CN111331148A

CN111331148A - Icp等离子冷却系统

Info

Publication number: CN111331148A
Application number: CN202010289778.4A
Authority: CN
Inventors: 沈维佳; 冯素刚; 周伟伟; 杨晓兵; 黄钟书
Original assignee: Zhongtian Intelligent Equipment Co ltd
Current assignee: Zhongtian Intelligent Equipment Co ltd
Priority date: 2020-04-14
Filing date: 2020-04-14
Publication date: 2020-06-26
Anticipated expiration: 2040-04-14
Also published as: CN111331148B

Abstract

本发明公开了ICP等离子冷却系统，涉及金属3D打印原料加工技术领域，包括冷却壳体，冷却壳体内设有等离子炬头和喷吹件；冷却壳体底部还设有水冷筒壁；等离子炬头包括从内到外依次套设的等离子燃气管、粉末冷却气管和火炬管冷却气管，粉末冷却气管长于等离子燃气管，等离子燃气管、粉末冷却气管和火炬管冷却气管内分别从上端外周面处向内通入燃烧气体、粉末冷却气体、火炬管冷却气体；喷吹件包括铰接于冷却壳体内的连杆以及连杆自由端的喷头，各喷头朝下设置且皆通过气管与惰性气体储罐相连通，冷却壳体上还连接有驱动各连杆转动的驱动件。通过雾化桶水冷及桶内冷却系统相结合气化材料迅速固化，得到需要的粉末材料，达到了提高生产效率的效果。

Description

ICP等离子冷却系统

技术领域

本发明涉及金属3D打印原料加工技术领域，特别涉及ICP等离子冷却系统。

背景技术

现有工艺使用雾化筒体水冷，通过水冷循环带走雾化桶温度，将气化液体冷却为粉末状。雾化过程雾化桶冷却筒壁与气化材料由于距离原因影响冷却效果，气化材料无法迅速通过冷却转化为固体粉末，而是接触筒壁以液态形式存在，聚集冷却形成块状粘接在筒壁，无法形成需要的球形粉末，造成生产浪费。

发明内容

本发明的目的是提供ICP等离子冷却系统，将液化过程转变为气化过程，通过雾化桶水冷及桶内冷却系统相结合气化材料迅速固化，得到需要的粉末材料，提高生产效率。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种ICP等离子冷却系统，包括冷却壳体，所述冷却壳体内设有等离子炬头和喷吹件；冷却壳体底部还设有水冷筒壁；

所述等离子炬头包括从内到外依次套设的等离子燃气管、粉末冷却气管和火炬管冷却气管，粉末冷却气管长于等离子燃气管，等离子燃气管、粉末冷却气管和火炬管冷却气管内分别从上端外周面处向内通入燃烧气体、粉末冷却气体、火炬管冷却气体；

所述喷吹件包括若干铰接于冷却壳体内的连杆以及连杆自由端的喷头，各喷头朝下设置且皆通过气管与惰性气体储罐相连通，冷却壳体上还连接有驱动各连杆转动的驱动件。

更进一步地，所述驱动件包括上下移动的水平驱动环，连杆铰接点的投影位于驱动环外周内，连杆始终在重力作用下抵接于驱动环外周上。

更进一步地，所述冷却壳体内固定有固定环，连杆上端铰接于固定环底部，固定环上还连接有带动驱动环上下运动的气缸，驱动环上还连接有若干插设于固定环中的导向杆。

更进一步地，所述等离子炬头包括顶座，等离子燃气管、粉末冷却气管和火炬管冷却气管皆连接于顶座下方，等离子燃气管、粉末冷却气管和火炬管冷却气管周面上皆设有一圈挡环以及若干进气口，挡环抵接于顶座对应阶梯面内周，进气口位于对应挡环上侧，对应的等离子炬头管件外周、挡环、顶座底部内周之间形成环形气路；

顶座上设有对应的燃烧气体管口、粉末冷却气体管口和火炬管冷却气体管口，其分别连通对应的环形气路，最后由进气口进入对应的等离子炬头管件内。

更进一步地，所述等离子燃气管、粉末冷却气管和火炬管冷却气管周面上皆设有一圈位于进气口上方的顶环，挡环与顶环外径相同，环形气路位于挡环与顶环之间。

更进一步地，所述等离子燃气管、粉末冷却气管和火炬管冷却气管周面上还设有若干圈位于挡环下方的密封环，挡环与密封环外径相同。

更进一步地，所述顶座上螺纹连接有三个水平螺钉，螺钉顶端插接于对应等离子炬头管件的顶环与挡环之间、挡环与密封环之间或者相邻密封环之间。

更进一步地，所述等离子燃气管和粉末冷却气管外周设有若干沿其轴向设置的固定脊，等离子燃气管上的固定脊抵接于粉末冷却气管下端内周面，粉末冷却气管上的固定脊抵接于火炬管冷却气管下端内周面。

