CN117415324B - 一种微波等离子体粉末球化设备用的金属粉末送料装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种微波等离子体粉末球化设备用的金属粉末送料装置，包括：筒体，其内的雾化腔体下部的侧壁设有多个分气孔，雾化腔体下部通过多个分气孔和泄气通道相连通；进料装置；雾化装置；内导体管，内导体管包括外筒体和内筒体，外筒体和内筒体之间设有水流方向呈U型的冷却水通道。本发明利用雾化装置对进入雾化腔体的金属粉末进行充分雾化，避免粉末互相粘结形成大粒径颗粒，然后通过拉瓦尔喷管形状的雾化腔体，使雾化后的金属粉末以较小的速度进行流动，部分雾化气体经分气孔逸出，达到分流效果，减小金属粉末的下落速度，增加粉末在等离子体的加热时间，使粉末不仅得到了均匀雾化，且经过冷却、降速后的粉末更加有利于后续粉末的加工处理。
Description
技术领域
本发明实施例涉及金属粉末加工技术领域，尤其涉及一种微波等离子体粉末球化设备用的金属粉末送料装置。
背景技术
利用微波等离子体来制备超细粉末的过程中，粉末的均匀雾化送粉技术直接关系到粉末在等离子体中的熔化过程，分散度不够的粉末送入等离子体会导致多颗粉末互相粘接或者直接合并形成大粒径粉末，影响细粉收率。
相关技术中，用于超细粉末的反吹式沸腾分散输送装置，通过下方和左侧方两股气流对从上方进入的粉末进行吹散，然后从右侧送粉管送出，该装置不适用于等离子体球化。粉末充分雾化需要大量雾化气体，雾化气体会以较快速率携带粉末经过等离子体，导致球化时间过短，粉末不能完全球化。
因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。
需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的技术方案提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
发明内容
本申请的目的在于提供一种微波等离子体粉末球化设备用的金属粉末送料装置，进而至少在一定程度上解决由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
本发明提供一种微波等离子体粉末球化设备用的金属粉末送料装置，包括：
筒体，所述筒体的内部设有雾化腔体，且所述雾化腔体的形状为拉瓦尔喷管形状，所述雾化腔体包括与拉瓦尔喷管形状相对应的呈收缩趋势的雾化腔体上部和呈扩张趋势的雾化腔体下部，所述雾化腔体下部外周设有泄气通道，所述雾化腔体下部的侧壁设有多个分气孔，所述雾化腔体下部通过多个分气孔和所述泄气通道相连通，所述分气孔的直径小于金属粉末的直径；
进料装置，所述进料装置设置在所述筒体上，且与所述雾化腔体相连通，所述进料装置上方连接送粉器；
雾化装置，所述雾化装置设置在所述筒体上，且与所述雾化腔体相连通，用于对从进料装置进入所述雾化腔体内的金属粉末进行雾化；
内导体管，所述内导体管的上端位于所述筒体内且和所述雾化腔体下部相连接，所述内导体管包括外筒体和内筒体，所述外筒体和所述内筒体之间设有水流方向呈U型的冷却水通道。
本发明中，所述雾化腔体下部与竖直方向的夹角小于气流在雾化腔体最窄部分的完全喷射区的角度。
本发明中，所述冷却水通道的进水口和出水口均位于所述筒体上。
本发明中，所述送料装置还包括反应室，所述反应室和所述筒体相连通，所述内导体管的下端位于所述反应室内部，所述泄气通道和所述反应室相连通。
本发明中，所述进料装置为进料管，设置在所述筒体的上端面。
本发明中，所述雾化装置包括开设于所述筒体侧壁一周的气体通道、与所述气体通道相连通的雾化气体进气口以及多个雾化气体出气口，所述雾化气体出气口的高度低于所述进料管的出料口的高度，所述雾化气体出气口的直径小于所述进料管的出料口的直径，且进料管内气体压力＞气体通道内压力＞雾化腔体内压力。
