CN114932229B - 一种连续送丝机构及丝电爆装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超细粉体制备技术领域的连续送丝机构及丝电爆装置，旨在解决现有技术中连续送丝稳定性较差，连续电爆次数较小，不能够自动持续生产的问题。其包括电爆腔和设于电爆腔内的送丝单元与丝盘；送丝单元包括轮毂和驱动机构，轮毂上设有至少三组导丝机构；导丝机构包括绝缘管、导丝杆和压丝组件；压丝组件包括绝缘转轴和旋转机构；本发明适用于超细粉体的制备，能够达到稳定连续送丝的效果，且由于运行简单，送丝效率较高，可大幅提升连续电爆次数，实现了超细粉体的量产化，可通过设置不同组数的导丝机构，调节每次电爆时消耗的金属丝长度，还可通过调节压杆和导丝杆的之间的贴合程度实现对不同直径的金属丝进行电爆。

Description

一种连续送丝机构及丝电爆装置

技术领域

本发明涉及超细粉体制备技术领域，尤其是涉及一种连续送丝机构及丝电爆装置。

背景技术

超细粉体是指颗粒直径小于10μm的粉体。研究发现，超细粉体材料在声、光、电磁、热力学、耐蚀、催化性能、机械性能等特征方面表现出一些新的优良特性，因而在国民经济和国防各领域具有广阔的应用前景。超细粉体的制备方法一般可归纳为固相法、液相法、气相法三大类。气相法结合相应设备容易实现连续化操作和大规模生产，而且能够获得高品质的产品颗粒。金属丝电爆法属于特殊的电阻加热法，是气相法的一种。不仅继承了气相法的优点，而且具备了工艺参数调整方便，方法通用性强等特点，恰好适用于工业化生产。

丝电爆炸是指将一定参数的脉冲电流施加于金属丝上，使之先后经历固态加热、熔融、液态加热、汽化、产生等离子体等过程，并与周围介质相互作用，释放出冲击波与光辐射的现象。其爆炸产物在爆炸冲击力作用下高速向周围溅射，自由冷却后形成超细粉体。在这种方法的制备过程中，利用电容的瞬时放电可以使金属丝在很短的时间获得很高的能量密度，具有脉冲技术工艺的优点，能量利用率高。它通过调节放电参数，如电容、电阻、电感、充电电压和金属丝尺寸等，可有效控制纳米金属颗粒的粒度，且获得的粉末粒度分布很窄，能生产指定粒径范围内的纳米粉末。丝电爆法可以得到纯度很高的粉末，且分散性好，产品质量高。而且不产生有害的物质，不破坏环境，是一种“绿色”的制备纳米颗粒的方法。

金属丝电爆法制备超细粉体与传统方式相比具有很大优势。近年来，该技术发展迅速，设计出多种制备设备，但是在能够自动化大规模持续生产超细粉体的设备方面存在诸多问题，尤其是在自动送丝压丝机构上需要提升。

目前采用金属丝电爆制备超细粉体主要存在以下两个方面问题。其一是设备本身利用率不高，大部分丝电爆设备都是采用电极与金属丝的固体接触，然后两电极之间加载脉冲大电流实现金属丝熔化、气化、等离子化过程，进而制备出超细粉体。实践中发现这种方式制备过程中，会出现电极的烧蚀的问题，如果电极间金属丝未完全爆炸，会在电极上产生“积瘤”，影响后续的丝电爆过程。为解决这些问题，发明专利201110054792.7公开了一种利用气体放电导入电流的丝电爆装置，其电爆金属丝不与电极之间接触，大电流通过电极与金属丝之间的气隙，进行气隙击穿实现导通，明显减少了电极的烧蚀，但是该方案在连续送丝稳定性上还有欠缺，常常不能实现连续送丝，连续电爆次数也较小。其二，大量的金属丝电爆设备不能够自动持续生产超细粉体，制约了超细粉体的量产化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种连续送丝机构及丝电爆装置，解决当前电爆制备在连续送丝的稳定性上有所欠缺，常常不能实现连续送丝，连续电爆次数也较小，不能够自动持续生产超细粉体的问题。

