CN113976900A - 一种批量化电火花制备超细粉体设备和超细粉体生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种批量化电火花制备超细粉体设备和超细粉体生产系统，涉及金属粉末及其相关化合物制备设备领域。该批量化电火花制备超细粉体设备包括反应机构，反应机构包括反应桶、弧形正电极板和弧形负电极板，弧形正电极板和弧形负电极板均设置于反应桶内且贴合于反应桶的内侧壁，弧形正电极板和弧形负电极板相对设置。本申请提供的批量化电火花制备超细粉体设备，通过设置大面积弧形电极板可以有效增加电极板与材料之间的接触面积以及提高弧形电极板的使用，从而提高粉体的制备效率和电极板的使用率。此外，本申请还提供了一种超细粉体生产系统生产效率高，电极板利用率高。

Description

一种批量化电火花制备超细粉体设备和超细粉体生产系统

技术领域

本发明涉及金属粉末及其相关化合物制备设备领域，具体而言，涉及一种批量化电火花制备超细粉体设备和超细粉体生产系统。

背景技术

金属粉末的制备方法很多，包括机械法、物理法、物理化学法等几大类，其中，电火花熔蚀法是一种重要的粉末制备方法。电火花熔蚀法的原理是利用热电能通过非接触电极和工件之间快速产生的火花来腐蚀导电部件，以达到对工件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。电火花熔蚀法可制备超细金属或合金粉末，采用该方法具有操作简单方便，制备的粉末球形度好，颗粒细小，材料基本无污染等优点，在粉末材料制备方面具有广阔的发展应用前景。

目前，电火花熔蚀制备金属粉末装置主要有棒状装置和震荡桶装置两类。但棒状装置制备粉末效率低，大概为1g/h，根本满足不了工业生产的需求，一般用于实验研究。桶装震荡装置可以提高生产效率，然而震荡桶装置制备超细粉体﹐需要震荡桶不断震荡而将得到的粉末通过位于桶体的滤网漏出，然而震荡桶震荡过程中容易造成电极接触不良使电极熔蚀，从而降低电极的使用寿命。

由于电火花制粉装置存在加工速度慢、效率低、棒状电极工作平台面积小所能制备的样品体量有限，进而限制了电火花制备粉体设备的使用。

鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种批量化电火花制备超细粉体设备和超细粉体生产系统，其能够可提高电火花制备金属粉体的效率，降低电极损耗。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种批量化电火花制备超细粉体设备，其包括反应机构，所述反应机构包括反应桶、弧形正电极板和弧形负电极板，所述弧形正电极板和所述弧形负电极板均设置于所述反应桶内且贴合于所述反应桶的内侧壁，所述弧形正电极板和所述弧形负电极板相对设置。

在可选的实施方式中，所述批量化电火花制备超细粉体设备还包括补偿机构，所述补偿机构包括升降杆、驱动件和固定件，所述驱动件与所述升降杆连接以驱动所述升降杆上下运动，所述升降杆远离所述驱动件的一端通过所述固定件与电极板连接，所述补偿机构为两个且分别与所述弧形正电极板和所述弧形负电极板连接。在可选的实施方式中，所述批量化电火花制备超细粉体设备还包括位于所述反应机构下方用于收集超细粉体的收集机构，所述反应机构的底部设置有筛网，所述筛网与所述收集机构对应。

在可选的实施方式中，所述收集机构包括收集箱、升降架、底座和支撑杆，所述收集箱安装于所述升降架上，所述升降架安装于所述底座，所述支撑杆的一端安装于所述底座，另一端与所述反应桶的上部连接以支撑所述反应桶，所述反应桶的下部伸入所述收集箱内且悬空于所述收集箱上。

在可选的实施方式中，所述批量化电火花制备超细粉体设备还包括自动进料机构，所述自动进料机构设置于反应桶的顶部且与所述反应桶连通。

在可选的实施方式中，所述自动进料机构包括支撑台、进料管道、进料控制组件和直通管道，所述进料管道上设置有用于控制进料管道开合的总开关，所述进料控制组件包括一级变径管道、一级蝶阀开关、二级变径管道、二级蝶阀开关和控制器，所述一级变径管道设置于所述总开关和所述一级蝶阀开关之间，所述二级变径管道设置于所述一级蝶阀开关和所述二级蝶阀开关之间，所述直通管道连接至所述二级蝶阀开关的出料端，所述二级蝶阀开关安装于所述支撑台上，所述支撑台设置有通孔，所述直通管道穿过所述通孔并伸入所述反应桶内，所述总开关、所述一级蝶阀开关、所述二级蝶阀开关均与所述控制组件电连接。

