CN209698045U - 一种电爆炸法金属纳米粉体制取设备的连续送丝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电爆炸法金属纳米粉体制取设备的连续送丝装置。包括隔板、送丝管、送丝机构支承框架、送丝机构、绕丝机构、送丝电机、绕丝电机，所述隔板将爆炸室和送丝仓分隔，在送丝仓内依次设有送丝管、送丝机构支承框架、绕丝机构，送丝管穿过隔板，一端置于爆炸室内，另一端置于送丝仓内，送丝机构支承框架由与隔板固定连接的两块侧板构成，送丝机构设置在两块侧板之间，送丝电机与送丝机构传动连接，绕丝电机与绕丝机构传动连接。使用本申请送丝装置，丝材原材料经送丝装置连续、匀速送入爆炸室，保证了生产的连续性和稳定性。

Description

一种电爆炸法金属纳米粉体制取设备的连续送丝装置

技术领域

本实用新型属于机电一体化领域和纳米粉体制取设备领域，涉及一种采用丝材电爆炸方法制取金属纳米粉体设备的金属丝材连续送丝装置。

背景技术

在一定直径、长度的金属丝材两端瞬间施加几万伏的高电压和高密度大电流(约10⁷A/cm²)可以使金属丝材在瞬间蒸发为纳米尺度的烟雾，金属快速蒸发过程中速度极快(1.4～1.7km/s)并伴随有高温、强光、强声等现象，冷却、收集这些纳米尺度的金属烟气，即可获得这种金属材料的纳米粉体，这种采用金属丝材制取金属纳米粉体的方法就是电爆炸法，利用该原理制取纳米粉体的设备称为电爆炸法纳米粉体制取设备。

只要该种金属可制造成金属丝材，采用电爆炸法纳米粉体生产技术即可制取该种金属纳米粉，可以是单质金属或合金纳米粉体，也可以设计合适的爆炸背景气体介质的成分和含量，制取氧化物、氮化物等金属化合物纳米粉体。也有采用碳素纤维丝材为原料，在水下实施电爆炸制取碳纳米材料的文献资料。

目前实验室用电爆炸装置多采用单根金属丝材断续爆炸，即将金属丝材裁剪为高低压电极间距离长度，每次爆炸一根，操作繁琐且制粉效率低下。兰州理工大学王永《自动连续丝电爆法制备纳米金属粉的装置及工艺研究》中介绍了一种鼓轮式连续送丝装置，但其丝材是缠绕在若干个旋转电极上，一旦电爆炸发生会存在电极烧损和积瘤问题，同时该结构可缠绕丝材有限，丝材缠绕不规整会出现乱丝、断丝现象，同样不适合产业化生产。“螺旋送丝逆流式电爆法金属纳米粉制取设备(ZL200810050836.7)”中介绍了采用S型送丝管的丝材校直机构并有连续送丝功能，但对于塑性大的丝材容易形成周期性的S形残留，丝材直线性不好会导致送丝障碍并影响电爆炸效果，以及存在送丝管容易磨损的不足。

发明内容

本实用新型的目的是为采用金属丝材为原材料的电爆炸法金属纳米粉体制取设备提供一种连续送丝装置，采用拉伸和扭转相结合的方式实现金属丝材的校直和连续输送，即可适合于产业化生产设备，也适用于实验设备。

本实用新型专利的目的是这样实现的：

电爆炸法金属纳米粉体制取设备的连续送丝装置包括隔板、送丝管、送丝机构支承框架、送丝机构、绕丝机构、送丝电机、绕丝电机，所述隔板将爆炸室和送丝仓分隔，在送丝仓内依次设有送丝管、送丝机构支承框架、绕丝机构，送丝管穿过隔板，一端置于爆炸室内，另一端置于送丝仓内，送丝机构支承框架由与隔板固定连接的两块侧板构成，送丝机构设置在两块侧板之间，送丝电机与送丝机构传动连接，绕丝电机与绕丝机构传动连接。