为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种连续送丝机构，包括：电爆腔和设于电爆腔内的送丝单元与丝盘；

所述送丝单元包括轮毂和用于驱动轮毂旋转的驱动机构，所述轮毂上设有至少三组导丝机构；

所述导丝机构包括设于轮毂上的绝缘管、设于绝缘管上的导丝杆和压丝组件；

所述压丝组件包括转动连接于绝缘管内的绝缘转轴和用于驱动绝缘转轴旋转的旋转机构，所述绝缘转轴的一端延伸至绝缘管外侧并设有压杆，另一端与所述旋转机构传动连接，所述压杆在旋转至特定位置时可与所述导丝杆相贴合。

结合第一方面，进一步的，所述驱动机构包括电机和主轴，所述主轴的一端转动连接于电爆腔内壁上，另一端贯穿至电爆腔外侧并与所述电机传动连接，所述轮毂固定套设于主轴上。

结合第一方面，进一步的，所述旋转机构包括涡轮弹簧、不完全大锥齿轮和设于绝缘转轴上的小锥齿轮；

所述涡轮弹簧设于所述小锥齿轮和所述轮毂之间，用于驱动所述压杆复位至与所述导丝杆相贴合，所述不完全大锥齿轮通过连接件与所述电爆腔固定连接；

金属丝搭接在导丝杆上之前，所述小锥齿轮与所述不完全大锥齿轮相啮合；

金属丝搭接在导丝杆上之后，所述小锥齿轮与所述不完全大锥齿轮相分离。

结合第一方面，进一步的，所述轮毂上设有容纳凹槽，所述旋转机构设于所述容纳凹槽内。

结合第一方面，进一步的，所述连接件和不完全大锥齿轮活动套设于所述主轴的外侧。

结合第一方面，进一步的，所述压杆的轴线、轮毂的轴线和丝盘的轴线保持平行。

结合第一方面，进一步的，所述丝盘和送丝单元之间设有导丝轮。

另一方面，本发明提供了一种丝电爆装置，包括：电极机构和第一方面的连续送丝机构，所述电极机构包括接地电极和高压电极，所述接地电极和所述高压电极之间的距离等于两相邻所述压杆的距离；

当所述轮毂转动至特定位置时，可同时使两相邻的所述压杆分别与所述接地电极和所述高压电极相贴近。

结合第二方面，进一步的，所述电极机构还包括隔离管和固定套设于隔离管上的接地管，所述接地管的一端贯穿至电爆腔内侧并设有所述接地电极，所述隔离管内套设有所述高压电极，所述高压电极的一端延伸至电爆腔外侧。

结合第二方面，进一步的，所述隔离管包括高压热缩管。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1、该连续送丝机构，通过使轮毂带动各个导丝机构同步转动，再驱动绝缘转轴回转，使压杆与导丝杆相贴合，可将金属丝被压紧在导丝杆上，实现了稳定连续的送丝；而由于该机构运行简单，送丝效率较高，因此可大幅提升连续电爆次数，使自动持续生产超细粉体得到了技术支持，实现了超细粉体的量产化；

2、该连续送丝机构，可通过设置不同组数的导丝机构，调节每次电爆时消耗的金属丝长度，还可通过调节压杆和导丝杆的之间的贴合程度实现对不同直径的金属丝进行电爆的效果；

3、该连续送丝机构，可通过设置涡轮弹簧、不完全大锥齿轮和设于绝缘转轴上的小锥齿轮，起到在机构工作过程中自动地完成对金属丝的分段固定操作的作用，其无需人工操作，也不用配设对应的控制系统，既提高了自动化效果，便于进行使用又降低了制造成本；