更进一步地，每个等离子炬头管件上的进气口包括两个，其关于该管件的中心轴对称设置，且与进气口距离相等。

更进一步地，每对进气口方向相反、且沿对应等离子炬头管件内周面的切向。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、满足ICP等离子高温气化的冷却需求，并能保护设备元器件；

2、满足材料由固态经过等离子高温气化，再由气态迅速冷却为固态的冷却需求，减少块状粉末粘接与筒壁，提高生产效率；

3、可以灵活调节喷头与气化区相对位置，适应不同工艺需求。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1中A部分的结构示意图。

图中，1、冷却壳体；2、等离子炬头；21、等离子燃气管；22、粉末冷却气管；23、火炬管冷却气管；24、顶座；241、燃烧气体管口；242、粉末冷却气体管口；243、火炬管冷却气体管口；244、螺钉；25、挡环；26、进气口；27、顶环；28、密封环；29、固定脊；3、连杆；31、喷头；4、驱动环；41、导向杆；5、固定环。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。

一种ICP等离子冷却系统，如图1所示，包括冷却壳体1，冷却壳体1内连接有等离子炬头2和喷吹件；冷却壳体1底部还设有水冷筒壁；金属丝材由等离子炬头2高温气化，并进行第一层粉末冷却，材料气化离开等离子炬头2，由喷吹件进行第二层冷却，最终粉末达到水冷筒壁进行第三层水冷。

如图1所示，等离子炬头2包括从内到外依次套设的等离子燃气管21、粉末冷却气管22和火炬管冷却气管23，粉末冷却气管22长于等离子燃气管21，火炬管冷却气管23长度在等离子燃气管21与粉末冷却气管22之间；等离子燃气管21、粉末冷却气管22和火炬管冷却气管23内分别从上端外周面处向内通入燃烧气体、粉末冷却气体、火炬管冷却气体；粉末冷却气管22进行第一层粉末冷却，火炬冷却管路用于保护等离子火炬管，避免出现高温击穿现象。

如图1所示，喷吹件包括若干铰接于冷却壳体1内的连杆3以及连杆3自由端的喷头31，各喷头31朝下设置且皆通过气管与惰性气体储罐相连通，冷却壳体1上还连接有驱动各连杆3转动的驱动件。本实施例中，连杆3设有四个并绕等离子炬头2均布，连杆3自由端连接弧形块，弧形块上均布若干喷头31。生产过程中根据工艺需求，可以调节喷头31与气化区相对位置，改变喷头31之间的距离，最终达到生产需求。

如图1所示，驱动件包括上下移动的水平驱动环4，连杆3铰接点的投影位于驱动环4外周内，连杆3始终在重力作用下抵接于驱动环4外周上。冷却壳体1内固定有位于驱动环4上方的固定环5，连杆3上端铰接于固定环5底部，固定环5上还固定连接有带动驱动环4上下运动的气缸，驱动环4上还连接有若干插设于固定环5中的导向杆41。本实施例中，驱动环4上均匀分布一个气缸输出轴以及三个导向杆41

如图1和2所示，等离子炬头2还包括顶座24，等离子燃气管21、粉末冷却气管22和火炬管冷却气管23皆连接于顶座24下方，本实施例中，顶座24内周设有三个阶梯面，分别安装等离子燃气管21、粉末冷却气管22和火炬管冷却气管23。

如图1和2所示，等离子燃气管21、粉末冷却气管22和火炬管冷却气管23周面上皆一体连接有一圈挡环25以及若干进气口26，挡环25抵接于顶座24对应阶梯面内周，进气口26位于对应挡环25上侧；等离子燃气管21、粉末冷却气管22和火炬管冷却气管23周面上还一体连接有一圈位于进气口26上方的顶环27和一圈位于挡环25下方的密封环28，挡环25、密封环28与顶环27外径相同，对应的等离子炬头2管件外周、挡环25、顶座24底部内周、顶环27之间形成环形气路并连通进气口26。

如图1所示，每个等离子炬头2管件上的进气口26包括两个，其关于该管件的中心轴对称设置，且与进气口26距离相等。每对进气口26方向相反、且沿对应等离子炬头2管件内周面的切向。

如图2所示，顶座24上螺纹连接有三个水平螺钉244，螺钉244顶端插接于对应等离子炬头2管件的顶环27与挡环25之间、挡环25与密封环28之间或者相邻密封环28之间，分别用于固定等离子燃气管21、粉末冷却气管22和火炬管冷却气管23。本实施例中，螺钉244顶端抵接于对应等离子炬头2管件的顶环27下侧。

