CN109304474A - Icp等离子制粉设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种ICP等离子制粉设备，包含送丝装置、ICP等离子本体、冷水系统、供气系统、真空泵和旋风装置，ICP等离子本体包含环形支架、粉末冷却器弯管、等离子炬头和壳体，环形支架固定设置，粉末冷却器弯管固定在环形支架下侧，送丝装置设置在环形支架的上方，等离子炬头设置在环形支架下侧，等离子炬头上端端部开有沿竖直方向开设的通孔，金属丝从送丝装置出料沿竖直方向从等离子炬头上端通孔内穿入等离子炬头并沿等离子炬头竖直中轴线向下穿出等离子炬头，粉末冷却器弯管与冷水系统连接，等离子炬头与供气系统连接，旋风装置通过真空泵与壳体内腔连通。本发明快速将预热金属升华，利用瞬间高温实现固体升华过程，提高细粉收集率。
Description
技术领域
本发明涉及一种制粉设备，特别是一种ICP等离子制粉设备。
背景技术
金属制粉设备目前采用雾化制粉技术，将金属由固体加热至熔融状态，金属液滴在重力作用下通过高压气盘，在高压气作用下将液滴吹散；分散的小液滴在雾化桶内迅速冷却固化，形成粉末颗粒，经过旋风分离技术收集粉末。收集到粉末颗粒大小不一，雾化制粉大小主要集中在60um~100um,能够应用于3D打印的40um~60um粉末较少，生产效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种ICP等离子制粉设备，提高细粉收集率。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种ICP等离子制粉设备，其特征在于：包含送丝装置、ICP等离子本体、冷水系统、供气系统、真空泵和旋风装置，ICP等离子本体包含环形支架、粉末冷却器弯管、等离子炬头和壳体，环形支架、粉末冷却器弯管和等离子炬头设置在壳体内侧，环形支架固定设置，粉末冷却器弯管固定在环形支架下侧，送丝装置设置在环形支架的上方，等离子炬头设置在环形支架下侧并且位于送丝装置正下方，等离子炬头沿竖直方向设置并且等离子炬头上端端部开有沿竖直方向开设的通孔，金属丝从送丝装置出料沿竖直方向从等离子炬头上端通孔内穿入等离子炬头并沿等离子炬头竖直中轴线向下穿出等离子炬头，粉末冷却器弯管与冷水系统连接，等离子炬头与供气系统连接，旋风装置通过真空泵与壳体内腔连通。
进一步地，所述送丝装置包含送丝支架、四个送丝轮、送丝驱动电机、送丝盘和送丝导向管，送丝盘转动设置在送丝支架上侧，四个送丝轮分为两组并且转动设置在送丝支架上，两组送丝轮沿竖直方向上下设置并且每组两个送丝轮相互左右啮合设置在送丝盘下方，其中一个送丝轮与送丝驱动电机连接由送丝驱动电机驱动旋转，送丝导向管沿竖直方向设置并且送丝导向管固定在送丝支架上，送丝导向管上端位于两组送丝轮正下方。
进一步地，所述送丝装置与等离子炬头之间设置有刚玉套管，刚玉套管沿竖直方向设置并且刚玉套管上端通过快插接头固定在送丝导管下端，刚玉套管下端设置在等离子炬头上端通孔上侧。
进一步地，所述等离子炬头包含炬头燃烧气体管体、炬头控制气体管体、炬头冷却气体管体和炬头支架，通孔设置在炬头支架上端并且沿竖直方向贯穿炬头支架上端端面，炬头支架为下端开口的筒体外壳并且炬头支架下端内壁上设置有三层台阶结构，炬头燃烧气体管体、炬头控制气体管体和炬头冷却气体管体由内向外依次套设设置，炬头燃烧气体管体、炬头控制气体管体和炬头冷却气体管体上端固定在炬头支架内壁上并且分别对应设置在一层台阶结构上，每层台阶结构分别开设有两个进气口，两个进气口均沿台阶结构切线方向设置并且两个进气口以等离子炬头横截面中心点呈点对称设置。
进一步地，所述炬头支架包含燃烧气体支架、炬头控制气体支架和炬头冷却气体支架，燃烧气体支架、炬头控制气体支架和炬头冷却气体支架内壁上分别设置有一个台阶结构，燃烧气体支架、炬头控制气体支架和炬头冷却气体支架为环形支架并且截面为Z型，燃烧气体支架、炬头控制气体支架和炬头冷却气体支架依次相互嵌套固定构成炬头支架。
