CN221018678U - 一种等离子体超细粉体制备系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及等离子体转移弧制粉技术领域，具体涉及一种等离子体超细粉体制备系统，包括处理炉，处理炉内设有石墨坩埚，处理炉顶部斜插有送粉管，送粉管的出粉口延伸至石墨坩埚入料口，送粉管的外侧环绕设有带水冷夹层的金属套；石墨坩埚包括石墨坩埚本体以及环绕设于其外侧的金属套，该金属套同样具有水冷夹层，此外，该金属套与石墨坩埚本体之间还浇筑有隔热材料。本实用新型通过在送粉管外侧以及石墨坩埚安装带水冷夹层的金属套，并在石墨坩埚外侧与金属套之间浇筑隔热材料，降低送粉管外侧、石墨坩埚外侧的温度，以减少烧蚀的速度，防止送粉管出粉口粉体烧结、团聚，防止石墨坩埚炸裂，即使炸裂也能在金属套的保护下防止熔融体流失。
Description
技术领域
本实用新型涉及等离子体转移弧制粉技术领域，具体而言，涉及一种等离子体超细粉体制备系统。
背景技术
等离子体转移弧制粉(Plasma Transfer Arc Powder Cladding)是一种表面处理技术，它使用等离子体弧加热和喷粉的方式，进行纳米金属粉的制备。
等离子体转移弧制粉过程中需要用到导电坩埚以及送粉管，其中，依靠导电坩埚形成电流通路；形成转移弧后电弧会一直作用在坩埚底部固定位置，参考图3所示的电弧柱，接触电弧柱的物料将在高温下(如硅汽化温度2300℃)形成熔融体和汽化物，汽化物在炉膛内迅速凝结，形成纳米级颗粒，而接触石墨坩埚的物料则会变为凝固体；如果此时采用缺少外部保护(温度控制)的普通石墨坩埚，则将导致石墨坩埚快速烧蚀，并可能出现坩埚炸裂的现象，而一旦坩埚炸裂则会导致熔融物料快速流失，导致生产失败。
等离子体转移弧制粉过程中需要依靠送粉管持续送粉才能保证连续生产，但送粉必须直接送到坩埚内部，送粉管端头离高温区域(炉膛温度1300℃)最近，在炉膛高温影响下，送粉管端头的粉体会烧结、团聚，从而影响粉体的连续进料，送粉管也会在高温影响下快速烧蚀。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种等离子体超细粉体制备系统，通过在送粉管外侧以及石墨坩埚安装带水冷夹层的金属套，并在石墨坩埚外侧与金属套之间浇筑隔热材料，降低送粉管外侧、石墨坩埚外侧的温度，以减少烧蚀的速度，防止送粉管出粉口粉体烧结、团聚，防止石墨坩埚炸裂，即使炸裂也能在金属套的保护下防止熔融体流失，以解决背景技术中所指出的问题。
本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：一种等离子体超细粉体制备系统，包括处理炉，所述处理炉内设有石墨坩埚，所述处理炉顶部斜插有送粉管，所述送粉管的出粉口延伸至石墨坩埚入料口的上方，所述送粉管的外侧环绕设有第一金属套，所述第一金属套具有第一水冷夹层；
所述石墨坩埚包括石墨坩埚本体以及环绕设于石墨坩埚本体外侧的第二金属套，所述第二金属套具有第二水冷夹层，所述第二金属套与石墨坩埚本体之间浇筑有隔热材料。
根据一种优选实施方式，所述处理炉顶部设有法兰，所述送粉管贯穿法兰的中心孔设置，所述第一金属套与法兰之间设有过渡套。
根据一种优选实施方式，所述第一金属套包括内套、外套、进水嘴以及出水嘴；
所述内套、外套依次环绕设于送粉管外侧，所述内套与送粉管之间形成第一夹层，所述外套与内套之间形成第二夹层，所述第一夹层与第二夹层相连通，所述进水嘴与第二夹层相连通，所述出水嘴与第一夹层相连通，使送粉管外侧形成双层冷却水路。
根据一种优选实施方式，所述第一夹层、第二夹层靠近送粉管出粉口的第一端相连通，构成回水弯结构。
根据一种优选实施方式，所述进水嘴、出水嘴分别连通至第二夹层、第一夹层靠近送粉管进粉口的第二端。
根据一种优选实施方式，所述进水嘴、出水嘴异侧设置。
根据一种优选实施方式，所述第二金属套包括金属外套以及金属底板；
所述金属外套环绕设于石墨坩埚本体外侧，所述金属底板设于石墨坩埚本体底部并与金属外套相连。
根据一种优选实施方式，所述金属外套底部与金属底板相连，顶部沿第二金属套高度方向延伸，所述金属外套顶部与石墨坩埚本体外侧构成防跳弧结构。
根据一种优选实施方式，所述第一金属套、第二金属套采用不锈钢制成。
