CN114158174A - 一种组合式等离子炬制粉装置及其陶瓷等离子炬 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合式等离子炬制粉装置及其陶瓷等离子炬，其中，组合式等离子炬制粉装置包括陶瓷等离子炬、可调粉枪和反应室；反应室上端中央位置设有开口，可调粉枪可沿开口伸入反应室内，且可调粉枪可在垂直方向上下升降；围绕所述可调粉枪周围设有若干个陶瓷等离子炬，且陶瓷等离子炬以倾斜角度设置在反应室上端的外壁上，陶瓷等离子炬的喷头喷出的等离子焰在反应室内汇聚；陶瓷等离子炬上设有进气管。本发明一种组合式等离子炬制粉装置，使得加热温度范围更大，球化率更高，能够大幅度延长使用寿命，有效提高粉体产能，也避免了等离子炬的炬管堵塞现象。
Description
技术领域
本发明属于等离子制粉领域，尤其涉及一种组合式等离子炬制粉装置及其陶瓷等离子炬。
背景技术
“高频感应等离子体制粉装置”以射频（RF）等离子体技术为核心技术，通过射频电磁场的感应作用对各种气体进行欧姆加热产生等离子体，其球化粉体的原理是通过高温（10000K）快速熔融通过等离子炬的不规则粉体，使其在下降过程中由表面张力形成圆球颗粒。
由于射频等离子制粉设备的调试参数多、工况复杂，对于操作的技术人员素质要求非常高。目前，射频等离子制粉设备多依靠实验方式得到不同材质的球化粉体，通过对不同粉体的生产进行多种参数调试的数据积累和挖掘分析，形成粉体球化制备的数据库，再将理论与实验相结合，积累大量的运行经验，从而获得不同球化粉体的最佳运行参数。这就需要提高整套设备运行的安全性及控制精度，确保实验状态的可重复性，提升实验系统的自动化水平。
目前，高频感应等离子制粉技术采用的仍然是单根矩管配单根粉枪，且受限于设备尺寸，无法扩大产能，同时粉体性质不同导致粉体在等离子炬中有不同的性质，比如部分轻质的粉体，无法顺利送粉，或者吸附于壁面，形成挂粉，比如部分粉体易团聚，分散性差，比如等离子炬中粉枪易被烧蚀，甚至导致粉体在粉枪中熔融成渣，彻底堵死粉枪。比如等离子炬中高温区一般都在陶瓷或者石英玻璃管内，而这些材质虽然耐温性和耐热冲击性都较好，但是由于工艺和材质原因，加上等离子体接近万摄氏度的高温，导致使用过程中，极易出现裂纹。以上种种均导致该等离子制粉工艺难以大规模推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种组合式等离子炬制粉装置及其陶瓷等离子炬，该装置使得加热温度范围更大，球化率更高，能够大幅度延长使用寿命，有效提高粉体产能，也避免了等离子炬的炬管堵塞现象。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种组合式等离子炬制粉装置，包括陶瓷等离子炬、可调粉枪和反应室；所述反应室上端中央位置设有开口，可调粉枪可沿开口伸入反应室内，且可调粉枪可在垂直方向上下升降；围绕所述可调粉枪周围设有若干个陶瓷等离子炬，且陶瓷等离子炬以倾斜角度设置在反应室上端的外壁上，陶瓷等离子炬的喷头喷出的等离子焰在反应室内汇聚；所述陶瓷等离子炬上设有进气管。
进一步的，所述反应室下端出口管路上设有阀门，且反应室下端出口管路连接集粉罐。
进一步的，所述陶瓷等离子炬与水平面的夹角在15~60°。
进一步的，若干个所述陶瓷等离子炬各自设有独立的高频电源。
进一步的，所述可调粉枪外壁设有水冷结构，且水冷结构上配备有温度和压差传感器。
