CN219784720U - 一种直流等离子体制备纳米材料设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种直流等离子体制备纳米材料设备，包括熔炼腔室、离子雾化腔室和收集装置，离子雾化腔室内设有直流等离子体发生器，熔炼腔室设置在离子雾化腔室的顶部，离子雾化腔室下端出料口连接收集装置，所述收集装置包括气动分离器、布袋除尘器和引风机，布袋除尘器的进风口连接气动分离器，布袋除尘器的出风口连接引风机。通过收集装置有效的提高了对纳米粉末的收集效果和效率，同时能够实现对纳米粉末进行分级分类收集，同时通过直流等离子体火炬、骤冷系统和离子雾化腔室内设置发热体相结合能够更进一步的提高纳米粉末的产量和产率，发热体的设置能够实现离子、原子团簇和超细微粒与氮等离子体进行二次化合和氮化。
Description
技术领域
本实用新型涉及等离子体制备纳米粉末材料的设备，特别是一种直流等离子体制备纳米材料设备。
背景技术
纳米粉末材料的应用领域越来越广泛，对生产要求也越来越高，以及需要量也越来越大，然而在生产过程中需要先将原材料熔化后输送至等离子雾化装置进行气化和液化，然后从几千度的高温骤冷形成纳米粉末，生产完成之后需要对纳米粉末进行收集，而常规的收集装置对纳米粉末的收集效率低，直接会影响纳米粉末材料的产率，因此是目前急需解决的问题。
而现有技术中，申请号为CN202121109152.7公开了一种纳米金属包覆粉末的制备设备，但是该设备对纳米粉末的收集效果差，同时收集效率低，影响对纳米粉末的收集。
发明内容
本实用新型的目的是，克服现有技术的上述不足，而提供一种便于提高纳米粉末生产效率和产率，提高纳米粉末收集效果的直流等离子体制备纳米材料设备。
本实用新型的技术方案是：一种直流等离子体制备纳米材料设备，包括熔炼腔室、离子雾化腔室和收集装置，离子雾化腔室内设有直流等离子体发生器，熔炼腔室设置在离子雾化腔室的顶部，离子雾化腔室下端出料口连接收集装置，所述收集装置包括气动分离器、布袋除尘器和引风机， 布袋除尘器的进风口连接气动分离器，布袋除尘器的出风口连接引风机。
本方案的优点在于，原材料熔化后的溶液经过直流等离子体发生器的处理被气化和雾化形成离子、原子团簇和超细微粒，离子、原子团簇和超细微粒与直流等离子体发生器生产的等离子体相结合，冷却后形成亚微米或纳米粉末，整个过程中在惰性气体保护下进行，惰性气体可以为氮气或其他惰性气体，冷却后通过收集装置对纳米粉末进行收集即可，可以根据使用的需要选择开启引风机，当无需引风机时，纳米粉末可以在气体的推动下自动进入收集装置中被捕捉收集，有效的提高了对纳米粉末的收集效率和产率。
进一步，所述气动分离器设置多级，布袋除尘器的下端设有第三料包，可以根据原材料的选择设置多级气动分离器，预选地，气动分离器包括一级分离器和二级分离器，一级分离器和二级分离器能够实现对不同粒径的纳米粉末进行收集，进而能够实现分类分级的对纳米粉末进行收集。
进一步，所述气动分离器包括壳体、气动主轴和驱动电机，壳体的上端侧面的切线方向上设有进料口，壳体的顶部设有出风管内设有气动主轴，气动主轴通过安装在其顶部的驱动电机驱动，驱动电机安装固定在出风管内，驱动电机的转速大于8000R/min；优选地，驱动电机的转速为10000-80000R/min；更优地，驱动电机的转速为20000/40000/50000R/min，便于提高对纳米粉末的收集效果，为提高气动主轴的带动效果，气动主轴上设有凹槽，便于提高气流旋转的效果和对纳米粉末的收集效率。
进一步，所述气动主轴的下端设有叶轮，便于提高出风管口旋转气流离心力的强度，提高对纳米粉末的收集。
进一步，所述气动分离器的下端设有出料口，出料口上设有第二料包。
进一步，所述熔炼腔室内设有熔炼炉、保温中间包和导流管，保温中间包安装在熔炼室的中间，熔炼炉位于保温中间包一侧，并能够往保温中间包中倾倒金属液，保温中间包的下端设有导流管，导流管与离子雾化腔室连通。
进一步，所述离子雾化腔室的底部设有第一料包，所述离子雾化腔室的下端设有骤冷系统，骤冷系统对氮化和球化后的纳米粉末进行急速的冷却，提高氮化物粉末的球化和氮化的效果。
