CN207592783U - 一种离心雾化制备金属粉末设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种离心雾化制备金属粉末设备，包括金属熔炼炉、高速离心雾化装置、真空系统、粉末收集装置、控制柜和安装平台支架，所述金属熔炼炉安装在安装平台支架的顶部，且与金属送料机构连接；所述高速离心雾化装置安装在金属熔炼炉下方，其下端与粉末分级收集装置连接；所述真空系统安装在高速离心雾化装置一侧，且与高速离心雾化装置上端连接；所述控制柜安装在安装平台支架的不同设备安装平台上，并与其相应的控制设备连接。该离心雾化制备金属粉末设备结构简单，制作成本低，空间占有率低；并且采用气体驱动旋转轴，安装方便，转速高达60000r/min以上，其制备的金属粉末粒径均匀，使用寿命长达10年以上。

Description

一种离心雾化制备金属粉末设备

技术领域

本实用新型属于金属制粉领域，尤其是涉及一种离心雾化制备金属粉末设备。

背景技术

雾化技术将传统合金熔炼与粉末冶金相结合，为制备普通材料和特殊微观结构和性能要求的材料提供了重要方法。

目前，国内外制备金属粉末用的离心雾化装置包括雾化室，雾化室上方有坩埚，坩埚底部通过输液杆与置于物化室内的出液嘴相接，出液嘴与雾化盘相对应。由坩埚将金属溶化后，通过输液杆和出液嘴流到高速旋转的雾化盘上，在惰性气体保护下，金属溶液从雾化盘边缘甩出，形成金属粉末。

CN 105312587 A公开了一种制备金属粉末用离心雾化装置，雾化罐接有地线，雾化罐上方有储料仓，金属丝通过储料仓与直流电源相接；雾化罐内上部有滚轮矫直器；矫直器下方有离心装置；离心装置有感应加热的转盘，转盘轴线与金属丝轴线重合，转盘通过支撑轴与转向减速器相接，转向减速器通过磁流体密封装置与罐外高速电机连接，雾化罐设有收粉装置。该离心雾化装置的采用转向减速箱和高速电机驱动，其转速偏低，且离心装置容易因放置在高温环境下而使用寿命偏短。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种转速高、使用寿命长、其制备的金属雾化粉末粒径均匀的离心雾化制备金属粉末设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种离心雾化制备金属粉末设备，包括金属熔炼炉、高速离心雾化装置、真空系统、粉末收集装置、控制柜和安装平台支架，所述金属熔炼炉安装在安装平台支架的顶部，且与金属送料机构连接；所述高速离心雾化装置安装在金属熔炼炉下方，其下端与粉末收集装置连接；所述真空系统安装在高速离心雾化装置一侧，且与高速离心雾化装置上端连接；所述控制柜安装在安装平台支架的不同设备安装平台上，并与其相应的控制设备连接。

进一步，所述高速离心雾化装置包括雾化罐体、旋转盘和气体驱动旋转轴；所述雾化罐体顶部中心设有金属熔炼漏包，其侧壁下端设有向气体驱动旋转轴输送驱动气体的气体输送管，底部设有出粉管；所述气体输送管与高压气源连通；所述旋转盘位于金属熔炼漏包的正下方，旋转盘与气体驱动旋转轴顶端连接，并由气体驱动旋转轴驱动高速旋转；所述气体驱动旋转轴的转速≥60000r/min。

优选，所述气体驱动旋转轴为空气主轴，空气主轴采用压缩空气为驱动气体。

在某一实施例中，所述气体驱动旋转轴通过旋转夹层装置固定，所述旋转夹层装置包括旋转轴支撑底座和旋转轴安装座；所述旋转轴安装座固定在旋转轴支撑底座上，其内设有冷却水室；旋转轴支撑底座下端通过高度调节螺杆固定在雾化罐体内，高度调节螺杆与气体输送管设有连接固定板。

在某一实施例中，所述旋转轴安装座的上端还设有用于封闭旋转轴和旋转盘的密封装置。

优选，所述密封装置为迷宫密封件。

在某一实施例中，所述高度调节螺杆外套设有膨胀节，膨胀节的底部与气体输送管之间设有固定连接板。

在某一实施例中，所述旋转轴支撑底座包括连接座和旋转轴卡座，旋转轴卡座呈“凹”形，固定在连接座上，其中部设有旋转轴卡合凹槽。

在某一实施例中，所述连接座内设有冷却盘管，冷却盘管包括呈螺旋形、相间排列的内盘管和外盘管；所述内盘管的进水端和外盘管的出水端位于螺旋形的中心，嵌入式安装在高度调节螺杆内；内盘管的出水端和外盘管的进水端通过循环水管与冷却水室底部连通。

