專利名稱：高頻等離子體多功能粉體生產(chǎn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米粉生產(chǎn)設(shè)備，具體的說是一種利用高頻等離子體為熱源制取納米粉體的生產(chǎn)設(shè)備，本設(shè)備可生產(chǎn)單質(zhì)金屬納米粉、合金納米粉及氧化物、氮化物、硼化物納米粉，也可對(duì)熱噴涂用粉體及其它粉體進(jìn)行球形化、致密化加工處理。
背景技術(shù)：
納米科技自20世紀(jì)80年代開始受到世界性普遍關(guān)注，納米科技已經(jīng)對(duì)社會(huì)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)家安全和人民生活水平的提高產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，在納米技術(shù)中，納米材料的制取和合成是最活躍的領(lǐng)域之一。目前，金屬納米粉已經(jīng)被應(yīng)用于材料、電子、信息、航空、航天、環(huán)境和能源、醫(yī)藥、軍工、制造業(yè)等領(lǐng)域，可用于新型高容量磁性材料、高效催化劑、磁流體、吸波材料、高效助燃劑的制備。制取金屬納米粉的方法有濺射法、微波能法、電弧法、電爆炸法、激光法、化學(xué)法等，這些方法各有其優(yōu)點(diǎn)和不足，但主要缺點(diǎn)是能源利用率低、產(chǎn)出率低，或者存在污染和安全問題，并且設(shè)備功能單一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能源利用率高、產(chǎn)出率高、無污染、安全性好的高頻等離子體多功能粉體生產(chǎn)設(shè)備。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，該設(shè)備包括
用于向等離子體發(fā)生裝置II輸送粉體原料的送粉裝置I ;
位于主機(jī)室III頂部、用于產(chǎn)生高頻等離子體的高頻等離子體發(fā)生裝置II ；
通過管路與主機(jī)室III相連接的粉體收集凈化裝置IV ；
通過管路與粉體收集凈化裝置IV相連的氣體冷卻裝置V，氣體冷卻裝置V通過水冷卻或壓縮機(jī)制冷方式對(duì)工作介質(zhì)氣體進(jìn)行冷卻；
通過管路與氣體冷卻裝置V連接的供氣蓄能裝置VI，用于對(duì)工作介質(zhì)氣體保壓、蓄
倉泛;
通過管路與供氣蓄能裝置VI相連的氣體分配裝置VL用于給送粉裝置I、高頻等離子體發(fā)生裝置II、主機(jī)室III提供工作介質(zhì)氣體；
連接送粉裝置I和主機(jī)室III的回粉裝置珊；
對(duì)設(shè)備抽真空的真空系統(tǒng)和為設(shè)備提供電力的電源系統(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)。將一定粒度的原料通過送粉裝置輸送到高頻等離子體發(fā)生裝置產(chǎn)生的等離子體焰流中，由等離子體焰流對(duì)其加熱，使其熔融、汽化，然后在工作介質(zhì)氣體的攜帶下進(jìn)入主機(jī)室。主機(jī)室為雙層水冷結(jié)構(gòu)并通入冷卻工作介質(zhì)氣體，熔融、汽化的原料在冷卻工作氣體的作用下急劇冷卻，凝固并形成微小顆粒。其中大顆粒原料在重力作用下沉積在主機(jī)室底部，納米級(jí)的小顆粒被工作介質(zhì)氣體攜帶離開主機(jī)室，依次進(jìn)入第一級(jí)收集倉、第二收集倉并在收集倉底部沉積，收集倉底部有包裝箱，通過包裝箱可以對(duì)各級(jí)收集倉收集到的粉體進(jìn)行真空包裝。沉積在主機(jī)室底部的大顆粒粉體可通過回粉裝置返回到送粉裝置，重新經(jīng)過等離子體焰流，使其顆粒逐漸變小并最終汽化為納米粉體。工作介質(zhì)氣體由凈化裝置進(jìn)行凈化后流經(jīng)氣體冷卻裝置，然后由高壓真空風(fēng)機(jī)加壓并輸送到氣體分配系統(tǒng)重新使用。本發(fā)明中的等離子體室、主機(jī)室、第一級(jí)收集倉、第二收集倉均采用雙層水冷結(jié)構(gòu)，用于吸收等離子體產(chǎn)生的熱量；氣體冷卻裝置根據(jù)設(shè)備功率不同采用水冷方式或壓縮機(jī)冷卻方式，用于對(duì)循環(huán)使用的工作介質(zhì)氣體進(jìn)行冷卻。本發(fā)明可用于生產(chǎn)單一金屬納米粉、合金納米粉及氧化物、氮化物、硼化物納米粉，也可對(duì)熱噴涂用粉體及其它粉體進(jìn)行球形化、致密化。
本發(fā)明由于采用上述結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)
