CN108317810A - 一体式粉末混合真空干燥装置及粉末混合干燥系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种一体式粉末混合真空干燥装置及粉末混合干燥系统，涉及粉末混合设备技术领域。该装置包括：装置底座，装置主体，装置主体可转动地设置于装置底座，装置主体包括壳体、粉末混合缸、定轴轮系、驱动电机和气密接头。驱动电机和定轴轮系均固定于壳体内，驱动电机与粉末混合缸通过定轴轮系传动连接。粉末混合缸包括中心混粉辊，定轴轮系包括第一连接轴，中心混粉辊以及第一连接轴构成气道，气密接头能够使气道与真空泵连通。粉末混合干燥系统包括真空泵和一体式粉末混合真空干燥装置。一体式粉末混合真空干燥装置及粉末混合干燥系统实现同时完成对金属粉末与陶瓷粉末或不同合金系粉末间的均匀混合及同步干燥动作。
Description
技术领域
本发明涉及粉末混合设备技术领域，具体而言，涉及一种一体式粉末混合真空干燥装置及粉末混合干燥系统。
背景技术
热喷涂、堆焊、激光熔覆工艺能在低性能材料表面制备出高性能或特殊功能的涂层，已被广泛地应用于低性能材料及关键零部件的表面强化与改性。涂层功能已从传统的耐磨损、抗腐蚀、抗氧化涂层发展到抗冲蚀、抗冲击、绝热及其它特殊功能。单一的涂层材料已不能满足所有上述的目的和用途，涂层材料体系也从单一的金属粉末、陶瓷粉末向复合粉末发展，从最初选用的铁基、镍基和钴基自熔合金粉末逐步发展到在这些自熔合金中加入各种高熔点的碳化物、氮化物、硼化物和氧化物陶瓷颗粒形成复合粉末。
复合粉末可以借助热喷涂、堆焊、激光熔覆工艺制备出陶瓷颗粒或晶须增强金属基复合涂层，它将金属的强韧性、良好的工艺性和陶瓷材料优异的耐磨、耐蚀、耐高温和抗氧化特性有机结合起来。为有效获得预期的涂层性能和保证工艺的顺利实施，首先就需要保证金属粉末与陶瓷粉末或不同合金系粉末间的均匀混合。
在工业应用与科学研究中不但时常需要对合金粉末或复合粉末中的组分和配比进行调整，以进行对比分析与工艺优化。目前市面上尚未有专门针对小批量多种类粉末混合的生产设备，粉末生产制备厂家常采用批量生产的专用设备加工制造，粉末配比单一固定、设备体积庞大。而实际工业应用与科学研究中，为优化工艺需要购买粉末生产厂家的粉末进行二次调配，目前通常采用人工手动摇晃混合的方法，也有通过改装榨汁机或豆浆机的方式来进行机械混合，但上述方法存在着混合效率低，混合不均匀，易潮易氧化以及存在安全隐患等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一体式粉末混合真空干燥装置，其能够同时完成对金属粉末与陶瓷粉末或不同合金系粉末间的均匀混合及同步干燥动作，提高效率，降低人工需求。
本发明的另外一个目的在于提供一种粉末混合干燥系统，其包括上述一体式粉末混合真空干燥装置，其具有该一体式粉末混合真空干燥装置的全部特性。
本发明的实施例是这样实现的：
本发明的实施例提供了一种一体式粉末混合真空干燥装置，包括：
装置底座；
装置主体，所述装置主体可转动地设置于所述装置底座，所述装置主体包括壳体、粉末混合缸、定轴轮系、驱动电机和用于与真空泵连接的气密接头；
所述壳体的内部具有容纳腔，所述壳体的远离所述驱动电机的一端具有开口，所述驱动电机和所述定轴轮系均固定于所述壳体内，所述粉末混合缸的缸盖位于所述开口，所述驱动电机的输出轴与所述粉末混合缸通过所述定轴轮系传动连接；
所述粉末混合缸包括中心混粉辊，所述定轴轮系包括第一连接轴，所述第一连接轴与所述中心混粉辊传动连接，所述中心混粉辊的内部以及所述第一连接轴的内部均具有通孔，所述中心混粉辊的内部以及所述第一连接轴的内部构成气道，所述气密接头与所述第一连接轴连接且能够使所述气道与真空泵连通。
