CN113714505B - 贵金属合金熔炼造粉水循环一体机 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种贵金属合金熔炼造粉水循环一体机，包括造粉罐、收集罐、喷盘、水循环系统，在喷盘的轴线处开设供熔融合金液流出的流道孔，在喷盘内部开设若干水道孔，对接机构包括相对设置的两个卡紧件、找正压盘、找正螺杆、找正弧形板，水循环系统包括排气管、冷凝罐、回流管、冷却池，本发明通过调整水道孔的延伸方向，控制高压水雾喷出方向，改变金属粒被切割后的运动方向，使金属粒形成滚动的运动趋势，成球率高，金属粉料比容易于测量和控制，流动性好，通过水循环系统平衡浇注时造粉罐内的气压，实现安全浇注。

Description

贵金属合金熔炼造粉水循环一体机

技术领域

本发明涉及贵金属造粉制粒技术领域，尤其涉及一种贵金属合金熔炼造粉水循环一体机。

背景技术

在制取的金属粉末中，球形粉末与不规则形状的粉末相比，具有流动性好、烧结性好及反应可控等优越性能，在大批量生产和科学研究中得到日益广泛的应用。

现有造粉设备，多数采用雾化方式，高压水雾喷出形成对金属颗粒的切割力，将金属颗粒打散，形成粉粒状，然而现有装置造粉形成的金属粒大小不均匀，成球率极低，造成金属粉料流动性差，烧结后比容无法控制、造粉过程中瞬间压力增大、造粉罐内因压力过大存在安全隐患等问题。

发明内容

有必要提出一种贵金属合金熔炼造粉水循环一体机。

一种贵金属合金熔炼造粉水循环一体机，包括造粉罐、收集罐、喷盘、水循环系统，所述造粉罐为一空心罐体，喷盘安装于造粉罐的上方进口处，收集罐安装于造粉罐的下方出口处，所述喷盘为一圆盘体，在喷盘的轴线处开设供熔融合金液流出的流道孔，流道孔上端口用于承接熔融合金液，下端口与造粉罐连通，在喷盘内部开设若干水道孔，水道孔的一端与喷盘外壁连通，用于与外部高压喷水系统连接，另一端与喷盘的流道孔或底部连通，若干水道孔在喷盘的圆周方向内均布，水道孔倾斜设置于喷盘内部，若干水道孔倾斜方向的延长线在喷盘轴向方向的高度错位设置，以使沿着水道孔喷出的水雾的延长线在喷盘轴向方向的高度错位设置，所述收集罐为顶部开口的罐体，所述收集罐的口部与造粉罐的下方出口口径相同，还在造粉罐的下方出口安装下法兰，在收集罐的开口处安装上法兰，在造粉罐的下方出口处设置对接机构，所述对接机构包括相对设置的两个卡紧件、找正压盘、找正螺杆、找正弧形板，两个卡紧件具有相同结构，分别固定设置于造粉罐的下法兰相对两侧，找正压盘包围收集罐设置，且将两个卡紧件连接为一体，在找正压盘上开设供找正螺杆穿过的螺孔，找正螺杆的一端与找正压盘螺纹连接，另一端连接找正弧形板，所述找正弧形板用于与收集罐的外壁接触，所述水循环系统包括排气管、冷凝罐、回流管、冷却池，所述排气管的一端与造粉罐内部连通，另一端连接冷凝罐，冷凝罐的顶部开设气压平衡口，以与外界连通，回流管连接于冷凝罐和冷却池之间。

优选的，若干水道孔在喷盘径向方向的延长线错位位于圆心的两侧或多侧。

优选的，若干水道孔在喷盘径向方向的延长线为以圆心为中心中心对称错位设置。

优选的，所述卡紧件包括连接板、导套座、摇杆、连杆、导杆、锁板，所述连接板的上端与造粉罐外壁固定连接，下端连接找正压盘的两端，导套座固定于连接板的下端，在导套座内部开设供导杆穿过的竖向贯通孔，摇杆的一端用于人员手部握持，另一端与连接板铰接，连杆的一端与摇杆铰接，另一端与导杆铰接，导杆穿过竖向贯通孔，端部连接锁板，锁板用于卡合收集罐的上法兰。