I、采用高頻等離子體加熱原料，由于無電極，所以無電極污染，獲得的納米粉體純度聞。2、高頻等離子體焰流溫度高，粉體產(chǎn)量大。3、設(shè)備功能復(fù)合化，即可生產(chǎn)納米粉體，也可以對(duì)熱噴涂用粉體進(jìn)行球形致密化。


圖I為本發(fā)明高頻等離子體多功能粉體生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明送粉裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明高頻等離子體發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明聞?lì)l等尚子體室結(jié)構(gòu)不意圖。圖5為本發(fā)明主機(jī)室結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明粉體收集凈化裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明氣體冷卻裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明供氣蓄能裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本發(fā)明水冷卻真空羅茨風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為本發(fā)明圖9中A-A剖面圖。圖11為本發(fā)明回粉裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式由圖I所示本發(fā)明設(shè)備包括
用于向等離子體發(fā)生裝置II輸送粉體原料的送粉裝置I ;
位于主機(jī)室III頂部、用于產(chǎn)生高頻等離子體的高頻等離子體發(fā)生裝置II ；
通過管路與主機(jī)室III相連接的粉體收集凈化裝置IV ；
通過管路與粉體收集凈化裝置IV相連的氣體冷卻裝置V，氣體冷卻裝置V通過水冷卻或壓縮機(jī)制冷方式對(duì)工作介質(zhì)氣體進(jìn)行冷卻；
通過管路與氣體冷卻裝置V連接的供氣蓄能裝置VI，用于對(duì)工作介質(zhì)氣體保壓、蓄
倉泛;
通過管路與供氣蓄能裝置VI相連的氣體分配裝置VL用于給送粉裝置I、高頻等離子發(fā)生裝置II、主機(jī)室III提供工作介質(zhì)氣體；
連接送粉裝置I和主機(jī)室III的回粉裝置珊；
本發(fā)明設(shè)備另有真空系統(tǒng)對(duì)設(shè)備抽真空；另有電源系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)為設(shè)備提供電力、控制設(shè)備的運(yùn)行；上述真空系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)為現(xiàn)有技術(shù)，在圖中未表示。本發(fā)明要求工作介質(zhì)氣體與外界氣體隔絕，且工作介質(zhì)氣體在密閉系統(tǒng)中循環(huán)使用，工作前要抽真空，然后注入工作介質(zhì)氣體。所述高頻等離子體多功能粉體生產(chǎn)設(shè)備由送粉裝置I輸送粉狀原料，高頻等離子體發(fā)生裝置II產(chǎn)生等離子焰流，粉狀原料進(jìn)入等離子焰流被加熱、汽化，被工作介質(zhì)氣體攜帶進(jìn)入主機(jī)室III，被冷卻氣體冷卻，大顆粒原料沉降在主機(jī)室底部，汽化的納米級(jí)粉體隨工作介質(zhì)氣體進(jìn)入粉體收集凈化裝置IV并被收集，同時(shí)工作介質(zhì)氣體得到凈化。凈化后的工作介質(zhì)氣體經(jīng)氣體冷卻裝置V冷卻后依次經(jīng)過供氣蓄能裝置V I、氣體分配裝置VL由氣體分配裝置Vn控制壓力、流量，分別再輸送到送粉裝置I、高頻等離子發(fā)生裝置II、主機(jī)室III，從而實(shí)現(xiàn)工作介質(zhì)氣體的循環(huán)使用。改變本設(shè)備的相關(guān)工藝參數(shù)，如等離子體發(fā)生裝置的功率、原料粒度、工作介質(zhì)氣體的流量，可以控制粉體原料在經(jīng)過等離子體焰流時(shí)只是表面熔化或全部熔化而不汽化，熔融的粉體表面棱角及內(nèi)部空洞消失，在液體張力的作用下形成球狀，在主機(jī)室經(jīng)冷卻氣體的冷卻凝固成形。因此本設(shè)備也可對(duì)熱噴涂用粉體及其它粉體進(jìn)行球形化、致密化。由圖I所示
所述的送粉裝置I有兩套，兩套送粉裝置可通過閥門相互轉(zhuǎn)換，當(dāng)設(shè)備產(chǎn)量要求不高時(shí)可用一套。由圖2所示
