CN219786570U - 一种射频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射频等离子体制备纳米材料设备，包括熔炼室、射频等离子体发生器、离子雾化腔室和纳米粉末收集装置，纳米粉末收集装置包括气动分离器和精密过滤收集器，气动分离器通过粉末输送管设置在离子雾化腔室下端的出料口，气动分离器出风口通过粉末输送管连接紧密过滤收集器。本方案提高了对不同形状的原材料进行加工生产纳米粉末材料，可以根据原材料的选择采用多种加工装置进行熔融，降低了原材料被氧化的风险使纳米粉末的纯度更高，通过骤冷系统的控制可以实现对纳米粉末颗粒粒径的调节，便于纳米粉末球形度和纯度的提高，采用收集装置提高了对纳米粉末的收集效率和效果，惰性气体能够实现循环利用降低了资源的损耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及等离子体制备纳米粉末技术领域，特别是一种射频等离子体制备纳米材料设备。
背景技术
纳米材料金属粉末的应用领域越来越广泛，对生产要求也越来越高，在等离子体制备纳米粉末的过程中，首先需要将原材料在真空或者惰性气体的保护作用下通过高温进行熔融，熔融后的熔液输送至雾化室中然后通过等离子体进行雾化，雾化之后急速冷却制得等离子体粉末，但是常规的生产技术中，对纳米粉末的收集很困难，收集效率低，对粒径过小的纳米粉末捕捉的效果不理想，收集效率低，因此是目前急需解决的问题；
申请号为CN201711479969.1公开了一种制备钛基粉末材料装置，其中公开采用所述粉末收集单元包括收粉罐、粉末输送管、粉末筛分单元、振动筛和活动收粉罐等来实现对纳米粉末进行收集，其收集工序繁琐复杂，同时收集效率低；另外，申请号为CN200680007396.6公开了一种合成纳米粉末的工艺及设备，其中公开了采用收集室收集纳米粉末，但是并未公开采用何种具体的收集室进行收集，因此，急需提供一种收集效率高，便于能源节约，提高收集效果和产率的纳米粉末生产设备。
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质量和效率，提高纳米粉末球型度，提高对纳米粉末收集效果的射频等离子体制备纳米材料设备。
本实用新型的技术方案是：一种射频等离子体制备纳米材料设备，包括熔炼室、射频等离子体发生器、离子雾化腔室和纳米粉末收集装置，熔炼室安装在离子雾化腔室的顶部，离子雾化腔室内设有与熔炼室连通的射频等离子体发生器，离子雾化腔室的下端设有纳米粉末收集装置，所述纳米粉末收集装置包括气动分离器和精密过滤收集器，气动分离器通过粉末输送管设置在离子雾化腔室下端的出料口，气动分离器出风口通过粉末输送管连接紧密过滤收集器。
本方案的优点在于，整个生产过程在惰性气体保护环境下进行，有效的提高了纳米粉末的生产效率和质量，解决了对生产出的纳米粉末收集困难、收集效率低、工序复杂等问题，收集装置能够在气流的推动下自动对纳米粉末进行收集，气动分离器中的气动主轴能够实现高速旋转，产生高离心力，使纳米粉末在强离心力的作用下沿着气动分离器的内壁或者其出风管内壁下落，进而提供了对纳米粉末的收集效果，而精密过滤收集器能实现对纳米粉末收集的同时可以对惰性气体进行收集循环利用；同时，提高了纳米粉末的球型和纯度，另外，通过骤冷系统的控制能够对纳米粉末颗粒的粒径进行调节。
进一步，所述气动分离器包括上端为圆柱形、下端为锥形体的壳体，壳体的顶部设有出风管，出风管内设有气动主轴，气动主轴通过设有其顶部的驱动电机高速驱动，驱动电机通过支撑杆固定在出风管内。
进一步，所述气动主轴的下端设有叶轮，叶轮安装在出风管内或出风管的进口端。
进一步，所述驱动主轴上设有若干沿气动主轴长度方向设置的叶片，叶片的旋转直径小于出风管的孔径。
进一步，所述熔炼室内设有加工装置；
加工装置包括熔炼炉、保温中间包和导流管，保温中间包设于熔炼室的中间，保温中间包的一侧设有能往保温中间包中倾倒熔液的熔炼炉，保温中间包的下端设有导流管，导流管与射频等离子体发生器连通管；