优选的，所述冷凝罐为锥形空心管体，冷凝罐侧壁为水冷套，用于通入冷却水，排气管沿着冷凝罐的侧壁相切，回流管也与冷凝罐的侧壁连接，回流管的口部高度高于冷凝罐底部高度。

优选的，水循环系统还包括循环管、循环泵，循环管连接于冷却池与喷盘之间，循环泵设置于循环管上，以将沉淀分离后的清水二次打回至喷盘内，形成高压水雾。

优选的，还在回流管与造粉罐之间设置溢流管，以将造粉罐内较高水位溢流至冷却池内。

优选的，还在冷凝罐与造粉罐之间设置反收集管，反收集管倾斜连接于冷凝罐与造粉罐之间，反收集管与冷凝罐的底部连接，冷凝罐具有锥形底部，还在冷凝罐侧壁上设置反冲洗管，以与外部高压水连接。

本发明中，通过调整水道孔的延伸方向，控制高压水雾喷出方向，改变金属粒被切割后的运动方向，使金属粒形成滚动的运动趋势，成球率高，金属粉料比容易于测量和控制，流动性好，通过水循环系统平衡浇注时造粉罐内的气压，实现安全浇注。

附图说明

图1为本装置的结构示意图。

图2、3为卡紧件的两种状态示意图。图23为锁紧状态，24为打开状态。

图4为一种实施例的喷盘的俯视示意图。该实施例为两个水道孔，且喷盘喷出口在轴向方向内高低错位设置，在喷出口延长线径向方向内分别向圆心两侧错位设置。

图5为图4中沿着水道孔阶梯剖视展开图，显示了水道孔的内部结构示意图。图中L线段以下结构为延伸假设结构，并非该喷盘实际具有的结构，图中显示延伸假设结构是为了表达水道孔延长方向的结构。

图6为第二种实施例的喷盘的俯视示意图。该实施例为三个水道孔，且喷盘喷出口在轴向方向内高低错位设置，在喷出口延长线径向方向内分别向圆心周围错位设置。

图7为图6中沿着水道孔依次（A1、A2、A3）阶梯剖视展开图，显示了水道孔的内部结构示意图。图中L线段以下结构为延伸假设结构，并非该喷盘实际具有的结构，图中显示延伸假设结构是为了表达水道孔延长方向的结构。

图8为第三种实施例的喷盘的俯视示意图。该实施例为四个水道孔，且喷盘喷出口在轴向方向内高低错位设置，在喷出口延长线径向方向内分别向圆心周围错位设置。

图9为图8中沿着水道孔依次（B1、B2、B3、B4）阶梯剖视展开图，显示了水道孔的内部结构示意图。图中L线段以下结构为延伸假设结构，并非该喷盘实际具有的结构，图中显示延伸假设结构是为了表达水道孔延长方向的结构。可以看出，若干水道孔延伸至流道孔的喷出口的位置高低错位。

图10、11为图4、5中高压水雾沿着水道孔喷出流向的延长线示意图，图中箭头表示水雾喷出流向。可见高压水雾不会正对碰撞，且均避开圆心、轴心，且在切割力作用下，被切割的金属粒在水平径向方向具有顺时针旋转趋势，在竖直方向也具有顺时针旋转趋势。

图12、13为图6、7中高压水雾沿着水道孔喷出流向的延长线示意图，图中箭头表示水雾喷出流向。可见高压水雾不会正对碰撞，且均避开圆心、轴心，且在切割力作用下，被切割的金属粒在水平径向方向具有顺时针旋转趋势，在竖直方向也具有顺时针旋转趋势。

图14、15为图8、9中高压水雾沿着水道孔喷出流向的延长线示意图，图中箭头表示水雾喷出流向。可见高压水雾不会正对碰撞，且均避开圆心、轴心，且在切割力作用下，被切割的金属粒在水平径向方向具有顺时针旋转趋势，在竖直方向也具有顺时针旋转趋势。

图16、18、20为现有技术中两个水道孔、三个水道孔、四个水道孔的俯视剖视图。图中水道孔延长线均正对圆心，使喷出的水雾汇聚于喷盘圆心处，使水雾形成正对碰撞。

图17、19、21为与图16、18、20对应的轴向方向沿着水道孔阶梯剖视的内部结构示意图。图中可见水道孔喷出口在轴向方向高度一致，水道孔延长线汇聚于喷盘轴心处，使水雾形成正对碰撞。

