CN110434351A - 一种旋转电极制粉设备及其气体冷却循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋转电极制粉设备用气体冷却循环系统，包括气体冷却装置，气体冷却装置的进气口与雾化室连通连接，气体冷却装置通过管道与雾化室和等离子枪连通连接。发明一种旋转电极制粉设备用气体冷却循环系统，能够实现冷却气体的循环利用，大大降低了生产成本；同时通过预抽真空后将氦气和氩气进行混合，实现了大功率等离子枪的稳定起弧以及正常熔炼。
Description
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种气体冷却循环系统，本申请还涉及一种旋转电极制粉设备。
背景技术
等离子旋转电极制粉设备是目前制备高性能金属粉末的核心设备，其主要优点在于该设备制备的金属粉末具有球形度好，空心粉少等特点，制备的金属粉末大量用于3D打印相关增材技术领域以及热等静压制备金属坯件等粉末冶金领域。
采用旋转电极制备金属粉末的核心技术之一是要将熔融态的金属粉末在惰性气体环境下快速冷却，冷却速度为104-106℃/s，冷却效果不佳容易在雾化室内壁上团积粉末，而且球形度也不能满足使用。另外，氦气具有优良的导热性能，是旋转电极制备金属粉末技术领域实现金属粉末快速冷却的理想气体。
目前由于氦气价格昂贵，基本上大多旋转电极制粉设备采用氩气作为冷却气体并且即用即排，首先冷却效果不好，其次氩气环境下等离子枪实际输出功率小，不能制备高熔点金属粉末。另外，如果单纯采用纯氦气作为冷却气体，等离子枪起弧困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种旋转电极制粉设备用气体冷却循环系统，能够实现冷却气体的循环利用，大大降低了生产成本。
本发明所采用的技术方案是，一种旋转电极制粉设备用气体冷却循环系统，包括气体冷却装置，气体冷却装置的进气口与雾化室连通连接，气体冷却装置通过管道与雾化室和等离子枪连通连接。
本发明的特点还在于：
还包括有气体循环控制系统，气体循环控制系统包括PLC控制器；气体冷却装置的进气口处配设有第一温度传感器，气体冷却装置出气口配设有第二温度传感器，PLC控制器与第一温度传感器、第二温度传感器和等离子枪均信号连接。
雾化室的出气口上配设有安全阀和第二压力传感器，第二压力传感器和安全阀均与PLC控制器信号连接。
气体冷却装置的进气口与雾化室间还配设有气体过滤装置，气体过滤装置的进气口与雾化室连通连接，气体过滤装置的出气口与气体冷却装置的进气口连通连接。
气体过滤装置包括通过管道连通连接的旋流器和过滤器，旋流器的进气口与雾化室连通连接，过滤器的出气口与气体冷却装置连通连接。
气体冷却装置的出气口与雾化室和等离子枪间配设有循环气体压缩装置，循环气体压缩装置包括通过管道连通连接的压缩机和过渡气罐，压缩机的进气口与气体冷却装置的出气口连通连接，过渡气罐的出气口分别通过管道与等离子枪和雾化室连通连接。
气体冷却装置与压缩机间的管道侧壁上连通连接有风机，风机与靠近气体冷却装置处的管道之间的夹角不大于45°。
过渡气罐上配设有第三压力传感器，过渡气罐与等离子枪间配设有第一温度、流量、压力传感器和第五电磁阀，过渡气罐与雾化室间配设有第二温度、流量、压力传感器和第六电磁阀；第一温度、流量、压力传感器、第五电磁阀、第二温度、流量、压力传感器、第六电磁阀和第三压力传感器均与PLC控制器信号连接。
雾化室上还连通连接有供气系统，供气系统包括混气罐，混气罐通过管道分别连通连接有氦气罐、氩气罐和真空机组。
