CN114918419B - 升华炉冷凝器的循环降温结构及其降温方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属粉体材料制备技术领域，公开了一种升华炉冷凝器的循环降温结构及其方法，其中降温结构包括：冷凝器、降温机构、收集机构和循环机构，循环机构包括进水管和回水管，进水管还连接有保温水箱，回水管连接有冷却水槽，冷却水槽和保温水箱相互连通；以及温控机构，温控机构包括控制器、感应器组件和温度调节组件，感应器组件位于循环机构中以测量不同位置的冷却水的温度，温度调节组件位于冷却水槽和保温水箱以调节冷却水槽和保温水箱中的水温。本装置通过冷却水的水温的自动调节保证了对冷凝器进行降温的水可以保持恒定的温度，有利于金属粉末的稳定成型，保证了产品质量和生产效率，降低了人工成本。

Description

升华炉冷凝器的循环降温结构及其降温方法

技术领域

本发明涉及金属粉体材料制备技术领域，特别是涉及一种升华炉冷凝器的循环降温结构及其降温方法。

背景技术

目前，无氧金属的高纯材料，在诸多领域应用广泛，需求量非常大。现有技术中，采用一种真空升华炉的方式进行粉末收集，在真空条件下，材料从升华舟中溢出，由于分子性质差异而沉积在不同的区域，从而实现固相分离。该方案的生产率较低，而且物料收集困难，需要依靠人工谨慎操作，对员工的操作要求十分的高；在材料升华后需要通过冷凝器对其进行冷却，目前一般采用人工或者水管循环喷洒冷凝器进行降温，但是这一方式容易导致冷却系统的水温不稳定，造成生产成本较高且难以达到预定生产条件的问题，导致气态金属结晶时的产品质量不稳定，生产效率较低。

发明内容

本发明的目的是：提供一种升华炉冷凝器的循环降温结构及其降温方法，通过冷却水的水温的自动调节保证了对冷凝器进行降温的水可以保持恒定的温度，有利于金属粉末的稳定成型，保证了产品质量和生产效率，降低了人工成本。

为了实现上述目的，本发明提供了一种升华炉冷凝器的循环降温结构，包括：

冷凝器，所述冷凝器连接升华炉；

降温机构，所述降温机构位于所述冷凝器的上方；

收集机构，所述收集机构位于所述冷凝器的下方；

循环机构，所述循环机构包括连接所述降温机构的进水管和连接所述收集机构的回水管，所述进水管远离所述降温机构的一端还连接有保温水箱，所述回水管远离所述收集机构的一端连接有冷却水槽，所述冷却水槽和所述保温水箱相互连通；

温控机构，所述温控机构包括控制器、感应器组件和温度调节组件，所述感应器组件和所述温度调节组件电连接于所述控制器，所述感应器组件位于所述循环机构中以测量不同位置的冷却水的温度，所述温度调节组件位于所述冷却水槽和所述保温水箱以调节所述冷却水槽和所述保温水箱中的水温。

本发明实施例一种升华炉冷凝器的循环降温结构与现有技术相比，其有益效果在于：冷凝器的上下分别设置有对其进行淋水的降温机构和收集冷却水的收集机构，循环机构通过进水管对降温机构进行输水，通过回水管对冷却水进行回收，回收得到的冷却水送入冷却水槽中，冷却水槽中的水再送至保温水箱中；保温水箱中设置有感应器组件感应保温水箱中的水温，控制器根据感应器组件探测到的水温信息控制温度调节组件对保温水箱中的水开始或者停止加热；达到合适温度的水通过进水管输送至降温机构，对冷凝器进行降温，以此循环往复。本申请通过水温的自动调节保证了对冷凝器进行降温的水可以保持恒定的温度，有利于金属粉末的稳定成型，保证了产品质量和生产效率，降低了人工成本。

本发明实施例的升华炉冷凝器的循环降温结构，所述感应器组件包括多个一体式温度变送器，多个所述一体式温度变送器设置于所述保温水箱和所述冷凝器上。

本发明实施例的升华炉冷凝器的循环降温结构，所述感应器组件还包括多个浮球液位计，多个所述浮球液位计设置于所述保温水箱和所述冷却水槽中，所述冷却水槽还连接有连通外部水源的自来水管。

本发明实施例的升华炉冷凝器的循环降温结构，所述循环机构还包括第一水泵和第二水泵，所述第一水泵设置于所述进水管中以将所述保温水箱中的水送入所述降温机构，所述第二水泵设置于所述冷却水槽和所述保温水箱之间，用于将所述冷却水槽中的水送入所述保温水箱。