所述雾化罐体包括封头和下锥体；位于气体输送管上方的下锥体侧壁上设有外冷却盘管，外冷却盘管的进水端位于下锥体的底部，其出水端在竖直方向上比旋转盘下边沿低10~50cm。

外冷却盘管的出水端低于旋转盘下边沿的距离处于10cm以上，50cm以内，能确保雾化罐体内离心雾化后的金属粉末得到高效、快速冷却；且不会降低安装在雾化罐体顶部的金属熔炼漏包内的熔炼效率。如果低于旋转盘下边沿的距离太小，外冷却盘管内的冷却水会降低金属熔炼漏包的熔炼效率；而太大，会降低雾化罐体内金属粉末的冷却速率。故外冷却盘管出水端在竖直方向比旋转盘下边沿低10~50cm。

所述封头上设有人孔、充气口、排气口、观测窗口、压力表、射灯和摄像头；所述充气口和排气口位于封头相对的两侧，所述射灯和摄像头对称安装在封头上。

所述封头为球冠形封头。

所述金属熔炼漏包包括漏包、漏包座本体、下盖板和上盖板；所述漏包安装在漏包座本体中部，漏包上方设有水气连接管，其下方连接有喷嘴；所述漏包座本体通过安装法兰与雾化罐体的封头固定连接，其顶部和底部分别设有上盖板、下盖板。

所述高速离心雾化装置还包括呈锥台形的粉末过滤筛，所述粉末过滤筛通过气体输送管固定在雾化罐体的中下端。

进一步，所述粉末收集装置包括振动分离筛、粉末分离吸取机构、收尘器和粉末收集器；所述振动分离筛的进料端与高速离心雾化装置底部的出粉管相连，所述振动分离筛的出料端与粉末分离吸取机构的进料端连接，所述粉末分离吸取机构出料端与脉冲除尘器连接，脉冲除尘器下方设置有粉末收集器。

本实用新型一种离心雾化制备金属粉末设备的有益效果：

该高速离心雾化装置采用气体驱动旋转轴，通过高压气源驱动，无需电机驱动，不需要防爆，不需要连接的电线，安装方便，转速高达60000r/min以上，旋转过程中发热小且磨损少，使用寿命长达10年以上，其制备的金属粉末粒径均匀；该驱动气源从气体驱动旋转轴排出后会对安装在其上方的旋转盘起冷却作用，避免了高温金属溶液对旋转盘的损伤，进而延长了旋转盘的使用寿命。

该气体驱动旋转轴通过旋转夹层装置固定，旋转夹层装置设有冷却水室，能有效对气体驱动旋转轴进行有效冷却，且能对气体驱动旋转轴上方的旋转盘与金属熔炼漏包下端的距离，进而改善金属离心雾化的效果，确保离心雾化粉末的球形度，颗粒粒径均匀且差异小。

气体输送管不仅为气体驱动旋转轴输送高压气源，提供驱动动力；还对粉末过滤筛和气体驱动旋转轴起支撑作用，简化了离心雾化装置的结构，降低了设备的制作成本。

雾化罐体内的粉末过滤筛，可以有效控制出粉管中金属粉末的粒径，进一步确保了粉末粒径均一性，减小粉末间的差异。

附图说明

图1—为一种离心雾化制备金属粉末设备的立体结构示意图；

图2—为本实用新型一种离心雾化制备金属粉末设备的主视图；

图3—为图2中A-A的截面示意图；

图4—为图3中B处的放大示意图；

图5—为图3中C处的放大示意图；

图6—为图1中一种金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置的俯视图；

图7—为实施例2中一种离心雾化制备金属粉末设备的结构示意图；

图8—为实施例3中一种离心雾化制备金属粉末设备的结构示意图；

图9—为图8中A-A的截面示意图。

图中：1—高速离心雾化装置，2—真空系统，3—粉末分离吸取机构，4—脉冲收尘器，5—粉末收集器，6—振动分离筛，7—安装平台支架，8—控制柜；

101—出粉管，102—真空电动阀，103—气体输送管，104—下锥体，105—射灯，106—排气口，107—封头，108—压力表，109—观测窗口，110—漏包座本体，111—充气口,112—摄像头，113—外冷却盘管，114—人孔，115—旋转盘，116—气体驱动旋转轴，117—旋转轴安装座，118—旋转轴支撑底座，119—高度调节螺杆，120—膨胀节，121—固定连接板，122—喷嘴，123—下盖板，124—漏包，125—安装法兰，126—水气连接管，127—上盖板，128—密封装置，129—冷却水室，130—粉末过滤筛，131—惰性气体喷吹管。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