进一步，所述骤冷系统包括沿离子雾化腔室多圈上下分布的冷却喷嘴，冷却喷嘴内喷出冷却介质；优选地，冷却介质可以为液氮或其他惰性冷却介质，使用过程中冷却喷嘴设置三圈，每圈冷却喷嘴可以对冷却介质的流量进行单独控制，上下相邻的冷却喷嘴错位设置，便于提高对氮化物粉末的冷却效果和球形度的控制，通过控制各圈冷却喷嘴中冷却介质的流速实现对冷却速率的控制，进而实现对纳米粉末的颗粒粒径进行控制。
进一步，所述离子雾化腔室的外周设有保温室，离子雾化腔室与保温室之间设有发热体。
进一步，所述发热体为电阻加热器或感应加热器。
本实用新型具有如下特点：通过收集装置有效的提高了对纳米粉末的收集效果和效率，同时能够实现对纳米粉末进行分级分类收集，同时通过直流等离子体火炬、骤冷系统和离子雾化腔室内设置发热体相结合能够更进一步的提高纳米粉末的产量和产率，发热体的设置能够实现离子、原子团簇和超细微粒与氮等离子体进行二次化合和氮化。
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的详细结构作进一步描述。
附图说明
图1-为本实用新型结构示意图；
图2-为本实用新型另一种结构示意图；
1-熔炼腔室，2-熔炼炉，3-保温中间包，4-金属液，5-直流等离子体发生器，6-离子雾化腔室，7-粉末输送管道，8-多级气动分离器，9-布袋除尘器，10-引风机，11-第一料包，12-第二料包，13-第三料包，14-发热体，15-保温室，16-加压补气口，17-高温高压真空阀，18-一级分离器，19-二级分离器，20-真空口。
实施方式
如附图所示：一种直流等离子体制备纳米材料设备，包括熔炼腔室1、离子雾化腔室6和收集装置，离子雾化腔室6内设有直流等离子体发生器5，熔炼腔室1设置在离子雾化腔室6的顶部，离子雾化腔室6下端出料口连接收集装置，收集装置包括气动分离器、布袋除尘器9和引风机10， 布袋除尘器9的进风口连接气动分离器，布袋除尘器9的出风口连接引风机10。
在实施例中，气动分离器设置多级，布袋除尘器9的下端设有第三料包13，可以根据原材料的选择设置多级气动分离器8，优选地，气动分离器包括一级分离器18和二级分离器19，一级分离器18和二级分离器19能够实现对不同粒径的纳米粉末进行收集，进而能够实现分类分级的对纳米粉末进行收集。
优选地，气动分离器包括壳体、气动主轴和驱动电机，壳体的上端侧面的切线方向上设有进料口，壳体的顶部设有出风管内设有气动主轴，气动主轴通过安装在其顶部的驱动电机驱动，驱动电机安装固定在出风管内，驱动电机的转速大于8000R/min；优选地，驱动电机的转速为10000-80000R/min；更优地，驱动电机的转速为20000/40000/50000R/min，便于提高对纳米粉末的收集效果，为提高气动主轴的带动效果，气动主轴上设有凹槽，便于提高气流旋转的效果和对纳米粉末的收集效率。更优地，气动主轴的下端设有叶轮，便于提高出风管口旋转气流离心力的强度，提高对纳米粉末的收集。为提高对纳米粉末的收集，气动分离器的下端设有出料口，出料口上设有第二料包12。
本方案将原材料熔化后的溶液经过直流等离子体发生器5的处理被气化和雾化形成离子、原子团簇和超细微粒，离子、原子团簇和超细微粒与直流等离子体发生器5生产的等离子体相结合，冷却后形成亚微米或纳米粉末，整个过程中在惰性气体保护下进行，惰性气体可以为氮气或其他惰性气体，冷却后通过收集装置对纳米粉末进行收集即可，可以根据使用的需要选择开启引风机10，当无需引风机10时，纳米粉末可以在气体的推动下自动进入收集装置中被捕捉收集，有效的提高了对纳米粉末的收集效率和产率。
熔炼腔室1内设有熔炼炉2、保温中间包3和导流管，保温中间包3安装在熔炼室的中间，熔炼炉2位于保温中间包3一侧，并能够往保温中间包3中倾倒金属液4，保温中间包3的下端设有导流管，导流管与离子雾化腔室6连通。
离子雾化腔室6的底部设有第一料包11，离子雾化腔室6的下端设有骤冷系统，骤冷系统对氮化和球化后的纳米粉末进行急速的冷却，提高氮化物粉末的球化和氮化的效果。