本发明实施例的升华炉冷凝器的循环降温结构，所述温度调节组件包括加热装置和冷却装置，所述加热装置设置于所述保温水箱处，所述冷却装置设置于所述冷却水槽处。

本发明实施例的升华炉冷凝器的循环降温结构，所述加热装置设置于所述保温水箱的外侧，所述加热装置与所述冷却水槽通过加热管道连接，所述冷却装置设置于所述冷却水槽的外侧，所述回水管连接所述冷却装置，所述冷却装置的出口连接所述冷却水槽。

本发明实施例的升华炉冷凝器的循环降温结构，所述降温机构包括多个喷嘴，多个所述喷嘴均匀地分布于所述冷凝器的上方。

本发明实施例的升华炉冷凝器的循环降温结构，所述冷凝器的顶部设置有水槽，所述水槽的边沿设置为均匀分布地锯齿状。

本发明实施例的升华炉冷凝器的循环降温结构，所述冷凝器的两端分别连接有升华炉的出口和抽风机，所述冷凝器靠近所述升华炉的一端还设置有充氮气组件。

本发明实施例的升华炉冷凝器的循环降温结构，所述冷凝器的底部设置有多个间隔分布的收集装置，相邻的所述收集之间的距离相等，所述收集装置中收集的粉末的直径随所述收集装置与所述升华炉之间的距离的增大而减小。

本发明实施例的升华炉冷凝器的循环降温结构，每个所述收集装置的下方均设置有至少一个转运小车以将所述收集装置收集的金属粉末运出所述收集器。

本发明实施例的升华炉冷凝器的循环降温结构，所述回水管还连接所述保温水箱，所述保温水箱和所述回水管之间设置有电磁阀，所述电磁阀中设置有浮球开关，所述浮球开关电连接于所述控制器。

本发明提供了一种升华炉冷凝器的循环降温方法，包括以下步骤：

冷却水槽中的水送至保温水箱；

所述保温水箱中的一体式温度变送器探测所述保温水箱中的水温，并将水温信息传输至控制器；

所述控制器根据所述水温信息控制加热装置调节所述保温水箱中的水温；

所述保温水箱中的水送至降温机构，所述降温机构对冷凝器进行降温；

收集机构收集对所述冷凝器进行降温后的水，并将其送至冷却机构；

所述冷却机构对水进行冷却，并将冷却后的水送至所述冷却水槽。

本发明实施例一种升华炉冷凝器的循环降温方法与现有技术相比，其有益效果在于：本方法通过一体式温度变送器对恒温水箱中的温度进行监控，通过控制器控制加热装置对水温进行自动调节，水温的自动调节保证了对冷凝器进行降温的水可以保持恒定的温度，有利于金属粉末的稳定成型，保证了产品质量和生产效率，降低了人工成本。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明实施例升华炉冷凝器的循环降温结构的结构示意图。

图中，1、升华炉；2、冷凝器；3、降温机构；31、喷嘴；4、收集机构；5、进水管；6、回水管；7、保温水箱；8、冷却水槽；9、一体式温度变送器；10、浮球液位计；11、自来水管；12、第一水泵；13、第二水泵；14、加热装置；15、冷却装置；16、加热管道；17、加热水泵；18、抽风机；19、充氮气组件；20、收集装置；21、转运小车；22、电磁阀。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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，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。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明优选实施例的一种升华炉冷凝器的循环降温结构，其包括冷凝器2、降温机构3、收集机构4、循环机构和温控机构。

其中，冷凝器2连接升华炉1，包含物料液滴的高温气流自升华炉1蒸发罐出气口进入冷凝器2,在冷凝器2的腔体中液滴逐渐凝固为粉体。

冷凝器2的上方设置有降温机构3，降温机构3对冷凝器2进行喷水降温，当冷凝器2表面降温后，冷凝器2内部腔室中的物料温度也随之下降，液滴在温度下降的过程中逐渐凝固为粉体。

冷凝器2的下方设置有收集机构4，收集机构4包括接水槽等；收集机构4用于收集由冷凝器2表面落下的冷却水，并将冷却水储存起来一起送出冷凝器2区域，设置收集装置使冷却水得到收集并可用于循环利用，大大节省了冷却水消耗，减少了水资源成本；

如图1所示，本发明优选实施例的一种升华炉1冷凝器2的循环降温结构，还包括循环机构，循环机构用于将冷却水循环输送，保证了冷凝器2处的冷却水供应稳定。循环机构包括进水管5和回水管6，进水管5连接降温机构3并向降温机构3供水，回水管6连接收集机构4并将收集机构4收集的冷却水送回。进水管5远离降温机构3的一端还连接有保温水箱7，回水管6远离收集机构4的一端连接有冷却水槽8，冷却水槽8和保温水箱7相互连通，由回水管6送回的冷却水进入冷却水槽8中降温，再送至保温水箱7中达到冷凝器2所需的温度，最后由进水管5送至冷凝器2上方的降温机构3，对冷凝器2进行降温；

