空气雾化生产，而生产后的惰性气体经除尘器26除尘后，惰性气体在引风机27的作用下送回气压平衡储罐3，实现对惰性气体的回收。实现惰性气体闭路循环控制。
本发明的气体增压系统包括并联设置的两路气体增压管路，可根据实际需要选择一路气体增压管路工作或者两路气体增压管路同时工作。
本发明的低压供气管路包括并联设置的手动供气管路及自动供气管路，可根据实际需要选择手动供气管路或者自动供气管路参与生产。
需要说明的是，以上所述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改，只要没超出本发明技术方案的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。
Claims (8)
1.一种真空气雾化生产合金粉用惰性气体循环保护系统，其特征在于：包括惰性气体生产装置（1）、低压气储罐（2）、气压平衡储罐（3）、过滤器（4）、冷却器（5）、中压储罐（6）、气体分配控制系统（7）及气体回收系统，所述的惰性气体生产装置（1）生产惰性气体，惰性气体生产装置（1）的出气口连通低压气储罐（2）的进气口，低压气储罐（2）的出气口通过低压供气管路连通气压平衡储罐（3）的进气口（32），气压平衡储罐（3）的出气口（33）连通过滤器（4）的进气口，过滤器（4）的出气口连通冷却器（5）的进气口，所述的冷却器（5）的出气口通过气体增压系统连通中压储罐（6），所述的中压储罐（6）的出气口通过气体分配控制系统（7）连通合金粉生产系统（9），所述的合金粉生产系统（9）为真空气雾化合金粉生产系统（9），所述的合金粉生产系统（9）的出气口通过气体回收系统连通气压平衡储罐（3）的进气口。
2.根据权利要求1所述的真空气雾化生产合金粉用惰性气体循环保护系统，其特征在于：所述的低压供气管路包括并联设置的手动供气管路及自动供气管路，所述的手动供气管路包括手动供气管道（10）及手动供气管道（10）上设置的多个手动控制阀门（11），手动供气管道（10）连接低压气储罐（2）的出气口及气压平衡储罐（3）的进气口（32），所述的自动供气管路包括自动供气管道（12），自动供气管道（12）连接低压气储罐（2）的出气口与气压平衡储罐（3）的进气口（32），所述的自动供气管道（12）上从低压气储罐（2）到气压平衡储罐（3）依次设置自动供气阀门（13）、供气单向阀（14）及供气溢流阀（15）。
3.根据权利要求1所述的真空气雾化生产合金粉用惰性气体循环保护系统，其特征在于：所述的气压平衡储罐（3）包括罐体（31）及罐体（31）上设置的进气口（32）、出气口（33）、安全阀（34）、自动排气口（35）、回气口（36）及泄爆口（37）。
4.根据权利要求1所述的真空气雾化生产合金粉用惰性气体循环保护系统，其特征在于：所述的气体增压系统包括并联设置的两路气体增压管路，所述的气体增压管路包括连通冷却器（5）出气口与中压储罐（6）进气口的增压管道（17），增压管道（17）上从冷却器（5）到中压储罐（6）依次设置的气路选择阀门（18）、气体过滤器（19）及气体压缩机（20）。
5.根据权利要求1所述的真空气雾化生产合金粉用惰性气体循环保护系统，其特征在于：所述的中压储罐（6）通过中压补气管路连通气压平衡储罐（3）的回气口（36），所述的中压补气管路包括连通中压储罐（6）与气压平衡储罐（3）的中压补气管道（21），中压补气管道（21）上从中压储罐（6）到气压平衡储罐（3）依次设置的管路启闭阀门（22）、Y型过滤器（23）、补气溢流阀（16）及补气单向阀（8）。
6.根据权利要求1所述的真空气雾化生产合金粉用惰性气体循环保护系统，其特征在于：所述的气压平衡储罐（3）与合金粉生产系统（9）之间通过补气管路连通，所述的补气管路包括连通气压平衡储罐（3）的出气口（33）与合金粉生产系统（9）的补气口的补气管道（24），补气管道（24）上设置有补气阀（25）。
7.根据权利要求1所述的真空气雾化生产合金粉用惰性气体循环保护系统，其特征在于：所述的气体回收系统包括除尘器（26）、引风机（27）及回收管道（28），所述的回收管道（28）连通合金粉生产系统（9）的出气口与气压平衡储罐（3）的进气口（32），所述的回收管道（28）上依次设置除尘器（26）及引风机（27）。
8.根据权利要求1所述的真空气雾化生产合金粉用惰性气体循环保护系统，其特征在于：所述的冷却器（5）为列管式冷却器。
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