根据一种优选实施方式，所述第一金属套、第二金属套各部件采用氩弧焊接相连。
本实用新型实施例一种等离子体超细粉体制备系统的技术方案至少具有如下优点和有益效果：本实用新型通过在送粉管外侧以及石墨坩埚安装带水冷夹层的金属套，并在石墨坩埚外侧与金属套之间浇筑隔热材料，降低送粉管外侧、石墨坩埚外侧的温度，以减少烧蚀的速度，防止送粉管出粉口粉体烧结、团聚，防止石墨坩埚炸裂，即使炸裂也能在金属套的保护下防止熔融体流失。
附图说明
图1为本实用新型实施例1提供的一种等离子体超细粉体制备系统的整体结构示意图；
图2为本实用新型实施例1提供的一种等离子体超细粉体制备系统的送粉管截面图；
图3为本实用新型实施例1提供的一种等离子体超细粉体制备系统的导电石墨保温坩埚截面图；
图标：1-进粉口，2-内套，3-进水嘴，4-外套，5-第二夹层，6-回水弯，7-第一夹层，8-出水嘴，9-送粉管，10-处理炉，11-粉体，12-导电石墨保温坩埚，13-汽化物，14-过渡套，15-法兰，16-出粉口，17-石墨坩埚本体，18-金属外套，19-隔热材料，20-金属底板，21-防跳弧结构。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
实施例1
本实施例提供一种等离子体超细粉体制备系统，参见图1所示，图1为该系统的整体结构示意图，该系统包括处理炉10，所述处理炉10内设有石墨坩埚，所述处理炉10顶部斜插有送粉管9；具体地，所述处理炉10顶部设有法兰15，所述送粉管9贯穿法兰15的中心孔设置，所述第一金属套与法兰15之间设有过渡套14，通过过渡套14实现与法兰15中心孔的密封相连。
进一步地，所述送粉管9的出粉口16延伸至石墨坩埚入料口的上方，气粉混合物由送粉管9的进粉口1进入，由出粉口16喷出，喷出的粉体11通过入料口直接进入石墨坩埚，接触电弧柱的粉体11将在高温下(如硅汽化温度2300℃)形成熔融体和汽化物13，汽化物13在炉膛内迅速凝结，形成纳米级颗粒，而接触石墨坩埚的物料则会变为凝固体。
本实施所提供的超细粉体11制备系统涉及到为送粉管9以及石墨坩埚配置水冷散热共两处改进点；具体地，针对送粉管9的改进如下：
所述送粉管9的外侧环绕设有第一金属套，所述第一金属套具有第一水冷夹层，所述第一水冷夹层沿送粉管9的送粉方向环绕布设，通过向第一水冷夹层内部供应冷却水，使送粉管9外侧形成冷却水路。
通过在送粉管9外侧安装带第一水冷夹层的第一金属套，这样第一水冷夹层在炉膛高温状态下能够保护整个送粉管9不被高温烧蚀，也能够保护出粉口16粉体11不受高温影响而发生烧结、团聚，进而实现粉体11的连续进料。
针对石墨坩埚的改进如下：
所述石墨坩埚包括石墨坩埚本体17以及环绕设于石墨坩埚本体17外侧的第二金属套，所述第二金属套具有第二水冷夹层，所述第二水冷夹层沿第二金属套高度方向以及石墨坩埚本体17径向方向布设，通过向第二水冷夹层内部供应冷却水，使石墨坩埚本体17外侧形成冷却水路，构成导电石墨保温坩埚12。
进一步地，所述第二金属套与石墨坩埚本体17之间浇筑有耐高温的隔热材料19。通过在石墨坩埚本体17外侧安装带第二水冷夹层的第二金属套，并在第二金属套与石墨坩埚本体17外侧之间浇筑耐高温的隔热材料19，这样石墨坩埚本体17外侧就能够一直处于温度较低的状态，由于石墨是优良热传导材料，因此该第二水冷夹层能够使得石墨坩埚本体17整体温度都处于较低状态，只有接触到电弧柱的部分温度较高，这样既减少了石墨坩埚烧蚀的速度，同时有效降低石墨坩埚炸裂的概率，即使炸裂也能在第二金属套以及隔热材料19的保护下防止熔融体流失，将生产正常进行。
实施例2
参见图2所示，本实施例在实施例1的基础上对送粉管9的结构进一步进行改进，具体改进点如下：
在本实施例中，所述送粉管9的内径不小于6mm，所述第一金属套采用不锈钢制成，第一金属套各部件采用氩弧焊接相连，包括内套2、外套4、进水嘴3以及出水嘴8；其中，所述内套2、外套4依次环绕设于送粉管9外侧，所述内套2与送粉管9之间形成第一夹层7，所述外套4与内套2之间形成第二夹层5，所述第一夹层7与第二夹层5相连通，所述进水嘴3与第二夹层5相连通，所述出水嘴8与第一夹层7相连通，使送粉管9外侧形成双层冷却水路。优选的，冷却水选用常温状态(25℃-30℃)下在进水嘴3送入压力不小于0.3Mpa压力的纯净水或去离子水。