进一步地，所述等离子炬头上设置有炬头提升机构，炬头提升机构包含提升支架、竖直滑竿和提升气缸，提升支架为水平设置的L型支架，等离子炬头固定在L型支架侧面，三根竖直滑竿呈三角形分布并且三根竖直滑竿下端分别固定在L型支架上侧面上，环形支架上设置由于竖直滑竿匹配的滑竿套，竖直滑竿上端穿过滑竿套滑动设置在滑竿套内，提升气缸沿竖直方向固定在环形支架上侧，L型支架固定在提升气缸的活塞杆下端由提升气缸驱动沿竖直方向升降。
进一步地，所述ICP等离子本体还包含同轴电缆机构，同轴电缆机构设置在等离子炬头外侧对等离子炬头内部金属丝进行预热。
进一步地，所述同轴电缆机构包含感应线圈、同轴电缆和高频发生装置，同轴电缆一端穿出高频发生装置并且沿水平方向设置，感应线圈呈螺旋形设置并且套设在等离子炬头外侧，感应线圈一端与同轴电缆连接，感应线圈另一端穿入高频发生装置与同轴电缆构成回路从而为感应线圈提供高频电流。
进一步地，所述高频发生装置包含变压器柜、高压柜、低压柜和振荡柜，变压器柜、高压柜、低压柜和振荡柜依次连接用于产生150KW、频率40HZ~50HZ的高频电，通过同轴电缆连接到感应线圈上。
进一步地，所述环形支架上设置有炬头燃烧气体接口、炬头控制气体接口和炬头冷却气体接口，供气系统通过炬头燃烧气体接口、炬头控制气体接口和炬头冷却气体接口分别与ICP等离子本体连接。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、本发明快速将预热金属升华，通过冷却系统凝华，收集细粉，改变了传统收集粉末时由固态→液态→固态的形式，利用瞬间高温实现固体升华过程，提高细粉收集率；
2、本发明金属丝从等离子炬头中心穿过，在气旋控制下，能够将金属丝稳定在火焰中心，通过改变外部结构达到自对中的效果；
3、利用奥斯特原理，将传统电极等离子改为ICP等离子，控制电流、进气口流量调节预热温度，经过感应线圈预热，提高成品质量。
附图说明
图1是本发明的ICP等离子制粉设备的示意图。
图2是本发明的ICP等离子本体的示意图。
图3是本发明的送丝装置的示意图。
图4是本发明的等离子炬头的剖视图。
图5是本发明的等离子炬头的俯视图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
本发明中ICP为电感耦合等离子体，英文Inductively Coupled Plasma，缩写ICP，是一种通过随时间变化的磁场电磁感应产生电流作为能量来源的等离子体源。
如图1和图2所示，本发明的一种ICP等离子制粉设备，包含送丝装置1、ICP等离子本体2、冷水系统3、供气系统4、真空泵5和旋风装置6，ICP等离子本体2包含环形支架7、粉末冷却器弯管8、等离子炬头9和壳体，环形支架7、粉末冷却器弯管8和等离子炬头9设置在壳体内侧，环形支架7固定设置，粉末冷却器弯管8固定在环形支架7下侧，送丝装置1设置在环形支架7的上方，等离子炬头9设置在环形支架7下侧并且位于送丝装置1正下方，等离子炬头9沿竖直方向设置并且等离子炬头9上端端部开有沿竖直方向开设的通孔，金属丝从送丝装置1出料沿竖直方向从等离子炬头9上端通孔内穿入等离子炬头9并沿等离子炬头9竖直中轴线向下穿出等离子炬头9，粉末冷却器弯管8与冷水系统3连接，等离子炬头9与供气系统4连接，旋风装置6通过真空泵5与壳体内腔连通。
如图3所示，送丝装置1包含送丝支架10、四个送丝轮11、送丝驱动电机12、送丝盘13和送丝导向管14，送丝盘13转动设置在送丝支架10上侧，四个送丝轮11分为两组并且转动设置在送丝支架10上，两组送丝轮11沿竖直方向上下设置并且每组两个送丝轮11相互左右啮合设置在送丝盘13下方，其中一个送丝轮11与送丝驱动电机12连接由送丝驱动电机12驱动旋转，送丝导向管14沿竖直方向设置并且送丝导向管14固定在送丝支架10上，送丝导向管14上端位于两组送丝轮11正下方。
送丝装置1与等离子炬头9之间设置有刚玉套管15，刚玉套管15沿竖直方向设置并且刚玉套管15上端通过快插接头16固定在送丝导管下端，刚玉套管15下端设置在等离子炬头9上端通孔上侧。
