CN218946351U - 粉末制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种粉末制备装置。该粉末制备装置包括箱体、夹具、喷嘴、气流脉冲件、热源、循环泵、夹具驱动机构以及多轴驱动机构。夹具连接于箱体以用于夹持基材，夹具驱动机构与夹具连接以用于驱动夹具自转以实现基材自转。多轴驱动机构与热源连接以用于驱动热源在多个不同的方向上运动，热源能够运动至靠近基材并在基材表面形成熔融区。气流脉冲件连接于箱体以用于形成脉冲气流并将脉冲气流吹至熔融区，循环泵与气流脉冲件连接以用于将气体转运至气流脉冲件。喷嘴连接于箱体以用于在熔融区引入气流并将熔融的材料吹出。采用本实用新型中的制备装置制备粉末时，可以有效提高粉末的球形度、有效控制粉末的粒径以及提高制粉效率。

Description

粉末制备装置

技术领域

本实用新型涉及粉末材料制备领域，尤其是涉及一种粉末制备装置。

背景技术

随着工业技术的不断发展，以粉末为原料制备相应的产品成为研究的热点。在此过程中，粉末是最为基础的原料之一，因此粉末的制备成为了制约产品制造的一个重要因素。尽管目前存在较多的粉末制备方法，比如化学气相沉积、蒸发冷凝法、热分解法以及直接反应法等工艺。但是采用这些传统的方法制备粉末时，制备装置结构复杂，且得到的粉末的球形度较低。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种粉末制备装置，所述粉末制备装置结构简单合理，采用所述粉末制备装置能够有效提高粉末的球形度，且加工方法简单易行。

为了解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种粉末制备装置，包括箱体、夹具、喷嘴、气流脉冲件、热源、循环泵、夹具驱动机构以及多轴驱动机构；

所述夹具连接于所述箱体以用于夹持基材，所述夹具驱动机构与所述夹具连接以用于驱动所述夹具自转以实现所述基材自转；

所述多轴驱动机构与所述热源连接以用于驱动热源在多个不同的方向上运动，所述热源能够运动至靠近所述基材并在所述基材表面形成熔融区；

所述气流脉冲件连接于所述箱体以用于形成脉冲气流并将所述脉冲气流吹至所述熔融区，所述循环泵与所述气流脉冲件连接以用于将气体转运至所述气流脉冲件；

所述喷嘴连接于所述箱体以用于在所述熔融区引入气流并将熔融材料吹出。

在其中一个实施例中，所述喷嘴的出气方向与所述气流脉冲件的出气方向垂直。

在其中一个实施例中，所述热源为等离子体热源、电子束热源或激光热源。

在其中一个实施例中，所述循环泵的一端与所述喷嘴连接，另一端贯穿连通于所述箱体。

在其中一个实施例中，所述粉末制备装置还包括过滤件，所述过滤件设于所述箱体内部且位于所述循环泵与所述箱体的贯穿连通的位置。

在其中一个实施例中，所述粉末制备装置还包括泄压阀，所述泄压阀设于所述箱体外部且位于所述循环泵与所述箱体的贯穿连通的位置以用于为所述箱体泄压。

在其中一个实施例中，所述粉末制备装置还包括冷凝件，所述冷凝件设于所述箱体内部以用于冷凝熔融材料。

在其中一个实施例中，所述粉末制备装置还包括换热器，所述换热器与所述冷凝件连接以用于降低所述冷凝件的温度。

在其中一个实施例中，所述粉末制备装置还包括保护气体提供装置，所述保护气体提供装置与所述箱体连接以用于为所述箱体提供保护气体。

在其中一个实施例中，所述粉末制备装置还包括换向阀，所述换向阀连接于所述箱体外部以用于调节气流的方向，所述气流脉冲件、所述循环泵、所述保护气体提供装置分别与所述换向阀连接。