考虑到送粉管9端头的位置离高温区域最近，因此在本实施例中，所述第一夹层7、第二夹层5靠近送粉管9出粉口16的第一端相连通，构成回水弯6结构，通过该回水弯6结构的设计能够保证冷却水能够均匀的包裹冷却整个送粉管9，同时确保送粉管9端头位置的冷却效果，降低送粉管9端头受高温趋于的影响。而双层冷却水路的设计在炉膛高温状态下能够保护整个送粉管9不被高温烧蚀，也保护送粉管9出粉口16的粉体11不受高温的影响。
进一步地，所述进水嘴3连通至第二夹层5靠近送粉管9进粉口1的第二端，所述出水嘴8连通至第一夹层7靠近送粉管9进粉口1的第二端。优选的，所述进水嘴3、出水嘴8异侧设置，以扩大冷却水流与送粉管9的接触面，提高传热效果。
实施例3
参见图3所示，本实施例在实施例1的基础上对石墨坩埚的结构进一步进行改进，具体改进点如下：
在本实施例的一种实施方式中，所述第二金属套采用不锈钢制成，包括金属外套18以及金属底板20，各部件采用氩弧焊接相连；其中，所述金属外套18环绕设于石墨坩埚本体17外侧，所述金属底板20设于石墨坩埚本体17底部并与金属外套18相连。由于石墨坩埚本体17的底部与金属底板20直接接触，用以导通电流，因为有隔热材料19的存在，因此石墨坩埚本体17一直处于温度较低的状态。
进一步地，所述金属外套18底部与金属底板20相连，顶部沿第二金属套高度方向延伸，所述金属外套18顶部与石墨坩埚本体17外侧构成防跳弧结构21。
以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种等离子体超细粉体制备系统，包括处理炉(10)，所述处理炉(10)内设有石墨坩埚，所述处理炉(10)顶部斜插有送粉管(9)，所述送粉管(9)的出粉口(16)延伸至石墨坩埚入料口的上方，其特征在于，所述送粉管(9)的外侧环绕设有第一金属套，所述第一金属套具有第一水冷夹层；
所述石墨坩埚包括石墨坩埚本体(17)以及环绕设于石墨坩埚本体(17)外侧的第二金属套，所述第二金属套具有第二水冷夹层，所述第二金属套与石墨坩埚本体(17)之间浇筑有隔热材料(19)。
2.如权利要求1所述的等离子体超细粉体制备系统，其特征在于，所述处理炉(10)顶部设有法兰(15)，所述送粉管(9)贯穿法兰(15)的中心孔设置，所述第一金属套与法兰(15)之间设有过渡套(14)。
3.如权利要求1所述的等离子体超细粉体制备系统，其特征在于，所述第一金属套包括内套(2)、外套(4)、进水嘴(3)以及出水嘴(8)；
所述内套(2)、外套(4)依次环绕设于送粉管(9)外侧，所述内套(2)与送粉管(9)之间形成第一夹层(7)，所述外套(4)与内套(2)之间形成第二夹层(5)，所述第一夹层(7)与第二夹层(5)相连通，所述进水嘴(3)与第二夹层(5)相连通，所述出水嘴(8)与第一夹层(7)相连通，使送粉管(9)外侧形成双层冷却水路。
4.如权利要求3所述的等离子体超细粉体制备系统，其特征在于，所述第一夹层(7)、第二夹层(5)靠近送粉管(9)出粉口(16)的第一端相连通，构成回水弯(6)结构。
5.如权利要求4所述的等离子体超细粉体制备系统，其特征在于，所述进水嘴(3)、出水嘴(8)分别连通至第二夹层(5)、第一夹层(7)靠近送粉管(9)进粉口(1)的第二端。
6.如权利要求5所述的等离子体超细粉体制备系统，其特征在于，所述进水嘴(3)、出水嘴(8)异侧设置。
7.如权利要求1至6任一项所述的等离子体超细粉体制备系统，其特征在于，所述第二金属套包括金属外套(18)以及金属底板(20)；
所述金属外套(18)环绕设于石墨坩埚本体(17)外侧，所述金属底板(20)设于石墨坩埚本体(17)底部并与金属外套(18)相连。
8.如权利要求7所述的等离子体超细粉体制备系统，其特征在于，所述金属外套(18)底部与金属底板(20)相连，顶部沿第二金属套高度方向延伸，所述金属外套(18)顶部与石墨坩埚本体(17)外侧构成防跳弧结构(21)。
9.如权利要求7所述的等离子体超细粉体制备系统，其特征在于，所述第一金属套、第二金属套采用不锈钢制成。
10.如权利要求9所述的等离子体超细粉体制备系统，其特征在于，所述第一金属套、第二金属套各部件采用氩弧焊接相连。
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