参照图1~6：包括金属熔炼炉、高速离心雾化装置1、真空系统2、粉末收集装置、控制柜8和安装平台支架7，所述金属熔炼炉安装在安装平台支架7的顶部，且与金属送料机构连接；所述高速离心雾化装置1安装在金属熔炼炉下方，其下端与粉末收集装置连接；所述真空系统2安装在高速离心雾化装置1一侧，且与高速离心雾化装置1上端连接；所述控制柜8安装在安装平台支架7的不同设备安装平台上，并与其相应的控制设备连接。

参照图1~5：本实施例的一种金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置1，包括雾化罐体、旋转盘115和气体驱动旋转轴116；所述雾化罐体顶部中心设有金属熔炼漏包124，其侧壁下端设有向气体驱动旋转轴116输送驱动气体的气体输送管103，底部设有出粉管101；所述气体输送管103与高压气源连通；所述旋转盘115位于金属熔炼漏包124的正下方，旋转盘115与气体驱动旋转轴116顶端连接，并由气体驱动旋转轴116驱动高速旋转；所述气体驱动旋转轴116的最大转为120000r/min。

所述气体驱动旋转轴116为空气主轴，空气主轴使用压缩空气进行驱动，在本实施例中，使用压缩的惰性气体进行驱动。

出粉管101上设有真空电动阀102。

所述气体驱动旋转轴116通过旋转夹层装置固定，所述旋转夹层装置包括旋转轴支撑底座118和旋转轴安装座117；所述旋转轴安装座117固定在旋转轴支撑底座118上，其内设有冷却水室129；旋转轴支撑底座118下端通过高度调节螺杆119固定在雾化罐体内，高度调节螺杆119与气体输送管103设有连接固定板。

所述旋转轴安装座117呈上端小下端大的中空锥形体，中空锥形体围成环形的冷却水室129。

所述旋转轴安装座117上端开设有用于固定旋转轴的上固定孔，其下端开设有用于连接旋转轴支撑底座118的下固定孔。

所述旋转轴安装座117的上端还设有用于封闭旋转轴和旋转盘115的密封装置128。所述密封装置128为迷宫密封件。

所述高度调节螺杆119外套设有膨胀节120。膨胀节120的底部与气体输送管103之间设有固定连接板121。

所述旋转轴支撑底座118包括连接座和旋转轴卡座，旋转轴卡座呈“凹”形，固定在连接座上，其中部设有旋转轴卡合凹槽。

所述连接座内设有冷却盘管，冷却盘管包括呈螺旋形、相间排列的内盘管和外盘管；所述内盘管的进水端和外盘管的出水端位于螺旋形的中心，嵌入式安装在高度调节螺杆119内；内盘管的出水端和外盘管的进水端通过循环水管与冷却水室129底部连通。

所述雾化罐体包括封头107和下锥体104；位于气体输送管103上方的下锥体104侧壁上设有外冷却盘管113，外冷却盘管113的进水端位于下锥体104的底部，其出水端在竖直方向上比旋转盘115下边沿低20cm。

所述下锥体104的外侧壁上设有耳式支座，便于将雾化罐体安放在设备安装平台上。

所述封头107上设有人孔114、充气口111、排气口106、观测窗口109、压力表108、射灯105和摄像头112；所述充气口111和排气口106位于封头107相对的两侧，所述射灯105和摄像头112对称安装在封头107上。

所述封头107为球冠形封头107。

所述金属熔炼漏包124包括漏包124、漏包座本体110、下盖板123和上盖板127；所述漏包124安装在漏包座本体110中部，漏包124上方设有水气连接管126，其下方连接有喷嘴122；所述漏包座本体110通过安装法兰125与雾化罐体的封头107固定连接，其顶部和底部分别设有上盖板127、下盖板123。