在可选的实施方式中，所述控制组件包括示波器、转换器和控制器，所述示波器安装于所述反应桶内正负两电极两端，用于监测所述反应桶中所述弧形正电极板和所述弧形负电极板之间的电流信号或电压信号，所述示波器与所述转换器电连接，所述转换器与所述控制器电连接，所述总开关、所述一级蝶阀开关、所述二级蝶阀开关均与所述控制器电连接。

在可选的实施方式中，所述一级变径管道的直径沿着所述总开关到所述一级蝶阀开关的方向逐渐缩小，所述二级变径管道的直径沿着所述一级蝶阀开关到所述二级蝶阀开关的方向逐渐缩小。

在可选的实施方式中，所述批量化电火花制备超细粉体设备还包括混合机构，所述混合机构为曝气组件、振动组件或搅拌组件；

优选地，所述搅拌组件包括搅拌电机、搅拌轴和钉耙式搅拌头，所述搅拌电机安装于所述反应桶的顶部，所述搅拌轴的一端与所述搅拌电机连接，另一端伸出所述反应桶内，所述钉耙式搅拌头连接至所述搅拌轴远离所述搅拌电机的一端，所述钉耙式搅拌头包括多个均匀分布的搅拌桨，每个所述搅拌桨的下侧连接有多个间隔设置的钉耙齿。

第二方面，本发明提供一种超细粉体生产系统，其包括干燥设备以及如前述实施方式任一项所述的批量化电火花制备超细粉体设备；

优选地，所述超细粉体生产系统制备的超细粉体包括金属粉末及其化合物、合金粉末或非金属导电材料粉末。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

本申请提供的批量化电火花制备超细粉体设备，通过设置大面积弧形电极板可以有效增加电极板与材料之间的接触面积以及提高弧形电极板的使用，从而提高粉体的制备效率和电极板的使用率。此外，本申请还提供了一种超细粉体生产系统生产效率高，电极板利用率高。

附图说明

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地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的批量化电火花制备超细粉体设备的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的批量化电火花制备超细粉体设备的透视图；

图3为本申请实施例提供的批量化电火花制备超细粉体设备的反应机构的剖视图；

图4为本申请实施例提供的批量化电火花制备超细粉体设备的反应机构的俯视图；

图5为本申请实施例提供的批量化电火花制备超细粉体设备的自动进料机构的剖视图；

图6为本申请实施例提供的批量化电火花制备超细粉体设备的搅拌组件的正视图；

图7为本申请实施例提供的批量化电火花制备超细粉体设备的搅拌组件的俯视图。

图标：100-批量化电火花制备超细粉体设备；

110-反应机构；111-反应桶；112-弧形正电极板；113-弧形负电极板；114-电源；115-安装孔；117-筛网；

120-收集机构；121-收集箱；122-升降架；123-底座；124-支撑杆；

130-自动进料机构；131-支撑台；132-进料管道；133-变径管道；1331-一级变径管道；1332-二级变径管道；134-蝶阀开关；1341-一级蝶阀开关；1342-二级蝶阀开关；135-直通管道；136-总开关；137-控制组件；1371-示波器；1372-转换器；1373-控制器；

140-搅拌组件；141-搅拌电机；142-搅拌轴；143-钉耙式搅拌头；144-搅拌桨；145-钉耙齿；

150-补偿机构；151-升降杆；152-固定件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

实施例

请参考图1和图2，本实施例提供了一种批量化电火花制备超细粉体设备100，其包括反应机构110、收集机构120、自动进料机构130、混合机构和补偿机构150。

请参阅图1、图2、图3和图4，反应机构110用于实现电火花制备金属粉体的反应过程，具体地，反应机构110包括反应桶111、弧形正电极板112、弧形负电极板113和电源114，其中，弧形正电极板112和弧形负电极板113采用弧形结构设计，相较于现有技术中的单电极或多电极，本申请中弧形正电极板112和弧形负电极板113面积更大，其与材料的接触面积变大，有利于提高粉体的制备效率和电极板的使用率。为了尽可能的增大弧形正电极板112和弧形负电极板113与材料之间的接触面积，本申请中，弧形正电极板112和弧形负电极板113的形状大致为半圆弧形，并且弧形正电极板112和弧形负电极板113均设置于反应桶111内且贴合于反应桶111的内侧壁，弧形正电极板112和弧形负电极板113相对设置，电源114与弧形正电极板112和弧形负电极板113电连接。