雾化室与混气罐间配设有第一电磁阀，混气罐上配设第一压力传感器，混气罐与真空机组间配设有第四电磁阀，混气罐与氦气罐间配设第二电磁阀，混气罐与氩气罐间配设第三电磁阀，第一压力传感器、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀均与PLC控制器信号连接。
本发明的有益效果是：
本发明一种旋转电极制粉设备用气体冷却循环系统，能够实现冷却气体的循环利用，大大降低了生产成本；同时通过预抽真空后将氦气和氩气进行混合，实现了大功率等离子枪的稳定起弧以及正常熔炼。
附图说明
图1是本发明一种旋转电极制粉设备用气体冷却循环系统的结构示意图。
图中，1.雾化室，2.第一电磁阀，3.混气罐，4.第一压力传感器，5.第二电磁阀，6.氦气罐，7.第三电磁阀，8.氩气罐，9.第四电磁阀，10.真空机组，11.压缩机，12.过渡气罐，13.第三压力传感器，14.风机，15.第二温度传感器，16.热交换机，17.第一温度传感器，18.过滤器，19.旋流器，20.安全阀，21.第二压力传感器，22.第二温度、流量、压力传感器，23.第六电磁阀，24.等离子枪，25.第一温度、流量、压力传感器，26.第五电磁阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明公开了一种旋转电极制粉设备用气体冷却循环系统，其结构如图1所示，包括雾化室1，雾化室1的侧壁上连通连接有等离子枪24；雾化室1上还连接有气体循环冷却系统，气体循环冷却系统包括依次通过管道连接的旋流器19、过滤器18、热交换机16、压缩机11和过渡气罐12，其中，旋流器19通过管道与雾化室1顶部连通连接，旋流器19与雾化室1之间的管道上配设有安全阀20和第二压力传感器21，热交换机16的进气口处配设有第一温度传感器17，热交换机16的出气口处配设有第二温度传感器15，热交换机16和压缩机11间管道的侧壁上连通连接有风机14，风机14的出风管与靠近热交换机16的管道间的夹角不大于45°，过渡气罐12上配设有第三压力传感器13，渡气罐12通过管道与等离子枪24连通连接，过渡气罐12与等离子枪24间的管道上配设有第五电磁阀26和第一温度、流量、压力传感器25，同时过渡气罐12还通过管道与雾化室1的侧壁连通连接，过渡气罐12与雾化室1间的管道上配设有第六电磁阀23和第二温度、流量、压力传感器22。
雾化室1底部通过管道连通连接混气罐3，雾化室1和混气罐3间的管道上配设有第一电磁阀2，混气罐3上配设有第一压力传感器4，混气罐3上通过管道连接有氦气罐6和氩气罐8，混气罐3与氦气罐6间的管道上配设有第二电磁阀5，混气罐3与氩气罐8间的管道上配设有第三电磁阀7，混气罐3侧壁上通过管道连接有真空机组10，混气罐3与真空机组10之间的管道上配设有第四电磁阀9。
还包括有气体冷却循环控制系统，所述气体冷却循环控制系统包括PLC控制器，PLC控制器与第一电磁阀2、第二电磁阀5、第三电磁阀7、第一压力传感器4、第四电磁阀9、安全阀20、第二压力传感器21、第一温度传感器17、第二温度传感器15、第三压力传感器13、第五电磁阀26、第六电磁阀23、第一温度、流量、压力传感器25和第二温度、流量、压力传感器22均信号连接。
本发明一种旋转电极制粉设备用气体冷却循环系统中，安全阀20用于对雾化室1进行过压保护，当PLC控制器检测到第二压力传感器21超出设定的安全压力值时，PLC控制器控制安全阀20打开，将雾化室1多余的气体排出；旋流器19用于对循环气体进行初次过滤，过滤器18用于对循环气体进行二次过滤，从而能够防止循环气体中的杂质进入至热交换机16中，保证热交换机16正常运行；风机14能够为循环气体的循环提供动力，压缩机11用于保证进入雾化室1和等离子枪24的循环气体的压力；而整个循环系统能够将冷却气体重复利用，降低了生产升本；使用合理的氦气和氩气气体配比，能够解决等离子枪氦气下不容易起弧的问题。