本实用新型中的粉末制备装置包括箱体、夹具、喷嘴、气流脉冲件、热源、循环泵、夹具驱动机构以及多轴驱动机构。夹具连接于箱体以用于夹持基材，夹具驱动机构与夹具连接以用于驱动夹具自转以实现基材自转。多轴驱动机构与热源连接以用于驱动热源在多个不同的方向上运动，热源能够运动至靠近基材并在基材表面形成熔融区。气流脉冲件连接于箱体以用于形成脉冲气流并将脉冲气流吹至熔融区，循环泵与气流脉冲件连接以用于将气体转运至气流脉冲件。喷嘴连接于箱体以用于在熔融区引入气流并将熔融的材料吹出。采用本实用新型中的制备装置制备粉末时，将基材安装在夹具上，通过夹具驱动机构带动夹具自转以实现基材自转，通过多轴驱动机构调整热源的位置，使热源作用与基材并在基材表面形成熔融区，气流脉冲件形成脉冲气流并将脉冲气流吹至熔融区，同时喷嘴在熔融区引入气流将熔融的材料吹出。在脉冲气流和喷嘴引入的气流的作用下，熔融区的熔融材料被分散形成液滴并被吹出。液滴被吹出后冷凝形成粉末。同时，在夹具的作用下，基材处于自转状态，这样可以通过离心作用将液滴甩出，提高液滴的分散程度，降低各液滴之间的相互影响，有利于提高粉末的球形度。在此过程中，通过对夹具转速、热源的功率、气流脉冲件的频率以及流体介质流速等进行控制，可以有效控制粉末的粒径。另外，使用本实用新型中的粉末制备装置时，通过调节热源的位置能够实现热源与基材的相对运动，这样能够保证热源对待加工基材的加工行程范围，提高制粉效率。

进一步地，采用本实用新型中粉末制备装置的加工过程对环境友好，不会产生废气、废液、固体废物等有害物质，有利于推动粉末加工的绿色发展。另外，使用本实用新型中的粉末制备装置加工粉末时，通过夹具、热源、气流脉冲件以及喷嘴的配合即可得到所需要的粉末，不需要依赖严苛的反应条件，操作方法简单，适于工业化生产。

更进一步地，本实用新型中的粉末制备装置中，通过循环泵的设置，能够在箱体内部形成循环流场，实现气体的循环利用，有效避免了气体的排放，减少了气体的消耗量，有利于降低粉末的制备成本。另外，由于气体的循环利用，在加工粉末的过程中不会引入其他杂质，能够有效提高粉末的纯度。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中粉末制备装置的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为图1对应的粉末制备装置另一角度的示意图；

图4为图1对应的粉末制备装置另一角度的示意图；

图中标记说明：

100、粉末制备装置；101、箱体；102、夹具；103、喷嘴；104、气流脉冲件；105、热源；106、循环泵；107、夹具驱动机构；108、多轴驱动机构；109、过滤件；110、泄压阀；111、冷凝件；112、换热器；113、保护气体提供装置；114、换向阀；115、隔板；116、箱门；1161、透明视窗；117、控制器；200、基材；300、粉末。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关实施例对本实用新型进行更全面的描述。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

在本实用新型的描述中，应当理解的是，本实用新型中采用术语在本实用新型的描述中，应当理解的是，本实用新型中采用术语“中心”、“上”、“下”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

应当理解的是，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。当两个元件为一体成型的结构时，同样可以认为该两个元件是“连接”关系。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1～图4，本实用新型一实施例提供了一种粉末制备装置100，该粉末制备装置100包括箱体101、夹具102、喷嘴103、气流脉冲件104、热源105、循环泵106、夹具驱动机构107以及多轴驱动机构108。夹具102连接于箱体101以用于夹持基材200，夹具驱动机构107与夹具102连接以用于驱动夹具102自转以实现基材200自转。多轴驱动机构108与热源105连接以用于驱动热源105在多个不同的方向上运动，热源105能够运动至靠近基材200并在基材200表面形成熔融区。气流脉冲件104连接于箱体101以用于形成脉冲气流并将脉冲气流吹至熔融区，循环泵106与气流脉冲件104连接以用于将气体转运至气流脉冲件104。喷嘴103连接于箱体101以用于在熔融区引入气流并将熔融材料吹出。