如图4和图5所示，等离子炬头9包含炬头燃烧气体管体17、炬头控制气体管体18、炬头冷却气体管体19和炬头支架，通孔24设置在炬头支架上端并且沿竖直方向贯穿炬头支架上端端面，炬头支架为下端开口的筒体外壳并且炬头支架下端内壁上设置有三层台阶结构，炬头燃烧气体管体17、炬头控制气体管体18和炬头冷却气体管体19由内向外依次套设设置，炬头燃烧气体管体17、炬头控制气体管体18和炬头冷却气体管体19上端固定在炬头支架内壁上并且分别对应设置在一层台阶结构25上，每层台阶结构25分别开设有两个进气口23，两个进气口均沿台阶结构切线方向设置并且两个进气口以等离子炬头9横截面中心点呈点对称设置。
炬头支架包含燃烧气体支架20、炬头控制气体支架21和炬头冷却气体支架22，燃烧气体支架20、炬头控制气体支架21和炬头冷却气体支架22内壁上分别设置有一个台阶结构，燃烧气体支架20、炬头控制气体支架21和炬头冷却气体支架22为环形支架并且截面为Z型，燃烧气体支架20、炬头控制气体支架21和炬头冷却气体支架22依次相互嵌套固定构成炬头支架。
等离子炬头9上设置有炬头提升机构，炬头提升机构包含提升支架26、竖直滑竿27和提升气缸28，提升支架26为水平设置的L型支架，等离子炬头9固定在L型支架侧面，三根竖直滑竿27呈三角形分布并且三根竖直滑竿27下端分别固定在L型支架上侧面上，环形支架7上设置由于竖直滑竿27匹配的滑竿套29，竖直滑竿27上端穿过滑竿套29滑动设置在滑竿套29内，提升气缸28沿竖直方向固定在环形支架7上侧，L型支架固定在提升气缸28的活塞杆下端由提升气缸28驱动沿竖直方向升降。
ICP等离子本体2还包含同轴电缆机构，同轴电缆机构设置在等离子炬头9外侧对等离子炬头9内部金属丝进行预热。同轴电缆机构包含感应线圈30、同轴电缆31和高频发生装置，同轴电缆31一端穿出高频发生装置并且沿水平方向设置，感应线圈30呈螺旋形设置并且套设在等离子炬头9外侧，感应线圈30一端与同轴电缆31连接，感应线圈30另一端穿入高频发生装置与同轴电缆31构成回路从而为感应线圈30提供高频电流。
高频发生装置包含变压器柜32、高压柜33、低压柜34和振荡柜35，变压器柜32、高压柜33、低压柜34和振荡柜35依次连接用于产生150KW、频率40HZ~50HZ的高频电，通过同轴电缆31连接到感应线圈30上。
环形支架7上设置有炬头燃烧气体接口36、炬头控制气体接口37和炬头冷却气体接口38，供气系统4通过炬头燃烧气体接口36、炬头控制气体接口37和炬头冷却气体接口38分别与ICP等离子本体2连接。
本发明工作原理为：低压柜、高压柜、变压器、振荡柜组成高频发生装置，产生150KW，频率在40HZ~50HZ之间高频电，通过同轴电缆连接到感应线圈上。结合奥斯特电生磁原理，金属丝材在向下运动过程中受到磁场影响，感应生热，温度通过预热感应气的流量调节控制在100℃~200℃。等离子炬头在高频磁场作用下电力气体产生6000℃~10000℃的高温火焰，金属钛丝的沸点在3200℃，送丝室调节送丝速度，保证钛丝经过高温火焰气化。粉末冷却气采用72m3/h,
在粉末冷却气及水冷系统作用下带走桶内温度，形成细小粉末颗粒，最终在旋风装置进行收集。
本发明快速将预热金属升华，通过冷却系统凝华，收集细粉，改变了传统收集粉末时由固态→液态→固态的形式，利用瞬间高温实现固体升华过程，提高细粉收集率；本发明金属丝从等离子炬头中心穿过，在气旋控制下，能够将金属丝稳定在火焰中心，通过改变外部结构达到自对中的效果；利用奥斯特原理，将传统电极等离子改为ICP等离子，控制电流、进气口流量调节预热温度，经过感应线圈预热，提高成品质量。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种ICP等离子制粉设备，其特征在于：包含送丝装置、ICP等离子本体、冷水系统、供气系统、真空泵和旋风装置，ICP等离子本体包含环形支架、粉末冷却器弯管、等离子炬头和壳体，环形支架、粉末冷却器弯管和等离子炬头设置在壳体内侧，环形支架固定设置，粉末冷却器弯管固定在环形支架下侧，送丝装置设置在环形支架的上方，等离子炬头设置在环形支架下侧并且位于送丝装置正下方，等离子炬头沿竖直方向设置并且等离子炬头上端端部开有沿竖直方向开设的通孔，金属丝从送丝装置出料沿竖直方向从等离子炬头上端通孔内穿入等离子炬头并沿等离子炬头竖直中轴线向下穿出等离子炬头，粉末冷却器弯管与冷水系统连接，等离子炬头与供气系统连接，旋风装置通过真空泵与壳体内腔连通。