4、该丝电爆装置，使高压电极与接地电极之间通过接地管实现了同轴，可大大减小回路的电感，降低了供能系统中电容器的能量损失；同时接地管一端贯穿至电爆腔内侧的方式既保障了电爆腔的密封性，又可便于供能系统的接入，便于实际使用。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例一提供的一种连续送丝机构的结构示意图；

图2是图1所示连续送丝机构的旋转机构的局部剖视图；

图3是本发明实施例二提供的一种丝电爆装置的电极机构的结构示意图；

图中：1、电爆腔；2、丝盘；3、轮毂；4、绝缘管；5、导丝杆；6、绝缘转轴；7、压杆；8、电机；9、主轴；10、涡轮弹簧；11、不完全大锥齿轮；12、小锥齿轮；13、连接件；14、金属丝；15、容纳凹槽；16、导丝轮；17、接地电极；18、高压电极；19、隔离管；20、接地管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”、“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，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，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

如图1所示，本发明实施例提供了一种连续送丝机构，包括：电爆腔1和设于电爆腔1内的送丝单元与丝盘2；送丝单元包括轮毂3和用于驱动轮毂3旋转的驱动机构，轮毂3上设有至少三组导丝机构；导丝机构包括设于轮毂3上的绝缘管4、设于绝缘管4上的导丝杆5和压丝组件；压丝组件包括转动连接于绝缘管4内的绝缘转轴6和用于驱动绝缘转轴6旋转的旋转机构，绝缘转轴6的一端延伸至绝缘管4外侧并设有压杆7，另一端与旋转机构传动连接，压杆7在旋转至特定位置时可与导丝杆5相贴合。

具体的，工作时，通过驱动机构驱动轮毂3进行转动，轮毂3带动各个导丝机构同步进行转动，当金属丝14从丝盘2上抽出搭接在临近导丝机构的导丝杆5上之前，该导丝机构上压丝组件的旋转机构驱动绝缘转轴6转动，绝缘转轴6则带动压杆7转动，使压杆7不再与导丝杆5相贴合，于是随后金属丝14可搭接在该导丝机构的导丝杆5上；之后旋转机构驱动绝缘转轴6回转，使压杆7与导丝杆5相贴合，于是金属丝14被压杆7压紧在导丝杆5上，随着轮毂3的旋转，各组导丝机构重复进行上述操作，以此可使金属丝14被分段得固定在各个导丝机构上。使用时，持续的对相邻两导丝机构间的金属丝14进行电爆，由于其被分段夹持固定，在电爆后并不会使后续的金属丝14从导丝杆5上脱离，以此实现了稳定连续的送丝；而由于该机构运行简单，送丝效率较高，因此可大幅提升连续电爆次数，可自动持续生产超细粉体，实现了超细粉体的量产化。

需要说明的是，可通过设置不同组数的导丝机构，使相邻两导丝机构间金属丝14的长度得到对应调节，以此可调节每次电爆时消耗的金属丝14长度。还可通过调节压杆7和导丝杆5的之间的贴合程度实现对不同直径的金属丝14进行电爆的效果。

还需要说明的是，绝缘转轴6和绝缘管4均可采用绝缘塑料进行制造，但不仅限于此，也可采用橡胶、陶瓷等其它具有同等效果的固体绝缘材料制成，这里不做具体限定。

在本实施例中，所述驱动机构包括电机8和主轴9，所述主轴9的一端转动连接于电爆腔1内壁上，另一端贯穿至电爆腔1外侧并与所述电机8传动连接，所述轮毂3固定套设于主轴9上。

具体的，使用时启动电机8，电机8带动主轴9转动，主轴9带动轮毂3进行周向转动，以此起到驱动轮毂3旋转的目的；但并不仅限于此，也可将两组连续送丝机构分设于主轴9的两端，再通过驱动主轴9转动实现两组连续送丝机构的同步运行，从而提高了制备效率，降低了生产成本。具体布置形式这里不做限定，可根据实际应用情况进行相应调整。

