CN114535585A - 一种超细合金粉末的雾化制备装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种超细合金粉末的雾化制备装置，包括动密封装置，还包括高速轴承和恒压组件；所述恒压组件包括介质环仓、弹性部、固定杆、移动辊；所述介质环仓为中空的环形壳体，其外环壁固定在所述内圈的内环面上；介质环仓与棒材同轴；介质环仓内充满加压介质，加压介质为气体、液体或液体和固体的混合物；所述介质环仓的内环面上沿周向均匀分布多个通孔，所述弹性部的数量与通孔数量相同，弹性部为橡胶制成的球面，弹性部圆周边缘与通孔密封固定连接，弹性部向棒材凸起，弹性部的球心与球面中心连线与棒材轴线垂直。该装置能够有效降低棒材的振幅和振频。

Description

一种超细合金粉末的雾化制备装置

技术领域

本发明涉及一种超细合金粉末的雾化设备，尤其涉及一种离心式的超细金属粉末的雾化制备装置。

背景技术

等离子旋转雾化制备超细粉过程中，棒料旋转转速非常快，棒料与等离子火炬中心轴线有偏差，使棒料熔融端处熔融过程是不对称的，熔融部分被甩出，未熔融部分导致棒料熔融端质量相对棒料轴线非对称，在高速旋转过程中，非对称的端头未熔融部分的离心力巨大，不对称的受力和随时变化位置的未熔融部分，使得棒料受力不均，且随之变化，产生高频的振动。对转动和约束棒料的装置产生较大的冲击和损伤。

现有技术中，中国专利CN111730061B 一种浮动约束装置、制粉设备及方法，其使用固定安装有多个安装架的环状支撑部，在安装架内固定浮动部，浮动部设有弹性件，向浮动辊提供弹性缓冲，并用浮动辊夹持金属棒料。 这种结构，存在几个弊端：1、多个弹性缓冲结构，需要维持浮动辊的位置对称中心与棒料中心重合，而且要使弹性结构向棒料施加的力要相同，如果不同，那么对棒料施加的力在棒料旋转过程中，反而会增加棒料的振动；

2、弹性结构要保持施力相同，对于零部件的精度要求非常高，而且更重要的是，其安装架的位置是沿圆周均匀布置的，弹性缓冲结构受到的浮动辊以及连接部件的重力不同，换言之，要使弹性结构向棒料施加的力相同，则每个弹性结构都需要单独调校或是本身受力形成反弹力就不同，这对实际生产造成的困难非常大；

3、浮动辊在棒料转动过程中高速旋转，这对精细结构的损耗巨大，多个浮动辊在不同的弹性结构作用下，收到的压力不同，棒料振动方向也不可控，是的浮动辊的损耗各不相同，长时间使用后，浮动辊本身容易出现偏轴转动，高速转动下，也会发生振动，不利于棒料的减震操作，甚至是增加了振动的不可控因素。

发明内容

本申请实施例通过提供一种超细合金粉末的雾化制备装置，解决了现有技术中，对棒材加压力度不均，零件精密程度要求过高，损耗大的问题，实现了均匀夹持棒材，有效降低棒材振频和振幅的效果。

本申请实施例提供了一种超细合金粉末的雾化制备装置，包括动密封装置，还包括高速轴承和恒压组件；

所述高速轴承包括外圈和内圈；高速轴承与棒材同轴；

所述外圈固定于雾化制备装置的壳体内，所述外圈与动密封装置气密；

所述恒压组件包括介质环仓、弹性部、固定杆、移动辊；

所述介质环仓为中空的环形壳体，其外环壁固定在所述内圈的内环面上；介质环仓与棒材同轴；介质环仓内充满加压介质，加压介质为气体、液体或液体和固体的混合物；

所述介质环仓的内环面上沿周向均匀分布多个通孔，所述弹性部的数量与通孔数量相同，弹性部为橡胶制成的球面，弹性部圆周边缘与通孔密封固定连接，弹性部向棒材凸起，弹性部的球心与球面中心连线与棒材轴线垂直；

所述固定杆为硬质杆，一端固定在弹性部球面中心处，弹性部球心和球面的连线与固定杆的轴线重合；

所述固定杆的空余端转动固定移动辊，移动辊的轴线方向与棒材轴线方向垂直。

进一步的，所述介质环仓内的加压介质为空气或水材料。

进一步的，所述介质环仓内的加压介质为石蜡。

进一步的，所述石蜡包括液态石蜡，所述外圈的外环面与电热部固定连接，电热部包括固定圈和电热环；固定圈与外圈外环面固定连接，固定圈内带有环形空腔，环形空腔内固定电热环；电热环带有恒温开关。

