CN111468688B - 一种半固态制浆设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种半固态制浆设备，包括机械手臂，所述机械手臂一侧设有搅拌棒，所述搅拌棒由驱动结构驱动，所述驱动结构一侧与所述机械手臂连接，所述搅拌棒内部为空腔，其空腔内设有冷却液，利用冷却液对搅拌棒进行冷却降温，再利用冷却气体对冷却液进行冷却降温，与水冷降温比较，本发明提供的搅拌棒使用安全性更高，与气冷降温比较，本发明提供的搅拌棒降温效率更高；本发明结构设计合理，通用性强、灵活性高、操作和维修方便，可以用于各种金属材料的半固态浆料的制备。
Description
技术领域
本发明主要涉及半固态制备的技术领域，具体涉及一种半固态制浆设备。
背景技术
半固态金属加工是金属在凝固过程中,进行强烈搅拌或通过控制凝固条件,抑制树枝晶生长或破碎所生成的树枝晶,形成具有等轴、均匀、细小的初生相,均匀分布于液相中的悬浮半固态浆料,这种浆料在外力作用下,当固相率达到60%时仍具有较好的流动性。
目前，半固态浆料在制备的过程中普遍采用的方法时，利用搅拌棒进行机械搅拌，但这种方式会使得搅拌棒温度过高造成搅拌棒的损耗，这就需要对搅拌棒进行冷却降温处理。
专利号为201610208466.X公开的一种强化冷却搅拌纸杯半固态浆料的方法和装置，才用水冷的方式进行冷却降温，但由于搅拌棒外部的合金熔体温度很高，采用水冷的方式会存在一定的安全隐患，容易产生搅拌棒炸裂。专利号为201710265528.5公开的一种半固态制浆用的制浆头，其利用气体对搅拌棒进行降温，但气体降温的效率较低。
发明内容
发明目的
本发明主要提供了一种安全性高、降温效率较高的半固态制浆设备。
技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种半固态制浆设备，包括机械手臂，所述机械手臂一侧设有搅拌棒，所述搅拌棒由驱动结构驱动，所述驱动结构一侧与所述机械手臂连接，所述搅拌棒内部为空腔，其空腔内设有冷却液，利用冷却气体对所述冷却液进行冷却降温，从而实现所述冷却液对所述搅拌棒的冷却降温。
进一步的，所述搅拌棒外部套设耗材套筒，所述耗材套筒一端设有旋转套筒密封套件，所述旋转套筒密封套件上设有耗材套筒定位锁紧装置，且所述旋转套筒密封套件和所述耗材套筒定位锁紧装置将所述搅拌棒和转轴固定连接。
进一步的，所述冷却液内设有气液喷射棒，所述气液喷射棒入口处与所述转轴内部通道连接，所述转轴内部通道的另一端设有进气进液管道，同时所述搅拌棒顶部设有循环水气流转接口，所述循环水气流转接口末端设有积留箱，所述积留箱对蒸发的所述冷却液进行冷凝收集，积攒的所述冷却液二次循环利用。
进一步的，所述搅拌棒一侧内壁上设有液位传感器，所述液位传感器与所述进气进液管道的控制端连接，当所述液位传感器感应到所述冷却液液位低于设定阈值，所述控制端对所述搅拌棒进行补液。
进一步的，所述转轴外部设有多个固定组件,多个所述固定组件一侧均设有转轴锁紧结构，且所述转轴端部设有转轴从动轮，所述转轴从动轮通过转轴驱动链接同步带与所述转轴主动轮连接，所述转轴主动轮固定连接驱动电机驱动端。
进一步的，所述驱动结构外部设有高温防护罩，且所述高温防护罩内设有安装支架，所述安装支架一侧与所述机械手臂六轴端部连接，其另一侧与多个所述固定组件连接，且所述安装支架顶部匹配连接所述驱动电机。
一种积留箱，包括箱体，所述箱体内设有气流管道，所述气流管道贯穿所述箱体并延伸，且所述气流管道一侧、所述箱体与循环水气流转接口相通，所述气流管道另一侧、所述箱体上设有排气出口。
进一步的，所述气流管道其中一端设有吸风机，从所述循环水气流转接口传来的气体在所述气流管道处发生热交换，冷凝液积攒在所述箱体内，气体通过所述排气出口继续排出，且所述气流管道为盘管结构。
一种半固态制浆方法，利用机械手臂将浇勺伸入保温炉中盛出合金熔体，另一所述机械手臂将带有气液冷却结构的搅拌棒伸入所述浇勺中进行搅拌，搅拌的同时，将合金熔体向压铸成型设备移动，在搅拌达到设定熔体温度时，将半固态浆液倒入压铸成型设备内进行成型，取出制备好的成型件，机械手臂回到保温炉处，再次进行半固态浆料的制备。
有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
（1）对搅拌棒内设置冷却液，利用冷却液对搅拌棒进行冷却降温，再利用冷却气体对冷却液进行冷却降温，与水冷降温比较，本发明提供的搅拌棒使用安全性更高，与气冷降温比较，本发明提供的搅拌棒降温效率更高；