送粉裝置I分別包括罐體I、攪拌電機(jī)2、軟軸3、主料斗4、送粉管5、料斗6、通氣孔7、出粉管8、主動(dòng)帶輪9、配電盤10、驅(qū)動(dòng)電機(jī)11、從動(dòng)帶輪12、送粉器13、送粉盤14、進(jìn)氣口 15、真空表座16和視鏡17，其中罐體I為密封容器，內(nèi)部有攪拌電機(jī)2、軟軸3、主料斗4、送粉管5、料斗6、主動(dòng)帶輪9、驅(qū)動(dòng)電機(jī)11、從動(dòng)帶輪12、送粉盤13，配電盤10、進(jìn)氣口 15、真空表座16、視鏡17安裝在罐體I上，出粉管8 一端與送粉器13連接，另一端通向罐體I外部。所述主料斗4下端為錐形、位于罐體I內(nèi)部，下部由送粉管5與料斗6相連，軟軸3在送粉管5內(nèi)部，由攪拌電機(jī)2驅(qū)動(dòng)可在送粉管5內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，原料粉體可從主料斗4經(jīng)送粉管5流入料斗6，料斗6為錐形中空結(jié)構(gòu)，底部開孔并與圓形的送粉盤13有一定間隙，原料粉體可經(jīng)料斗6底部孔流到送粉器13內(nèi)部的送粉盤14，粉體輸送氣體從進(jìn)氣口 15進(jìn)入罐體，然后經(jīng)通氣孔7進(jìn)入送粉器13并通過出粉管8帶走送粉盤13上的原料粉體，完成送粉工作。送粉盤13的轉(zhuǎn)動(dòng)是由驅(qū)動(dòng)電機(jī)11帶動(dòng)主動(dòng)帶輪9、經(jīng)帶傳動(dòng)帶動(dòng)從動(dòng)帶輪12轉(zhuǎn)動(dòng)，然后經(jīng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)11的轉(zhuǎn)速可實(shí)現(xiàn)送粉量的調(diào)節(jié)。罐體I內(nèi)有照明裝置，操作者可通過視鏡17觀察送粉裝置的工作狀態(tài)，配電盤10用于罐體I內(nèi)部電機(jī)、照明的接線、配電。罐體I為密閉結(jié)構(gòu)，使用前要抽真空，然后充入工作介質(zhì)氣體，真空表座16用于接真空泵及真空表。由圖3所示所述高頻等離子體發(fā)生裝置II由高頻等離子體發(fā)生器18、等離子體室19及等離子體室氣體冷卻裝置構(gòu)成。等離子體室氣體冷卻裝置包括進(jìn)氣口 20、出氣口 22、離心風(fēng)機(jī)23、離心風(fēng)機(jī)出氣口 24、冷卻器21及管路構(gòu)成。進(jìn)氣口 20、出氣口 22通過管路和等離子體室19聯(lián)接，由離心風(fēng)機(jī)23拖動(dòng)介質(zhì)氣體(氮?dú)?在等離子體室19和冷卻器21間循環(huán)流動(dòng)，用于帶走等離子體室19內(nèi)的熱量；冷卻器21為水冷或壓縮機(jī)制冷，用于對(duì)從等離子體室19流出的介質(zhì)氣體(氮?dú)?進(jìn)行冷卻。由圖4所示
所述等離子體室19由等離子體室外罩25、等離子體室出氣口 26、冷卻水管27、送粉管28、送粉氣體進(jìn)氣口 29、等離子體介質(zhì)氣體進(jìn)氣口 30、內(nèi)層冷卻氣體進(jìn)氣口 31、內(nèi)層管32、感應(yīng)線圈33、絕緣密封套34、等離子體室進(jìn)氣口 35、底座冷卻水進(jìn)水口 36、底座37、主機(jī)室上蓋38、密封圈39、中間管40、壓蓋41、底座冷卻水出水口 42、高壓弓I弧桿43、絕緣套44、外層管45、外罩冷卻水管46組成。其中底座37置于主機(jī)室上蓋38之上，等離子體室外罩25置于底座37之上；底座37為空心結(jié)構(gòu)，可通過底座冷卻水進(jìn)水口 36、底座冷卻水出水口 42通入循環(huán)冷卻水對(duì)底座37冷卻。等離子體室外罩25為雙層水冷結(jié)構(gòu)，可通過外罩冷卻水管46通入循環(huán)冷卻水對(duì)等離子體室外罩25進(jìn)行冷卻。冷卻水管27用于通入循環(huán)循環(huán)冷卻水，對(duì)等離子體室外罩25上部裝置進(jìn)行冷卻。送粉管28為中空結(jié)構(gòu)，采用循環(huán)水冷方式冷卻，與送粉裝置相聯(lián)接。送粉管28置于等離子體室外罩25中央，內(nèi)層管32、中間管40、外層管45與送粉管28同軸布置并留有間隙。感應(yīng)線圈33為環(huán)形、套在外層管45外部，通過絕緣密封套34安置在等離子體室外罩25上并與高頻等離子體發(fā)生器18相連接。高壓引弧桿43通過絕緣套44安裝在等離子體室外罩25上并可相對(duì)絕緣套44滑移，向等離子體室外罩25內(nèi)移動(dòng)高壓引弧桿43使其可與中間管40接觸，用于從外部導(dǎo)入高壓電、激活等離子體工作介質(zhì)氣體完成點(diǎn)火工作，點(diǎn)火成功后可反向移動(dòng)高壓引弧桿43，使其脫離高溫區(qū)。送粉氣體進(jìn)氣口 29可導(dǎo)入送粉氣體，送粉氣體可通過氣體通道由進(jìn)氣口 29進(jìn)入內(nèi)層管32內(nèi)部，攜帶粉體原料進(jìn)入等離子體焰流。