所述送丝机构包括转轴、螺母、弹簧、送丝轮座、主动送丝轮、从动送丝轮、从动轴、第一轴承、第二轴承、同步带轮、主动轴、主动齿轮、从动齿轮，所述主动送丝轮安装在主动轴上，主动轴由轴承支承在侧板上，从动送丝轮安装在从动轴上，从动轴通过轴承安装在送丝轮座上，送丝轮座一侧由转轴固定在侧板上并可绕转轴转动，送丝轮座另一侧开有螺纹孔，螺栓穿过螺纹孔，螺栓上端装有螺母，在螺母与送丝轮座之间的螺栓上套上弹簧，主动轴右端有同步带轮，由转速可调的送丝电机经同步带、同步带轮带动主动轴转动，主动轴左端有主动齿轮，从动轴左端有从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮直径相同，主动齿轮和从动齿轮相啮合。

所述绕丝机构由从动带轮、绕丝轮支架、绕丝轮、折线板、活动辊、固定辊、同步带、主动带轮、轴承座、轴承、主轴构成，所述绕丝轮布置在绕丝轮支架上，绕丝轮支架和主轴联接并可和主轴一起转动，主轴由轴承支承布置在轴承座内，主轴内有导丝管，绕丝电机通过主动带轮、同步带驱动位于主轴上的从动带轮转动，进而带动主轴和绕丝轮支架、绕丝轮转动，折线板上布置有活动辊、固定辊，折线板安装在绕丝轮支架上。

送丝仓侧壁上设有进气口；送丝仓另设有观察视镜。

本实用新型专利具有以下优点和积极效果：

1、使用本申请送丝装置，丝材原材料经送丝装置连续、匀速送入爆炸室，保证了生产的连续性和稳定性。

2、采用拉伸、扭转相结合方式使金属丝材发生塑性变形实现丝材的校直，丝材直线性好；通过调整绕丝电机转速，可实现各种金属材料丝材的校直。绕丝轮安装在绕丝轮支架上，缠绕在送丝轮上的原材料丝材经折线板上的活动辊、固定辊导引进入导丝管，然后引入送丝轮夹紧。在绕丝电机的驱动下，绕丝轮支架带动绕丝轮随主轴以一定速度转动，送丝轮和折线板之间的丝材在受到送丝轮拉力的同时还会受到扭转力，在两个力联合作用下发生塑性变形而被校直，可根据不同金属丝材的力学性质，调整绕丝电机的转速。

3、送丝速度可调，通过调整送丝速度可调整电爆炸频率。金属丝材夹在主动送丝轮、从动送丝轮之间，两轮直径相同，由同步齿轮实现转速相同、转向相反运动，由送丝电机驱动其按所需方向输送丝材原材料，调整送丝电机转速可调整送丝速度，进而改变发生电爆炸的频率。

4、送丝仓进气口通入的工作气体经送丝管进入爆炸室，可以阻止爆炸产物进入送丝仓。

附图说明

图1为连续送丝装置结构示意图；

图2为图1中连续送丝装置的A—A剖面图；

图3为折线板部分放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请进行详细说明：

如图1、图2所示，一种电爆炸法金属纳米粉体制取设备的连续送丝装置包括：极靶1、负极2、送丝管3、隔板4、引线口5、转轴6、螺母7、弹簧8、送丝轮座9、从动带轮10、绕丝轮支架11、送丝仓12、绕丝轮13、折线板14、活动辊15、固定辊16、同步带17、主动带轮18、绕丝电机19、轴承座20、第三轴承21、主轴22、进气口23、导丝管24、主动送丝轮25、从动送丝轮26、送丝电机27、爆炸室28、侧板29、从动轴30、第一轴承31、侧板32、第二轴承33、同步带轮34、主动轴35、主动齿轮36、从动齿轮37等构成。