（2）本发明结构设计合理，通用性强、灵活性高、操作和维修方便，可以用于各种金属材料的半固态浆料的制备。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的搅拌棒剖面结构示意图；
图3为本发明中图2的A区放大示意图；
图4为本发明的局部放大图；
图5为本发明的左视图。
附图标记
10-机械手臂；
20-搅拌棒；201-冷却液；202-耗材套筒；203-旋转套筒密封套件；204-耗材套筒定位锁紧装置；205-气液喷射棒；206-循环水气流转接口；207-液位传感器；
30-驱动结构；301-转轴；301a-固定组件；301b-转轴锁紧结构；302-转轴从动轮；303-转轴驱动链接同步带；304-转轴主动轮；305-驱动电机；306-高温防护罩；307-安装支架；
40-进气进液管道；
50-积留箱。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
参照附图1-5，一种半固态制浆设备，包括机械手臂10，所述机械手臂10一侧设有搅拌棒20，所述搅拌棒20由驱动结构30驱动，所述驱动结构30一侧与所述机械手臂10连接，所述搅拌棒20内部为空腔，其空腔内设有冷却液201，利用冷却气体对所述冷却液201进行冷却降温，从而实现所述冷却液201对所述搅拌棒20的冷却降温，其中冷却液可以使用车用冷却液，可以使用盐水。
参照附图2，所述搅拌棒20外部套设耗材套筒202，所述耗材套筒202一端设有旋转套筒密封套件203，所述旋转套筒密封套件203上设有耗材套筒定位锁紧装置204，且所述旋转套筒密封套件203和所述耗材套筒定位锁紧装置204将所述搅拌棒20和转轴301固定连接。
所述冷却液201内设有气液喷射棒205，所述气液喷射棒205入口处与所述转轴301内部通道连接，所述转轴301内部通道的另一端设有进气进液管道40，同时所述搅拌棒20顶部设有循环水气流转接口206，所述循环水气流转接口206末端设有积留箱50，所述积留箱50对蒸发的所述冷却液201进行冷凝收集，积攒的所述冷却液201二次循环利用。
所述搅拌棒20一侧内壁上设有液位传感器207，所述液位传感器207与所述进气进液管道40的控制端连接，当所述液位传感器207感应到所述冷却液201液位低于设定阈值，所述控制端对所述搅拌棒20进行补液。
在本实施例中，搅拌棒20内可设置温度传感器，温度传感器将感应信号传至控制端，进气进液管道40与气冷系统和冷却液系统连接，控制端控制冷气通过进气进液管道40进入到气液喷射棒205中，气液喷射棒205一周均匀设有多个通孔，冷气进入到所述冷却液201内对冷却液201进行降温，达到对冷却液201的温度控制，进而实现冷却液201对搅拌棒20的冷却降温。
所述转轴301外部设有多个固定组件301a,多个所述固定组件301一侧均设有转轴锁紧结构301b，多个固定组件301a对转轴301进行纵向限位，使转轴301只能旋转而不可以产生移动，并且转轴301的端部还设有端部拉紧结构，同时且所述转轴301端部设有转轴从动轮302，所述转轴从动轮302通过转轴驱动链接同步带303与所述转轴主动轮304连接，所述转轴主动轮304固定连接驱动电机305驱动端。
所述驱动结构30外部设有高温防护罩306，且所述高温防护罩306内设有安装支架307，所述安装支架307一侧与所述机械手臂10六轴端部连接，其另一侧与多个所述固定组件301连接，且所述安装支架307顶部匹配连接所述驱动电机305，同时高温防护罩306内还可设有降温结构，预防搅拌棒20末端热气上传后对搅拌棒20驱动结构内部组件损伤。
在本实施例中，利用驱动电机305驱动转轴主动轮304旋转，在所述转轴从动轮302和所述转轴驱动链接同步带303的作用下，转轴301旋转并带动搅拌棒20转动，实现对合金熔体的搅拌。
实施例2
一种积留箱，包括箱体，所述箱体内设有气流管道，所述气流管道贯穿所述箱体并延伸，且所述气流管道一侧、所述箱体与循环水气流转接口相通，所述气流管道另一侧、所述箱体上设有排气出口。
所述气流管道其中一端设有吸风机，从所述循环水气流转接口传来的气体在所述气流管道处发生热交换，冷凝液积攒在所述箱体内，气体通过所述排气出口继续排出，且所述气流管道为盘管结构。