或加工装置包括原材料固定件、原材料棒、感应线圈和电极，原材料固定件设于熔炼室的内侧顶部，原材料固定件安装原材料棒，感应线圈一端穿设在熔炼室上，并与熔炼室外的电极电连接，其另一端套设在原材料棒上，感应线圈通电后对原材料棒加热使其熔融；优选地，感应线圈为向上开口的喇叭形线圈，喇叭形线圈的下端直径大于原材料棒的直径；原材料固定件上设有伸缩件，伸缩件通过驱动装置的驱动上下移动。
或加工装置包括塞棒和熔炼炉，熔炼炉设于熔炼室的内侧下端，熔炼炉底部设有熔液漏孔，熔液漏孔中设有塞棒，用于开启或关闭熔液的下流，熔炼炉为中频熔炼炉或电阻加热熔炼炉；
或加工装置包括磁悬浮感应熔炼炉，磁悬浮感应熔炼炉设于熔炼室的内侧下端，磁悬浮感应熔炼炉中放置原材料棒，熔融后的原材料通过磁悬浮感应熔炼炉下端的漏孔进入离子雾化腔室中。
进一步，所述离子雾化腔室设有用于冷却反应后粉末材料的骤冷系统。
进一步，所以骤冷系统包括围绕熔炼室下部圆周多圈分布的喷嘴，相邻上下位的喷嘴错位设置，喷嘴内流通冷却介质；优选地，喷嘴设置上、中、下三圈，各圈的喷嘴可以单独进行控制，从而能够实现对纳米粉末冷却速率的调节，进而实现纳米粉末颗粒粒径大小的调节。
进一步，所述离子雾化腔室下端设有用于二次化合和球化的化合室。
进一步，所述化合室外周设有保温室，化合室上设有加热装置，化合室的温度为900-2500℃，气压为0.2-1.2MPa。
进一步，所述化合室通过高温高压阀与上端的离子雾化腔室连接，化合室的下端通过出料管连接纳米粉末收集装置。
本实用新型具有如下特点：有效的提高了对不同形状的原材料进行加工生产纳米粉末材料，同时可以根据原材料的选择采用多种加工装置进行熔融，进而降低了原材料被氧化的风险使纳米粉末的纯度更高，同时通过骤冷系统的控制可以实现对纳米粉末颗粒粒径的调节，便于纳米粉末球形度和纯度的提高，采用收集装置有效的提高了对纳米粉末的收集效率和效果，惰性气体能够实现循环利用降低了资源的损耗。
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；
图3-为加工装置第二种结构示意图；
图4-为加工装置第三种结构示意图；
图5-为加工装置第四种结构示意图；
1-熔炼室，2-熔炼炉，3-熔液，4-保温中间包，5-导流管，6-射频等离子体发生器，7-离子雾化腔室，8-粉末输送管，9-气动分离器，10-精密过滤收集器，11-第一料包，12-第二料包，13-喷嘴，14-第一高温高压阀，15-保温室，16-补气口，17-第二高温高压阀，18-一级分离器，19-二级分离器，20-真空阀，21-加热装置，22-抽真空口，23-塞棒，24-射频等离子体气源，25-等离子体火炬，26-高频感应加热装置，27-原材料固定件，28-原材料棒，29-感应线圈，30-电极，31-磁悬浮感应熔炼炉。
具体实施方式
如附图所示：一种射频等离子体制备纳米材料设备，包括熔炼室1、射频等离子体发生器6、离子雾化腔室7和纳米粉末收集装置，熔炼室1安装在离子雾化腔室7的顶部，离子雾化腔室7内设有与熔炼室1连通的射频等离子体发生器6，离子雾化腔室7的下端设有纳米粉末收集装置，纳米粉末收集装置包括气动分离器9和精密过滤收集器10，气动分离器9通过粉末输送管8设置在离子雾化腔室7下端的出料口，气动分离器9出风口通过粉末输送管8连接紧密过滤收集器。
在实施例中，射频等离子体发生器6包括射频等离子体气源24、等离子体火炬25和高频感应加热装置26，使用过程中熔液3从等离子体火炬25中流通，等离子体火炬25的外围设有射频等离子体气源24，气源的外围设有高频感应加热装置26，实现对熔液3和气体进行蒸发和气化，提高纳米粉末的生产产率；优选地，离子雾化腔室7的底部设有第一料包11，气动分离器9的下端设有第二料包12，料包均用于收集纳米粉末，同时可以对料包进行更换。