如图1和图2所示，在本实施例中，为了提高机构的自动化效果，旋转机构包括涡轮弹簧10、不完全大锥齿轮11和设于绝缘转轴6上的小锥齿轮12；涡轮弹簧10设于小锥齿轮12和轮毂3之间，用于驱动压杆7复位至与导丝杆5相贴合，不完全大锥齿轮11通过连接件13与电爆腔1固定连接；金属丝14搭接在导丝杆5上之前，小锥齿轮12与不完全大锥齿轮11相啮合；金属丝14搭接在导丝杆5上之后，小锥齿轮12与不完全大锥齿轮11相分离。

具体的，在金属丝14搭接在导丝杆5上之前，小锥齿轮12与不完全大锥齿轮11相啮合，于是在齿轮啮合的传动力作用下，小锥齿轮12通过绝缘转轴6带动压杆7旋转，并给涡轮弹簧10加以预紧力，当压杆7旋转与导丝杆5不再贴合后，金属丝14在前几组导丝机构的牵引力作用下，搭接到该不与压杆7相贴合的导丝杆5上。随后小锥齿轮12与不完全大锥齿轮11相分离，此时涡轮弹簧10将会回弹，释放预紧力，在此力的作用下绝缘转轴6会带动压杆7进行复位，在压杆7回到起始位置后，其会与导丝杆5重新贴合，从而压紧金属丝14。通过上述过程，可在机构工作过程中自动地完成对金属丝14的分段固定操作，其无需人工操作，也不用配设对应的控制系统，既提高了自动化效果，便于进行使用又降低了制造成本。

在本实施例中，轮毂3上设有容纳凹槽15，旋转机构设于容纳凹槽15内，连接件13和不完全大锥齿轮11活动套设于主轴9的外侧，以此可提高机构的结构紧凑性，减少整体的体积，且会降低旋转机构卡死的概率，提高了稳定性。

在本实施例中，为了进一步提高金属丝14输送的稳定性，使压杆7的轴线、轮毂3的轴线和丝盘2的轴线保持平行，从而使金属丝14在送丝过程中不会发生偏移，避免了其从导丝杆5上滑脱的情况发生。

在本实施例中，为了提高送丝的流程性，在丝盘2和送丝单元之间设有导丝轮16。金属丝14在经过导丝轮16的导向后，能够以一个更为平缓地输入角度而进入送丝单元，从而提高了送丝的稳定性。导丝轮16的数量和布置位置这里不做限定，可布置在金属丝14的一侧，也可布置在两侧，只要起到导向的作用即可。

实施例二：

如图1和图3所示，本实施例提供了一种丝电爆装置，包括：电极机构和实施例一的连续送丝机构，电极机构包括接地电极17和高压电极18，接地电极17和高压电极18之间的距离等于两相邻压杆7的距离；当轮毂3转动至特定位置时，可同时使两相邻的压杆7分别与接地电极17和高压电极18相贴近。

具体的，将所要制备超细粉体的直径为0.2-1mm范围内的金属丝14表面除污处理并绕制于丝盘2上，然后关闭电爆腔1，使其密封。打开真空泵，通过电爆腔1上的出气阀将电爆腔1内的气压降至200Pa以下，然后关闭出气阀，打开进气阀，通入氩气使得电爆腔1内的气压升至0.8个大标准大气压，关闭进气阀。然后启动送丝单元，使丝盘2上的金属丝14源源不断的送至接地电极17与高压电极18之间。当金属丝14送至两电极之间时，向高压电极18通入9-15Kv的电压，高压电极18与接地电极17两电极与金属丝14间采用气隙击穿的方式实现电爆，于是金属丝14在极短的时间内经历固态加热、熔化、液化、气化、爆炸扩散，形成等离子体并沉降成超细粉体。

在本实施例中，电极机构还包括隔离管19和固定套设于隔离管19上的接地管20，接地管20的一端贯穿至电爆腔1内侧并设有接地电极17，隔离管19内套设有高压电极18，高压电极18的一端延伸至电爆腔1外侧。