另外，根据本发明的实施例提供的一体式粉末混合真空干燥装置，还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的可选实施例中，所述粉末混合缸还包括缸体、齿轮底盘和混合叶片，所述齿轮底盘包括齿部和盘部，所述齿部与所述定轴轮系传动连接，所述缸体设置于所述盘部且能够随所述齿轮底盘运动，所述混合叶片的长度方向与所述缸体的轴向一致，所述混合叶片与所述盘部连接且沿所述盘部的周向布设，所述混合叶片与所述缸体的内壁贴合。
在本发明的可选实施例中，所述定轴轮系包括中心轴、第二连接轴、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮，所述第一齿轮设置于所述中心轴，所述第二齿轮设置于所述第一连接轴，所述第三齿轮设置于所述第二连接轴，所述第四齿轮设置于所述第二连接轴，所述第一齿轮同时与所述第二齿轮、所述第三齿轮啮合，所述第四齿轮与所述齿部啮合。
在本发明的可选实施例中，所述第一连接轴穿设于所述齿轮底盘的中心，所述粉末混合缸还包括旋转轴封，所述第一连接轴与所述中心混粉辊的连接处通过所述旋转轴封密封。
在本发明的可选实施例中，所述气道的在所述中心混粉辊的进气口位于所述中心混粉辊的远离所述驱动电机的一端。
在本发明的可选实施例中，所述所述粉末混合缸还包括粉末过滤装置，所述粉末过滤装置包括滤板固定座和多个粉末过滤板，所述粉末过滤板具有三个中心对称分布的通气口，相邻两个所述粉末过滤板的所述通气口在所述中心混粉辊的轴向的投影相互错开，多个所述粉末过滤板通过所述滤板固定座安装于所述进气口所在处。
在本发明的可选实施例中，所述一体式粉末混合真空干燥装置还包括加热装置，所述加热装置包括粉缸电热管和热管隔温层，所述粉缸电热管绕设于所述粉末混合缸的外部且用于对所述粉末混合缸进行均匀加热，所述热管隔温层设置于所述粉缸电热管的外部。
在本发明的可选实施例中，所述气密接头为旋转气密接头。
在本发明的可选实施例中，所述装置主体的重心位于所述装置主体在所述装置底座转动时的转动轴线的下方。
本发明的实施例提供了一种粉末混合干燥系统，包括真空泵和上述任一项所述的一体式粉末混合真空干燥装置，所述真空泵连接于所述一体式粉末混合真空干燥装置的所述气密接头。
本发明的有益效果是：
一体式粉末混合真空干燥装置能够实现同时完成对金属粉末与陶瓷粉末或不同合金系粉末间的均匀混合及同步干燥动作。
通过装置内部结构的创新设计可充分保证小批量多种类粉末混合的均匀程度，而且在此基础上加上了粉末真空干燥的功能，在对粉末进行均匀混合的同时即可对粉末进行彻底的干燥，免去了以往粉末干燥混合需要分步进行的麻烦，极大的方便了日常的科研工作，除此之外一体式粉末混合真空干燥装置还保持了较小的体积，便于安装于车间与实验室。
粉末混合干燥系统通过为一体式粉末混合真空干燥装置直接配备真空泵，使得一体式粉末混合真空干燥装置的适用性更佳，不用再另行配备真空泵就可以直接进行复合粉末的混合干燥，十分实用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的实施例1提供的一体式粉末混合真空干燥装置的整体外观图；
图2为图1的侧视剖视图；
图3为装置主体内部的工作部分示意图；
图4为图3的局部剖视图；
图5为图3中的定轴轮系的轴测图；
图6为加热装置构成图；
图7为图6的爆炸图；
图8为粉末混合缸的分解示意图；
图9为设备转矩传递的定轴轮系的机构简图；
图10为气道示意图；
图11为图10抽气时的气体流向示意图；
图12为粉末过滤装置的示意图；
图13为粉末过滤板的示意图；
图14为粉末过滤板相互间位置关系的分解示意图。
图标：100-一体式粉末混合真空干燥装置；101-粉末混合缸；102-热管隔温层；103-粉缸电热管；104-混合叶片；105-粉末过滤装置；1051-滤板固定座；1052-粉末过滤板；106-中心混粉辊；107-旋转轴封；108-齿轮底盘；1081-齿部；200-加热装置；201-定轴轮系；202-旋转气密接头；203-第一连接轴；204-第二齿轮；205-中心轴；206-第一齿轮；207-第二连接轴；208-第三齿轮；209-第四齿轮；301-驱动电机。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