本方案的整个生产过程在惰性气体保护环境下进行，有效的提高了纳米粉末的生产效率和质量，解决了对生产出的纳米粉末收集困难、收集效率低、工序复杂等问题，收集装置能够在气流的推动下自动对纳米粉末进行收集，气动分离器9中的气动主轴能够实现高速旋转，产生高离心力，使纳米粉末在强离心力的作用下沿着气动分离器9的内壁或者其出风管内壁下落，进而提供了对纳米粉末的收集效果，而精密过滤收集器10能实现对纳米粉末收集的同时可以对惰性气体进行收集循环利用；同时，提高了纳米粉末的球型和纯度，另外，通过骤冷系统的控制能够对纳米粉末颗粒的粒径进行调节。
在实施例中，气动分离器9包括上端为圆柱形、下端为锥形体的壳体，壳体的顶部设有出风管，出风管内设有气动主轴，气动主轴通过设有其顶部的驱动电机高速驱动，驱动电机通过支撑杆固定在出风管内。优选地，为提高对纳米粉末的收集效果，气动主轴的下端设有叶轮，叶轮安装在出风管内或出风管的进口端。更优地，驱动主轴上设有若干沿气动主轴长度方向设置的叶片，叶片的旋转直径小于出风管的孔径，使出风管内的气体流动过程中为旋风，旋风的速度越快，对纳米粉末的收集效果越突出；最佳地；气动分离器9可以多个设置，依次设置的单个气动分离器9的气动主轴的转速与逐步提高设置，进而实现对不同粒径的纳米粉末进行收集，实现多级分类的收集，另外，精密过滤收集器10能够实现对纳米粉末的收集的同时可以对其中的惰性气体进行收集并通过循环管道实现循环利用；优选地，气动分离器9包括一级分离器18和二级分离器19，一级分离器18中气动主轴的转速为2w转/min，二级分离器19的转速为5w转/min；进而实现对纳米粉末进行多级分类收集。
在实施例中，熔炼室1内设有加工装置；加工装置包括熔炼炉2、保温中间包4和导流管5，保温中间包4设于熔炼室1的中间，保温中间包4的一侧设有能往保温中间包4中倾倒熔液3的熔炼炉2，保温中间包4的下端设有导流管5，导流管5与射频等离子体发生器6连通管。
在另一个实施例中，加工装置包括原材料固定件27、原材料棒28、感应线圈29和电极30，原材料固定件27设于熔炼室1的内侧顶部，原材料固定件27安装原材料棒28，感应线圈29一端穿设在熔炼室1上，并与熔炼室1外的电极30电连接，其另一端套设在原材料棒28上，感应线圈29通电后对原材料棒28加热使其熔融；优选地，感应线圈29为向上开口的喇叭形线圈，喇叭形线圈的下端直径大于原材料棒28的直径；原材料固定件27上设有伸缩件，伸缩件通过驱动装置的驱动上下移动，熔化后的熔液3自动或者在压差的作用下自动流入射频等离子体发生器6中。
在另一个实施例中，加工装置包括塞棒23和熔炼炉2，熔炼炉2设于熔炼室1的内侧下端，熔炼炉2底部设有熔液3漏孔，熔液3漏孔中设有塞棒23，用于开启或关闭熔液3的下流，熔炼炉2为中频熔炼炉2或电阻加热熔炼炉2。
在另一个实施例中，或加工装置包括磁悬浮感应熔炼炉31，磁悬浮感应熔炼炉31设于熔炼室1的内侧下端，磁悬浮感应熔炼炉31中放置原材料棒28，熔融后的原材料通过磁悬浮感应熔炼炉31下端的漏孔进入离子雾化腔室7中。
在实施例中，离子雾化腔室7设有用于冷却反应后粉末材料的骤冷系统。优选地，骤冷系统包括围绕熔炼室1下部圆周多圈分布的喷嘴13，相邻上下位的喷嘴13错位设置，喷嘴13内流通冷却介质；优选地，喷嘴13设置上、中、下三圈，各圈的喷嘴13可以单独进行控制，从而能够实现对纳米粉末冷却速率的调节，进而实现纳米粉末颗粒粒径大小的调节；还可以根据离子雾化腔室7设置的高度设置更多圈喷嘴13，便于提高纳米粉末的冷却效果。
在另一个实施中，离子雾化腔室7下端设有用于二次化合和球化的化合室。优选地，化合室外周设有保温室15，化合室上设有加热装置21，化合室的温度为900-2500℃，气压为0.2-1.2MPa；本实施例中，化合室的温度为1700℃，气压为0.3MPa；更优地，化合室通过第一高温高压阀14与上端的离子雾化腔室7连接，化合室的下端通过出料管连接纳米粉末收集装置，出料管上设有第二高温高压阀17，第二高温高压阀17的下方还设有真空阀20，化合物上还设有用于调节化合室内部压力的补气口16，还有用于降低纳米粉末材料被氧化的抽真空口22，有效的保证了纳米粉末的生产纯度和球形度。