进一步的，还包括制冷部，制冷部用于冷却介质环仓临近棒材的一侧面的石蜡；所述制冷部包括左半环和右半环；左半环固定在动密封装置临近高速轴承一侧面，左半环轴线与棒材同轴；

所述右半环与外圈远离动密封装置的一侧固定连接，右半环与棒材同轴；所述左半环和右半环的外环面与介质环仓内环面之间的间距相同；所述左半环和右半环之间间隙容许弹性部通过；所述左半环和右半环的临近介质环仓的侧面上紧密均匀的固定有半导体制冷片。

进一步的，所述介质环仓临近棒材的一侧面的纵截面为弧形或三角形，并向轴线突出。

进一步的，还包括中心杆，中心杆为金属杆，能够传热，其一端固定在介质环仓临近内圈的一侧面上，中心杆轴线与固定杆轴线重合，中心杆的底端伸入介质环仓的通孔内；固定杆与弹性部连接处固定有磁铁，中心杆底端固定第二磁铁，第二磁铁与磁铁相对的面磁极相同。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：通过设置随着棒材转动的介质环仓，并利用介质环仓内的加压介质和弹性部、固定杆以及移动辊对棒材施加均等的压力，能够有效的降低棒材的振幅和振频。

附图说明

图1 为本发明结构示意图；

图2 为恒压组件横截面示意图；

图3 为带有电热部的结构示意图；

图4 为带有制冷部时结构示意图；

图5 为截面为方形的介质环仓在硬化石蜡形变时示意图；

图6 为截面为方形的介质环仓在硬化石蜡形变时状态示意图；

图7 为截面为弧形的介质环仓的本发明整体结构示意图；

图8 为截面为弧形的介质环仓在硬化石蜡受压形变时状态示意图；

图9 为带有中心杆的介质环仓结构示意图。

图中：动密封装置100、高速轴承200、外圈210、内圈220、恒压组件300、介质环仓310、弹性部320、固定杆330、磁铁331、移动辊340、加压介质350、液质351、固质352、中心杆360、第二磁铁361、棒材400、电热部500、固定圈510、电热环520；制冷部600、左半环610、右半环620。

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申请进行更全面的描述；附图中给出了本发明的较佳实施方式，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方式；相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，本文所使用的术语“垂直”、“水平”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

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方式的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“和/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。

通过设置随着棒材400转动的介质环仓310，并利用介质环仓310内的加压介质350和弹性部320、固定杆330以及移动辊340对棒材400施加均等的压力，能够有效的降低棒材400的振幅和振频。

实施例一

如图1-4所示，一种超细合金粉末的雾化制备装置，包括动密封装置100，还包括高速轴承200和恒压组件300；

所述高速轴承200包括外圈210和内圈220；高速轴承200与棒材400同轴；

所述外圈210固定于雾化制备装置的壳体内，所述外圈与动密封装置100气密；

所述恒压组件300包括介质环仓310、弹性部320、固定杆330、移动辊340；

所述介质环仓310为中空的环形壳体，其外环壁固定在所述内圈220的内环面上；介质环仓310与棒材400同轴；介质环仓310内充满加压介质350，加压介质为气体、液体或液体和固体的混合物；可以是空气、水等材料。压力大小可根据棒材直径，转速，在实际工作中，通过多次实验能够取得较优的值。

所述介质环仓310的内环面上沿周向均匀分布多个通孔，所述弹性部320的数量与通孔数量相同，弹性部320为橡胶制成的球面，弹性部320圆周边缘与通孔密封固定连接，弹性部320向棒材400凸起，弹性部320的球心与球面中心连线与棒材400轴线垂直；

所述固定杆330为硬质杆，一端固定在弹性部320球面中心处，弹性部320球心和球面的连线与固定杆330的轴线重合；

所述固定杆330的空余端转动固定移动辊340，移动辊340的轴线方向与棒材轴线方向垂直。

如图1-4所示，通过介质环仓310向棒材400施加压力，介质环仓310是一个环形连通的各处等压的腔体。弹性部320结合固定杆330结构简单，没有细小的高速旋转部件，损耗非常小。此外压力是连通，各个移动辊340施加在棒材400上的压力始终保持一致，能够避免因为各个移动辊340施压不同导致棒材振动加剧问题，从而切实的降低棒材的振频和振幅。

移动辊340并不妨碍棒材400的轴向移动，因为棒材轴向移动速度并不快，基本不会产生摩擦力使固定杆330倾斜。

此外，固定杆330在图中显示较长是为了便于显示，实际可制成较短且较粗的杆，3-5mm长，直径3-5mm，这样能够避免固定杆330随棒材400轴向移动和转动时而倾斜。