请参照图1至图14，本实施例提供了一种一体式粉末混合真空干燥装置100，包括：
装置底座；
装置主体，装置主体可转动地设置于装置底座，装置主体包括壳体、粉末混合缸101、定轴轮系201、驱动电机301和用于与真空泵连接的气密接头；
壳体的内部具有容纳腔，壳体的远离驱动电机301的一端具有开口，驱动电机301和定轴轮系201均固定于壳体内，粉末混合缸101的缸盖位于开口，驱动电机301的输出轴与粉末混合缸101通过定轴轮系201传动连接；
粉末混合缸101包括中心混粉辊106，定轴轮系201包括第一连接轴203，第一连接轴203与中心混粉辊106传动连接，中心混粉辊106的内部以及第一连接轴203的内部均具有通孔，中心混粉辊106的内部以及第一连接轴203的内部构成气道，气密接头与第一连接轴203连接且能够使气道与真空泵连通。
其中，气密接头为旋转气密接头202。旋转气密接头202两接口间可以在有相对回转运动的情况下仍保持良好的气密性。
其中，装置主体的重心位于装置主体在装置底座转动时的转动轴线的下方。保证其在无外界干涉情况下保持竖直状态。
具体的，粉末混合缸101还包括缸体、齿轮底盘108和混合叶片104，齿轮底盘108包括齿部1081和盘部，齿部1081与定轴轮系201传动连接，缸体设置于盘部且能够随齿轮底盘108运动，混合叶片104的长度方向与缸体的轴向一致，混合叶片104与盘部连接且沿盘部的周向布设，混合叶片104与缸体的内壁贴合。
其中，齿部1081和盘部是通过一个管部连接，混合叶片104可以通过焊接或者过盈配合的方式与盘部连接。齿轮底盘108的中心有供第一连接轴203与中心混粉辊106连接的通道。第一连接轴203穿设于齿轮底盘108的中心，粉末混合缸101还包括旋转轴封107，第一连接轴203与中心混粉辊106的连接处通过旋转轴封107密封。这样可以保证粉末混合的时候不会发生粉末的泄漏。
具体的，定轴轮系201包括中心轴205、第二连接轴207、第一齿轮206、第二齿轮204、第三齿轮208和第四齿轮209，第一齿轮206设置于中心轴205，第二齿轮204设置于第一连接轴203，第三齿轮208设置于第二连接轴207，第四齿轮209设置于第二连接轴207，第一齿轮206同时与第二齿轮204、第三齿轮208啮合，第四齿轮209与齿部1081啮合。
定轴轮系201可以进行动作分解，通过多组齿轮的啮合，将驱动电机301输出的单一的旋转分解为两个不同的旋向。中心混粉辊106与混合叶片104之间相互独立，二者沿不同方向旋转。
具体的，气道的在中心混粉辊106的进气口位于中心混粉辊106的远离驱动电机301的一端。以保证一体式粉末混合真空干燥装置100处于竖直状态的情况下进气口尽可能远离加入的粉末。
详细的，粉末混合缸101还包括粉末过滤装置105，粉末过滤装置105包括滤板固定座1051和多个粉末过滤板1052，粉末过滤板1052具有三个中心对称分布的通气口，相邻两个粉末过滤板1052的通气口在中心混粉辊106的轴向的投影相互错开以构成交错互通的气路，多个粉末过滤板1052通过滤板固定座1051安装于进气口所在处。在保证气体可以被顺畅抽离缸体内部的同时，对粉末流起到了较大阻碍效果，进一步保证了在抽真空时不会将粉末吸入气道而对气密接头等部件产生不良影响。
具体的，一体式粉末混合真空干燥装置100还包括加热装置200，加热装置200包括粉缸电热管103和由良好隔温材料制成的热管隔温层102，粉缸电热管103绕设于粉末混合缸101的外部且用于对粉末混合缸101进行均匀加热，热管隔温层102设置于粉缸电热管103的外部。