本发明中，多个所述雾化气体出气口沿所述气体通道均匀分布。
本发明中，所述送料装置和真空系统相连通，利用所述真空系统对所述送料装置进行抽真空。
本发明中，所述雾化装置的材质为耐高温材质。
本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明利用雾化装置对进入雾化腔体的金属粉末进行充分雾化，避免粉末互相粘结形成大粒径颗粒，然后通过设置拉瓦尔喷管形状的雾化腔体，使雾化后的金属粉末以较小的速度进行流动，部分雾化气体经分气孔逸出，达到了分流的效果，减小了气体流量，从而减小金属粉末的下落速度，增加粉末在等离子体的加热时间。本装置使粉末不仅得到了均匀雾化，而且经过冷却、降速后的粉末更加有利于后续粉末的加工处理。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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的附图。
图1示出本发明示例性实施例中微波等离子体粉末球化设备用的金属粉末送料装置的结构示意图；
图2示出本发明示例性实施例中雾化腔体下部的结构示意图；
图3示出本发明示例性实施例中微波等离子体粉末球化设备用的金属粉末送料装置的部分结构示意图；
图4示出本发明示例性实施例中冷却水通道的进水口和出水口结构示意图；
图5示出本发明示例性实施例中雾化腔体下部与竖直方向的夹角b与气流在雾化腔体最窄部分的完全喷射区的角度a之间的关系示意图。
附图标记：
10、石英管；20、反应室；30、真空系统；100、筒体；101、雾化腔体；1011、雾化腔体上部；1012、雾化腔体下部；10121、分气孔；102、泄气通道；200、进料装置；300、雾化装置；400、内导体管；401、外筒体；402、内筒体；403、冷却水通道；4031、进水口；4032、出水口。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
此外，附图仅为本发明实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。
本示例实施方式中提供了一种微波等离子体粉末球化设备用的金属粉末送料装置，参考图1、图2、图3和图4所示，该送料装置包括：筒体100、进料装置200、雾化装置300和内导体管400。
具体地，所述筒体100的内部设有雾化腔体101，且所述雾化腔体101的形状为拉瓦尔喷管形状。拉瓦尔喷管形状是上方和下方较宽、中间较窄，雾化气流在中间较窄部分穿过时速度远小于音速，处于过膨胀状态，故气流携带的金属粉末在窄通道下方的速度将迅速减小，使金属粉末以较小的速度流出雾化腔体101。
所述雾化腔体101包括与拉瓦尔喷管形状相对应的呈收缩趋势的雾化腔体上部1011和呈扩张趋势的雾化腔体下部1012。所述雾化腔体下部1012外周设有泄气通道102，所述雾化腔体下部1012的侧壁设有多个分气孔10121，所述雾化腔体下部1012通过多个分气孔10121和所述泄气通道102相连通。所述分气孔10121的直径小于所述金属粉末的直径，防止金属粉末从分气孔10121流出。
所述进料装置200设置在所述筒体100上，且与所述雾化腔体101相连通。具体地，所述进料装置200可以是进料管，设置在所述筒体100的上端面，进料管的开口处可以是漏斗状，所述进料装置200上方连接送粉器，用于将金属粉末输送进雾化腔体101内以进行后续雾化。
所述雾化装置300设置在所述筒体100上，且与所述雾化腔体101相连通，具体地，与所述雾化腔体上部1011相连通，用于对所述雾化腔体101内的金属粉末进行雾化。