等離子體介質(zhì)氣體進(jìn)氣口 30用于導(dǎo)入等離子體介質(zhì)氣體，等離子體介質(zhì)氣體可通過氣體通道經(jīng)等離子體介質(zhì)氣體進(jìn)氣口 30進(jìn)入內(nèi)層管32和中間管40之間的環(huán)形間隙、并通過中間管40流入主機(jī)室III。內(nèi)層冷卻氣體進(jìn)氣口 31用于導(dǎo)入冷卻氣體，冷卻氣體可通過氣體通道流入中間管40、外層管45的環(huán)形間隙，然后進(jìn)入等離子體室外罩25內(nèi)部并經(jīng)等離子體室出氣口 26流出，用于對(duì)中間管40進(jìn)行冷卻。內(nèi)層冷卻氣體進(jìn)氣口 31與圖3中離心風(fēng)機(jī)出氣口 24相連、等離子體室出氣口 26與圖3中冷卻器進(jìn)氣口 20相連，在離心風(fēng)機(jī)23的拖動(dòng)下形成循環(huán)冷卻氣流。由圖5所示
所述主機(jī)室III由罐體47、罐體冷卻進(jìn)水管47、冷卻氣體上層進(jìn)氣口 49、出氣口 50、罐體底部51、收集倉52、罐體冷卻出水管53、冷卻氣體下層進(jìn)氣口 54、壓力表55、主機(jī)視窗56、主機(jī)室上蓋38組成。
罐體47、罐體底部51為中空雙層水冷結(jié)構(gòu)，可通入循環(huán)冷卻水對(duì)其冷卻。圖示罐體冷卻進(jìn)水管48、罐體冷卻出水管53與循環(huán)水冷卻裝置相連接,循環(huán)水冷卻裝置在圖中未表示。在罐體47上部有主機(jī)室上蓋38，主機(jī)室上蓋38與罐體47、罐體底部51形成密閉空間。出氣口 50位于罐體47下部的側(cè)面，通過密閉管路與粉體收集凈化裝置IV相連。罐體底部51下部與收集倉52連接，用于收集沉降在主機(jī)室III底部的粉體。為觀察主機(jī)室III的工作狀態(tài)，在罐體47上安裝有主機(jī)視窗56 ;壓力表55安裝在罐體47上，用于指示主機(jī)室III內(nèi)部壓力。罐體47上有冷卻氣體上層進(jìn)氣口 49和冷卻氣體下層進(jìn)氣口 54，冷卻氣體上層進(jìn)氣口 49、冷卻氣體下層進(jìn)氣口 54分別與氣體分配裝置VII相連，用于向主機(jī)室III內(nèi)通入冷卻氣體。由圖6所示
所述粉體收集凈化裝置IV由第一收集倉58、第二收集倉60、終極凈化 倉65組成，通過管路依次連接。第一收集倉58底部有第一包裝箱70，第二收集倉60底部有第二包裝箱69，終極凈化倉65底部有第三包裝箱68。第一收集倉58的第一收集倉進(jìn)氣口 57與主機(jī)室III的出氣口 50通過管路連接，第一收集倉出氣口 59通過管路與第二收集倉60的第二收集倉進(jìn)氣口 62相連，管路中間有第一插板閥61。第二收集倉60的出氣口 63通過管路與終極凈化倉65連接，管路中間設(shè)有第二插板閥64。終極凈化倉65頂部設(shè)有廢氣排放裝置66，上部側(cè)面設(shè)有出氣口 67。所述第一收集倉58、第二收集倉60、終極凈化倉65的罐體都是雙層水冷卻結(jié)構(gòu)，用于吸收工作介質(zhì)氣體從等離子體室攜帶來的熱量。原料粉體經(jīng)過等離子加熱、蒸發(fā)，被工作介質(zhì)氣體攜帶進(jìn)入主機(jī)室III，大顆粒沉積在主機(jī)室III的底部，煙霧狀的納米級(jí)粉體從出氣口 50進(jìn)入第一收集倉58進(jìn)行旋風(fēng)收集，其中一部分沉降在第一收集倉58的底部；其余未沉降的煙霧狀納米級(jí)粉體被工作介質(zhì)氣體攜帶進(jìn)入第二收集倉60進(jìn)行旋風(fēng)收集，最終經(jīng)終極凈化倉65進(jìn)行最終收集，并對(duì)工作介質(zhì)氣體進(jìn)行凈化，以利工作介質(zhì)氣體的循環(huán)使用。沉降在收集倉、終極凈化倉內(nèi)的粉體可分別流入第一包裝箱70、第二包裝箱69、第三包裝箱68，并在包裝箱內(nèi)部在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行人工包裝。(包裝箱結(jié)構(gòu)專利見“金屬超微粉真空包裝箱” ZL99244297. 4)。由圖7所示
所述氣體冷卻裝置V由高壓離心風(fēng)機(jī)72、冷卻器74構(gòu)成，風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口 71與終極凈化倉65的出氣口 67通過管路相連，風(fēng)機(jī)出氣口 73通入冷卻器74內(nèi)部。冷卻器74內(nèi)部為蛇形管路或空心散熱片，根據(jù)等離子體發(fā)生器設(shè)備功率的大小不同，可采用循環(huán)水冷卻方式或壓縮機(jī)制冷方式，用于對(duì)工作介質(zhì)氣體進(jìn)行冷卻、降溫；冷卻后的工作介質(zhì)氣體經(jīng)冷卻器出風(fēng)口 75排出。由圖8所示