本申请中，批量化电火花制备超细粉体设备100还包括补偿机构150，补偿机构150包括升降杆151、驱动件(图未示)和固定件152，驱动件与升降杆151连接以驱动升降杆151上下运动，本申请中反应桶111的上部上设置有安装孔115，升降杆151穿过安装孔115伸入反应桶111内，升降杆151远离驱动件的一端通过固定件152与电极板连接，补偿机构150为两个且分别与弧形正电极板112和弧形负电极板113连接。由于电极板是消耗产品，随着反应时间的增加，电极板会变短，从而需要更换电极板，但是在反应桶111中，物料主要在底部进行反应，因此主要消耗的电极板是电极板的底部，本申请中通过补偿机构150连接弧形正电极板112和弧形负电极板113，弧形正电极板112和弧形负电极板113反应一段时间后，利用补偿机构150可以将弧形正电极板112和弧形负电极板113向下移动，从而减少电极的更换频率。

本申请中的补偿机构150可以是手动补偿，也可以是自动补偿，手动补偿即为在反应一定时间后人为调节驱动件带动升降杆151向下运动进行补偿，自动补偿即通过监测弧形正电极板112和弧形负电极板113的消耗程度，通过信号传递至控制器1373，并由控制器1373控制驱动件带动升降杆151向下运动进行补偿。

请返回参阅图1，收集机构120用于对反应机构110反应产生的超细的金属或合金或其他可导电材料C、S等粉末进行收集。应理解，在本申请的其他实施方式中，也可以不设计收集机构120，反应机构110产生的超细粉体直接沉积于反应机构110的底部，待反应完全后进行收集即可。

本申请中，优选在反应机构110的下方设置用于收集超细粉体的收集机构120，反应机构110的底部设置有筛网117，筛网117与收集机构120对应。通过在反应机构110的底部设置筛网117，可以使反应过程中产生的超细粉体不断从筛网117落入收集机构120内，而未反应完或者尺寸较大的材料依然停留在筛网117上，继续进行反应。

具体来说，收集机构120包括收集箱121、升降架122、底座123和支撑杆124，收集箱121安装于升降架122上，升降架122安装于底座123，支撑杆124的一端安装于底座123，另一端与反应桶111的上部连接以支撑反应桶111，反应桶111的下部伸入收集箱121内且悬空于收集箱121上。支撑杆124用于将反应桶111进行支撑使其位于收集机构120的上方，反应桶111和筛网117悬空于收集箱121上，可以使产生的超细粉体快速掉落至收集箱121内，并且本申请中收集箱121安装于升降架122上，可以随时调整收集箱121和反应桶111的位置，从而保证超细粉体能够快速出料，避免在反应桶111内进行堆积。

请结合参阅图1和图5，自动进料机构130设置于反应桶111的顶部且与反应桶111连通，用于对物料实现自动进料，具体来说，自动进料机构130包括支撑台131、进料管道132、变径管道133、蝶阀开关134、直通管道135和控制组件137。其中，支撑台131用于将自动进料机构130整体安装固定于反应桶111的上部，进料管道132上设置有用于控制进料管道132开合的总开关136，变径管道133连接至进料管道132和蝶阀开关134之间，直通管道135连接至蝶阀开关134的出料端，蝶阀开关134安装于支撑台131上，支撑台131设置有通孔，直通管道135穿过通孔并伸入反应桶111内，总开关136、蝶阀开关134均与控制组件137电连接。

本申请中，优选采用两级变径管道133和两级蝶阀开关134进行精准控制。具体地，变径管道133包括一级变径管道1331和二级变径管道1332，蝶阀开关134包括一级蝶阀开关1341和二级蝶阀开关1342，一级变径管道1331设置于总开关136和一级蝶阀开关1341之间，一级变径管道1331的直径沿着总开关136到一级蝶阀开关1341的方向逐渐缩小；二级变径管道1332设置于一级蝶阀开关1341和二级蝶阀开关1342之间，二级变径管道1332的直径沿着一级蝶阀开关1341到二级蝶阀开关1342的方向逐渐缩小。直通管道135连接至二级蝶阀开关1342的出料端，二级蝶阀开关1342安装于支撑台131上，总开关136、一级蝶阀开关1341、二级蝶阀开关1342均与控制组件137电连接。

本申请中，控制组件137包括示波器1371、转换器1372和控制器1373，示波器1371安装于反应桶111内正负电极两端，用于监测反应桶111中弧形正电极板112和弧形负电极板113之间的电流信号或电压信号，示波器1371与转换器1372电连接，转换器1372与控制器1373电连接，总开关136、一级蝶阀开关1341、二级蝶阀开关1342均与控制器1373电连接。