所述内导体管400的上端位于所述筒体100内且和所述雾化腔体下部1012相连接。所述内导体管400用于将等离子体高温区（等离子体用于对金属粉末进行球化处理）引至内导体管400的尖端，将等离子体火炬送至石英管10下方。所述内导体管400呈套筒状，所述内导体管400包括固定连接的外筒体401和内筒体402，所述外筒体401和所述内筒体402之间设有水流方向呈U型的冷却水通道403。
工作过程：金属粉末从进料装置200进入雾化腔体101，雾化装置300对进入的金属粉末进行雾化，然后金属粉末经雾化腔体上部1011向雾化腔体下部1012掉落，最终从雾化腔体下部1012掉出，雾化腔体101的气体部分从分气孔10121逸出，经泄气通道102流出。从雾化腔体下部1012掉出的金属粉末继续下落进入内导体管400，位于内导体管400内的金属粉末被冷却水通道403冷却。
本实施例中，利用雾化装置300对进入雾化腔体101的金属粉末进行充分雾化，避免粉末互相粘结形成大粒径颗粒，然后通过设置拉瓦尔喷管形状的雾化腔体101，使雾化后的金属粉末以较小的速度进行流动，部分雾化气体经分气孔10121逸出，达到了分流的效果，减小了气体流量，从而减小金属粉末的下落速度，增加粉末在等离子体的加热时间。本装置使粉末不仅得到了均匀雾化，而且经过冷却、降速后的粉末更加有利于后续粉末的加工处理。
可选的，在一些实施例中，请参考图5所示，所述雾化腔体下部1012与竖直方向的夹角b小于气流在雾化腔体101最窄部分的完全喷射区的角度a。这样气流能够部分进入雾化装置300的环形边缘，形成鞘气气流对石英管10冷却。
可选的，在一些实施例中，请参考图4，所述冷却水通道403的进水口4031和出水口4032均位于所述筒体100上。具体地，所述进水口4031和出水口4032均位于所述筒体100的下端的同一侧，且所述进水口4031的高度低于出水口4032的高度。冷却水通道403内的水从进水口4031进入，从出水口4032流出，将内导体管400内的热量带走。
可选的，在一些实施例中，所述送料装置还包括反应室20，所述反应室20和所述筒体100相连通，所述内导体管400的下端位于所述反应室20内部，所述泄气通道102和所述反应室20相连通。
可选的，在一些实施例中，请参考图3，所述雾化装置300包括开设于所述筒体100侧壁一周的气体通道、与所述气体通道相连通的雾化气体进气口以及多个雾化气体出气口。所述雾化气体出气口的高度低于所述进料管的出料口的高度，所述雾化气体出气口的直径小于所述进料管的出料口的直径，使得进来的粉末可以得到充分雾化，避免部分粉末的粘结或团聚。并且进料管内气体压力＞气体通道内压力＞雾化腔体内压力，利于粉末的送入。
可选的，在一些实施例中，多个所述雾化气体出气口沿所述气体通道均匀分布，可以使粉末雾化得更均匀。
本发明中，所述送料装置和真空系统30相连通，利用所述真空系统30对所述粉末球化设备用的金属粉末送料装置进行抽真空，防止粉末掺入杂质，确保粉末品质。
本发明中，所述雾化装置300的材质为耐高温材质，例如，可以是紫铜材质，避免装置损坏，持久耐用。雾化腔体101内部喷涂与送料粉末相同的涂层，从而保证粉末与雾化腔体101碰撞不污染粉末，使粉末保持洁净。
本装置的各个部件之间可以采用满焊方式进行焊接，在各连接部位设置密封装置，防止漏气。
使用时，本申请的粉末球化设备用的金属粉末送料装置中的冷却水通道403内流通的是去离子水，水温≤15℃。将整个粉末球化设备用的金属粉末送料装置内部抽真空至10-3Pa后停止抽真空，充入高纯氩气（氩气纯度为99.999%）至设备内部压力高于大气压0.01MPa。进料管直径可以设置为10mm，雾化气体出气口的直径为6mm，进料管的出料口的高度高于雾化气体出气口的上沿0~10mm。
开启等离子体处理装置的电源，等离子体点火，产生稳定柱状等离子体火焰。