2.按照权利要求1所述的ICP等离子制粉设备，其特征在于：所述送丝装置包含送丝支架、四个送丝轮、送丝驱动电机、送丝盘和送丝导向管，送丝盘转动设置在送丝支架上侧，四个送丝轮分为两组并且转动设置在送丝支架上，两组送丝轮沿竖直方向上下设置并且每组两个送丝轮相互左右啮合设置在送丝盘下方，其中一个送丝轮与送丝驱动电机连接由送丝驱动电机驱动旋转，送丝导向管沿竖直方向设置并且送丝导向管固定在送丝支架上，送丝导向管上端位于两组送丝轮正下方。
3.按照权利要求1所述的ICP等离子制粉设备，其特征在于：所述送丝装置与等离子炬头之间设置有刚玉套管，刚玉套管沿竖直方向设置并且刚玉套管上端通过快插接头固定在送丝导管下端，刚玉套管下端设置在等离子炬头上端通孔上侧。
4.按照权利要求1所述的ICP等离子制粉设备，其特征在于：所述等离子炬头包含炬头燃烧气体管体、炬头控制气体管体、炬头冷却气体管体和炬头支架，通孔设置在炬头支架上端并且沿竖直方向贯穿炬头支架上端端面，炬头支架为下端开口的筒体外壳并且炬头支架下端内壁上设置有三层台阶结构，炬头燃烧气体管体、炬头控制气体管体和炬头冷却气体管体由内向外依次套设设置，炬头燃烧气体管体、炬头控制气体管体和炬头冷却气体管体上端固定在炬头支架内壁上并且分别对应设置在一层台阶结构上，每层台阶结构分别开设有两个进气口，两个进气口均沿台阶结构切线方向设置并且两个进气口以等离子炬头横截面中心点呈点对称设置。
5.按照权利要求4所述的ICP等离子制粉设备，其特征在于：所述炬头支架包含燃烧气体支架、炬头控制气体支架和炬头冷却气体支架，燃烧气体支架、炬头控制气体支架和炬头冷却气体支架内壁上分别设置有一个台阶结构，燃烧气体支架、炬头控制气体支架和炬头冷却气体支架为环形支架并且截面为Z型，燃烧气体支架、炬头控制气体支架和炬头冷却气体支架依次相互嵌套固定构成炬头支架。
6.按照权利要求1所述的ICP等离子制粉设备，其特征在于：所述等离子炬头上设置有炬头提升机构，炬头提升机构包含提升支架、竖直滑竿和提升气缸，提升支架为水平设置的L型支架，等离子炬头固定在L型支架侧面，三根竖直滑竿呈三角形分布并且三根竖直滑竿下端分别固定在L型支架上侧面上，环形支架上设置由于竖直滑竿匹配的滑竿套，竖直滑竿上端穿过滑竿套滑动设置在滑竿套内，提升气缸沿竖直方向固定在环形支架上侧，L型支架固定在提升气缸的活塞杆下端由提升气缸驱动沿竖直方向升降。
7.按照权利要求1所述的ICP等离子制粉设备，其特征在于：所述ICP等离子本体还包含同轴电缆机构，同轴电缆机构设置在等离子炬头外侧对等离子炬头内部金属丝进行预热。
8.按照权利要求7所述的ICP等离子制粉设备，其特征在于：所述同轴电缆机构包含感应线圈、同轴电缆和高频发生装置，同轴电缆一端穿出高频发生装置并且沿水平方向设置，感应线圈呈螺旋形设置并且套设在等离子炬头外侧，感应线圈一端与同轴电缆连接，感应线圈另一端穿入高频发生装置与同轴电缆构成回路从而为感应线圈提供高频电流。
9.按照权利要求8所述的ICP等离子制粉设备，其特征在于：所述高频发生装置包含变压器柜、高压柜、低压柜和振荡柜，变压器柜、高压柜、低压柜和振荡柜依次连接用于产生150KW、频率40HZ~50HZ的高频电，通过同轴电缆连接到感应线圈上。
10.按照权利要求1所述的ICP等离子制粉设备，其特征在于：所述环形支架上设置有炬头燃烧气体接口、炬头控制气体接口和炬头冷却气体接口，供气系统通过炬头燃烧气体接口、炬头控制气体接口和炬头冷却气体接口分别与ICP等离子本体连接。
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