在本实施例中，气流管道可以横向贯穿设置在箱体上，也可纵向贯穿设置在箱体上，向气流管管道内通入外部空气或者冷却气体，实现气流管道内外气体的热交换，积攒的冷凝液中包括蒸发后的冷却液，对冷凝液进行回收二次循环利用。
实施例3
一种半固态制浆方法，使用上述实施例1和实施例2提供的半固态制浆设备进行制备，利用机械手臂10将浇勺伸入保温炉中盛出合金熔体，另一所述机械手臂10将带有气液冷却结构的搅拌棒20伸入所述浇勺中进行搅拌，搅拌的同时，将合金熔体向压铸成型设备移动，在搅拌达到设定熔体温度时，将半固态浆液倒入压铸成型设备内进行成型，取出制备好的成型件，机械手臂10回到保温炉处，再次进行半固态浆料的制备。
在本实施例中，将传统的“取合金熔体、移动到搅拌设备处进行搅拌、再运送到压铸设备处成型”三步骤优化成“取合金熔体、移动到压铸成型设备和搅拌同时进行、压铸成型”，设计合理，节省了制浆运输时间，减少运输时的热量损耗，提高制浆效率和制浆质量。
以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种半固态制浆设备，包括机械手臂（10），其特征在于：所述机械手臂（10）一侧设有搅拌棒（20），所述搅拌棒（20）由驱动结构（30）驱动，所述驱动结构（30）一侧与所述机械手臂（10）连接，所述搅拌棒（20）内部为空腔，其空腔内设有冷却液（201），利用冷却气体对所述冷却液（201）进行冷却降温，从而实现所述冷却液（201）对所述搅拌棒（20）的冷却降温；所述搅拌棒（20）外部套设耗材套筒（202），所述耗材套筒（202）一端设有旋转套筒密封套件（203），所述旋转套筒密封套件（203）上设有耗材套筒定位锁紧装置（204），且所述旋转套筒密封套件（203）和所述耗材套筒定位锁紧装置（204）将所述搅拌棒（20）和转轴（301）固定连接；所述冷却液（201）内设有气液喷射棒（205），所述气液喷射棒（205）入口处与所述转轴（301）内部通道连接，所述转轴（301）内部通道的另一端设有进气进液管道（40），同时所述搅拌棒（20）顶部设有循环水气流转接口（206），所述循环水气流转接口（206）末端设有积留箱（50），所述积留箱（50）对蒸发的所述冷却液（201）进行冷凝收集，积攒的所述冷却液（201）二次循环利用；所述搅拌棒（20）一侧内壁上设有液位传感器（207），所述液位传感器（207）与所述进气进液管道（40）的控制端连接，当所述液位传感器（207）感应到所述冷却液（201）液位低于设定阈值，所述控制端对所述搅拌棒（20）进行补液。
2.根据权利要求1所述的一种半固态制浆设备，其特征在于：所述转轴（301）外部设有多个固定组件（301a）,多个所述固定组件（301a）一侧均设有转轴锁紧结构（301b），且所述转轴（301）端部设有转轴从动轮（302），所述转轴从动轮（302）通过转轴驱动链接同步带（303）与转轴主动轮（304）连接，所述转轴主动轮（304）固定连接驱动电机（305）驱动端。
3.根据权利要求2所述的一种半固态制浆设备，其特征在于：所述驱动结构（30）外部设有高温防护罩（306），且所述高温防护罩（306）内设有安装支架（307），所述安装支架（307）一侧与所述机械手臂（10）六轴端部连接，所述安装支架（307）另一侧与多个所述固定组件（301a）连接，且所述安装支架（307）顶部匹配连接所述驱动电机（305）。
4.根据权利要求1所述的一种半固态制浆设备，其特征在于：所述积留箱（50），包括箱体，所述箱体内设有气流管道，所述气流管道贯穿所述箱体，且所述气流管道一侧、所述箱体与循环水气流转接口相通，所述气流管道另一侧、所述箱体上设有排气出口。
5.根据权利要求4所述的一种半固态制浆设备，其特征在于：所述气流管道其中一端设有吸风机，从所述循环水气流转接口传来的气体在所述气流管道处发生热交换，冷凝液积攒在所述箱体内，气体通过所述排气出口继续排出，且所述气流管道为盘管结构。
6.一种半固态制浆方法，采用了权利要求1-5中任一项所述的半固态制浆设备，其特征在于：利用机械手臂（10）将浇勺伸入保温炉中盛出合金熔体，另一所述机械手臂（10）将带有气液冷却结构的搅拌棒（20）伸入所述浇勺中进行搅拌，搅拌的同时，将合金熔体向压铸成型设备移动，在搅拌达到设定熔体温度时，将半固态浆液倒入压铸成型设备内进行成型，取出制备好的成型件，机械手臂（10）回到保温炉处，再次进行半固态浆料的制备。
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