CN112474079A - 一种粉末分选分离系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粉末分选分离系统，包括振动下料机构、分选分离机构；振动下料机构包括振动给料器、导料管、软连接；分选分离机构包括装置本体、顶盖、设置在顶盖上的下料漏斗，装置本体内设有转盘、电机、遮离罩、至少三个粉末仓室，粉末仓室由上隔板、架条、隔条组成，粉末仓室底端设有下料口，电机转轴上安装转盘，电机主体上安装遮离罩，下料漏斗末端设置在转盘上方，上隔板与转盘之间设有间隔；振动下料机构通过软连接与分选分离机构中的下料漏斗密封连接。本发明可实现不同种类、不同粒度的粉末精确分选分离；能够定量控制粉末原料的下料量，提高粉末分选品质；同时可以实现粉末的分选分离效率，确保连续稳定的工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于粉末分选分离技术领域，具体涉及一种粉末分选分离系统。
背景技术
球形粉末是指粉末形状为球形或类球形的粉末，相较于非球形粉末（片状、角状等不规则形状），球形粉末具有比表面积小、流动性好的特点，因此在某些应用领域具有比非球形粉更优异的送粉、铺粉性能。在增材制造、注射成形、热喷涂、热等静压等领域，工艺对原材料粉末的流动性有很高的要求，非球形粉末难以满足生产工艺，同时原料粉末中掺杂过多的非球形粉末也会严重影响粉末的整体品质，造成打印、注射、喷涂堆粉、堵粉等问题，进而影响产品品质及生产效率。因此球形粉末已成为选择性激光烧结、选择性激光熔融、激光金属粉末沉积技术、金属注射成形等近净成形技术中不可或缺的原材料。
近年来，随着增材制造（3D打印）及注射成形技术的快速发展，市场对球形粉末的需求日益增大。现有的球形粉末制备工艺（如PREP、EIGA、VIGA、PA等）生产的粉末的球化率都难以达到100%，或多或少的会伴生非球形粉末，因此，在制粉工艺后可进行球形粉末分选分离，去除球形粉末中的非球形粉，提高制备粉末的品质。但是现在市场上还未见到成熟的能够有效进行球形-非球形粉末分选分离的工业化设备。
现有球形粉末分离分选设备多为基于重力下落原理的分选设备，即原料粉末从一定角度的斜面平板上滚落，滚落的即为球形粉末，未滚落的为非球形粉末，该技术方案只能进行粗略的分选，斜面角度难以控制，滚落下的粉末中裹挟的非球形粉末较多，分选不连续，生产效率低，也不能根据需要定量控制原料的下料量，难以实现真正的工业化应用。
对于活性金属粉末，如Al粉、Mg粉、Ti粉等，由于粉末化学活性高，易吸潮、易吸氧，使粉末品质降低。当粒度小于一定值时，甚至有自燃引起火灾的危险。因此，此类粉末的分选需要在密闭惰性气体保护气氛中进行。一般的球形粉分选设备都是敞开式的，对于高品质的活性球形金属粉末，需要慎重选用。
发明内容
有鉴于此，本发明期望提供一种粉末分选分离系统，能够实现不同种类、不同粒度的粉末精确分选分离，包括对球形粉末与非球形粉末进行有效分离、对活性金属粉末的有效分选分离；并且可以定量控制粉末原料的下料量；另外还可以实现粉末的分选分离效率，确保连续稳定的工业化生产。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种粉末分选分离系统，包括振动下料机构、分选分离机构；所述振动下料机构包括振动给料器、导料管、软连接；所述分选分离机构包括装置本体、顶盖、设置在所述顶盖上的下料漏斗，所述装置本体内设有转盘、电机、遮离罩、至少三个粉末仓室，所述粉末仓室由上隔板、架条、隔条组成，所述粉末仓室底端设有下料口，所述电机转轴上安装所述转盘，所述电机主体上安装所述遮离罩，所述下料漏斗末端设置在所述转盘上方，所述上隔板与所述转盘之间设有间隔；所述振动下料机构通过软连接与所述分选分离机构中的下料漏斗密封连接。
进一步地，还包括密封上料罐、密封收料罐；所述密封上料罐、密封收料罐均设有进气口、排气预留口、带有阀门的对接口；所述振动下料机构的导料管通过软连接与所述密封上料罐的对接口密封连接；所述分选分离机构的下料口通过出料软管与所述密封收料罐的对接口密封连接。