图22为我司原有设计中水道孔朝向圆心一侧错位偏移的方案，图中可见，沿着水道孔喷出的水雾虽然不能正对碰撞，然而高压水雾对切割后的金属粒的作用力不是同方向的，无法使金属粒形成滚动趋势。

图23为造粉罐与收集罐的局部结构示意图。

图24为图23的局部放大图。

图25为冷凝罐的俯视图。

图26为使用本发明图6的喷盘后雾化造粉的高倍粒形图。

图中：造粉罐10、对接机构12、卡紧件121、连接板1211、导套座1212、摇杆1213、连杆1214、导杆1215、锁板1216、找正压盘122、找正螺杆123、找正弧形板124、收集罐20、喷盘30、流道孔31、水道孔32、排气管41、冷凝罐42、回流管43、冷却池44、循环管45、循环泵46、溢流管47、反收集管48、反冲洗管49。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

参见图1-9，本发明提出一种贵金属合金熔炼造粉水循环一体机，包括造粉罐10、收集罐20、喷盘30、水循环系统，所述造粉罐10为一空心罐体，喷盘30安装于造粉罐10的上方进口处，收集罐20安装于造粉罐10的下方出口处，所述喷盘30为一圆盘体，在喷盘30的轴线处开设供熔融合金液流出的流道孔31，流道孔31上端口用于承接熔融合金液，下端口与造粉罐10连通，在喷盘30内部开设若干水道孔32，水道孔32的一端与喷盘30外壁连通，用于与外部高压喷水系统连接，另一端与喷盘30的流道孔31或底部连通，若干水道孔32在喷盘30的圆周方向内均布，水道孔32倾斜设置于喷盘30内部，若干水道孔32倾斜方向的延长线在喷盘30轴向方向的高度错位设置，以使沿着水道孔32喷出的水雾的延长线在喷盘30轴向方向的高度错位设置，所述收集罐20为顶部开口的罐体，所述收集罐20的口部与造粉罐10的下方出口口径相同，还在造粉罐10的下方出口安装下法兰，在收集罐20的开口处安装上法兰，在造粉罐10的下方出口处设置对接机构12，所述对接机构12包括相对设置的两个卡紧件121、找正压盘122、找正螺杆123、找正弧形板124，两个卡紧件121具有相同结构，分别固定设置于造粉罐10的下法兰相对两侧，找正压盘122包围收集罐20设置，且将两个卡紧件121连接为一体，在找正压盘122上开设供找正螺杆123穿过的螺孔，找正螺杆123的一端与找正压盘122螺纹连接，另一端连接找正弧形板124，所述找正弧形板124用于与收集罐20的外壁接触，所述水循环系统包括排气管41、冷凝罐42、回流管43、冷却池44，所述排气管41的一端与造粉罐10内部连通，另一端连接冷凝罐42，冷凝罐42的顶部开设气压平衡口，以与外界连通，回流管43连接于冷凝罐42和冷却池44之间。

本方案中，收集罐20放置于造粉罐10下方时，二者口部正对，然而人工安装不能保证其上下正对，所以通过对接机构12来调整二者正对，卡紧件121实现了可拆卸安装，找正压盘122和找正螺杆123的高度位于收集罐20的高度，通过调整找正螺杆123来调整收集罐20的位置，使其与造粉罐10同轴同心，上下正对。

使用时，先将找正螺杆123旋紧至收回的位置，收集罐20可以靠近找正压盘122安装，然后旋拧找正螺杆123，使收集罐20逐渐向中心移动，至二者上下正对，然后锁紧卡紧件121，完成安装。

水道孔32的延长线在喷盘30轴向方向的高度错位设置，使得喷出的水雾也在高度方向内错位设置，喷出时形成对金属液的错位切割分散，首先能够使金属液被分散的颗粒度更小，其次，错位切削，使被切削后的金属粒上下两侧均承受顺时针或逆时针相同方向的切削力，利于金属粒形成滚动的运动趋势，利于形成球状颗粒。