弹性部320通过固定杆330向棒材施加压力，实际使用时希望压力的方向基本保持与棒材400轴线垂直，但实际压力方向与棒材轴线夹角在80-100度范围内波动是可以接受的。此外弹性部320的凸起高度3-8mm，弹性部320的直径10-15mm，这样形变产生的位移较小。通过匹配橡胶的厚度、材质、直径球面弧度以及固定杆的直径、长度，能够设计合适的弹性部和固定杆配合参数，使施力的角度控制在80-100度范围内。

实施例二

空气和水的粘度较小，在直径较大的棒材和高转速下，需要使加压介质350处于较大的压力下才能有效的降低棒材的振幅和振频。这对于介质环仓310来说，结构强度、密封性，尤其是弹性部320的密封条件要求较高。弹性部320要在压力作用下会形变，长时间作用线性的弹性形变会因为材料的老化而出现区别，使的对棒材400的压力出现变化。

因此，加压介质350改用粘度更大的材料，因此使用熔点在一个温度范围内的石蜡，石蜡的熔点根据选材的不同，有不同的熔融温度范围，而且石蜡有软化的过程，粘度较大，在弹性部320受力时，并需要介质环仓310内有较大压力来抵抗或抵消，受压后，石蜡本身形变就会抵消一部分力。且石蜡受压体积变化不大，在常压和介质环仓内充满的状态下，石蜡本身的受压体积缩小的比例非常小，即在常压下充满石蜡的介质环仓也能够在受压后形成抵抗的压力，来降低振幅。如图1-6所示。

石蜡有固态、液态以及软化状态作中间状态。液态状态需要有单独的加热装置，即电热部500，电热部可以通过恒温开关来恒定温度。此外，单纯的液态石蜡，对于大幅度的振动，抵抗的刚性较低，因此，利用制冷部600使临近介质环仓310一侧面接触的石蜡硬化，呈固态，而远离介质环仓310内环面的部分通过电热部500呈液态。这个温度梯度和石蜡的液态、软化态以及硬化态的分布，在实际工作中，调整电热部500加热温度、制冷部600制冷温度以及石蜡的品种通过简单的调试即可获得。且能够通过调整温度加热和制冷温度，来调整石蜡硬化态厚度以及液态厚度，从而适应不同直径、材质棒材400的离心操作。固态的石蜡能够第一时间抵抗振幅，液态石蜡的压力同时起到抵抗的作用，二者能够有效的叠加，避免棒材振幅过大。

石蜡为液态石蜡，所述外圈210的外环面与电热部500固定连接，电热部500包括固定圈510和电热环520；固定圈510与外圈210外环面固定连接，固定圈510内带有环形空腔，环形空腔内固定电热环520；电热环520带有恒温开关。

开启电热环520即可对介质环仓310内的石蜡进行加热，使其融化，或处于软化状态。

此外，在需要有硬化石蜡时，还包括制冷部600，制冷部600用于冷却介质环仓310临近棒材400的一侧面的石蜡；所述制冷部600包括左半环610和右半环620；左半环610固定在动密封装置100临近高速轴承200一侧面，左半环610轴线与棒材400同轴；

所述右半环620与外圈210远离动密封装置100的一侧固定连接，右半环620与棒材400同轴；所述左半环610和右半环620的外环面与介质环仓310内环面之间的间距相同；所述左半环610和右半环620之间间隙容许弹性部320通过；所述左半环610和右半环620的临近介质环仓310的侧面上紧密均匀的固定有半导体制冷片。

制冷部600使用时，电热环520对高速轴承200加热，使介质环仓310内的石蜡融化，同时制冷部600对介质环仓310临近棒材400的一侧面制冷，使介质环仓310临近棒材400的一侧面的石蜡凝固。这样，在棒材400振幅较大时，液体石蜡能够给予压力，同时固体状态的石蜡在收到幅度较大的挤压时，会产生裂缝甚至错位，裂缝和错位能够抵抗振幅，加大了加压介质的的刚性。因为有加热和制冷的两个面，硬化石蜡在随振动变化位置时，在内部形成裂缝来消纳棒材的振动，在振动平复，弹性部320恢复，液态石蜡填充缝隙或是硬质石蜡复位，在加热和制冷部形成的温度梯度下恢复原有的界面状态。

实施例三

介质环仓310纵截面的形状对于硬化的石蜡受力状态影响较大，方形管形成的硬化石蜡是一个圆柱面，弹性部320位移，使圆柱面上的点受到法向压力，受力的是局部，且局部受到的是法向的剪切力，石蜡硬化后更类脆性材料，受力上限不高。因此，对介质环仓310内环面的形状做进一步的改良，使硬化石蜡从内侧面的边缘到弹性部320是斜面或是弧面，在受到法向力时能够有一部分传导至斜面或弧面侧的硬质石蜡中，使石蜡整体受力，通过石蜡的开裂来消纳振动形成的压力。在弹性部320回弹后因为有电热和制冷部件形成的温度梯度，石蜡会快速重新分成液态、软化和硬化区域，如图5-8。

所述介质环仓310临近棒材400的一侧面的纵截面为弧形或三角形，并向轴线突出。

目的在于弹性部320向介质环仓310内移动时，固化的石蜡受力更多的沿介质环仓310侧面的宽度方向上，使固化的石蜡能够更多的承受棒材400振幅对石蜡形成的压力，从而有效的降低棒材400的振幅。如图5-8所示。

如图9所示，还包括中心杆360，中心杆360为金属杆，能够传热，其一端固定在介质环仓310临近内圈220的一侧面上，中心杆360轴线与固定杆330轴线重合，中心杆360的底端伸入介质环仓310的通孔内；固定杆330与弹性部320连接处固定有磁铁331，中心杆360底端固定第二磁铁361，第二磁铁361与磁铁331相对的面磁极相同。

中心杆360是金属杆的目的是为了导热，使石蜡不在中心杆360的周围凝结。中心杆360对固定杆330产生斥力，形成额外的抵抗振动的力。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种超细合金粉末的雾化制备装置，包括动密封装置（100），其特征在于，还包括高速轴承（200）和恒压组件（300）；

所述高速轴承（200）包括外圈（210）和内圈（220）；高速轴承（200）与棒材（400）同轴；

所述外圈（210）固定于雾化制备装置的壳体内，所述外圈与动密封装置（100）气密；

所述恒压组件（300）包括介质环仓（310）、弹性部（320）、固定杆（330）、移动辊（340）；

所述介质环仓（310）为中空的环形壳体，其外环壁固定在所述内圈（220）的内环面上；介质环仓（310）与棒材（400）同轴；介质环仓（310）内充满加压介质（350），加压介质为气体、液体或液体和固体的混合物；

所述介质环仓（310）的内环面上沿周向均匀分布多个通孔，所述弹性部（320）的数量与通孔数量相同，弹性部（320）为橡胶制成的球面，弹性部（320）圆周边缘与通孔密封固定连接，弹性部（320）向棒材（400）凸起，弹性部（320）的球心与球面中心连线与棒材（400）轴线垂直；

所述固定杆（330）为硬质杆，一端固定在弹性部（320）球面中心处，弹性部（320）球心和球面的连线与固定杆（330）的轴线重合；

所述固定杆（330）的空余端转动固定移动辊（340），移动辊（340）的轴线方向与棒材轴线方向垂直。

2.根据权利要求1所述的超细合金粉末的雾化制备装置，其特征在于，所述介质环仓（310）内的加压介质（350）为空气或水材料。

3.根据权利要求1所述的超细合金粉末的雾化制备装置，其特征在于，所述介质环仓（310）内的加压介质（350）为石蜡。

4.根据权利要求3所述的超细合金粉末的雾化制备装置，其特征在于，所述石蜡包括液态石蜡，所述外圈（210）的外环面与电热部（500）固定连接，电热部（500）包括固定圈（510）和电热环（520）；固定圈（510）与外圈（210）外环面固定连接，固定圈（510）内带有环形空腔，环形空腔内固定电热环（520）；电热环（520）带有恒温开关。

5.根据权利要求4所述的超细合金粉末的雾化制备装置，其特征在于，还包括制冷部（600），制冷部（600）用于冷却介质环仓（310）临近棒材（400）的一侧面的石蜡；所述制冷部（600）包括左半环（610）和右半环（620）；左半环（610）固定在动密封装置（100）临近高速轴承（200）一侧面，左半环（610）轴线与棒材（400）同轴；

所述右半环（620）与外圈（210）远离动密封装置（100）的一侧固定连接，右半环（620）与棒材（400）同轴；所述左半环（610）和右半环（620）的外环面与介质环仓（310）内环面之间的间距相同；所述左半环（610）和右半环（620）之间间隙容许弹性部（320）通过；所述左半环（610）和右半环（620）的临近介质环仓（310）的侧面上紧密均匀的固定有半导体制冷片。

6.根据权利要求5所述的超细合金粉末的雾化制备装置，其特征在于，所述介质环仓（310）临近棒材（400）的一侧面的纵截面为弧形或三角形，并向轴线突出。

7.根据权利要求6所述的超细合金粉末的雾化制备装置，其特征在于，还包括中心杆（360），中心杆（360）为金属杆，能够传热，其一端固定在介质环仓（310）临近内圈（220）的一侧面上，中心杆（360）轴线与固定杆（330）轴线重合，中心杆（360）的底端伸入介质环仓（310）的通孔内；固定杆（330）与弹性部（320）连接处固定有磁铁（331），中心杆（360）底端固定第二磁铁（361），第二磁铁（361）与磁铁（331）相对的面磁极相同。

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