优选地，所述分选分离机构中装置本体内设有四个粉末仓室，分别为第一球形粉末仓室、第二球形粉末仓室、第三球形粉末仓室、非球形粉末仓室，所述非球形粉末仓室内设有刮粉刷。
优选地，所述分选分离机构中转盘为平面圆盘，直径为100~1000mm，所述转盘平面水平度＜1‰，粗糙度Ra＜1.6。
优选地，所述分选分离机构中下料漏斗末端与所述转盘之间可调节距离为0.5~100mm。
优选地，所述上隔板与所述转盘之间间隔为0.5~10mm。
优选地，所述电机为步进电机或伺服电机，功率为100W~5KW。
优选地，所述顶盖为有机玻璃或钢化玻璃透明材质，所述转盘、遮离罩、上隔板、架条、隔条均为304不锈钢材质。
本发明有益效果如下：1）本发明基于离心分选原理，通过转盘不同转速可实现不同种类、不同粒度的粉末精确分选分离，包括对球形粉末与非球形粉末进行有效分离、对活性金属粉末的有效分选分离；2）本发明通过设置的振动下料机构可以定量控制粉末原料的下料量，提高粉末分选品质；3）本发明可通过设置不同的转盘直径实现粉末的分选分离效率，确保连续稳定的工业化生产。
附图说明
图1为本发明实施例一种粉末分选分离系统整体结构示意图；
图2为本发明实施例一种粉末分选分离系统中振动下料机构示意图；
图3为本发明实施例一种粉末分选分离系统中分选分离机构内部分结构示意图；
图4为本发明实施例一种粉末分选分离系统中分选分离机构内部分结构立体示意图；
图5为本发明实施例一种粉末分选分离系统中分选分离机构剖视示意图；
图6为本发明实施例一种粉末分选分离系统中分选分离机构内刮粉刷位置示意图；
图7为本发明利用的离心分选原理示意图；
其中，1是振动给料器、2是导料管、3是软连接、4是装置本体、5是顶盖、6是密封上料罐、7是密封收料罐、8是下料漏斗、9是转盘、10是上隔板、11是架条、12是第一球形粉末仓室、13是第二球形粉末仓室、14是第三球形粉末仓室、15是非球形粉末仓室、16是隔条、17是遮离罩、18是电机、19是刮粉刷。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本发明的特点与技术内容，下面结合附图对本发明的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明。
本发明一种粉末分选分离系统，包括振动下料机构、分选分离机构；所述振动下料机构包括振动给料器、导料管、软连接；所述分选分离机构包括装置本体、顶盖、设置在所述顶盖上的下料漏斗，所述装置本体内设有转盘、电机、遮离罩、至少三个粉末仓室，所述粉末仓室由上隔板、架条、隔条组成，所述粉末仓室底端设有下料口，所述电机转轴上安装所述转盘，所述电机主体上安装所述遮离罩，所述下料漏斗末端设置在所述转盘上方，所述上隔板与所述转盘之间设有间隔；所述振动下料机构通过软连接与所述分选分离机构中的下料漏斗密封连接。
本发明利用的离心分选原理介绍如图7所示：在转盘旋转过程中，粉末收到向心力F（粉末所受到的摩擦力提供），当F≥mrω2时，粉末在向心力作用下静止于转盘上；当F＜mrω2时，粉末的摩擦力不足以提供足够的向心力，粉末将沿抛物线飞离转盘。由于非球形粉末为片状或不规则棱角状，与转盘有较大的接触面，当转盘以一定速度转转时（较小速度数值范围），非球形粉末与转盘之间为静摩擦力。球形粉末形状为球状，粉末与转盘为点接触，接触面积小，球形粉末与转盘之间为滚动摩擦力，滚动摩擦力远小于静摩擦力。因此，当粉末随转盘以一定的速度旋转时，球形粉末的滚动摩擦力不足以提供向心力，继而沿抛物线飞出转盘；非球形粉末因较大的静摩擦力，能够贴附在转盘上，做圆周运动继续旋转；另外不同粒度的粉末颗粒，具有不同的质量，粒度大的粉末（质量大）惯性力大，率先抛出转盘，粒度小的粉末滞后抛出转盘，因此可在分离分选机构不同仓室内收到不同粒度的球形粉末。
本发明通过设置的振动下料机构可以定量控制粉末原料的下料量，提高粉末分选品质。
进一步地，本发明系统还包括密封上料罐、密封收料罐；所述密封上料罐、密封收料罐均设有进气口、排气预留口、带有阀门的对接口；所述振动下料机构的导料管通过软连接与所述密封上料罐的对接口密封连接；所述分选分离机构的下料口通过出料软管与所述密封收料罐的对接口密封连接。