采用本实施例中的制备装置制备粉末300时，将基材200安装在夹具102上，通过夹具驱动机构107带动夹具102自转以实现基材200自转，通过多轴驱动机构108调整热源105的位置，使热源105作用与基材200并在基材200表面形成熔融区，气流脉冲件104形成脉冲气流并将脉冲气流吹至熔融区，同时喷嘴103在熔融区引入气流将熔融材料吹出。在脉冲气流和喷嘴103引入的气流的作用下，熔融区的熔融材料被分散形成液滴并被吹出。液滴被吹出后冷凝形成粉末300。同时，在夹具102的作用下，基材200处于自转状态，这样可以通过离心作用将液滴甩出，提高液滴的分散程度，降低各液滴之间的相互影响，有利于提高粉末300的球形度。在此过程中，通过对夹具102转速、热源105的功率、气流脉冲件104的频率以及流体介质流速等进行控制，可以有效控制粉末300的粒径。另外，使用本实用新型中的粉末300制备装置时，通过调节热源105的位置能够实现热源105与基材200的相对运动，这样能够保证热源105对待加工基材200的加工行程范围，提高制粉效率。

进一步地，使用本实用新型中的粉末300制备装置加工粉末300时，通过夹具102、热源105、气流脉冲件104以及喷嘴103的配合即可得到所需要的粉末300，不需要依赖严苛的反应条件，操作方法简单，适于工业化生产。另外，通过循环泵106的设置，能够在箱体101内部形成循环流场，实现气体的循环利用，有效避免了气体的排放，减少了气体的消耗量，有利于降低粉末300的制备成本。另外，由于气体的循环利用，在加工粉末300的过程中不会引入其他杂质，能够有效提高粉末300的纯度。

在一个优选的示例中，喷嘴103的数量为多个，多个喷嘴103均匀分布在夹具102的外缘以用于在基材200自转时，将不同位置的熔融材料吹出。进一步优选地，多个喷嘴103位于同一圆周上。本实施例中喷嘴103的数量为4个，4个喷嘴103位于同一圆周上，在基材200自转过程中，可以通过4个喷嘴103将基材200上不同位置的熔融材料及时吹出，避免熔融材料在基材上冷凝固化而影响粉末的制备。可以理解的是，喷嘴103的数量可以是但不限定为1个、2个、3个、4个或5个等。

可以理解的是，基材200为回转体结构或非回转体结构。优选为回转体结构，此时基材200的自转更加稳定，便于热源105以及气体稳定作用，使熔融材料更容易被吹出。优选地，基材200为圆柱形回转体结构。

还可以理解的是，本实施例中气体在气体管道中流动，即通过气体管道实现气体的转运。气体管道采用常规的气体管道即可。

优选地，本实施例中制备装置适用于加工非导体粉末。基材200为非导体基材时，可以加工得到非导体粉末。比如基材200为绝缘体基材时，可以加工得到绝缘体粉末；基材200为半导体基材时，可以加工得到半导体粉末。进一步优选地，基材200的材料为氧化铝基材、氧化硅基材、氧化锆基材、氧化镁基材、氮化铝基材、氮化硅基材、氮化锆基材、氮化镁基材、碳化铝基材、碳化硅基材、碳化锆基材、碳化镁基材以及硅基材中的至少一种。

具体地，本实用新型还有一个实施例提供了一种非导体粉末制备装置100，该非导体粉末制备装置100包括箱体101、夹具102、喷嘴103、气流脉冲件104、热源105、循环泵106、夹具驱动机构107以及多轴驱动机构108。夹具102连接于箱体101以用于夹持基材200，夹具驱动机构107与夹具102连接以用于驱动夹具102自转以实现基材200自转。多轴驱动机构108与热源105连接以用于驱动热源105在多个不同的方向上运动，热源105能够运动至靠近基材200并在基材200表面形成熔融区。气流脉冲件104连接于箱体101以用于形成脉冲气流并将脉冲气流吹至熔融区，循环泵106与气流脉冲件104连接以用于将气体转运至气流脉冲件104。喷嘴103连接于箱体101以用于在熔融区引入气流并将熔融材料吹出。