如图1所示，等离子燃气管21和粉末冷却气管22外周一体连接有若干沿其轴向设置的固定脊29，等离子燃气管21上的固定脊29抵接于粉末冷却气管22下端内周面，粉末冷却气管22上的固定脊29抵接于火炬管冷却气管23下端内周面，用以稳固各等离子炬头2管件的位置。

如图1所示，顶座24上设有对应的燃烧气体管口241、粉末冷却气体管口242和火炬管冷却气体管口243，其分别连通对应的环形气路，最后由进气口26进入对应的等离子炬头2管件内。

工作原理：

金属丝材由等离子燃气口高温气化，粉末冷却气进行第一层粉末冷却，材料气化离开等离子炬管由筒体冷却管进行第二层冷却，最终粉末达到水冷筒壁进行第三层水冷。火炬冷却管路用于保护等离子火炬管，避免出现高温击穿现象。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种ICP等离子冷却系统，其特征在于：包括冷却壳体（1），所述冷却壳体（1）内设有等离子炬头（2）和喷吹件；冷却壳体（1）底部还设有水冷筒壁；

所述等离子炬头（2）包括从内到外依次套设的等离子燃气管（21）、粉末冷却气管（22）和火炬管冷却气管（23），粉末冷却气管（22）长于等离子燃气管（21），等离子燃气管（21）、粉末冷却气管（22）和火炬管冷却气管（23）内分别从上端外周面处向内通入燃烧气体、粉末冷却气体、火炬管冷却气体；

所述喷吹件包括若干铰接于冷却壳体（1）内的连杆（3）以及连杆（3）自由端的喷头（31），各喷头（31）朝下设置且皆通过气管与惰性气体储罐相连通，冷却壳体（1）上还连接有驱动各连杆（3）转动的驱动件。

2.根据权利要求1所述的ICP等离子冷却系统，其特征在于：所述驱动件包括上下移动的水平驱动环（4），连杆（3）铰接点的投影位于驱动环（4）外周内，连杆（3）始终在重力作用下抵接于驱动环（4）外周上。

3.根据权利要求2所述的ICP等离子冷却系统，其特征在于：所述冷却壳体（1）内固定有固定环（5），连杆（3）上端铰接于固定环（5）底部，固定环（5）上还连接有带动驱动环（4）上下运动的气缸，驱动环（4）上还连接有若干插设于固定环（5）中的导向杆（41）。

4.根据权利要求1所述的ICP等离子冷却系统，其特征在于：所述等离子炬头（2）包括顶座（24），等离子燃气管（21）、粉末冷却气管（22）和火炬管冷却气管（23）皆连接于顶座（24）下方，等离子燃气管（21）、粉末冷却气管（22）和火炬管冷却气管（23）周面上皆设有一圈挡环（25）以及若干进气口（26），挡环（25）抵接于顶座（24）对应阶梯面内周，进气口（26）位于对应挡环（25）上侧，对应的等离子炬头（2）管件外周、挡环（25）、顶座（24）底部内周之间形成环形气路；

顶座（24）上设有对应的燃烧气体管口（241）、粉末冷却气体管口（242）和火炬管冷却气体管口（243），其分别连通对应的环形气路，最后由进气口（26）进入对应的等离子炬头（2）管件内。

5.根据权利要求4所述的ICP等离子冷却系统，其特征在于：所述等离子燃气管（21）、粉末冷却气管（22）和火炬管冷却气管（23）周面上皆设有一圈位于进气口（26）上方的顶环（27），挡环（25）与顶环（27）外径相同，环形气路位于挡环（25）与顶环（27）之间。

6.根据权利要求5所述的ICP等离子冷却系统，其特征在于：所述等离子燃气管（21）、粉末冷却气管（22）和火炬管冷却气管（23）周面上还设有若干圈位于挡环（25）下方的密封环（28），挡环（25）与密封环（28）外径相同。

7.根据权利要求6所述的ICP等离子冷却系统，其特征在于：所述顶座（24）上螺纹连接有三个水平螺钉（244），螺钉（244）顶端插接于对应等离子炬头（2）管件的顶环（27）与挡环（25）之间、挡环（25）与密封环（5）（28）之间或者相邻密封环之间。

8.根据权利要求4或6所述的ICP等离子冷却系统，其特征在于：所述等离子燃气管（21）和粉末冷却气管（22）外周设有若干沿其轴向设置的固定脊（29），等离子燃气管（21）上的固定脊（29）抵接于粉末冷却气管（22）下端内周面，粉末冷却气管（22）上的固定脊（29）抵接于火炬管冷却气管（23）下端内周面。

9.根据权利要求4所述的ICP等离子冷却系统，其特征在于：每个等离子炬头（2）管件上的进气口（26）包括两个，其关于该管件的中心轴对称设置，且与进气口（26）距离相等。

10.根据权利要求9所述的ICP等离子冷却系统，其特征在于：每对进气口（26）方向相反、且沿对应等离子炬头（2）管件内周面的切向。