详细的，粉缸电热管103呈螺旋状缠绕，热管隔温层102将高温部分与操作人员可触及的部分进行隔离，保证设备操作人员在使用设备时的安全。并且粉缸电热管103带有测温传感器，通过外部设定程序可以控制加热的温度以及加热的时间，防止设备因为长时间工作而导致过度加热而产生安全隐患。测温传感器以及外部设定程序可以参照现有技术，此处不再赘述。
本实施例的原理是：
以90％Ni55(金属粉末)+10％TiC(陶瓷粉末)、80％Ni55(金属粉末)+20％TiC(陶瓷粉末)均匀混合形成复合粉末为例，将已经配置好比例的多组分粉末倒入粉末混合缸101内，盖好缸盖。
首先在旋转气密接头202处连接上真空泵，真空泵开始工作，粉末混合缸101内部的空气通过设置于中心混粉辊106端部的粉末过滤装置105，经过机构内部预制的气道抽离粉末混合缸101内部。气道的进气口在装置主体处于竖直状态情况下，处在远离粉缸底部粉末的高位，尽可能保证粉末混合缸101内部在抽真空时不会将粉末吸入气道。并且过滤装置内部由多片制成特殊形状的粉末过滤板1052构成，每片粉末过滤板1052边缘都开有通气口，保证设备的正常工作，同时减少实验粉末的损失。
当粉末混合缸101内部被抽真空后，粉缸电热管103开始工作，使原本粉末内部存在的水分转化为气态由真空泵抽离粉末混合缸101内部，保证装置在加热粉末时不会导致粉末进一步氧化而影响实验结果。
与此同时驱动电机301启动，电机输出转矩经过定轴轮系201的传递，将驱动电机301输出的单向回转运动，分解为顺逆两向转动分别驱动中心混粉辊106与混合叶片104两部分，使上述两部分部件产生相反的回转运动，保证粉末颗粒间可以形成充分的相对运动使粉末混合的更加均匀，并且在所需粉末量较少时也能保证良好的混合效果。设备进入粉末混合步骤后粉缸电热管103的加热与真空泵的抽真空动作将会持续进行，使得能够对粉末进行彻底的真空干燥。真空泵通过旋转气密接头202与气道相连，这就能够在保证真空泵处于相对固定位置的情况下，也能够完成对粉末混合缸101内部抽真空的动作。
粉末混合动作持续时间可根据需要进行具体设定，当完成设定的混粉操作后，驱动电机301停止工作，如果粉末混合缸101仍处于较高温度时真空泵仍会继续工作，直到粉末温度逐渐冷却至室温后才停止，保证混合后高温粉末不会因为与空气接触而产生氧化反应。但通常由于粉末混合缸101内部的粉末处于持续翻动状态，受热均匀，粉末颗粒与外部接触面积大，粉堆干燥效率较高一般来说加热干燥过程不会长于粉末混合所需时间，当完成粉末均匀混合后一般也完成了对粉末的冷却。在完成所有干燥冷却工作后可将装置主体进行翻转，打开粉末混合缸101的缸盖倒出内部粉末，从而完成对多组分粉末的混合。
Ni基合金粉末+Co基合金粉末形成多合金系复合粉末的混合干燥也可参照上述步骤。
本实施例的一体式粉末混合真空干燥装置100能够高效的同时完成对多组分粉末的干燥与混合动作，免去了采用热喷涂、堆焊、激光熔覆等工艺制备高性能涂层领域需要将粉末干燥与粉末混合分为两部分完成的烦恼，相较于传统的人工手动摇晃混合的方法，以及通过改装榨汁机或豆浆机的方式来进行机械混合的方法而言，显著提高了效率，降低了人工需求。
实施例2
本实施例提供一种粉末混合干燥系统，包括真空泵和实施例1中的一体式粉末混合真空干燥装置100，真空泵连接于一体式粉末混合真空干燥装置100的气密接头。
通过使用实施例1中的一体式粉末混合真空干燥装置100，粉末混合干燥系统能够很好地制作复合粉末，使多种粉末混合均匀、不易潮湿氧化，提高复合粉末制作效率。
综上所述，本发明的一体式粉末混合真空干燥装置100能够实现同时完成对金属粉末与陶瓷粉末或不同合金系粉末间的均匀混合及同步干燥动作。
通过装置内部结构的创新设计可充分保证小批量多种类粉末混合的均匀程度，而且在此基础上加上了粉末真空干燥的功能，在对粉末进行均匀混合的同时即可对粉末进行彻底的干燥，免去了以往粉末干燥混合需要分步进行的麻烦，极大的方便了日常的科研工作，除此之外一体式粉末混合真空干燥装置100还保持了较小的体积，便于安装于车间与实验室。