本发明基于离心分选原理，通过转盘不同转速可实现不同种类（如陶瓷粉末、金属粉末特别是活性金属粉末等）、不同粒度的粉末精确分选分离，包括对球形粉末与非球形粉末进行有效分离。
优选地，所述分选分离机构中装置本体内设有四个粉末仓室，分别为第一球形粉末仓室、第二球形粉末仓室、第三球形粉末仓室、非球形粉末仓室，所述非球形粉末仓室内设有刮粉刷。
优选地，所述分选分离机构中转盘为平面圆盘，直径为100~1000mm，所述转盘平面水平度＜1‰，粗糙度Ra＜1.6。
这里，本发明中不同转盘直径决定了粉末的分选分离效率，以304不锈钢粉为例，φ100mm直径设备分选效率在0~40Kg/h，φ200mm直径设备分选效率在20~200Kg/h，φ500mm直径设备分选效率在100~1000Kg/h，φ1000mm直径设备分选效率在1000~5000Kg/h。本发明可通过设置不同的转盘直径实现粉末的分选分离效率，确保连续稳定的工业化生产。
优选地，所述分选分离机构中下料漏斗末端与所述转盘之间可调节距离为0.5~100mm。
优选地，所述上隔板与所述转盘之间间隔为0.5~10mm。
优选地，所述电机为步进电机或伺服电机，功率为100W~5KW。
优选地，所述顶盖为有机玻璃或钢化玻璃透明材质，方便查看分选分离机构内部工作状态，所述转盘、遮离罩、上隔板、架条、隔条均为304不锈钢材质。
图1为本发明实施例一种粉末分选分离系统整体结构示意图，图2为本发明实施例一种粉末分选分离系统中振动下料机构示意图，图3为本发明实施例一种粉末分选分离系统中分选分离机构内部分结构示意图，图4为本发明实施例一种粉末分选分离系统中分选分离机构内部分结构立体示意图，图5为本发明实施例一种粉末分选分离系统中分选分离机构剖视示意图，结合图1至图5所示，本实施例中所述分选分离机构中装置本体4内设有四个粉末仓室，分别为第一球形粉末仓室12、第二球形粉末仓室13、第三球形粉末仓室14、非球形粉末仓室15，所述第一、第二、第三球形粉末仓室和非球形粉末仓室均由上隔板10、架条11、隔条16组成，所述第一、第二、第三球形粉末仓室和非球形粉末仓室底端均设有下料口，所述非球形粉末仓室内设有刮粉刷19，所述第一、第二、第三球形粉末仓室的体积和所述非球形粉末仓室体积一样大。
这里，图3示意了本实施例中下料漏斗8末端与上隔板10、转盘9之间位置关系。
这里，图4示意了本实施例中四个粉末仓室以及对应的下料口。
这里，对于刮粉刷的作用如图6所示：本发明中上隔板10与转盘9是有间隙的，当粉末经过非球形粉末仓室15内第一个上隔板时，顺利通过间隙，通过第二个上隔板时，被刮粉刷19挡下，刮粉刷19是柔性的，和转盘9紧密接触，当转盘9带着粉转到刮粉刷19时，粉末被刮粉刷19全部阻挡并将粉末排入非球形粉末仓室15内。
本实施例中振动下料机构包括振动给料器1、导料管2、软连接3，所述振动下料机构通过软连接3与所述分选分离机构中的下料漏斗8密封连接。
这里，本实施例中的振动给料器1由SDVC20控制器、100型振动台组成。
本实施例系统还包括密封上料罐6、密封收料罐7；所述密封上料罐6、密封收料罐7均设有进气口、排气预留口、带有阀门的对接口；所述振动下料机构的导料管2通过软连接3与所述密封上料罐6的对接口密封连接；所述分选分离机构的下料口通过出料软管与所述密封收料罐7的对接口密封连接。
这样可以对活性金属粉末进行球形与非球形粉末、不同粒度的粉末有效分离。
本实施例中所述电机18转轴上安装所述转盘9，本实施例所述转盘9为平面圆盘，直径为200mm，所述转盘9平面水平度0.5‰，粗糙度Ra＜0.4，这里本实施例的转盘9直径大小、平面水平度、粗糙度均可以更换。
本实施例中所述电机18主体上安装所述遮离罩17，所述下料漏斗8末端设置在所述转盘9上方，具体地，所述下料漏斗8末端与所述转盘9之间可调节距离为10mm。
本实施例中所述上隔板10与所述转盘9之间设有间隔，具体地，所述上隔板10与所述转盘9之间间隔为1mm。
本实施例中所述电机18为步进电机，功率为1KW。