通过雾化气体进气口通入氩气气流，气流压力为0.2~0.5MPa，随后打开送粉装置，非规则粉末从进料管进入雾化腔体101，进料管气流压力略大于雾化气体出气口处的压力，不规则粉末在雾化腔体101进行充分雾化后从下方流出，然后进入等离子体处理装置。非规则粉末在等离子体中球化后进入粉末冷却收集装置进行收集。本申请的装置使送出的粉末不仅得到了均匀雾化，而且能够减缓粉末下落速度，更加有利于后续粉末的加工处理。
本发明可以将螺旋送粉器或者旋转盘送粉器送出的不够均匀雾化的粉末进行均匀雾化后直接送入等离子体火焰，本装置持久耐用，粉末更加均匀。
需要理解的是，上述描述中可能出现的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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实施例和简化描述，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实施例的限制。
此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
Claims (9)
1.一种微波等离子体粉末球化设备用的金属粉末送料装置，其特征在于，包括：
筒体，所述筒体的内部设有雾化腔体，且所述雾化腔体的形状为拉瓦尔喷管形状，所述雾化腔体包括与拉瓦尔喷管形状相对应的呈收缩趋势的雾化腔体上部和呈扩张趋势的雾化腔体下部，所述雾化腔体下部外周设有泄气通道，所述雾化腔体下部的侧壁设有多个分气孔，所述雾化腔体下部通过多个分气孔和所述泄气通道相连通，所述分气孔的直径小于金属粉末的直径；
进料装置，所述进料装置设置在所述筒体上，且与所述雾化腔体相连通，所述进料装置上方连接送粉器；
雾化装置，所述雾化装置设置在所述筒体上，且与所述雾化腔体相连通，用于对从进料装置进入所述雾化腔体内的金属粉末进行雾化；
内导体管，所述内导体管的上端位于所述筒体内且和所述雾化腔体下部相连接，所述内导体管呈套筒状，所述内导体管包括外筒体和内筒体，所述外筒体和所述内筒体之间设有水流方向呈U型的冷却水通道。
2.根据权利要求1所述微波等离子体粉末球化设备用的金属粉末送料装置，其特征在于，所述雾化腔体下部与竖直方向的夹角小于气流在雾化腔体最窄部分的完全喷射区的角度。
3.根据权利要求1所述微波等离子体粉末球化设备用的金属粉末送料装置，其特征在于，所述冷却水通道的进水口和出水口均位于所述筒体上。
4.根据权利要求1所述微波等离子体粉末球化设备用的金属粉末送料装置，其特征在于，所述送料装置还包括反应室，所述反应室和所述筒体相连通，所述内导体管的下端位于所述反应室内部，所述泄气通道和所述反应室相连通。
5.根据权利要求1所述微波等离子体粉末球化设备用的金属粉末送料装置，其特征在于，所述进料装置为进料管，设置在所述筒体的上端面。
6.根据权利要求5所述微波等离子体粉末球化设备用的金属粉末送料装置，其特征在于，所述雾化装置包括开设于所述筒体侧壁一周的气体通道、与所述气体通道相连通的雾化气体进气口以及多个雾化气体出气口，所述雾化气体出气口的高度低于所述进料管的出料口的高度，所述雾化气体出气口的直径小于所述进料管的出料口的直径，且进料管内气体压力＞气体通道内压力＞雾化腔体内压力。
7.根据权利要求6所述微波等离子体粉末球化设备用的金属粉末送料装置，其特征在于，多个所述雾化气体出气口沿所述气体通道均匀分布。
8.根据权利要求1所述微波等离子体粉末球化设备用的金属粉末送料装置，其特征在于，所述送料装置和真空系统相连通，利用所述真空系统对所述送料装置进行抽真空。
9.根据权利要求1-8任一项的所述微波等离子体粉末球化设备用的金属粉末送料装置，其特征在于，所述雾化装置的材质为耐高温材质。
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