所述供氣蓄能裝置VI由水冷卻真空羅茨風(fēng)機(jī)77、真空表座79、蓄能罐80、減壓閥81、閥門83、氣瓶組84組成，其中羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口 76與冷卻器出風(fēng)口 75經(jīng)管路連接，羅茨風(fēng)機(jī)出氣口 78經(jīng)管路與蓄能罐80相連，中間有真空表座79及閥門。真空表座79可用于安裝真空表，檢測(cè)設(shè)備的真空度。在本高頻等離子體多功能粉體生產(chǎn)設(shè)備使用前，需要對(duì)設(shè)備內(nèi)部抽真空，然后由氣瓶組84向設(shè)備內(nèi)部提供工作介質(zhì)氣體，閥門83用于打開、截止氣瓶組84和蓄能罐80的連接。水冷卻真空羅茨風(fēng)機(jī)77的轉(zhuǎn)速可調(diào)，從而調(diào)節(jié)輸氣量和壓力。所述蓄能罐出氣口 82與氣體分配裝置VII相連接，為氣體分配裝置VII供氣，供氣蓄能裝置VI用于為工作介質(zhì)氣體蓄能、保壓，防止工作介質(zhì)氣體壓力、流量波動(dòng)過大。由圖9、10所示
所述水冷卻真空羅茨風(fēng)機(jī)77用于輸送工作介質(zhì)氣體并提升其工作壓力。為保證高頻等離子體多功能粉體生產(chǎn)設(shè)備能抽真空，保證外界空氣不滲透到設(shè)備內(nèi)部，需要將普通羅茨風(fēng)機(jī)的動(dòng)密封改成靜密封。所述水冷卻真空羅茨風(fēng)機(jī)77由如下主要零備件構(gòu)成冷卻管85、葉片86、同步齒輪87、冷卻水套89、葉輪90、右側(cè)蓋91、葉輪主軸92、套式聯(lián)軸器93、電機(jī)94、電機(jī)進(jìn)水管95、電機(jī)出水管96、電機(jī)端蓋97、過渡盤98、右側(cè)板99、機(jī)殼100、左側(cè)板101、左側(cè)蓋102、羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口 103、羅茨風(fēng)機(jī)出氣口 104。
所述葉輪90安裝在機(jī)殼100內(nèi)部，機(jī)殼100左側(cè)有左側(cè)板101，右側(cè)有右側(cè)板99 ；葉輪90安裝在葉輪主軸上，主軸兩端設(shè)有軸承，軸承安裝在左側(cè)板101、右側(cè)板99上。左側(cè)蓋102安裝在左側(cè)板101的左側(cè)，在左側(cè)蓋102和左側(cè)板101形成的空間內(nèi)有冷卻管85、兩個(gè)同步齒輪87、兩個(gè)葉片86，兩個(gè)同步齒輪87相互嚙合，以保證兩個(gè)葉輪90運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相互不磕碰、卡死；冷卻管85用于將齒輪嚙合的熱量傳導(dǎo)到外部；葉片86用于攪動(dòng)氣體，使散熱均勻。電機(jī)94的主軸通過套式聯(lián)軸器93與葉輪主軸92連接并輸送運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。所述電機(jī)94的外殼為雙層水冷卻結(jié)構(gòu),有電機(jī)進(jìn)水管95、電機(jī)出水管96,用于通入循環(huán)冷卻水，為電機(jī)降溫。電機(jī)端蓋97通過過渡盤98與右側(cè)蓋91連接,右側(cè)蓋91在右側(cè)板99的右側(cè)。電機(jī)端蓋97與過渡盤98之間間、右側(cè)蓋91與右側(cè)板99之間都設(shè)有密封環(huán)。如圖11所示
高頻等離子體多功能粉體生產(chǎn)設(shè)備使用原材料為微米級(jí)粉末，在通過等離子體焰流過程中，可能不會(huì)完全熔融、汽化，還有部分大顆粒粉體沉降在主機(jī)室底部。為提高工作效率，本發(fā)明配有一套回粉裝置在制取納米粉時(shí)選用。該回粉裝置可以在不打開主機(jī)室、送粉裝置的情況下，通過風(fēng)送裝置，使沉積在主機(jī)室底部的大顆粒粉體回流到送粉裝置的料斗中，從而簡(jiǎn)化操作、提高效率、保持粉體的純度。所述回粉裝置由風(fēng)機(jī)105、風(fēng)機(jī)出風(fēng)口 106、進(jìn)風(fēng)管107、進(jìn)氣管122、吸粉管109、收集倉52、閥門110、回粉管111、分離室112、分離室入口 113、出粉口 116、氣物分離裝置114、風(fēng)機(jī)回風(fēng)管路115、粉體輸送管117、粉體閥門118、粉體轉(zhuǎn)換閥門119、送粉管120、平衡氣管121等組成，與送粉裝置I相連。