进一步的，所述反应室为水冷夹套反应室。
一种陶瓷等离子炬，包括等离子炬外壳、陶瓷层、感应线圈和炬管；所述等离子炬外壳包括端盖和等离子炬壳体；等离子炬壳体上部固定有端盖；所述炬管位于等离子炬壳体内部，感应线圈螺旋盘绕在炬管外壁，陶瓷层包敷在感应线圈外部，陶瓷层设置在等离子炬壳体内部；所述炬管上部连接有进气管；所述感应线圈连接有高频电源。
进一步的，所述感应线圈内部中空，冷却液可从中空的感应线圈内流过。
本发明的优点和有益效果在于：
1、温度范围更大，球化率更高
将可调粉枪和等离子炬分开，可以防止粉体在等离子炬内的内壁面堆积，形成挂粉，同时没有了矩管的约束，高温区更大，粉体在高温区获得的热量更均匀，不易出现细粉被冷却气体裹挟，从边壁绕开高温区，从而受热不足，造成球化率的低下。
2、设备使用寿命大大延长
由于高温区下移至反应室中，反应室的空间更大，水冷夹套可以有效保护金属壳体，而陶瓷矩管在高速喷射气流作用下，冷却效果较好，不易烧毁，也无挂粉情况出现，可以大大延长使用寿命，采用三个等离子炬的原因是考虑均匀，也可以根据功率和实际情况布置4-6个等离子炬。
3、可大大提高粉体产能
由于目前等离子炬直接放大并不具备放大效应，单纯的增加等离子炬管的直径，在不影响球化率的情况下，并不能同比增加产能，当等离子炬受到矩管和感应线圈布置影响时，粉体不能有效的在小空间内分散展开，从而导致大量粉体来不及受热熔融，故单纯增加功率不仅不能增加球化率，反而易时未分散开的粉体熔融在一起，形成不规则大颗粒。本发明将高温区集中在反应室中，三台等离子炬产生的热量可以在更大的反应室空间内形成稳定的高温区，增加粉体的流量，可以在反应室中充分分散并且受热，故可以有效的增加产能。
4、调节能力大大增加
等离子炬采用陶瓷镶嵌铜线圈的设计，可以系列化生产，从而保证等离子炬的通用性，一旦其中一台出现问题，可以很快的拆卸并更换。也可以根据反应室的温度，通过开关等离子炬来调节负荷，具备较强的调节能力。另外，感应线圈内部可流过冷却液，避免感应线圈温度过高；感应线圈螺旋盘绕在炬管外部，应保证感应线圈之间不发生短路，因此，陶瓷还具有分隔螺旋的感应线圈的作用。
5、矩管不会出现堵塞现象
由于等离子矩管内不再通入粉体，等离子炬管内壁面不会在出现挂粉现象，从而大大降低了送粉的限制，由于之前一些轻质的、流动性不好的粉体易受等离子炬内的气体影响，不可避免的会粘附在内壁面，或者绕开高温区，造成矩管堆积堵塞，球化率不高等问题，将粉枪单独通入到反应室中，彻底解决了该问题。
附图说明
图1为本发明的正面示意图（局部剖面）。
图2为本发明的俯视示意图。
图3为陶瓷等离子炬的剖视图。
其中，陶瓷等离子炬1、端盖1-1、等离子炬壳体1-2、陶瓷层1-3、感应线圈1-4、炬管1-5、可调粉枪2、进气管3、高频电源4、水冷夹套反应室5、阀门6、集粉罐7、连接件8。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例：
如图1和图2所示，组合式等离子炬制粉装置，包括陶瓷等离子炬1、可调粉枪2、进气管3、高频电源4、水冷夹套反应室5、阀门6、集粉罐7；
水冷夹套反应室5上端中央位置设有开口，可调粉枪2可沿开口伸入水冷夹套反应室5内，且可调粉枪2可在垂直方向上下升降；围绕可调粉枪2周围设有三个陶瓷等离子炬1，且陶瓷等离子炬1安装在水冷夹套反应室上端的外壁上，三个陶瓷等离子炬1分布在以可调粉枪2所在轴线穿过的点为圆心的等边三角形的三个角上；水冷夹套反应室5上端为锥形状，使得三个陶瓷等离子炬1与水平面的夹角在15~60°；三个陶瓷等离子炬1各自设有独立的高频电源4，三个陶瓷等离子炬1上各设有进气管3；