所述粉末收集装置包括振动分离筛6、粉末分离吸取机构3、脉冲除尘器4和粉末收集器5；所述振动分离筛6的进料端与高速离心雾化装置1底部的出粉管101相连，所述振动分离筛6的出料端与粉末分离吸取机构3的进料端连接，所述粉末分离吸取机构3出料端与脉冲除尘器连接，脉冲除尘器下方设置有粉末收集器5。

所述脉冲除尘器包括脉冲筒体、脉冲管和脉冲下锥斗；所述脉冲筒体的一侧设有进气管，所述进气管与安装在脉冲筒体内部的龙骨布袋底部连通，龙骨布袋上方设有脉冲管，脉冲管上设有脉冲阀，脉冲筒体顶部的出气管排空或与气氛纯化气回收储罐连通。

实施例2：

参照图7，与实施例1相比，本实施例的一种离心雾化制备金属粉末设备，存在以下不同：

所述高速离心雾化装置1还包括呈锥台形的粉末过滤筛130，所述粉末过滤筛130通过气体输送管103固定在雾化罐体的中下端。

本实施例的一种离心雾化制备金属粉末设备，通过在雾化罐体内设过滤网，对离心雾化的金属粉末进行过滤分级，确保了制备的金属粉末粒径的均一性，粉末粒径差异小，球形度高。

实施例3：

参照图8~9，与实施例2相比，本实施例的一种离心雾化制备金属粉末设备，存在以下不同：

位于气体输送管1034下方的雾化罐体侧壁上设有惰性气体喷吹管131；惰性气体喷吹管131与惰性气源（惰性气体储罐）连通；所述雾化罐体顶部设有排气口106。

所述惰性气体喷吹管131呈圆周式均布在雾化罐体侧壁，其气体喷吹的方向倾斜向上，且与惰性气体喷吹管131相对的锥台形过滤网呈90°。

所述锥台形过滤网呈向雾化罐体底部凸设的圆弧曲面，其上开设的过滤网网孔的孔径从下至上均一致。

本实施例的一种离心雾化制备金属粉末设备，通过惰性气体喷吹管131的喷吹，还可以将过滤网拦截的粗粒径的金属粉末再次喷吹至高速旋转的旋转盘115进行再次离心雾化，提高了设备离心雾化制备金属粉末的效率，且使制备的产品性能更稳定。

本实用新型的工作原理及使用方法：

该高速离心雾化装置1通过金属熔炼漏包124将金属原料熔化成溶液；通过充气口111可以向雾化罐体内喷吹惰性气体，充气口111喷吹出的气体可以对离心雾化后的金属粉末进行冷却，也有利于旋转盘115上的金属粉末高效分散并从底部的出粉管101排出，惰性气体可从排气口106排出；使用时，还可将排气口106与真空系统2连接，调节雾化罐体内的真空度，如将雾化罐体的真空度调节至0.05MPa；其采用转速≥60000r/min的气体驱动旋转轴116驱动旋转盘115，使从金属熔炼漏包124喷出的金属熔液在旋转盘115高速旋转产生的离心力作用下形成球形金属（或合金）粉末颗粒，通过封头107上的观察窗口可以快速查看雾化罐体内金属粉末离心雾化的情况，便于对离心雾化的条件（如离心雾化压力、离心雾化装置中气体驱动旋转轴116的转速）进行调整；离心雾化制备的粉末直接或经粉末过滤筛130过滤后从底部的出粉管101进入后续的粉末分离装置。

当单批次的金属粉末离心雾化结束后，可以从人孔114进入雾化罐体内，对雾化罐体进行清洗，如对雾化罐体下方的粉末过滤筛130的清洗或更换。

摄像头112可以在线记录金属离心雾化的过程及金属离心雾化粉末的形状，便于不同离心雾化工艺条件下工艺参数的调整。

本实用新型一种金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置1，根据雾化罐体的大小以及金属熔炼漏包124下方喷嘴122喷出的金属熔液的速度，所述气体驱动旋转轴116的最大转速还可以为60000r/min、90000r/min、100000r/min、150000r/min、300000r/min等等；根据金属雾化制粉速率以及粉末粒径大小要求，所述外冷却盘管113出水端在竖直方向比旋转盘115下边沿低15cm、25cm、30cm、40cm或50cm；以上技术特征的改变，本领域的技术人员通过文字描述可以理解并实施，故不再另作附图加以说明。

Claims (10)