所述收集倉52位于主機(jī)室的罐體底部51下側(cè)，收集倉52與罐體底部51間有閥門110，打開閥門110可以使沉積在罐體底部51的大顆粒粉體流入收集倉52。收集倉52底部為錐形結(jié)構(gòu)，吸粉管109安置在收集倉52底部，旁邊有用于壓力平衡的進(jìn)氣管122。風(fēng)機(jī)105輸送工作介質(zhì)氣體經(jīng)風(fēng)機(jī)出風(fēng)口 106高速進(jìn)入進(jìn)風(fēng)管107，進(jìn)風(fēng)管107與回粉管111直線相聯(lián)通，吸粉管109與回粉管111相連通。當(dāng)工作介質(zhì)氣體經(jīng)進(jìn)風(fēng)管107高速流經(jīng)收集倉52時(shí)，在吸粉管109內(nèi)形成負(fù)壓，攜帶收集倉52底部的大顆粒粉體進(jìn)入回粉管111并被輸送到分離室入口 113，經(jīng)出粉口 116進(jìn)入分離室112，大顆粒粉體沉降在分離室112的底部，工作介質(zhì)氣體經(jīng)氣物分離裝置114進(jìn)入風(fēng)機(jī)回風(fēng)管路115，在風(fēng)機(jī)回風(fēng)管路115上有平衡氣管121與收集倉52上部連接，用于平衡氣壓，使粉體輸送能連續(xù)進(jìn)行。氣物分離室112通過粉體輸送管117分別與送粉裝置I相連，粉體輸送管117上有粉體閥門118，用于轉(zhuǎn)換氣物分離室112中粉體向送粉裝置I的輸送。兩套送粉裝置I分別通過出粉管8與送粉管120相連，中間分別有粉體轉(zhuǎn)換閥門119，用于轉(zhuǎn)換兩個(gè)送粉裝置I的工作狀態(tài)，可以做到一套送粉裝置給等離子體室送粉，一套回收大顆粒粉體，保證生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。 所述回粉裝置為密閉系統(tǒng)，可隨設(shè)備主機(jī)一起抽真空。
權(quán)利要求
1.一種高頻等離子體多功能粉體生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括 用于向等離子體發(fā)生裝置II輸送粉體原料的送粉裝置I ; 位于主機(jī)室III頂部、用于產(chǎn)生高頻等離子體的高頻等離子體發(fā)生裝置II ； 通過管路與主機(jī)室III相連接的粉體收集凈化裝置IV ； 通過管路與粉體收集凈化裝置IV相連的氣體冷卻裝置V，氣體冷卻裝置V通過水冷卻或壓縮機(jī)制冷方式對(duì)工作介質(zhì)氣體進(jìn)行冷卻； 通過管路與氣體冷卻裝置V連接的供氣蓄能裝置VI，用于對(duì)工作介質(zhì)氣體保壓、蓄倉泛; 通過管路與供氣蓄能裝置VI相連的氣體分配裝置VL用于給送粉裝置I、高頻等離子 體發(fā)生裝置II、主機(jī)室III提供工作介質(zhì)氣體； 連接送粉裝置I和主機(jī)室III的回粉裝置珊； 對(duì)設(shè)備抽真空的真空系統(tǒng)和為設(shè)備提供電力的電源系統(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高頻等離子體多功能粉體生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于所述的送粉裝置I包括罐體(I)、攪拌電機(jī)(2)、軟軸(3)、主料斗(4)、送粉管(5)、料斗(6)、通氣孔(7)、出粉管(8)、主動(dòng)帶輪(9)、配電盤(10)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)(11)、從動(dòng)帶輪(12)、送粉器(13)、送粉盤(14)、進(jìn)氣口(15)、真空表座(16)和視鏡(17)，其中罐體(I)為密封容器，內(nèi)部有攪拌電機(jī)(2)、軟軸(3)、主料斗(4)、送粉管(5)、料斗(6)、主動(dòng)帶輪(9)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)(11)、從動(dòng)帶輪(12)、送粉盤(13)，配電盤(10)、進(jìn)氣口(15)、真空表座(16)、視鏡(17)安裝在罐體(I)上，出粉管(8)—端與送粉器(13)連接，另一端通向罐體(I)外部；所述的送粉裝置I有兩套，兩套送粉裝置可通過閥門相互轉(zhuǎn)換，當(dāng)設(shè)備產(chǎn)量要求不高時(shí)可用一套。