本申请中，通过示波器1371对通过反应桶111内弧形正电极板112和弧形负电极板113之间的电流或电压进行监测，示波器1371收到信号后传输至转换器1372，转换器1372传送信号到控制器1373，控制器1373再控制一级蝶阀开关1341和二级蝶阀的打开时间和速度实现智能的自动进料。本申请中，通过一级变径管道1331和二级变径管道1332的管径逐渐缩小的设置，使得一级蝶阀开关1341和二级蝶阀开关1342每次开合时物料的进料控制更佳，本申请中，一级变径管道1331的最小管径大于二级变径管道1332的最大管径，从而实现逐渐缩小进料量，使得进料量更易准确控制。

请结合参阅图1、图6和图7，混合机构用于对反应桶111内的物料进行混合，实现物料与电极板之间的接触。混合的方式有多种，包括但不限于曝气、振动或搅拌的方式，对应的，混合机构可以为曝气组件、振动组件或搅拌组件140。

本申请中，优选混合机构为搅拌组件140，由于原材料具有一定的重量，在常规的搅拌机构作用下无法充分搅拌，因此本申请还针对该搅拌组件140进行了改进。具体来说，搅拌组件140包括搅拌电机141、搅拌轴142和钉耙式搅拌头143，搅拌电机141安装于反应桶111的顶部，搅拌轴142的一端与搅拌电机141连接，另一端伸出反应桶111内，钉耙式搅拌头143连接至搅拌轴142远离搅拌电机141的一端，钉耙式搅拌头143包括多个均匀分布的搅拌桨144，每个搅拌桨144的下侧连接有多个间隔设置的钉耙齿145。具体到本实施例中，搅拌桨144为4个，4个搅拌桨144均匀分布，搅拌桨144成杆状结构并连接至搅拌轴142的底部，搅拌桨144的下侧连接的多个钉耙齿145在搅拌桨144转动的过程中，可以插入原料之间的间隙内，并随着转动而带动物料进行转动和搅拌，使得块状材料之间以及材料和电极之间产生不间断的接触，进而提高制备效率。应理解，本实施例中未提及的曝气组件和振动组件可以采用现有常规结构进行。

请参阅图1-图7本实施例提供的批量化电火花制备超细粉体设备100的工作原理是：原材料从自动进料机构130进入反应桶111内，对于不会被氧化的重金属原材料可以采用水作为绝缘塑料桶中的电解质溶液，对于会被氧化的原材料可以采用液氮作为电解质溶液，启动混合机构和电源114，原材料被电弧不断腐蚀产生超细的金属或合金或其他可导电材料C、S等粉末，本申请在反应桶111中采用面积较大的弧形电极，使得弧形电极与材料间的接触面积变大，可有效提高粉体的制备效率和电极板的使用率，在产生粉末的过程中，混合机构不断进行转动，进而可以带动原材料不断被搅拌和抛起，使得块状材料之间、电极和材料之间产生不间断的接触，产生的粉末经反应桶111底部的筛网117收集到下方的收集箱121中，通过示波器1371监测反应桶111中电压或电流的下降，示波器1371收集该信号并传输至转换器1372，转换器1372传送信号到控制器1373，控制器1373控制一级蝶阀开关1341和二级蝶阀开关1342的打开时间和速度实现智能的自动进料，进而实现不间断提供原材料，制备粉体可能达到一小时公斤级产量。

综上所述，本申请提供的批量化电火花制备超细粉体设备100，通过设置大面积的弧形电极板可以有效增加电极板和材料之间的接触面积，从而提高粉体的制备效率和电极板的使用率，本申请的弧形电极板与反应桶111可拆卸连接，更容易更换。在反应过程中，利用具有钉耙结构的钉耙式搅拌头143可以实现在搅拌过程中插入原料之间的间隙内，并随着转动可以带动原料被抛起，进而提升块状材料之间、电极和材料之间产生不间断的接触，提高制备效率。进一步地，本申请还采用了两个蝶阀开关134和两个变径管道133实现自动进料，进料量更准确，同时有效节约了人工成本，此外，本申请的电源114可以切换直流或脉冲的电源114，同时电弧频率可调节以适应各种场景的制备要求，适用范围更广。