作为一个优选的方案，选用气流脉冲件104时，选择产生脉冲波形为正弦波形的气流脉冲件。

可以理解的是，多轴驱动机构108与热源105连接以用于驱动热源105在多个不同的方向上运动，具体地，多轴驱动机构108与热源105连接以用于驱动热源105在X轴、Y轴以及Z轴上运动。

在一个具体的示例中，喷嘴103的出气方向与气流脉冲件104的出气方向垂直。通过将喷嘴103的出气方向与气流脉冲件104的出气方向设置为垂直，可以使喷嘴103喷出的气体和气流脉冲件104形成的脉冲气流更好地相互作用。进一步地，喷嘴103的出气方向与基材200的自转轴平行，气流脉冲件104的出气方向与基材200的自转轴垂直，这样可以使脉冲气流更加充分地作用于基材200的熔融区，形成更加均匀的熔融材料，有利于提高粉末300的均匀性。

在一个具体的示例中，热源105为等离子体热源、电子束热源或激光热源。在加工过程中，可根据不同客户需要、材料性能及粉末300的粒径要求对制备装置配置不同的热源105，以提高加热效率。

可以理解的是，循环泵106的一端与喷嘴103连接，另一端贯穿连通于箱体101。这样通过循环泵106的作用可以将箱体101内的气体循环至喷嘴103实现循环利用。此过程不会产生废气、废液、固体废物等有害物质，有利于推动粉末制备的绿色发展。

优选地，粉末制备装置100还包括过滤件109，过滤件109设于箱体101内部且位于循环泵106与箱体101的贯穿连通的位置。通过过滤件109的设置可以将粉末300与气体进行有效地分离，有效避免粉末300进行循环管路而给循环管路带来不利影响。本实施例中过滤件109的数量为2个，2个过滤件109分别位于循环气流在箱体101的进气位置和出气位置，以防止粉末300进行循环管路。

在一个优选的方案中，粉末制备装置100还包括泄压阀110，泄压阀110设于箱体101外部且位于循环泵106与箱体101的贯穿连通的位置以用于为箱体101泄压。在粉末300制备过程中，箱体101内部可能会形成压力较大的环境，通过泄压阀110对箱体101进行泄压，可以当箱体101内部压力过大时，及时降低箱体101内部的压力，使粉末300制备能够顺利进行，还能够提高箱体101的稳定性，避免较高的压力给装置带来不利影响。

在另一个优选的方案中，粉末制备装置100还包括冷凝件111，冷凝件111设于箱体101内部以用于冷凝熔融材料。当熔融材料被气体吹出后，熔融材料的温度较高，此时，通过冷凝件111的设置可以提高熔融材料的冷却效率，提高粉末300的成粉效率。可以理解的是，当冷凝件111上附着粉末300时，可以将粉末300刮下即可。另外，还可以在冷凝件111上附着收纳板或者收纳布等，当粉末300附着在收纳板或收纳布之后，取下收纳板或收纳布即可将粉末300取出。

进一步地，粉末制备装置100还包括换热器112，换热器112与冷凝件111连接以用于降低冷凝件111的温度。通过换热器112的设置可以降低冷凝件111的温度，提高冷凝效率。同时，通过换热器112的设置还可以调节箱体101内的温度，使箱体101内保持适宜于制备粉末的温度条件，这样便于对箱体101内的温度进行调节，可以进一步提高粉末300的制备效率，并提高粉末300的品质。

可以理解的是，粉末制备装置100还包括保护气体提供装置113，保护气体提供装置113与箱体101连接以用于为箱体101提供保护气体。通过保护气体提供装置113为箱体101提供保护气体，使得粉末300的制备在保护气体氛围下进行，避免外界杂质进入箱体101内，有利于提高粉末300的纯度。

优选地，保护气体提供装置113位于箱体101的外部，保护气体提供装置113贯穿连通于箱体101以用于为箱体101的内部提供保护气体。通过保护气体提供装置113为箱体101内部提供保护气体，以用于在箱体101内形成保护气体氛围，能够进一步提高粉末300的纯度，避免粉末300在制备过程中出现氧化、腐蚀等问题。保护气体提供装置113提供的保护气体可以是氮气、稀有气体等惰性气体。