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高頻等離子體多功能粉體生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于所述主料斗(4)下端為錐形、位于罐體(I)內(nèi)部，下部由送粉管(5 )與料斗(6 )相連，軟軸(3 )在送粉管(5)內(nèi)部，由攪拌電機(jī)(2)驅(qū)動(dòng)可在送粉管(5)內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，原料粉體可從主料斗(4)經(jīng)送粉管(5)流入料斗(6)，料斗(6)為錐形中空結(jié)構(gòu)，底部開孔并與圓形的送粉盤(13)有一定間隙，罐體(I)為密閉結(jié)構(gòu)、內(nèi)有照明裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高頻等離子體多功能粉體生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于所述高頻等離子體發(fā)生裝置II由高頻等離子體發(fā)生器(18)、等離子體室(19)及等離子體室氣體冷卻裝置構(gòu)成，等離子體室氣體冷卻裝置包括進(jìn)氣口(20)、出氣口(22)、離心風(fēng)機(jī)(23)、離心風(fēng)機(jī)出氣口(24)、冷卻器(21)及管路構(gòu)成；進(jìn)氣口(20)、出氣口(22)通過管路和等離子體室(19)聯(lián)接，由離心風(fēng)機(jī)(23)拖動(dòng)介質(zhì)氣體在等離子體室(19)和冷卻器(21)間循環(huán)流動(dòng)，用于帶走等離子體室(19)內(nèi)的熱量；冷卻器(21)為水冷或壓縮機(jī)制冷，用于對(duì)從等離子體室(19)流出的介質(zhì)氣體進(jìn)行冷卻。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高頻等離子體多功能粉體生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于所述等離子體室(19)由等離子體室外罩(25)、等離子體室出氣口(26)、冷卻水管(27)、送粉管(28),送粉氣體進(jìn)氣口(29)、等離子體介質(zhì)氣體進(jìn)氣口(30)、內(nèi)層冷卻氣體進(jìn)氣口(31)、內(nèi)層管(32)、感應(yīng)線圈(33)、絕緣密封套(34)、等離子體室進(jìn)氣口(35)、底座冷卻水進(jìn)水口(36)、底座(37)、主機(jī)室上蓋(38)、密封圈(39)、中間管(40)、壓蓋(41)、底座冷卻水出水口(42)、高壓引弧桿(43)、絕緣套(44)、外層管(45)、外罩冷卻水管(47)組成； 其中a、底座(37)置于主機(jī)室上蓋(38)之上，等離子體室外罩(25)置于底座(37)之上，底座(37)為空心結(jié)構(gòu)，可通冷卻水；等離子體室外罩(25)為雙層水冷結(jié)構(gòu)； b、送粉管(28)為中空結(jié)構(gòu)，置于離子室外罩(25)中央，內(nèi)層管(32)、中間管(40)、外層管(45)與送粉管(28)同軸布置并留有間隙； C、感應(yīng)線圈(33)為環(huán)形、套在外層管(45)外部，通過絕緣密封套(34)安置在等離子體室外罩(25)上并與高頻等離子體發(fā)生器(18)相連接； d、高壓引弧桿(43)通過絕緣套(44)安裝在離子室外罩(25)上并可相對(duì)絕緣套(44)滑移； e、內(nèi)層冷卻氣體進(jìn)氣口(31)與離心風(fēng)機(jī)出氣口(24)相連、離子室出氣口(26)與冷卻器進(jìn)氣口(20)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高頻等離子體多功能粉體生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于所述主機(jī)室III由罐體(47)、罐體冷卻進(jìn)水管(47)、冷卻氣體上層進(jìn)氣口(49)、出氣口(50)、罐體底部(51)、收集倉(52)、罐體冷卻出水管(53)、冷卻氣體下層進(jìn)氣口(54)、壓力表(55)、主機(jī)視窗(56)、主機(jī)室上蓋(38)組成，其中 a、罐體(47)、罐體底部(51)為雙層水冷結(jié)構(gòu),罐體冷卻進(jìn)水管(48)、罐體冷卻出水管(53 )與循環(huán)水冷卻裝置相連接；在罐體(47 )上部有主機(jī)室上蓋(38 )，主機(jī)室上蓋(38 )與罐體(47)、罐體底部(51)形成密閉主機(jī)室，出氣口(50)位于罐體(47)下部的側(cè)面，通過密閉管路與粉體收集凈化裝置IV相連；在罐體(47 )上安裝有主機(jī)視窗(56 )，壓力表(55 )安裝在罐體(47)上； b、罐體底部(51)下部與收集倉(52)連接； C、罐體(47)上有冷卻氣體上層進(jìn)氣口(49)和冷卻氣體下層進(jìn)氣口(54)，冷卻氣體上層進(jìn)氣口(49)、冷卻氣體下層進(jìn)氣口(54)分別與氣體分配裝置VII相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高頻等離子體多功能粉體生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于所述氣體冷卻裝置V由高壓離心風(fēng)機(jī)(72)、冷卻器(74)構(gòu)成，風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口(71)與終極凈化倉(65)的出氣口(67)通過管路相連，風(fēng)機(jī)出氣口(73)通入冷卻器(74)內(nèi)部，冷卻器(74)內(nèi)部為蛇形管路或空心散熱片，冷卻后的工作介質(zhì)氣體經(jīng)冷卻器出風(fēng)口(75)排出。