中频炉将提纯后的合金块熔融后形成金属液，金属液经过漏包浇入喷盘30的流道孔31内，由于金属液此时温度很高，达到几百度或上千度，遇到高压水雾时，瞬间产生很大水蒸气，使造粉罐10内气压极具上升，排气管41将压力很大的水蒸气排出进入冷凝罐42，冷凝后的水流入冷却池44被收集冷却、分离，从而保证造粉罐10的安全。

进一步，参见图4-15，若干水道孔32在喷盘30径向方向的延长线错位位于圆心的两侧或多侧。径向方向错位，使喷出的水雾在径向方向内不会正对碰撞，避免形成不规则的高压喷射力。

进一步，若干水道孔32在喷盘30径向方向的延长线为以圆心为中心中心对称错位设置。

径向方向错位，使喷出的水雾在径向方向内不会正对碰撞，而是形成错位切割力，使被切削后的金属粒在水平方向（即喷盘30径向方向）内左右两侧、前后两侧均承受顺时针或逆时针相同方向的切削力，形成类似于圆周运动的旋转力，利于金属粒形成滚动的运动趋势，利于形成球状颗粒。

而现有技术及其他方案方案中，如图16-21，将水道孔32设置为喷出口延长线交汇于喷盘30圆心处或轴心处，使喷出的水雾正对碰撞交汇于圆心或轴心处，虽然对金属颗粒冲击力很大，利于形成小颗粒，但是碰撞后的高压水雾呈现不规则的运动趋势，被切削后的金属粒也只能在不规则力作用下或自身重力作用下被分散，这种方案中，虽然金属颗粒度较小，但是颗粒度大小不均匀，形状不可控，成球率极低。我司之前采用喷盘30模具如图22，现改进为如图6的方案，将之前喷盘30雾化形成的金属粉料做电镜观察，并计算，得到其内部成球率低于40%，而利用改进后的喷盘30雾化形成的金属粉料电镜观察，计算单位面积内，内部成球率大于90%，如图26。

进一步，所述卡紧件121包括连接板1211、导套座1212、摇杆1213、连杆1214、导杆1215、锁板1216，所述连接板1211的上端与造粉罐10外壁固定连接，下端连接找正压盘122的两端，导套座1212固定于连接板1211的下端，在导套座1212内部开设供导杆1215穿过的竖向贯通孔，摇杆1213的一端用于人员手部握持，另一端与连接板1211铰接，连杆1214的一端与摇杆1213铰接，另一端与导杆1215铰接，导杆1215穿过竖向贯通孔，端部连接锁板1216，锁板1216用于卡合收集罐20的上法兰。

进一步，所述冷凝罐42为锥形空心管体，冷凝罐42侧壁为水冷套，用于通入冷却水，排气管41沿着冷凝罐42的侧壁相切，以与冷凝罐42内部连通，以使水蒸气进入罐体内是旋流进入的，从而与侧壁接触，加速降温冷凝，回流管43也与冷凝罐42的侧壁连接，回流管43的口部高度高于冷凝罐42底部高度。

参见图23-25，进一步，水循环系统还包括循环管45、循环泵46，循环管45连接于冷却池44与喷盘30之间，循环泵46设置于循环管45上，以将沉淀分离后的清水二次打回至喷盘30内，形成高压水雾。

进一步，还在回流管43与造粉罐10之间设置溢流管47，以将造粉罐10内较高水位溢流至冷却池44内。

进一步，还在冷凝罐42与造粉罐10之间设置反收集管48，反收集管48倾斜连接于冷凝罐42与造粉罐10之间，反收集管48与冷凝罐42的底部连接，冷凝罐42具有锥形底部，还在冷凝罐42侧壁上设置反冲洗管49，以与外部高压水连接。

实现时，在各个管道上设置控制阀门，当浇注造粉时，关闭反收集管48、反冲洗管49，浇注完毕后，打开反收集管48、反冲洗管49，向反冲洗管49内通入高压水，对冷凝罐42内进行冲洗，将冲洗液反流至造粉罐10内。由于本发明中造粉的金属为铂钯铑等贵金属，价值很高，高压水蒸气内夹杂粒度较小的金属颗粒，冷凝后会残留在冷凝罐42内，为了最大程度收集贵金属粉末，设置反冲洗管49和反收集管48，将冷凝罐42内残余金属颗粒回收，增大造粉收率。