本发明一种旋转电极制粉设备用气体冷却循环系统在使用时，具体按照下述步骤进行：
充气步骤：
第一压力传感器4感应到混气罐3真空度，并将混气罐3真空度传递至PLC控制器中，PLC控制器判断混气罐3中真空度达不到6.5×10-3Pa时，控制关闭第二电磁阀5以及第三电磁阀7，打开第一电磁阀2和第四电磁阀9，启动真空机组10，将雾化室1抽真空至6.5×10-3Pa；第一压力传感器4感应到混气罐3的真空度为6.5×10-3Pa时，将混气罐3的真空度传递给PLC控制器，PLC控制器控制第一电磁阀2、第四电磁阀9和真空机组10关闭，然后打开第二电磁阀5，向混气罐3中充入氦气，当第一压力传感器4感应到混气罐3的压力为0.58Mpa时，PLC控制器控制控制关闭第二电磁阀5，打开第三电磁阀7至混气罐3的压力为0.7Mpa，PLC控制器控制控制第三电磁阀7关闭，完成混气罐3的充气,此时混气罐中氦气和氩气的比例为1:6。
雾化室充气步骤：
充气完成后，PLC控制器控制第三电磁阀7和第一电磁阀2打开，将混气罐3中的混合气体充入雾化室1中，第二压力传感器21感应雾化室1的压力，并将雾化室1的压力传递至PLC控制器控制中；雾化室1上的第二压力传感器21感应雾化室1内的压力，当PLC控制器控制接收到第二压力传感器21感应的雾化室1内的压力为0.12Mpa时，关闭第三电磁阀7，此时雾化室1和管道内充满了冷却气体，此时，若充气压力过大，PLC控制器控制安全阀20将多余的气体的排出。
冷却气体循环步骤：
打开热交换机16、风机14，气体开始循环工作。循环气体通过旋流器19进行粗过滤后在经过过滤器18进行精过滤；精过滤后的循环气体经过热交换机16进行冷却，第一温度传感器17感应冷却前的循环气体的温度，并将感应到的温度传递至PLC控制器；第二温度传感器15感应经过热交换机16冷却后的循环气体的温度，并将感应到的温度传递至PLC控制器；PLC控制器判断第二温度传感器15传递来的温度达到设定值时，控制等离子枪24启动作；冷却后的循环气体传递至压缩机11中，压缩机11将冷却后的循环气体进行压缩后，传递至过渡气罐12稳定压力，第二压力传感器21感应渡气罐12的压力稳定达到设定值后，控制第六电磁阀23和第五电磁阀26开启，循环气体通过管道分别传递至等离子枪24和雾化室1；第二温度、流量、压力传感器22能够感应进入至雾化室1的循环气体的温度、流量和压力，当进入至雾化室1的循环气体的温度、流量和压力达不到设定值时，PLC控制器调节第六电磁阀23开度至循环气体的温度、流量和压力达到设定值，打开第六电磁阀23；第一温度、流量、压力传感器25能够检测进入等离子枪24的循环气体的温度、流量和压力，当进入至等离子枪24的循环气体的温度、流量和压力达不到设定值时，PLC控制器控制第五电磁阀26的开度至循环气体的温度、流量和压力达到设定值。
本发明一种旋转电极制粉设备用气体冷却循环系统中，整个气体冷却循环系统实现了雾化室预抽真空、惰性气体混合充气、惰性气体冷却循环利用三个功能的结合，系统集成度高；整个气体冷却循环系统实现了氦气作为主要冷却气体的重复利用，极大的降低了成本；整个气体冷却循环系统实现了等离子枪在合理气体配比下的稳定起弧；整个气体冷却循环系统实现了等离子枪在合理气体配比下的大功率输出，实现了制备高熔点金属粉末的制备。
Claims (10)