水冷夹套反应室5下端出口管路上设有阀门6，水冷夹套反应室5下端出口管路连接集粉罐7。
上述设备在使用时，粉体通过可调粉枪2进入水冷夹套反应室5内；氩气或其他工艺气体，沿着陶瓷等离子炬1的进气管3进入水冷夹套反应室5内部，陶瓷等离子炬中心布置高速喷头，入口进气压力在0.2MPaA-1MPaA之间，流量为30～200slpm，根据等离子炬尾端的长度进行调节，保证等离子炬不熄灭为前提，等离子炬形成稳定等离子焰时，通过升温曲线，逐步提高功率，以每分钟<30摄氏度的升温速率来调节，当达到要求功率时，逐步提高氩气流速，将等离子焰拉长，直至尾端深入水冷夹套反应室5中，此时，可以通过调节可调粉枪2，使得可调粉枪2伸入到等离子炬尾焰上端，进行送粉，可调粉枪2由高压冷却水进行强制冷却；在可调粉枪2的冷却结构上配备有温度和压差传感器，当出现压差变化和温度变化时，可调粉枪2自动提升，避免被烧毁。
如图3所示，陶瓷等离子炬1通过连接件8连接高频电源4；陶瓷等离子炬1包括端盖1-1、等离子炬壳体1-2、陶瓷层1-3、感应线圈1-4、炬管1-5；等离子炬壳体1-2上部固定有端盖1-1，等离子炬壳体1-2内部设有炬管1-5，进气管3穿过端盖1-1，并连通炬管1-5；感应线圈1-4螺旋盘绕在炬管1-5外壁，陶瓷层1-3包敷在感应线圈1-4外部，陶瓷层1-3设置在等离子炬壳体1-2内部，感应线圈1-4连接高频电源4；感应线圈1-4内部中空，冷却液可从中空的感应线圈1-4内流过。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种组合式等离子炬制粉装置，其特征在于：包括陶瓷等离子炬、可调粉枪和反应室；所述反应室上端中央位置设有开口，可调粉枪可沿开口伸入反应室内，且可调粉枪可在垂直方向上下升降；围绕所述可调粉枪周围设有若干个陶瓷等离子炬，且陶瓷等离子炬以倾斜角度设置在反应室上端的外壁上，陶瓷等离子炬的喷头喷出的等离子焰在反应室内汇聚；所述陶瓷等离子炬上设有进气管。
2.根据权利要求1所述的一种组合式等离子炬制粉装置，其特征在于：所述反应室下端出口管路上设有阀门，且反应室下端出口管路连接集粉罐。
3.根据权利要求1所述的一种组合式等离子炬制粉装置，其特征在于：所述陶瓷等离子炬与水平面的夹角在15~60°。
4.根据权利要求1所述的一种组合式等离子炬制粉装置，其特征在于：若干个所述陶瓷等离子炬各自设有独立的高频电源。
5.根据权利要求1所述的一种组合式等离子炬制粉装置，其特征在于：所述可调粉枪外壁设有水冷结构，且水冷结构上配备有温度和压差传感器。
6.根据权利要求1所述的一种组合式等离子炬制粉装置，其特征在于：所述反应室为水冷夹套反应室。
7.一种陶瓷等离子炬，其特征在于：包括等离子炬外壳、陶瓷层、感应线圈和炬管；所述炬管位于等离子炬外壳内部，感应线圈螺旋盘绕在炬管外壁，陶瓷层包敷在感应线圈外部，陶瓷层设置在等离子炬外壳内部；所述炬管上部连接有进气管；所述感应线圈连接有高频电源。
8.根据权利要求1所述的一种陶瓷等离子炬，其特征在于：所述感应线圈内部中空，冷却液可从中空的感应线圈内流过。
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