粉末混合干燥系统通过为一体式粉末混合真空干燥装置100直接配备真空泵，使得一体式粉末混合真空干燥装置100的适用性更佳，不用再另行配备真空泵就可以直接进行复合粉末的混合干燥，十分实用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种一体式粉末混合真空干燥装置，其特征在于，包括：
装置底座；
装置主体，所述装置主体可转动地设置于所述装置底座，所述装置主体包括壳体、粉末混合缸、定轴轮系、驱动电机和用于与真空泵连接的气密接头；
所述壳体的内部具有容纳腔，所述壳体的远离所述驱动电机的一端具有开口，所述驱动电机和所述定轴轮系均固定于所述壳体内，所述粉末混合缸的缸盖位于所述开口，所述驱动电机的输出轴与所述粉末混合缸通过所述定轴轮系传动连接；
所述粉末混合缸包括中心混粉辊，所述定轴轮系包括第一连接轴，所述第一连接轴与所述中心混粉辊传动连接，所述中心混粉辊的内部以及所述第一连接轴的内部均具有通孔，所述中心混粉辊的内部以及所述第一连接轴的内部构成气道，所述气密接头与所述第一连接轴连接且能够使所述气道与真空泵连通。
2.根据权利要求1所述的一体式粉末混合真空干燥装置，其特征在于，所述粉末混合缸还包括缸体、齿轮底盘和混合叶片，所述齿轮底盘包括齿部和盘部，所述齿部与所述定轴轮系传动连接，所述缸体设置于所述盘部且能够随所述齿轮底盘运动，所述混合叶片的长度方向与所述缸体的轴向一致，所述混合叶片与所述盘部连接且沿所述盘部的周向布设，所述混合叶片与所述缸体的内壁贴合。
3.根据权利要求2所述的一体式粉末混合真空干燥装置，其特征在于，所述定轴轮系包括中心轴、第二连接轴、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮，所述第一齿轮设置于所述中心轴，所述第二齿轮设置于所述第一连接轴，所述第三齿轮设置于所述第二连接轴，所述第四齿轮设置于所述第二连接轴，所述第一齿轮同时与所述第二齿轮、所述第三齿轮啮合，所述第四齿轮与所述齿部啮合。
4.根据权利要求2所述的一体式粉末混合真空干燥装置，其特征在于，所述第一连接轴穿设于所述齿轮底盘的中心，所述粉末混合缸还包括旋转轴封，所述第一连接轴与所述中心混粉辊的连接处通过所述旋转轴封密封。
5.根据权利要求1所述的一体式粉末混合真空干燥装置，其特征在于，所述气道的在所述中心混粉辊的进气口位于所述中心混粉辊的远离所述驱动电机的一端。
6.根据权利要求5所述的一体式粉末混合真空干燥装置，其特征在于，所述所述粉末混合缸还包括粉末过滤装置，所述粉末过滤装置包括滤板固定座和多个粉末过滤板，所述粉末过滤板具有三个中心对称分布的通气口，相邻两个所述粉末过滤板的所述通气口在所述中心混粉辊的轴向的投影相互错开，多个所述粉末过滤板通过所述滤板固定座安装于所述进气口所在处。
7.根据权利要求1所述的一体式粉末混合真空干燥装置，其特征在于，所述一体式粉末混合真空干燥装置还包括加热装置，所述加热装置包括粉缸电热管和热管隔温层，所述粉缸电热管绕设于所述粉末混合缸的外部且用于对所述粉末混合缸进行均匀加热，所述热管隔温层设置于所述粉缸电热管的外部。
8.根据权利要求1所述的一体式粉末混合真空干燥装置，其特征在于，所述气密接头为旋转气密接头。
9.根据权利要求1所述的一体式粉末混合真空干燥装置，其特征在于，所述装置主体的重心位于所述装置主体在所述装置底座转动时的转动轴线的下方。
10.一种粉末混合干燥系统，其特征在于，包括真空泵和权利要求1-9任一项所述的一体式粉末混合真空干燥装置，所述真空泵连接于所述一体式粉末混合真空干燥装置的所述气密接头。
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