骤冷系统包括沿离子雾化腔室6周壁多圈上下分布的冷却喷嘴，冷却喷嘴内喷出冷却介质；优选地，冷却介质可以为液氮或其他惰性冷却介质，使用过程中冷却喷嘴设置三圈，每圈冷却喷嘴可以对冷却介质的流量进行单独控制，上下相邻的冷却喷嘴错位设置，便于提高对氮化物粉末的冷却效果和球形度的控制，通过控制各圈冷却喷嘴中冷却介质的流速实现对冷却速率的控制，进而实现对纳米粉末的颗粒粒径进行控制。
在另一个实施例中，离子雾化腔室6的外周设有保温室15，离子雾化腔室6与保温室15之间设有发热体14。优选地，发热体14为电阻加热器或感应加热器，本实施例中，发热体14为感应加热器，离子、原子团簇和超细微粒与氮等离子体形成的亚微米或纳米粉末再经过发热体14的加热，使形成的亚微米或纳米粉末与氮等离子体再次的化合和球化，进而提高纳米粉末的球形度和纯度；离子雾化腔室6上还设有加压补气口16和真空口20，使用之前先对其进行抽真空，然后在进行补气，补气的过程中可以适当的提高补气的压力，发热体14的温度控制在1000-2000℃之间，气压控制在0.2-0.5MPa；另外离子雾化腔室6下端出料管上设有高温高压真空阀17，高温高压真空阀17的下端连接粉末输送管道7，粉末输送管上依次连接一级分离器18、二级分离器19、布袋除尘器9和引风机10；另外可以对惰性气体进行收集循环使用，便于资源的节约。
本实用新型通过收集装置有效的提高了对纳米粉末的收集效果和效率，同时能够实现对纳米粉末进行分级分类收集，同时通过直流等离子体火炬、骤冷系统和离子雾化腔室6内设置发热体14相结合能够更进一步的提高纳米粉末的产量和产率，发热体14的设置能够实现离子、原子团簇和超细微粒与氮等离子体进行二次化合和氮化。
以上所述是本发明较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种直流等离子体制备纳米材料设备，包括熔炼腔室、离子雾化腔室和收集装置，离子雾化腔室内设有直流等离子体发生器，熔炼腔室设置在离子雾化腔室的顶部，离子雾化腔室下端出料口连接收集装置，其特征在于：所述收集装置包括气动分离器、布袋除尘器和引风机， 布袋除尘器的进风口连接气动分离器，布袋除尘器的出风口连接引风机。
2.根据权利要求1所述的直流等离子体制备纳米材料设备，其特征在于，所述气动分离器设置多级，布袋除尘器的下端设有第三料包。
3.根据权利要求1所述的直流等离子体制备纳米材料设备，其特征在于，所述气动分离器包括壳体、气动主轴和驱动电机，壳体的上端侧面的切线方向上设有进料口，壳体的顶部设有出风管内设有气动主轴，气动主轴通过安装在其顶部的驱动电机驱动，驱动电机安装固定在出风管内，驱动电机的转速大于8000R/min。
4.根据权利要求3所述的直流等离子体制备纳米材料设备，其特征在于，所述气动主轴的下端设有叶轮。
5.根据权利要求4所述的直流等离子体制备纳米材料设备，其特征在于，所述气动分离器的下端设有出料口，出料口上设有第二料包。
6.根据权利要求1所述的直流等离子体制备纳米材料设备，其特征在于，所述熔炼腔室内设有熔炼炉、保温中间包和导流管，保温中间包安装在熔炼室的中间，熔炼炉位于保温中间包一侧，并能够往保温中间包中倾倒金属液，保温中间包的下端设有导流管，导流管与离子雾化腔室连通。
7.根据权利要求1-6任一项所述的直流等离子体制备纳米材料设备，其特征在于，所述离子雾化腔室的底部设有第一料包，所述离子雾化腔室的下端设有骤冷系统。
8.根据权利要求7所述的直流等离子体制备纳米材料设备，其特征在于，所述骤冷系统包括沿离子雾化腔室多圈上下分布的冷却喷嘴，冷却喷嘴内喷出冷却介质。
9.根据权利要求7所述的直流等离子体制备纳米材料设备，其特征在于，所述离子雾化腔室的外周设有保温室，离子雾化腔室与保温室之间设有发热体。
10.根据权利要求9所述的直流等离子体制备纳米材料设备，其特征在于，所述发热体为电阻加热器或感应加热器。
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