所述极靶1接高压电正极，负极与地线联接。金属丝材缠绕在绕丝轮13上，经活动辊15、固定辊16引入导丝管24，压在主动送丝轮25、从动送丝轮26之间，再进入送丝管、进入爆炸室28，在极靶1、负极2间发生短路爆炸。

所述转轴6、螺母7、弹簧8、送丝轮座9、从动轴30、主动轴35、主动齿轮36、从动齿轮37、同步带轮34、主动送丝轮25、从动送丝轮26、轴承等构成送丝机构，由送丝电机27经同步带轮、同步带驱动；从动带轮10、绕丝轮支架11、绕丝轮13、折线板14、活动辊15、固定辊16、同步带17、主动带轮18、轴承座20、第三轴承21、主轴22构成绕丝机构，由绕丝电机19驱动。

所述主动送丝轮25安装在主动轴35上，主动轴35由第二轴承33支承在侧板29、32上。从动送丝轮26安装在从动轴30上，从动轴30通过第一轴承31安装在送丝轮座9上，送丝轮座9由转轴6固定在侧板29、32上并可绕转轴6转动，送丝轮座(9)另一侧开有螺纹孔，螺栓从下向上穿过螺纹孔，螺栓上端装有螺母，在螺母与送丝轮座之间的螺栓上套上弹簧，旋转螺母7向下可压紧弹簧8并由弹簧压紧送丝轮座9向下，在主动送丝轮25、从动送丝轮26之间施加夹紧力。松开螺母7可以使送丝轮座9带动从动送丝轮26上移，其缝隙用于引入丝材。

主动轴35右端有从动带轮34，由转速可调的送丝电机27经同步带轮、同步带驱动并带动主动轴35转动。主动轴35左端有主动齿轮36，从动轴30左端有从动齿轮37，主动齿轮36、从动齿轮37构成同步齿轮组，使直径相同的主动送丝轮25、从动送丝轮26转速相同，转向相反，实现丝材的拉伸和输送。

所述绕丝轮13布置在绕丝轮支架11上，主轴22由第三轴承21支承布置在轴承座20内，主轴22和绕丝轮支架11联接并可带动其转动，主轴22内有材质为玻璃、陶瓷等高硬耐磨材料制作的导丝管24。

绕丝电机19通过主动带轮18、同步带17驱动位于主轴22上的从动带轮10转动，进而带动主轴和绕丝轮支架11、绕丝轮13转动，使丝材发生扭曲变形。

如图3所示，折线板14上布置有活动辊15、固定辊16，按照箭头方向旋转可使折线板14带动活动辊15绕固定辊16转动一定的角度，并使穿绕期间的丝材发生弯折，其作用为调整受拉丝材的拉紧力，可根据不同丝材力学性质调整弯折角度，调整后应锁死折线板。

其它：所述隔板4用于隔离爆炸室和送丝仓，侧板29、32固定在隔板上构成送丝装置的支承框架。引线口5用于安装航空插头为送丝电机、绕丝电机配电引线。送丝仓有观察视镜，可通过视镜观察送丝装置的工作状态。

工作过程：

1、将绕丝轮13上安装在绕丝轮支架11上定位，用镊子等工具引导丝材经活动辊15、固定辊16引入导丝管24，松开螺母7，抬起送丝轮座9带动从动送丝轮26上移，使丝材经两送丝轮间隙进入送丝管3，放下送丝轮座9并通过螺母7、弹簧8压紧，使送丝轮间有合适的夹紧力。

2、低速启动送丝电机，使送丝轮拉动丝材经送丝管3进入爆炸室，观察进入爆炸室丝材的平直度。为安全起见，送丝调整时不启动电爆炸电源。

3、如丝材刚性较大，从送丝管3出来会有一定的弧度，导致丝材偏离极靶。应启动绕丝电机，从低速逐渐增加绕丝电机转速，并观察从送丝管3出来丝材的直线度，如达到要求应记录绕丝电机、送丝电机转速，一旦送丝电机转速增减也应按比例增减绕丝电机转速。