此外，本申请还提供了一种超细粉体生产系统，其包括干燥设备以及如前述实施方式任一项的批量化电火花制备超细粉体设备100。本申请的超细粉体生产系统制备的超细粉体包括金属粉末及其化合物、合金粉末或非金属导电材料粉末，采用上述批量化电火花制备超细粉体设备100制备获得的超细粉体可以进一步置于干燥设备中进行干燥，从而获得超细粉体产品。本申请提供的超细粉体生产系统生产效率高，电极板利用率高。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种批量化电火花制备超细粉体设备，其特征在于，其包括反应机构，所述反应机构包括反应桶、弧形正电极板和弧形负电极板，所述弧形正电极板和所述弧形负电极板均设置于所述反应桶内且贴合于所述反应桶的内侧壁，所述弧形正电极板和所述弧形负电极板相对设置。

2.根据权利要求1所述的批量化电火花制备超细粉体设备，其特征在于，所述批量化电火花制备超细粉体设备还包括补偿机构，所述补偿机构包括升降杆、驱动件和固定件，所述驱动件与所述升降杆连接以驱动所述升降杆上下运动，所述升降杆远离所述驱动件的一端通过所述固定件与电极板连接，所述补偿机构为两个且分别与所述弧形正电极板和所述弧形负电极板连接。

3.根据权利要求1所述的批量化电火花制备超细粉体设备，其特征在于，所述批量化电火花制备超细粉体设备还包括位于所述反应机构下方用于收集超细粉体的收集机构，所述反应机构的底部设置有筛网，所述筛网与所述收集机构对应。

4.根据权利要求3所述的批量化电火花制备超细粉体设备，其特征在于，所述收集机构包括收集箱、升降架、底座和支撑杆，所述收集箱安装于所述升降架上，所述升降架安装于所述底座，所述支撑杆的一端安装于所述底座，另一端与所述反应桶的上部连接以支撑所述反应桶，所述反应桶的下部伸入所述收集箱内且悬空于所述收集箱上。

5.根据权利要求3所述的批量化电火花制备超细粉体设备，其特征在于，所述批量化电火花制备超细粉体设备还包括自动进料机构，所述自动进料机构设置于反应桶的顶部且与所述反应桶连通。

6.根据权利要求5所述的批量化电火花制备超细粉体设备，其特征在于，所述自动进料机构包括支撑台、进料管道、进料控制组件和直通管道，所述进料管道上设置有用于控制进料管道开合的总开关，所述进料控制组件包括一级变径管道、一级蝶阀开关、二级变径管道、二级蝶阀开关和控制器，所述一级变径管道设置于所述总开关和所述一级蝶阀开关之间，所述二级变径管道设置于所述一级蝶阀开关和所述二级蝶阀开关之间，所述直通管道连接至所述二级蝶阀开关的出料端，所述二级蝶阀开关安装于所述支撑台上，所述支撑台设置有通孔，所述直通管道穿过所述通孔并伸入所述反应桶内，所述总开关、所述一级蝶阀开关、所述二级蝶阀开关均与所述控制组件电连接。

7.根据权利要求6所述的批量化电火花制备超细粉体设备，其特征在于，所述控制组件包括示波器、转换器和控制器，所述示波器连接于所述反应桶内正负电极两端，用于监测所述反应桶中所述弧形正电极板和所述弧形负电极板之间的电流信号或电压信号，所述示波器与所述转换器电连接，所述转换器与所述控制器电连接，所述总开关、所述一级蝶阀开关、所述二级蝶阀开关均与所述控制器电连接。

8.根据权利要求7所述的批量化电火花制备超细粉体设备，其特征在于，所述一级变径管道的直径沿着所述总开关到所述一级蝶阀开关的方向逐渐缩小，所述二级变径管道的直径沿着所述一级蝶阀开关到所述二级蝶阀开关的方向逐渐缩小。

9.根据权利要求1所述的批量化电火花制备超细粉体设备，其特征在于，所述批量化电火花制备超细粉体设备还包括混合机构，所述混合机构为曝气组件、振动组件或搅拌组件；

优选地，所述搅拌组件包括搅拌电机、搅拌轴和钉耙式搅拌头，所述搅拌电机安装于所述反应桶的顶部，所述搅拌轴的一端与所述搅拌电机连接，另一端伸出所述反应桶内，所述钉耙式搅拌头连接至所述搅拌轴远离所述搅拌电机的一端，所述钉耙式搅拌头包括多个均匀分布的搅拌桨，每个所述搅拌桨的下侧连接有多个间隔设置的钉耙齿。

10.一种超细粉体生产系统，其特征在于，其包括干燥设备以及如权利要求1-9任一项所述的批量化电火花制备超细粉体设备；

优选地，所述超细粉体生产系统制备的超细粉体包括金属粉末及其化合物、合金粉末或非金属导电材料粉末。

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