本实施例中所述顶盖5为钢化玻璃透明材质，方便查看分选分离机构内部工作状态，所述转盘9、遮离罩17、上隔板10、架条11、隔条16均为304不锈钢材质。
为了更清楚地了解本发明实施例的粉末分选分离系统，下面将该系统用于粉末分选分离的工作过程进行介绍：基于离心分选原理，根据粉末种类（对于活性金属粉末，将密封上料罐内充保护气氛）以及不同粒度大小，设定好电机转速，振动下料机构中振动给料器参数，选择合适直径以及平面水平度、粗糙度的转盘，启动电机和振动给料器，打开密封收料罐对接口上的阀门，接着打开密封收料罐对接口上的阀门，粉末原料从密封上料罐经过振动下料机构定量进入分选分离机构中下料漏斗并从下料漏斗末端落入转盘中，粉末在随转盘运动的0~270°范围内分别抛出不同粒度的球形粉末，落入本实施例第一、二、三球形粉末仓室内，第一（0~90°）仓室收到的球形粉末粒度最粗，第二（90~180°）仓室收到的球形粉末粒度居中，第三（180~270°）仓室收到的球形粉末粒度最小；剩下未抛出转盘的非球形粉末，在非球形粉末仓室范围内（270~360°）被刮粉刷刮下，落入非球形粉末仓室，最后分别从第一、二、三球形粉末仓室和非球形粉末仓室的下料口进入到对应的每个密封收料罐内，粉末分选分离工作完毕后，关闭每个密封收料罐对接口上的阀门，关闭密封上料罐对接口上的阀门，关闭振动下料机构，关闭分选分离机构中的电机。
本发明基于离心分选原理，通过转盘不同转速可实现不同种类、不同粒度的粉末精确分选分离，包括对球形粉末与非球形粉末进行有效分离、对活性金属粉末的有效分选分离；通过设置的振动下料机构可以定量控制粉末原料的下料量，提高粉末分选品质；另外本发明可通过设置不同的转盘直径实现粉末的分选分离效率，确保连续稳定的工业化生产。
以上所涉及器件的具体型号不作限制及详细描述，以上所涉及器件的深入连接方式不作详细描述，作为公知常识，本领域的技术人员能够理解。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种粉末分选分离系统，其特征在于，包括振动下料机构、分选分离机构；所述振动下料机构包括振动给料器、导料管、软连接；所述分选分离机构包括装置本体、顶盖、设置在所述顶盖上的下料漏斗，所述装置本体内设有转盘、电机、遮离罩、至少三个粉末仓室，所述粉末仓室由上隔板、架条、隔条组成，所述粉末仓室底端设有下料口，所述电机转轴上安装所述转盘，所述电机主体上安装所述遮离罩，所述下料漏斗末端设置在所述转盘上方，所述上隔板与所述转盘之间设有间隔；所述振动下料机构通过软连接与所述分选分离机构中的下料漏斗密封连接。
2.根据权利要求1所述的一种粉末分选分离系统，其特征在于，还包括密封上料罐、密封收料罐；所述密封上料罐、密封收料罐均设有进气口、排气预留口、带有阀门的对接口；所述振动下料机构的导料管通过软连接与所述密封上料罐的对接口密封连接；所述分选分离机构的下料口通过出料软管与所述密封收料罐的对接口密封连接。
3.根据权利要求1所述的一种粉末分选分离系统，其特征在于，所述分选分离机构中装置本体内设有四个粉末仓室，分别为第一球形粉末仓室、第二球形粉末仓室、第三球形粉末仓室、非球形粉末仓室，所述非球形粉末仓室内设有刮粉刷。
4.根据权利要求1所述的一种粉末分选分离系统，其特征在于，所述分选分离机构中转盘为平面圆盘，直径为100~1000mm，所述转盘平面水平度＜1‰，粗糙度Ra＜1.6。
5.根据权利要求1所述的一种粉末分选分离系统，其特征在于，所述分选分离机构中下料漏斗末端与所述转盘之间可调节距离为0.5~100mm。
6.根据权利要求1所述的一种粉末分选分离系统，其特征在于，所述上隔板与所述转盘之间间隔为0.5~10mm。
7.根据权利要求1所述的一种粉末分选分离系统，其特征在于，所述电机为步进电机或伺服电机，功率为100W~5KW。
8.根据权利要求1所述的一种粉末分选分离系统，其特征在于，所述顶盖为有机玻璃或钢化玻璃透明材质，所述转盘、遮离罩、上隔板、架条、隔条均为304不锈钢材质。
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