本实用新型有效的提高了对不同形状的原材料进行加工生产纳米粉末材料，同时可以根据原材料的选择采用多种加工装置进行熔融，进而降低了原材料被氧化的风险使纳米粉末的纯度更高，同时通过骤冷系统的控制可以实现对纳米粉末颗粒粒径的调节，便于纳米粉末球形度和纯度的提高，采用收集装置有效的提高了对纳米粉末的收集效率和效果，惰性气体能够实现循环利用降低了资源的损耗。
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)
1.一种射频等离子体制备纳米材料设备，包括熔炼室、射频等离子体发生器、离子雾化腔室和纳米粉末收集装置，熔炼室安装在离子雾化腔室的顶部，离子雾化腔室内设有与熔炼室连通的射频等离子体发生器，离子雾化腔室的下端设有纳米粉末收集装置，其特征在于：所述纳米粉末收集装置包括气动分离器和精密过滤收集器，气动分离器通过粉末输送管设置在离子雾化腔室下端的出料口，气动分离器出风口通过粉末输送管连接紧密过滤收集器。
2.根据权利要求1所述的射频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上端为圆柱形、下端为锥形体的壳体，壳体的顶部设有出风管，出风管内设有气动主轴，气动主轴通过设有其顶部的驱动电机高速驱动，驱动电机通过支撑杆固定在出风管内。
3.根据权利要求2所述的射频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，叶轮安装在出风管内或出风管的进口端。
4.根据权利要求3所述的射频等离子体制备纳米材料设备，其特征在于：所述驱动主轴上设有若干沿气动主轴长度方向设置的叶片，叶片的旋转直径小于出风管的孔径。
5.根据权利要求1所述的射频等离子体制备纳米材料设备，其特征在于：所述熔炼室内设有加工装置；
加工装置包括熔炼炉、保温中间包和导流管，保温中间包设于熔炼室的中间，保温中间包的一侧设有能往保温中间包中倾倒熔液的熔炼炉，保温中间包的下端设有导流管，导流管与射频等离子体发生器连通管；
或加工装置包括原材料固定件、原材料棒、感应线圈和电极，原材料固定件设于熔炼室的内侧顶部，原材料固定件安装原材料棒，感应线圈一端穿设在熔炼室上，并与熔炼室外的电极电连接，其另一端套设在原材料棒上，感应线圈通电后对原材料棒加热使其熔融；
或加工装置包括塞棒和熔炼炉，熔炼炉设于熔炼室的内侧下端，熔炼炉底部设有熔液漏孔，熔液漏孔中设有塞棒，用于开启或关闭熔液的下流，熔炼炉为中频熔炼炉或电阻加热熔炼炉；
或加工装置包括磁悬浮感应熔炼炉，磁悬浮感应熔炼炉设于熔炼室的内侧下端，磁悬浮感应熔炼炉中放置原材料棒，熔融后的原材料通过磁悬浮感应熔炼炉下端的漏孔进入离子雾化腔室中。
6.根据权利要求1所述的射频等离子体制备纳米材料设备，其特征在于：所述离子雾化腔室设有用于冷却反应后粉末材料的骤冷系统。
7.根据权利要求6所述的射频等离子体制备纳米材料设备，其特征在于：所以骤冷系统包括围绕熔炼室下部圆周多圈分布的喷嘴，相邻上下位的喷嘴错位设置，喷嘴内流通冷却介质。
8.根据权利要求1-7任一项所述的射频等离子体制备纳米材料设备，其特征在于：所述离子雾化腔室下端设有用于二次化合和球化的化合室。
9.根据权利要求8所述的射频等离子体制备纳米材料设备，其特征在于：所述化合室外周设有保温室，化合室上设有加热装置，化合室的温度为900-2500℃，气压为0.2-1.2MPa。
10.根据权利要求9所述的射频等离子体制备纳米材料设备，其特征在于：所述化合室通过高温高压阀与上端的离子雾化腔室连接，化合室的下端通过出料管连接纳米粉末收集装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |