CN220941080U - 过程可控的金属粉末打散装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及金属粉末处理技术领域，提供一种过程可控的金属粉末打散装置，包括沿着进粉、粉末打散以及收粉方向依此布置的进料机构、传粉管道、粉末多级打散组件、收粉管道以及收粉罐；所述进料机构、传粉管道、粉末多级打散组件、收粉管道以及收粉罐被设置成在气路上形成封闭的连通状态。粉末多级打散组件设置有打散叶轮，设置有从旋转中心径向扩展至叶轮边缘的多级打散结构，能够对进入的粉末进行打散。本实用新型的过程可控的金属粉末打散装置，通过可控的打散过程，提高金属粘连粉末的打散效果，减少对粉末的表面损伤，保障粉末质量。

Description

过程可控的金属粉末打散装置

技术领域

本实用新型涉及金属粉末处理技术领域，具体而言涉及一种过程可控的金属粉末打散装置。

背景技术

伴随3D打印、热等静压、注射成型等金属加工成型技术的发展与应用，对金属粉末需求量逐年递增，同时对金属粉末的质量的要求也越来越苛刻，尤其是3D打印技术，其对金属粉末流动性和粉末球形度的要求很高。

等离子旋转电极雾化制粉对于制备球形粉末具有较大的优势，但目前的等离子旋转电极雾化制粉设备在连续制粉过程中经常出现大量的粉末粘连问题，以钛基金属粉末是极为常见的材料，其出现粘连的情况尤为明显。

传统的金属粉末打散设备主要应用在金属研磨机、球磨机等设备中，在研磨过程中实现对金属粉末的打散和收集，例如现有设计中公开号为CN217775565U、CN219615605U等提出的粉末打散方案，主要解决的技术问题在于控制粉末与研磨块、研磨棒的黏附问题，通过振动、锤击等手段来减少研磨机内部的研磨块、研磨棒上的粉末黏附，而且传统的球磨机或者打散设备采用随机打散，通过叶片、辊等旋转结构以“旋转搅拌”的方式对粉末进行打散和分离，通过控制下料速度控制其打散程度，其下料速度通过控制设备下方的下料口大小进行调控，但实际粘连粉存在大小不一，形状不规则等问题，实际下料速度常常难以量化控制。

此外，传统的球磨、打散方式在作业过程中常常会出现对已经分离的金属粉末重复被打散，进而使粉末表面损伤严重的问题。粉末分离过程依靠重力与离心力作用，过程不可控，常常会出现部分粘连粉末尚未分离便进入收料仓，或者已经分离的粉末未及时进入收料仓等情况，难以实现可控的打散和下料过程控制。

现有技术文献：

专利文献1：CN217775565U一种金属粉末打散装置

专利文献2：CN219615605U一种金属粉末打散装置

实用新型内容

本实用新型目的旨在提供一种过程可控的金属粉末打散装置，属于金属粉末后处理设备，通过可控的打散过程，提高金属粘连粉末的打散效果，减少对粉末的表面损伤，保障粉末质量。

根据本实用新型目的的第一方面，提出一种过程可控的金属粉末打散装置，包括沿着进粉、粉末打散以及收粉方向依此布置的进料机构、传粉管道、粉末多级打散组件、收粉管道以及收粉罐；所述进料机构、传粉管道、粉末多级打散组件、收粉管道以及收粉罐被设置成在气路上形成封闭的连通状态；

所述进料机构，被设置成用于接收可控地向所述传粉管道输送粉末；

所述传粉管道的入口与所述进料机构连通，其出口从粉末多级打散组件底部与其连通，将粉末从底部送入粉末多级打散组件内；

所述粉末多级打散组件设置有打散叶轮，能够由电机驱动转动以对进入的粉末进行打散，所述打散叶轮设置有从旋转中心径向扩展至叶轮边缘的多级打散结构；

所述粉末多级打散组件的顶部设置粉末出口阀，与收粉管道连通；

所述收粉管道的末端与收粉罐连通；

其中，所述金属粉末打散装置还设置有第一气流发生器以及第二气流发生器；

所述第一气流发生器与所述传粉管道连通，用于可控地产生第一气流，以将送入传粉管道的粉末从底部送入所述粉末多级打散组件；

所述第二气流发生器，与所述收粉管道连通，用于可控地产生第二气流，并与粉末多级打散组件内从底部向上的气流汇聚，在收粉管道内构成引流气流，将打散后的粉末引导进入到收粉管道内，并输送至收粉罐。

作为可选的实施例，所述进料机构设置有下料仓，下料仓呈现上宽下窄的漏斗形，其上部设置有快接阀，用于与粉罐密封连接，接收待打散的粉末，其下部开口作为下料口，下落粉末。所述下料仓的下料口边缘设置有用于防止粉末散落的毛刷。所述进料机构的壳体上设置有观察窗口，用于观察下料仓内的粉末余量。

作为可选的实施例，所述下料仓的下料口的下方还设置有粉末传送带，用于接住下料仓的下落的粉末，并输送、下落至传粉管道内；其中，通过控制粉末传送带的传送速度以量化控制单位时间的下料量。

作为可选的实施例，所述传粉管道包括与所述进料机构连通的第一段以及设置在第一段与粉末多级打散组件之间的第二段，所述第一气流发生器设置在第一段与第二段的交汇位置，通过第一气流将粉末吹向粉末多级打散组件。

作为可选的实施例，所述多级打散结构沿径向成环形分布，每一级打散结构设置有相同的打散块并且相邻两级打散结构不同。

作为可选的实施例，所述多级打散结构沿径向并向叶轮边缘扩展的方向依次包括：

多个第一级打散结构，位于内圈，成圆环状分布，每个第一级打散结构的截面成正五边形形状；

多个第二级打散结构，位于第一级打散结构的径向外侧，成圆环状分布，每个第二级打散结构的截面成圆弧状；

多个第三级打散结构，位于第二级打散结构的径向外侧，成圆环状分布，每个第三级打散结构的截面成塔形，其边缘成对称的连续齿状并且塔的尖端沿径向朝外；在每两个相邻的第三级打散结构的圆环位置中间设置有截面成正五边形状的补位打散结构；

多个第四级打散结构，位于外圈，成圆环状分布，每个第四级打散结构的截面成正三角形状，其尖端沿径向朝外。

尤其优选的是，相邻的两级打散结构之间交错分布。

作为可选的实施例，所述第二气流发生器被设置成能够调节第二气流的风力，以将分离的粉末吸入到收粉管道，并且未被分离完全的粉末回落到粉末多级打散组件内，在底部吹入的气流作用下再次通过打散叶轮的多级打散结构进行打散，直至粉末完全分离后，被引流气流引导进入到收粉管道内，最终输送至收粉罐。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例。

图1是根据本实用新型实施例的金属粉末打散装置的结构示意图。

图2是根据本实用新型实施例的打散叶轮的截面示意图。

图3是根据本实用新型实施例的打散后粉末形貌示意图。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图1-2所示实施例的过程可控的金属粉末打散装置，包括沿着进粉、粉末打散以及收粉方向依此布置的进料机构120、传粉管道150、粉末多级打散组件200、收粉管道160以及收粉罐300；进料机构120、传粉管道150、粉末多级打散组件200、收粉管道160以及收粉罐300被设置成在气路上形成封闭的连通状态。

进料机构120，被设置成用于接收可控地向传粉管道150输送粉末。

传粉管道150的入口与进料机构120连通，其出口从粉末多级打散组件200底部与其连通，将粉末从底部送入粉末多级打散组件200内。

粉末多级打散组件200设置有打散叶轮210，能够由电机驱动转动以对进入的粉末进行打散，打散叶轮210设置有从旋转中心径向扩展至叶轮边缘的多级打散结构。

粉末多级打散组件200的顶部设置粉末出口阀201，与收粉管道160连通。

收粉管道160的末端与收粉罐300连通。

其中，金属粉末打散装置还设置有第一气流发生器171以及第二气流发生器172。

第一气流发生器171与传粉管道150连通，用于可控地产生第一气流，以将送入传粉管道150的粉末从底部送入粉末多级打散组件200。

第二气流发生器172，与收粉管道160连通，用于可控地产生第二气流，并与粉末多级打散组件200内从底部向上的气流汇聚，在收粉管道160内构成引流气流，将打散后的粉末引导进入到收粉管道160内，并输送至收粉罐300。

结合图1所示实施例的进料机构120，设置有下料仓121，下料仓121呈现上宽下窄的漏斗形。下料仓121的上部设置有快接阀110，用于与粉罐密封连接，接收待打散的粉末。下料仓121的下部开口作为下料口，下落粉末。下料仓121的下料口边缘可设置用于防止粉末散落的毛刷。

在可选的示例中，进料机构120的壳体上设置有观察窗口，用于观察下料仓121内的粉末余量。

结合图1的示例，下料仓121的下料口的下方设置有粉末传送带130，用于接住下料仓121的下落的粉末，并输送、下落至传粉管道150内；其中，通过控制粉末传送带130的传送速度以量化控制单位时间的下料量。金属粘连粉常常具有大小不一致、形状不规则的特点，因此在本实用新型的实施例中，在下料仓下方设置粉末传送带130，用于可控地输送粉末。

如图1所示，进料机构120还可以设置第一阀门140，以平衡内部气压。

结合图1，传粉管道150包括与进料机构120连通的第一段151以及设置在第一段151与粉末多级打散组件200之间的第二段152，第一气流发生器171设置在第一段151与第二段152的交汇位置，通过第一气流将粉末吹向粉末多级打散组件200。

第一气流发生器171可采用现有设计的电机驱动方式，包括电机、由电机驱动的叶轮以及导风口，通过电机驱动叶轮转动产生气流，气流经由导风口进入传粉管道150。通过控制和调节电机的频率、转速等，即可控制产生的气流大小，由此，能够根据不同的粉末材质(例如TC4钛合金，铝合金等)配置不同的送粉气流参数。

结合图1所示，第二气流发生器172可采用与第一气流发生器171相同或者类似的设计。在本实用新型的实施例中，第二气流发生器172被设置成能够调节第二气流的风力大小，以将分离的粉末吸入到收粉管道160，并且未被分离完全的粉末回落到粉末多级打散组件200内，在底部吹入的气流作用下再次通过打散叶轮210的多级打散结构进行打散，直至粉末完全分离后，被引流气流引导进入到收粉管道160内，最终输送至收粉罐300。

由此，结合图1以及图2所示，粉末从传粉管道150被吹入到粉末多级打散组件200内部，在第一气流的作用下，在粉末多级打散组件200内从下往上流动，打散叶轮210通过其旋转中心216与驱动电机(未标示出)连接并由其驱动转动，通过配置的多级打散结构对经过的粉末进行打散，使粘连粉分离，同时粉末在被打散过程中从下向上流动的动能逐渐减小。

由于未完全分离的粘连粉末一般质量较大，而分离完全后的粉末质量相对较轻，因此在被初步分离的粉末继续向上时，已经完全分离的粉末被引流气流引导进入到收粉管道160内，最终输送至收粉罐300，在本实用新型的实施例中，可通过控制第二气流发生器123的气流大小，使得未被分离完全的粉末回落到粉末多级打散组件200内，在底部吹入的气流作用下再次通过打散叶轮210的多级打散结构进行打散，直至粉末完全分离后被引流气流引导进入到收粉管道160，最终输送至收粉罐300进行收集。

在本实用新型的实施例中，在打散叶轮210的结构设计中，多级打散结构沿径向成环形分布，每一级打散结构设置有相同的打散块并且相邻两级打散结构不同。

结合2、3所示的示例，多级打散结构沿径向并向叶轮边缘扩展的方向依次包括：

多个第一级打散结构211，位于内圈，成圆环状分布，每个第一级打散结构211的截面成正五边形形状；

多个第二级打散结构212，位于第一级打散结构211的径向外侧，成圆环状分布，每个第二级打散结构212的截面成圆弧状；

多个第三级打散结构214，位于第二级打散结构212的径向外侧，成圆环状分布，每个第三级打散结构214的截面成塔形，其边缘成对称的连续齿状并且塔的尖端沿径向朝外；在每两个相邻的第三级打散结构214的圆环位置中间设置有截面成正五边形状的补位打散结构213；

多个第四级打散结构215，位于外圈，成圆环状分布，每个第四级打散结构215的截面成正三角形状，其尖端沿径向朝外。

尤其优选的是，结合图2所示，相邻的两级打散结构之间交错分布。

结合图1、2所示，位于外圈的三角柱状装的第四级打散结构215，其且尖端沿半径方向朝外，便于粉末从下方进入打散叶轮。

位于中间圈的第三级打散结构214，其边缘齿状，粉末进入后通过其初步对大块粉末进行打散。

初步打散后的粉末进一步进入圆弧状的中间圈，圆弧状结构的第二级打散结构212能保证粉末能够进入最内部同时可以减小一定的粉末流出，保证打散效果的同时又不会使得粉末无法进入上方的出料口。

最后，位于最内圈的五边形柱状打散结构，以及位于第三级的五边形柱状打散结构，外边缘既保证能够进一步使粉末分离，同时不会破坏粉末表面。

打散叶轮中心的旋转中心216通过轴连接与电机的输出轴啮合，其外边为正五边形结构，在电机驱动作用下高速旋转，粉末在气流作用下由下方进入，被打散叶轮打散分离后又从上方引导吸入到收粉管道160，最终进入收粉罐300。

在可选的实施例中，针对特殊的金属粉末，还可以按需求进行保护气体置换，例如高纯氩气、氮气等，结合图1所示，可设置与传粉管道150、粉末多级打散组件200、收粉管道160连通的保护气置换管道180，在连通位置设置过滤系统以防止粉末进入保护气置换管道180，从而实现对管道内部的保护气置换，满足特殊的环境要求。

{示例1}

在本实用新型的示例1中，以常见的TC4粘连粉为例进行说明，进一步阐述利于本实用新型的金属粉末打散装置进行粉末打散的过程和结果分析。

步骤一、装料：打开下料仓，关闭其上方粉罐接口，将TC4粘连粉末装入下料仓或根据粉末粘连情况可以选择将粉罐直接与料仓上方接口相接；使得粉末在重力作用下能够沿着下料仓壁流入粉末传送带上。

步骤二、打散分离：打开设备各管道阀门，开启第一气流发生器的电机，调节电机频率30赫兹，开启第二气流发生器的电机，调节电机频率35赫兹，在循环气流稳定运行后控制打散叶轮在驱动电机的驱动下开始运行，设定打散叶轮的驱动电机的频率为45赫兹；然后启动粉末传送带，传送带运行速度4转/分钟，开始运输粉末，粉末进入传粉管道中内被第一气流带入粉末多级打散组件200中，在打散叶轮210的作用下将粘连粉末逐渐分离；被完全打散的粉末在引导气流的作用下通过收粉管道160送入收粉罐300中，未被完全打散的粉末的再次回落到打散叶轮210循环进行打散，等待下料仓内的粉末被完全打散后，完成设备运行过程。打散后的粉末，被收粉罐300收集。

步骤三、收粉：取出收粉罐，即完成打散过程，测试罐内粉末的形貌、尺寸等参数。

在该示例1中，TC4粉末总投料量1000g，打散分离后得出粉末967g，筛分其不同粒度段得出结果如下：0-53微米，38.68g，占比4％；53-150微米，918.65g，占比95％；150微米以上，9.67g，占比1％(打散前粉末筛分150微米以下仅占比30％)。因粉末中150微米以上是存在少量不规则颗粒的，因此基本可认为粘连粉末被完全打散，粉末打散分离效果良好。在打散前，粉末存在大量团聚、粘连粉末，通过本实用新型的打散装置进行打散后，其粉末颗粒分散，且无明显粘连。

打散后粉末经筛出53-150微米，使用激光粒度仪测量53-150微米段粒度分布情况为：D10:96.17、D50:129.0、D90:162.7，其SEM扫描图像如图3所示，从其表面形貌可见，打散后的粉末表面损伤较少，保障粉末质量。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种过程可控的金属粉末打散装置，其特征在于，包括沿着进粉、粉末打散以及收粉方向依此布置的进料机构(120)、传粉管道(150)、粉末多级打散组件(200)、收粉管道(160)以及收粉罐(300)；所述进料机构(120)、传粉管道(150)、粉末多级打散组件(200)、收粉管道(160)以及收粉罐(300)被设置成在气路上形成封闭的连通状态；

所述进料机构(120)，被设置成用于接收可控地向所述传粉管道(150)输送粉末；

所述传粉管道(150)的入口与所述进料机构(120)连通，其出口从粉末多级打散组件(200)底部与其连通，将粉末从底部送入粉末多级打散组件(200)内；

所述粉末多级打散组件(200)设置有打散叶轮(210)，能够由电机驱动转动以对进入的粉末进行打散，所述打散叶轮(210)设置有从旋转中心径向扩展至叶轮边缘的多级打散结构；

所述粉末多级打散组件(200)的顶部设置粉末出口阀(201)，与收粉管道(160)连通；

所述收粉管道(160)的末端与收粉罐(300)连通；

其中，所述金属粉末打散装置还设置有第一气流发生器(171)以及第二气流发生器(172)；

所述第一气流发生器(171)与所述传粉管道(150)连通，用于可控地产生第一气流，以将送入传粉管道(150)的粉末从底部送入所述粉末多级打散组件(200)；

所述第二气流发生器(172)，与所述收粉管道(160)连通，用于可控地产生第二气流，并与粉末多级打散组件(200)内从底部向上的气流汇聚，在收粉管道(160)内构成引流气流，将打散后的粉末引导进入到收粉管道(160)内，并输送至收粉罐(300)。

2.根据权利要求1所述的过程可控的金属粉末打散装置，其特征在于，所述进料机构(120)设置有下料仓(121)，下料仓(121)呈现上宽下窄的漏斗形，其上部设置有快接阀(110)，用于与粉罐密封连接，接收待打散的粉末，其下部开口作为下料口，下落粉末。

3.根据权利要求2所述的过程可控的金属粉末打散装置，其特征在于，所述下料仓(121)的下料口边缘设置有用于防止粉末散落的毛刷。

4.根据权利要求2所述的过程可控的金属粉末打散装置，其特征在于，所述下料仓(121)的下料口的下方设置有粉末传送带(130)，用于接住下料仓(121)的下落的粉末，并输送、下落至传粉管道(150)内；其中，通过控制粉末传送带(130)的传送速度以量化控制单位时间的下料量。

5.根据权利要求2所述的过程可控的金属粉末打散装置，其特征在于，所述进料机构(120)的壳体上设置有观察窗口，用于观察下料仓(121)内的粉末余量。

6.根据权利要求1所述的过程可控的金属粉末打散装置，其特征在于，所述传粉管道(150)包括与所述进料机构(120)连通的第一段(151)以及设置在第一段(151)与粉末多级打散组件(200)之间的第二段(152)，所述第一气流发生器(171)设置在第一段(151)与第二段(152)的交汇位置，通过第一气流将粉末吹向粉末多级打散组件(200)。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的过程可控的金属粉末打散装置，其特征在于，所述多级打散结构沿径向成环形分布，每一级打散结构设置有相同的打散块并且相邻两级打散结构不同。

8.根据权利要求7所述的过程可控的金属粉末打散装置，其特征在于，所述多级打散结构沿径向并向叶轮边缘扩展的方向依次包括：

多个第一级打散结构(211)，位于内圈，成圆环状分布，每个第一级打散结构(211)的截面成正五边形形状；

多个第二级打散结构(212)，位于第一级打散结构(211)的径向外侧，成圆环状分布，每个第二级打散结构(212)的截面成圆弧状；

多个第三级打散结构(214)，位于第二级打散结构(212)的径向外侧，成圆环状分布，每个第三级打散结构(214)的截面成塔形，其边缘成对称的连续齿状并且塔的尖端沿径向朝外；在每两个相邻的第三级打散结构(214)的圆环位置中间设置有截面成正五边形状的补位打散结构(213)；

多个第四级打散结构(215)，位于外圈，成圆环状分布，每个第四级打散结构(215)的截面成正三角形状，其尖端沿径向朝外。

9.根据权利要求8所述的过程可控的金属粉末打散装置，其特征在于，相邻的两级打散结构之间交错分布。

10.根据权利要求1所述的过程可控的金属粉末打散装置，其特征在于，所述第二气流发生器(172)被设置成能够调节第二气流的风力，以将分离的粉末吸入到收粉管道(160)，并且未被分离完全的粉末回落到粉末多级打散组件(200)内，在底部吹入的气流作用下再次通过打散叶轮(210)的多级打散结构进行打散，直至粉末完全分离后，被引流气流引导进入到收粉管道(160)内，最终输送至收粉罐(300)。