温控机构，温控机构包括控制器、感应器组件和温度调节组件，控制器包括PLC控制系统等，感应器组件和温度调节组件电连接于控制器，感应器组件位于循环机构中以测量不同位置的冷却水的温度，测量到的温度信息传输至控制器中，控制器根据温度信息对温度调节装置发送信号，温度调节组件位于冷却水槽8和保温水箱7，以在控制器的指令下调节冷却水槽8和保温水箱7中的水温，使冷却水满足冷凝器2的温度需求。

如图1所示，本申请优选实施例的装置工作时，冷凝器2的上下分别设置有对其进行淋水的降温机构3和收集冷却水的收集机构4，循环机构通过进水管5对降温机构3进行输水，通过回水管6对冷却水进行回收，回收得到的冷却水送入冷却水槽8中，冷却水槽8中的水再送至保温水箱7中；保温水箱7中设置有感应器组件感应保温水箱7中的水温，控制器根据感应器组件探测到的水温信息控制温度调节组件对保温水箱7中的水开始或者停止加热；达到合适温度的水通过进水管5输送至降温机构3，对冷凝器2进行降温，以此循环往复。本申请通过水温的自动调节保证了对冷凝器2进行降温的水可以保持恒定的温度，有利于金属粉末的稳定成型，保证了产品质量和生产效率，降低了人工成本。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，感应器组件包括多个一体式温度变送器9，一体式温度变送器9用于检测水温并将温度信息传输至控制器；多个一体式温度变送器9设置于保温水箱7和冷凝器2上，用于测量保温水箱7中和冷凝器2上的水温，通过对比冷凝器2上的水温和保温水箱7中的水温也可得知进水管5的热量损失，进一步调节保温水箱7中冷却水的温度，以使送抵冷凝器2的冷却水水温更为精准，更加贴近适宜温度。具体地，保温水箱7中可设置多个一体式温度变送器9，冷凝器2上也可设置多个一体式温度变送器9，以保证各部位的温度测量精准。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，感应器组件还包括多个浮球液位计10，浮球液位计10用于测量腔室中的水量。多个浮球液位计10设置于保温水箱7和冷却水槽8中，分别测量保温水箱7和冷却水槽8中的冷却水余量，并将水量信息传输至控制器。冷却水槽8还连接有连通外部水源的自来水管11，冷却水槽8与自来水管11之间设置有电连接控制器的自来水阀，控制器在得到保温水箱7和冷却水槽8中余水不足的信息时，打开自来水阀，使冷却水槽8得到自来水补充，在冷却水槽8中的冷却水量达到预定时，控制器控制自来水阀关闭。这一设置使整个系统无需人工加水，减少了人工成本。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，循环机构还包括第一水泵12和第二水泵13，第一水泵12和第二水泵13为系统的冷却水流动提供了动力，第一水泵12和第二水泵13均电连接于控制器，通过控制器控制其启停。第一水泵12设置于进水管5中，用于将保温水箱7中的水送入降温机构3；第二水泵13设置于冷却水槽8和保温水箱7之间，用于将冷却水槽8中的水送入保温水箱7。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，温度调节组件包括加热装置14和冷却装置15，加热装置14设置于保温水箱7处，用于将保温水箱7的水加热至冷凝器2所需的温度；冷却装置15设置于冷却水槽8处，用于给冷凝器2处送回的高温冷却水降温；加热装置14和冷却装置15配合，使通过循环机构送出和送回的冷却水达到合适的温度进行下一次冷凝或在循环系统中进行转运。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，加热装置14设置于保温水箱7的外侧，加热装置14与冷却水槽8通过加热管道16连接，在保温水箱7中温度过低时，冷却水通过加热管道16送至加热装置14处，在加热装置14中对其进行加热，然后通过加热管道16中的加热水泵17送回保温水箱7中，以此提高保温水箱7中的水温；冷却装置15设置于冷却水槽8的外侧，回水管6连接冷却装置15，高温冷却水通过回水管6到达冷却装置15，并在冷却装置15中进行冷却，冷却装置15的出口连接冷却水槽8，冷却完毕的冷却水送至冷却水槽8中储存，等待下一次送回冷凝器2。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，降温机构3包括多个喷嘴31，多个喷嘴31均匀地分布于冷凝器2的上方，冷却水经管道输送至冷凝器2上方的喷嘴31位置后，均匀喷洒至冷凝器2上，降低了冷凝器2的表面温度，减少了冷凝器2外壁温度的差异，保证了金属物料粉末结晶的质量。