需要说明的是，隔离管19起到隔离高压电极18与接地管20的作用，避免二者发生短路，在本实施例中隔离管19包括高压热缩管，但不仅限于此，也可是其它具有同等功能的部件。

具体的，使用时将供能系统的输入端与高压电极18位于电爆腔1外侧的一端电连，输出端与接地管20位于电爆腔1外侧的一端电连。从而使高压电极18与接地电极17之间通过接地管20实现了同轴，可大大减小回路的电感，降低了供能系统中电容器的能量损失。同时接地管20一端贯穿至电爆腔1内侧的方式既保障了电爆腔1的密封性，又可便于供能系统的接入，便于实际使用。

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变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种连续送丝机构，其特征在于，包括：电爆腔（1）和设于电爆腔（1）内的送丝单元与丝盘（2）；

所述送丝单元包括轮毂（3）和用于驱动轮毂（3）旋转的驱动机构，所述轮毂（3）上设有至少三组导丝机构；

所述导丝机构包括设于轮毂（3）上的绝缘管（4）、设于绝缘管（4）上的导丝杆（5）和压丝组件；

所述压丝组件包括转动连接于绝缘管（4）内的绝缘转轴（6）和用于驱动绝缘转轴（6）旋转的旋转机构，所述绝缘转轴（6）的一端延伸至绝缘管（4）外侧并设有压杆（7），另一端与所述旋转机构传动连接，所述压杆（7）在旋转至特定位置时可与所述导丝杆（5）相贴合；

所述驱动机构包括电机（8）和主轴（9），所述主轴（9）的一端转动连接于电爆腔（1）内壁上，另一端贯穿至电爆腔（1）外侧并与所述电机（8）传动连接，所述轮毂（3）固定套设于主轴（9）上；

所述旋转机构包括涡轮弹簧（10）、不完全大锥齿轮（11）和设于绝缘转轴（6）上的小锥齿轮（12）；

所述涡轮弹簧（10）设于所述小锥齿轮（12）和所述轮毂（3）之间，用于驱动所述压杆（7）复位至与所述导丝杆（5）相贴合，所述不完全大锥齿轮（11）通过连接件（13）与所述电爆腔（1）固定连接；

金属丝（14）搭接在导丝杆（5）上之前，所述小锥齿轮（12）与所述不完全大锥齿轮（11）相啮合；

金属丝（14）搭接在导丝杆（5）上之后，所述小锥齿轮（12）与所述不完全大锥齿轮（11）相分离；

所述轮毂（3）上设有容纳凹槽（15），所述旋转机构设于所述容纳凹槽（15）内。

2.根据权利要求1所述的连续送丝机构，其特征在于，所述连接件（13）和不完全大锥齿轮（11）活动套设于所述主轴（9）的外侧。

3.根据权利要求1所述的连续送丝机构，其特征在于，所述压杆（7）的轴线、轮毂（3）的轴线和丝盘（2）的轴线保持平行。

4.根据权利要求1所述的连续送丝机构，其特征在于，所述丝盘（2）和送丝单元之间设有导丝轮（16）。

5.一种丝电爆装置，其特征在于，包括：电极机构和权利要求1-4任一项所述的连续送丝机构，所述电极机构包括接地电极（17）和高压电极（18），所述接地电极（17）和所述高压电极（18）之间的距离等于两相邻所述压杆（7）的距离；

当所述轮毂（3）转动至特定位置时，可同时使两相邻的所述压杆（7）分别与所述接地电极（17）和所述高压电极（18）相贴近。

6.根据权利要求5所述的丝电爆装置，其特征在于，所述电极机构还包括隔离管（19）和固定套设于隔离管（19）上的接地管（20），所述接地管（20）的一端贯穿至电爆腔（1）内侧并设有所述接地电极（17），所述隔离管（19）内套设有所述高压电极（18），所述高压电极（18）的一端延伸至电爆腔（1）外侧。

7.根据权利要求6所述的丝电爆装置，其特征在于，所述隔离管（19）包括高压热缩管。