4、送丝机构调整完毕后，关闭送丝仓，与爆炸室一起抽真空，置换为工作介质气体，工作中应从进气口23向送丝仓内连续输入工作介质气体，该气体经送丝管3流入爆炸室，可以阻止电爆炸中产生的金属烟雾从送丝管进入送丝仓，金属烟雾在送丝仓的沉积会影响送丝机构的机械、电气性能。

Claims (4)

1.一种电爆炸法金属纳米粉体制取设备的连续送丝装置，其特征在于：包括隔板(4)、送丝管(3)、送丝机构支承框架、送丝机构、绕丝机构、送丝电机(27)、绕丝电机(19)，所述隔板(4)将爆炸室(28)和送丝仓(12)分隔，在送丝仓(12)内依次设有送丝管(3)、送丝机构支承框架、绕丝机构，送丝管(3)穿过隔板(4)，一端置于爆炸室(28)内，另一端置于送丝仓(12)内，送丝机构支承框架由与隔板(4)固定连接的两块侧板(29、32)构成，送丝机构设置在两块侧板之间，送丝电机与送丝机构传动连接，绕丝电机与绕丝机构传动连接。

2.根据权利要求1所述的一种电爆炸法金属纳米粉体制取设备的连续送丝装置，其特征在于：所述送丝机构包括转轴(6)、螺母(7)、弹簧(8)、送丝轮座(9)、主动送丝轮(25)、从动送丝轮(26)、从动轴(30)、第一轴承(31)、第二轴承(33)、同步带轮(34)、主动轴(35)、主动齿轮(36)、从动齿轮(37)，所述主动送丝轮(25)安装在主动轴(35)上，主动轴(35)由第二轴承(33)支承在侧板(29、32)上，从动送丝轮(26)安装在从动轴(30)上，从动轴(30)通过第一轴承(31)安装在送丝轮座(9)上，送丝轮座(9)一侧由转轴(6)固定在侧板(29、32)上并可绕转轴(6)转动，送丝轮座(9)另一侧开有螺纹孔，螺栓穿过螺纹孔，螺栓上端装有螺母，在螺母与送丝轮座之间的螺栓上套上弹簧，主动轴(35)右端有同步带轮(34)，由转速可调的送丝电机(27)经同步带、同步带轮(34)带动主动轴(35)转动，主动轴(35)左端有主动齿轮(36)，从动轴(30)左端有从动齿轮(37)，主动齿轮(36)和从动齿轮(37)直径相同，主动齿轮(36)和从动齿轮(37)相啮合。

3.根据权利要求1所述的一种电爆炸法金属纳米粉体制取设备的连续送丝装置，其特征在于：所述绕丝机构由从动带轮(10)、绕丝轮支架(11)、绕丝轮(13)、折线板(14)、活动辊(15)、固定辊(16)、同步带(17)、主动带轮(18)、轴承座(20)、轴承(21)、主轴(22)构成，所述绕丝轮(13)布置在绕丝轮支架(11)上，绕丝轮支架(11)和主轴(22)联接并可和主轴一起转动，主轴(22)由轴承(21)支承布置在轴承座(20)内，主轴(22)内有导丝管(24)，绕丝电机(19)通过主动带轮(18)、同步带(17)驱动位于主轴(22)上的从动带轮(10)转动，进而带动主轴和绕丝轮支架(11)、绕丝轮(13)转动，折线板(14)上布置有活动辊(15)、固定辊(16)，折线板(14)安装在绕丝轮支架(11)上。

4.根据权利要求1所述的一种电爆炸法金属纳米粉体制取设备的连续送丝装置，其特征在于：送丝仓(12)侧壁上设有进气口(23)；送丝仓(12)另设有观察视镜。