在本发明的一些实施例中，冷凝器2的顶部设置有水槽，水槽的边沿设置为均匀分布地锯齿状，当冷却水在水槽中满溢出来之后，会均匀沿整个冷凝器2顶端流下，保证每个位置的冷却水流量接近，从而保证物料结晶的质量，冷却水流下冷凝器2下方收集机构4后，通过重力作用自流至回水管6。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，冷凝器2的两端分别连接有升华炉1的出口和抽风机18，冷凝器2靠近升华炉1的一端还设置有充氮气组件19。升华炉1包括加料罐与蒸发罐，加料罐与蒸发罐在底部有管道连通，加料罐与蒸发罐外部均有加热套进行加热保温，可分别持续加热到800～1100℃和1100～1400℃并可保持一段时间。生产时，将物料放入加料罐中并关闭加料罐上盖，开启加热套，使得物料融化后通过底部管道流入蒸发罐继续加热升温，使物料变成融化沸腾状气液混合物，通过冷凝器2两侧的抽风机18及充氮气组件19提供气流动力，将包含物料液滴的高温气流自升华炉1蒸发罐顶端的出气口管道吸入冷凝腔体。加料罐将上盖关闭时，加料罐与蒸发罐为密封结构，高温气流只有一个出口即蒸发罐顶端的出气口管道，物料气液混合物通过设备的抽风机18及充氮气组件19，将沸腾高温气流抽入冷凝器2，设备内有持续吹扫的氮气防止空气进入氧化物料。通过充氮气组件19向系统设备内部吹扫氮气置换环境，将设备内的空气置换成氮气，在持续的充氮过程中保证了产品加工过程环境为无氧状态。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，冷凝器2的底部设置有多个间隔分布的收集装置20，相邻的收集之间的距离相等，收集装置20中收集的粉末的直径随收集装置20与升华炉1之间的距离的增大而减小。由于蒸发罐中粉末的加热升华蒸发，向冷凝器2中喷出待冷凝的物料粉末，在重力和冷凝的作用下，越靠近蒸发罐端的收集器所收集的冷凝物料粉末颗粒越粗，离蒸发罐越远端收集的冷凝物料粉末颗粒越细，多个均匀设置的收集装置20可根据不同粒度要求收集到不同颗粒的产品。具体地，收集装置20设置为上大下小的漏斗状，便于收集粉末，收集装置20的最底部设置有真空蝶阀，真空蝶阀电连接于控制器。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，每个收集装置20的下方均设置有至少一个转运小车21以将收集装置20收集的金属粉末运出收集装置20，转运小车21就位时，控制器打开真空蝶阀，金属粉末由收集装置20中落入转运小车21中，待转运小车21装满后，真空蝶阀关闭，停止落料，转运小车21将金属粉末送出装置。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，回水管还连接保温水箱7，保温水箱7和回水管之间设置有电磁阀22，电磁阀22中设置有浮球开关，浮球开关电连接于控制器。当保温水箱7内水温过低时，控制器控制浮球开关打开电磁阀22，让温度较高的回流水直接流入保温水箱7，有利于保温水箱7的水温快速调节至满足工艺要求的温度，减少了冷却水再次冷却并升温的步骤，提高生产效率。

本发明优选实施例的一种升华炉冷凝器的循环降温方法，包括以下步骤：

冷却水槽8中的水送至保温水箱7；

保温水箱7中的一体式温度变送器9探测保温水箱7中的水温，并将水温信息传输至控制器；

控制器根据水温信息控制加热装置14调节保温水箱7中的水温；

保温水箱7中的水送至降温机构3，降温机构3对冷凝器2进行降温；

收集机构4收集对冷凝器2进行降温后的水，并将其送至冷却机构；

冷却机构对水进行冷却，并将冷却后的水送至冷却水槽8。

本方法通过一体式温度变送器9对恒温水箱中的温度进行监控，通过控制器控制加热装置14对水温进行自动调节，水温的自动调节保证了对冷凝器2进行降温的水可以保持恒定的温度，有利于金属粉末的稳定成型，保证了产品质量和生产效率，降低了人工成本。

本发明的工作过程为：循环机构通过进水管5对降温机构3进行输水，通过回水管6对冷却水进行回收，回收得到的冷却水送入冷却水槽8中，冷却水槽8中的水再送至保温水箱7中；保温水箱7中设置有感应器组件感应保温水箱7中的水温，控制器根据感应器组件探测到的水温信息控制温度调节组件对保温水箱7中的水开始或者停止加热；达到合适温度的水通过进水管5输送至降温机构3，对冷凝器2进行降温，以此循环往复。本申请。

综上，本发明实施例提供一种升华炉冷凝器的循环降温结构及其降温方法，其通过水温的自动调节保证了对冷凝器2进行降温的水可以保持恒定的温度，有利于金属粉末的稳定成型，保证了产品质量和生产效率，降低了人工成本。

以上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替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种升华炉冷凝器的循环降温结构，其特征在于，包括：

冷凝器，所述冷凝器连接升华炉；

降温机构，所述降温机构位于所述冷凝器的上方；

收集机构，所述收集机构位于所述冷凝器的下方；

循环机构，所述循环机构包括连接所述降温机构的进水管和连接所述收集机构的回水管，所述进水管远离所述降温机构的一端还连接有保温水箱，所述回水管远离所述收集机构的一端连接有冷却水槽，所述冷却水槽和所述保温水箱相互连通；

温控机构，所述温控机构包括控制器、感应器组件和温度调节组件，所述感应器组件和所述温度调节组件电连接于所述控制器，所述感应器组件位于所述循环机构中以测量不同位置的冷却水的温度，所述感应器组件包括多个一体式温度变送器，多个所述一体式温度变送器设置于所述保温水箱和所述冷凝器上，所述温度调节组件位于所述冷却水槽和所述保温水箱以调节所述冷却水槽和所述保温水箱中的水温，所述温度调节组件包括加热装置和冷却装置，所述加热装置设置于所述保温水箱的外侧，所述加热装置与所述冷却水槽通过加热管道连接，所述冷却装置设置于所述冷却水槽的外侧，所述回水管连接所述冷却装置，所述冷却装置的出口连接所述冷却水槽。

2.根据权利要求1所述的升华炉冷凝器的循环降温结构，其特征在于：所述感应器组件还包括多个浮球液位计，多个所述浮球液位计设置于所述保温水箱和所述冷却水槽中，所述冷却水槽还连接有连通外部水源的自来水管。

3.根据权利要求1所述的升华炉冷凝器的循环降温结构，其特征在于：所述循环机构还包括第一水泵和第二水泵，所述第一水泵设置于所述进水管中以将所述保温水箱中的水送入所述降温机构，所述第二水泵设置于所述冷却水槽和所述保温水箱之间，用于将所述冷却水槽中的水送入所述保温水箱。

4.根据权利要求1所述的升华炉冷凝器的循环降温结构，其特征在于：所述降温机构包括多个喷嘴，多个所述喷嘴均匀地分布于所述冷凝器的上方。

5.根据权利要求1所述的升华炉冷凝器的循环降温结构，其特征在于：所述冷凝器的顶部设置有水槽，所述水槽的边沿设置为均匀分布地锯齿状。

6.根据权利要求1所述的升华炉冷凝器的循环降温结构，其特征在于：所述冷凝器的两端分别连接有升华炉的出口和抽风机，所述冷凝器靠近所述升华炉的一端还设置有充氮气组件。

7.根据权利要求1所述的升华炉冷凝器的循环降温结构，其特征在于：所述冷凝器的底部设置有多个间隔分布的收集装置，相邻的所述收集装置之间的距离相等，所述收集装置中收集的粉末的直径随所述收集装置与所述升华炉之间的距离的增大而减小。

8.根据权利要求7所述的升华炉冷凝器的循环降温结构，其特征在于：每个所述收集装置的下方均设置有至少一个转运小车以将所述收集装置收集的金属粉末运出所述收集装置。

9.根据权利要求1所述的升华炉冷凝器的循环降温结构，其特征在于：所述回水管还连接所述保温水箱，所述保温水箱和所述回水管之间设置有电磁阀，所述电磁阀中设置有浮球开关，所述浮球开关电连接于所述控制器。

10.一种升华炉冷凝器的循环降温方法，采用权利要求1－9任一项所述的升华炉冷凝器的循环降温结构，其特征在于，包括以下步骤：

冷却水槽中的水送至保温水箱；

所述保温水箱中的一体式温度变送器探测所述保温水箱中的水温，并将水温信息传输至控制器；

所述控制器根据所述水温信息控制设置于保温水箱外部的加热装置和冷却装置调节所述保温水箱中的水温；

所述保温水箱中的水送至降温机构，所述降温机构对冷凝器进行降温；

收集机构收集对所述冷凝器进行降温后的水，并将其送至冷却机构；

所述冷却机构对水进行冷却，并将冷却后的水送至所述冷却水槽。