本发明实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

以上所揭露的仅为本专利文件较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种贵金属合金熔炼造粉水循环一体机，其特征在于：包括造粉罐、收集罐、喷盘、水循环系统，所述造粉罐为一空心罐体，喷盘安装于造粉罐的上方进口处，收集罐安装于造粉罐的下方出口处，所述喷盘为一圆盘体，在喷盘的轴线处开设供熔融合金液流出的流道孔，流道孔上端口用于承接熔融合金液，下端口与造粉罐连通，在喷盘内部开设若干水道孔，水道孔的一端与喷盘外壁连通，用于与外部高压喷水系统连接，另一端与喷盘的流道孔或底部连通，若干水道孔在喷盘的圆周方向内均布，水道孔倾斜设置于喷盘内部，若干水道孔倾斜方向的延长线在喷盘轴向方向的高度错位设置，以使沿着水道孔喷出的水雾的延长线在喷盘轴向方向的高度错位设置，所述收集罐为顶部开口的罐体，所述收集罐的口部与造粉罐的下方出口口径相同，还在造粉罐的下方出口安装下法兰，在收集罐的开口处安装上法兰，在造粉罐的下方出口处设置对接机构，所述对接机构包括相对设置的两个卡紧件、找正压盘、找正螺杆、找正弧形板，两个卡紧件具有相同结构，分别固定设置于造粉罐的下法兰相对两侧，找正压盘包围收集罐设置，且将两个卡紧件连接为一体，在找正压盘上开设供找正螺杆穿过的螺孔，找正螺杆的一端与找正压盘螺纹连接，另一端连接找正弧形板，所述找正弧形板用于与收集罐的外壁接触，所述水循环系统包括排气管、冷凝罐、回流管、冷却池，所述排气管的一端与造粉罐内部连通，另一端连接冷凝罐，冷凝罐的顶部开设气压平衡口，以与外界连通，回流管连接于冷凝罐和冷却池之间；若干水道孔在喷盘径向方向的延长线错位位于圆心的两侧或多侧，若干水道孔在喷盘径向方向的延长线为以圆心为中心中心对称错位设置，水道孔的延长线在喷盘轴向方向的高度错位设置，使得喷出的水雾也在高度方向内错位设置，喷出时形成对金属液的错位切割分散，首先能够使金属液被分散的颗粒度更小，错位切削使被切削后的金属粒上下两侧均承受顺时针或逆时针相同方向的切削力，利于金属粒形成滚动的运动趋势，利于形成球状颗粒。

2.如权利要求1所述的贵金属合金熔炼造粉水循环一体机，其特征在于：所述卡紧件包括连接板、导套座、摇杆、连杆、导杆、锁板，所述连接板的上端与造粉罐外壁固定连接，下端连接找正压盘的两端，导套座固定于连接板的下端，在导套座内部开设供导杆穿过的竖向贯通孔，摇杆的一端用于人员手部握持，另一端与连接板铰接，连杆的一端与摇杆铰接，另一端与导杆铰接，导杆穿过竖向贯通孔，端部连接锁板，锁板用于卡合收集罐的上法兰。

3.如权利要求1所述的贵金属合金熔炼造粉水循环一体机，其特征在于：所述冷凝罐为锥形空心管体，冷凝罐侧壁为水冷套，用于通入冷却水，排气管沿着冷凝罐的侧壁相切，回流管也与冷凝罐的侧壁连接，回流管的口部高度高于冷凝罐底部高度。

4.如权利要求1所述的贵金属合金熔炼造粉水循环一体机，其特征在于：水循环系统还包括循环管、循环泵，循环管连接于冷却池与喷盘之间，循环泵设置于循环管上，以将沉淀分离后的清水二次打回至喷盘内，形成高压水雾。

5.如权利要求4所述的贵金属合金熔炼造粉水循环一体机，其特征在于：还在回流管与造粉罐之间设置溢流管，以将造粉罐内较高水位溢流至冷却池内。

6.如权利要求5所述的贵金属合金熔炼造粉水循环一体机，其特征在于：还在冷凝罐与造粉罐之间设置反收集管，反收集管倾斜连接于冷凝罐与造粉罐之间，反收集管与冷凝罐的底部连接，冷凝罐具有锥形底部，还在冷凝罐侧壁上设置反冲洗管，以与外部高压水连接。