1.一种离心雾化制备金属粉末设备，其特征在于，包括金属熔炼炉、高速离心雾化装置、真空系统、粉末收集装置、控制柜和安装平台支架，所述金属熔炼炉安装在安装平台支架的顶部，且与金属送料机构连接；所述高速离心雾化装置安装在金属熔炼炉下方，其下端与粉末收集装置连接；所述真空系统安装在高速离心雾化装置一侧，且与高速离心雾化装置上端连接；所述控制柜安装在安装平台支架的不同设备安装平台上，并与其相应的控制设备连接。

2.如权利要求1所述离心雾化制备金属粉末设备，其特征在于，所述高速离心雾化装置包括雾化罐体、旋转盘和气体驱动旋转轴；所述雾化罐体顶部中心设有金属熔炼漏包，其侧壁下端设有向气体驱动旋转轴输送驱动气体的气体输送管，底部设有出粉管；所述旋转盘位于金属熔炼漏包的正下方，旋转盘与气体驱动旋转轴顶端连接，并由气体驱动旋转轴驱动高速旋转；所述气体驱动旋转轴的转速≥60000r/min。

3.如权利要求2所述离心雾化制备金属粉末设备，其特征在于，所述气体驱动旋转轴通过旋转夹层装置固定，所述旋转夹层装置包括旋转轴支撑底座和旋转轴安装座；所述旋转轴安装座固定在旋转轴支撑底座上，其内设有冷却水室；旋转轴支撑底座下端通过高度调节螺杆固定在雾化罐体内，高度调节螺杆与气体输送管设有连接固定板，所述高度调节螺杆外套设有膨胀节。

4.如权利要求3所述离心雾化制备金属粉末设备，其特征在于，所述旋转轴安装座呈上端小下端大的中空锥形体，中空锥形体围成环形的冷却水室；所述旋转轴安装座上端开设有用于固定旋转轴的上固定孔，其下端开设有用于连接旋转轴支撑底座的下固定孔。

5.如权利要求3或4所述离心雾化制备金属粉末设备，其特征在于，所述旋转轴安装座的上端还设有用于封闭旋转轴和旋转盘的密封装置。

6.如权利要求3或4所述离心雾化制备金属粉末设备，其特征在于，所述旋转轴支撑底座包括连接座和旋转轴卡座，旋转轴卡座呈“凹”形，固定在连接座上，其中部设有旋转轴卡合凹槽；所述连接座内设有冷却盘管，冷却盘管包括呈螺旋形、相间排列的内盘管和外盘管；所述内盘管的进水端和外盘管的出水端位于螺旋形的中心，嵌入式安装在高度调节螺杆内；内盘管的出水端和外盘管的进水端通过循环水管与冷却水室底部连通。

7.如权利要求3或4所述离心雾化制备金属粉末设备，其特征在于，所述雾化罐体包括封头和下锥体；位于气体输送管上方的下锥体侧壁上设有外冷却盘管，外冷却盘管的进水端位于下锥体的底部，其出水端在竖直方向上比旋转盘下边沿低10~50cm；所述封头上设有人孔、充气口、排气口、观测窗口、压力表、射灯和摄像头；所述充气口和排气口位于封头相对的两侧，所述射灯和摄像头对称安装在封头上；所述封头为球冠形封头。

8.如权利要求2或3所述离心雾化制备金属粉末设备，其特征在于，所述金属熔炼漏包包括漏包、漏包座本体、下盖板和上盖板；所述漏包安装在漏包座本体中部，漏包上方设有水气连接管，其下方连接有喷嘴；所述漏包座本体通过安装法兰与雾化罐体的封头固定连接，其顶部和底部分别设有上盖板、下盖板。

9.如权利要求2或3所述离心雾化制备金属粉末设备，其特征在于，所述高速离心雾化装置还包括呈锥台形的粉末过滤筛，所述粉末过滤筛通过气体输送管固定在雾化罐体的中下端。

10.如权利要求1~4任一项所述离心雾化制备金属粉末设备，其特征在于，所述粉末收集装置包括振动分离筛、粉末分离吸取机构、收尘器和粉末收集器；所述振动分离筛的进料端与高速离心雾化装置底部的出粉管相连，所述振动分离筛的出料端与粉末分离吸取机构的进料端连接，所述粉末分离吸取机构出料端与脉冲除尘器连接，脉冲除尘器下方设置有粉末收集器。