更进一步地，粉末制备装置100还包括换向阀114，换向阀114连接于箱体101外部以用于调节气流的方向，气流脉冲件104、循环泵106、保护气体提供装置113分别与换向阀114连接。这样可以方便控制气体的流向，提高粉末300的制备效率。

在一个具体的示例中，粉末制备装置100还包括隔板115，隔板115凸出于箱体101的底部和/或隔板115凸出于箱体101的顶部以用于隔开不同粒径的粉末300。可以理解的是，粉末300具有一定的粒径范围，在气流场作用下，粒径较大的粉末300飞行时间较短，粒径较小的粉末300飞行时间较长，通过隔板115的设置能够将粉末300进行初步筛分，降低后续筛分的工作量。本实施例中，隔板115的数量为2个，2个隔板115分别位于箱体101的顶部和底部以用于对粉末300进行初步筛分。

请再次参阅图4，可以理解的是，粉末制备装置100还包括箱门116，箱门116与箱体101配合形成密封的加工空间，在该加工空间内对基材200进行加工以得到相应的粉末300。进一步地，在箱门116上设有透明视窗1161以用于观察箱体101内部的制备情况。更进一步地，粉末制备装置100还包括控制器117，控制器117用于控制夹具102的转速、热源105的功率、气流脉冲件104的频率、循环泵106的参数等以实现粉末300的智能化加工。

请再次参阅图1和图2，当制备粉末300时，基材200在夹具102的带动下自转，热源105对基材200进行加热以形成熔融区，通过气流脉冲件104形成脉冲气流，脉冲气流作用于熔融区并配合喷嘴103的作用将熔融材料吹出。在粉末制备中，热源105可以在X轴、Y轴以及Z轴三个方向上运动，这样能够保证热源105对基材200的加工行程范围，提高制粉效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种粉末制备装置，其特征在于，包括箱体、夹具、喷嘴、气流脉冲件、热源、循环泵、夹具驱动机构以及多轴驱动机构；

所述夹具连接于所述箱体以用于夹持基材，所述夹具驱动机构与所述夹具连接以用于驱动所述夹具自转以实现所述基材自转；

所述多轴驱动机构与所述热源连接以用于驱动热源在多个不同的方向上运动，所述热源能够运动至靠近所述基材并在所述基材表面形成熔融区；

所述气流脉冲件连接于所述箱体以用于形成脉冲气流并将所述脉冲气流吹至所述熔融区，所述循环泵与所述气流脉冲件连接以用于将气体转运至所述气流脉冲件；

所述喷嘴连接于所述箱体以用于在所述熔融区引入气流并将熔融材料吹出。

2.如权利要求1所述的粉末制备装置，其特征在于，所述喷嘴的出气方向与所述气流脉冲件的出气方向垂直。

3.如权利要求1所述的粉末制备装置，其特征在于，所述热源为等离子体热源、电子束热源或激光热源。

4.如权利要求1所述的粉末制备装置，其特征在于，所述循环泵的一端与所述喷嘴连接，另一端贯穿连通于所述箱体。

5.如权利要求4所述的粉末制备装置，其特征在于，还包括过滤件，所述过滤件设于所述箱体内部且位于所述循环泵与所述箱体的贯穿连通的位置。

6.如权利要求4所述的粉末制备装置，其特征在于，还包括泄压阀，所述泄压阀设于所述箱体外部且位于所述循环泵与所述箱体的贯穿连通的位置以用于为所述箱体泄压。

7.如权利要求1所述的粉末制备装置，其特征在于，还包括冷凝件，所述冷凝件设于所述箱体内部以用于冷凝熔融材料。

8.如权利要求7所述的粉末制备装置，其特征在于，还包括换热器，所述换热器与所述冷凝件连接以用于降低所述冷凝件的温度。

9.如权利要求1所述的粉末制备装置，其特征在于，还包括保护气体提供装置，所述保护气体提供装置与所述箱体连接以用于为所述箱体提供保护气体。

10.如权利要求9所述的粉末制备装置，其特征在于，还包括换向阀，所述换向阀连接于所述箱体外部以用于调节气流的方向，所述气流脉冲件、所述循环泵、所述保护气体提供装置分别与所述换向阀连接。

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