1.一种旋转电极制粉设备用气体冷却循环系统，其特征在于，包括气体冷却装置，所述气体冷却装置的进气口与雾化室(1)连通连接，所述气体冷却装置通过管道与雾化室(1)和等离子枪(24)连通连接。
2.根据权利要求1所述的一种旋转电极制粉设备用气体冷却循环系统，其特征在于，还包括有气体循环控制系统，所述气体循环控制系统包括PLC控制器；所述气体冷却装置的进气口处配设有第一温度传感器(17)，所述气体冷却装置出气口配设有第二温度传感器(15)，所述PLC控制器与第一温度传感器(17)、第二温度传感器(15)和等离子枪(24)均信号连接。
3.根据权利要求2所述的一种旋转电极制粉设备用气体冷却循环系统，其特征在于，所述雾化室(1)的出气口上配设有安全阀(20)和第二压力传感器(21)，所述第二压力传感器(21)和安全阀(20)均与PLC控制器信号连接。
4.根据权利要求2所述的一种旋转电极制粉设备用气体冷却循环系统，其特征在于，所述气体冷却装置的进气口与雾化室(1)间还配设有气体过滤装置，所述气体过滤装置的进气口与雾化室(1)连通连接，所述气体过滤装置的出气口与气体冷却装置的进气口连通连接。
5.根据权利要求4所述的一种旋转电极制粉设备用气体冷却循环系统，其特征在于，所述气体过滤装置包括通过管道连通连接的旋流器(19)和过滤器(18)，所述旋流器(19)的进气口与雾化室(1)连通连接，所述过滤器(18)的出气口与气体冷却装置连通连接。
6.根据权利要求2所述的一种旋转电极制粉设备用气体冷却循环系统，其特征在于，所述气体冷却装置的出气口与雾化室(1)和等离子枪(24)间配设有循环气体压缩装置，所述循环气体压缩装置包括通过管道连通连接的压缩机(11)和过渡气罐(12)，所述压缩机(11)的进气口与气体冷却装置的出气口连通连接，所述过渡气罐(12)的出气口分别通过管道与等离子枪(24)和雾化室(1)连通连接。
7.根据权利要求6所述的一种旋转电极制粉设备用气体冷却循环系统，其特征在于，所述气体冷却装置与压缩机(11)间的管道侧壁上连通连接有风机(14)，所述风机(14)与靠近气体冷却装置处的管道之间的夹角不大于45°。
8.根据权利要求6所述的一种旋转电极制粉设备用气体冷却循环系统，其特征在于，所述过渡气罐(12)上配设有第三压力传感器(13)，所述过渡气罐(12)与等离子枪(24)间配设有第一温度、流量、压力传感器(25)和第五电磁阀(26)，所述过渡气罐(12)与雾化室(1)间配设有第二温度、流量、压力传感器(22)和第六电磁阀(23)；所述第一温度、流量、压力传感器(25)、第五电磁阀(26)、第二温度、流量、压力传感器(22)、第六电磁阀(23)和第三压力传感器(13)均与PLC控制器信号连接。
9.根据权利要求2所述的一种旋转电极制粉设备用气体冷却循环系统，其特征在于，所述雾化室(1)上还连通连接有供气系统，所述供气系统包括混气罐(3)，所述混气罐(3)通过管道分别连通连接有氦气罐(6)、氩气罐(8)和真空机组(10)。
10.根据权利要求8所述的一种旋转电极制粉设备用气体冷却循环系统，其特征在于，所述雾化室(1)与混气罐(3)间配设有第一电磁阀(2)，所述混气罐(3)上配设第一压力传感器(4)，所述混气罐(3)与真空机组间配设有第四电磁阀(9)，所述混气罐(3)与氦气罐(6)间配设第二电磁阀(5)，所述混气罐(3)与氩气罐(8)间配设第三电磁阀(7)，所述第一压力传感器(4)、第一电磁阀(2)、第二电磁阀(5)和第三电磁阀(7)均与PLC控制器信号连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20191112 |