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高頻等離子體多功能粉體生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于所述供氣蓄能裝置VI由水冷卻真空羅茨風(fēng)機(jī)(77)、真空表座(79)、蓄能罐(80)、減壓閥(81)、閥門(83)、氣瓶組(84)組成，其中羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口(76)與冷卻器出風(fēng)口(75)經(jīng)管路連接，羅茨風(fēng)機(jī)出氣口(78)經(jīng)管路與蓄能罐(80)相連，中間有真空表座(79)及閥門，所述蓄能罐出氣口(82)與氣體分配裝置VII相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高頻等離子體多功能粉體生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于所述回粉裝置VDI由風(fēng)機(jī)(105)、風(fēng)機(jī)出風(fēng)口(106)、進(jìn)風(fēng)管(107)、進(jìn)氣管(122)、吸粉管(109)、收集倉(52)、閥門(110)、回粉管(111)、分離室(112)、分離室入口(113)、出粉口(116)、氣物分離裝置(114)、風(fēng)機(jī)回風(fēng)管路(115)、粉體輸送管(117)、粉體閥門(118)、粉體轉(zhuǎn)換閥門(119)、送粉管(120)、平衡氣管(121)等組成，與送粉裝置I相連，其中 a、所述收集倉(52)位于主機(jī)室的罐體底部(51)下側(cè)，收集倉(52)與罐體底部(51)間有閥門(110)，打開閥門(110)可以使沉積在罐體底部(51)的未完全汽化的大顆粒粉體流入收集倉(52)，收集倉(52)底部為錐形結(jié)構(gòu)，吸粉管(109)安置在收集倉(52)底部，旁邊有用于壓力平衡的進(jìn)氣管(122); b、風(fēng)機(jī)(105)輸送工作介質(zhì)氣體經(jīng)風(fēng)機(jī)出風(fēng)口(106)高速進(jìn)入進(jìn)風(fēng)管(107)、進(jìn)風(fēng)管(107)與回粉管(111)直線相聯(lián)，吸粉管(109)與回粉管(111)相連，在風(fēng)機(jī)回風(fēng)管路(115)上有平衡氣管(121)與收集倉(52)上部連接； C、氣物分離室(112)通過粉體輸送管(117)分別與送粉裝置I相連，粉體輸送管(117)上有粉體閥門(118)，兩套送粉裝置I分別通過出粉管(8)與送粉管(120)相連，中間分別 有粉體轉(zhuǎn)換閥門(119)； d、所述回粉裝置是可隨設(shè)備主機(jī)一起抽真空的密閉系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用高頻等離子體為熱源制取納米粉體的生產(chǎn)設(shè)備，該設(shè)備包括用于產(chǎn)生高頻等離子體的高頻等離子體發(fā)生裝置Ⅱ、用于向等離子體發(fā)生裝置Ⅱ輸送粉體原料的送粉裝置Ⅰ、主機(jī)室Ⅲ、粉體收集凈化裝置Ⅳ、氣體冷卻裝置Ⅴ、供氣蓄能裝置Ⅵ、氣體分配裝置Ⅶ、回粉裝置Ⅷ以及真空系統(tǒng)和為設(shè)備提供電力的電源系統(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)；該設(shè)備可生產(chǎn)單質(zhì)金屬納米粉、合金納米粉及氧化物、氮化物、硼化物納米粉，也可對(duì)熱噴涂用粉體及其它粉體進(jìn)行球形化、致密化加工處理，具有能源利用率高、產(chǎn)出率高、無污染、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B22F9/14GK102847950SQ20111017909
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者王志平, 于晶輝, 李清德 申請(qǐng)人:王志平, 于晶輝