專利名稱:一種均勻可調(diào)送粉裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種均勻可調(diào)送粉裝置。
背景技術(shù):
在化學(xué)氣相沉積、激光熔覆與等離子噴涂等工藝中都涉及到粉體定量均勻輸送 的問題,其控制質(zhì)量大小與均勻性直接關(guān)系到工藝的成敗與涂層性能的優(yōu)劣。如在化學(xué)氣 相沉積工藝中,有多種原料常溫下是固體(如&C14、HfCl4, TaCl5, ZrF4, YBr3等),有兩種 方法可以將原料送入反應(yīng)爐中,一是加熱氣化后引入爐中,該方法原料的利用率低,且容易 堵塞管道;二是直接將原料粉以固態(tài)的形式送入反應(yīng)爐,這種方法可以克服上述缺點(diǎn),但需 要解決均勻定量控制的問題,特別是細(xì)粉小量均勻給料的的輸送問題。如果送粉不均勻,就 會導(dǎo)致涂層的成分和結(jié)構(gòu)有很大的變化,而影響涂層的性能。目前,一些送粉裝置,如電磁 振動型送粉裝置,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且可控性差;普通的螺旋送粉器多為水平安裝,易受氣壓波動 影響,均勻性差,更不適合小流量送粉;在粉料具有揮發(fā)性、易于潮解時,普通的螺旋送粉器 經(jīng)常卡死,不能正常工作。在激光熔覆加工與等離子噴涂工藝中,送粉裝置也是一個關(guān)鍵設(shè)備。近幾年開發(fā) 的激光熔覆送粉裝置主要分為氣流輸送和非氣流輸送兩種。采用氣流送粉方式,不易控制, 粉料易被送氣流吹走,熔池易產(chǎn)生氣體擾動,到達(dá)目標(biāo)位置的粉體較少且不均勻,既影響質(zhì) 量,又浪費(fèi)原料。非氣流送粉,易造成送粉速率不均,粉末也不能很好地匯聚在激光光斑處, 而且易在送粉嘴處堵塞。粉體越細(xì),送粉均勻性越差。等離子噴涂與熱噴涂(焊)等工藝多 為氣流送粉,送粉均勻性,特別是小量均勻送粉,很難控制,往往是造成涂層(或焊接,或修 補(bǔ))不均。普通螺旋送粉裝置一般是螺旋軸水平(或傾斜)安裝,料罐垂直安裝在螺旋軸的 前端,原料在重力的作用下落向螺旋軸旋,在螺旋軸旋轉(zhuǎn)推動下將原料送向目標(biāo)位置。它的 優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,易于制造與維修。缺點(diǎn)是送料均勻性差,均勻性和精度主要靠螺旋軸的結(jié) 構(gòu)和精度控制,很難精確輸送小流量粉料,誤差大。在壓力不波動的情況下每分鐘質(zhì)量誤差 在1克以上(相對誤差一般大于15%);出料口壓力波動時,送粉的均勻性差別很大,特別是 瞬時壓差較大時,易出現(xiàn)斷料或滑料(快速流出),對于硬度較大超細(xì)粉很容易出現(xiàn)螺旋軸 卡死現(xiàn)象。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能用于氣相沉積、激光熔覆與等離子噴涂等工藝的均勻 可調(diào)送粉裝置。為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是包括調(diào)速電機(jī)、調(diào)速電機(jī)傳動 軸、料罐蓋、料罐、送料軸、進(jìn)氣管,料罐上有罐蓋,料罐與罐蓋之間有真空密封墊圈,罐蓋中 間有真空動密封裝置,罐蓋邊部有裝料口,動密封裝置的轉(zhuǎn)動軸上端與調(diào)速電機(jī)傳動軸連 接,下端與送料軸上端相連接,送料軸垂直安裝,送料軸下部為螺旋軸,螺旋軸插入料罐底 部的送料管之中,送料軸為中空軸,送料軸上端與動密封裝置轉(zhuǎn)動軸的連接處設(shè)有間隙,送
3料管的下部連通出氣出粉管,送料管和出氣出粉管中部接進(jìn)氣管,進(jìn)氣管上設(shè)有閥門。作為改進(jìn),送料軸的中部設(shè)有攪拌葉片。作為進(jìn)一步改進(jìn),螺旋軸插入的送料管深度為20 40mm,留在料罐的高度為10 20mmo螺旋軸外直徑比插入的送料管的內(nèi)徑小0. 0Γ0. 25mm。本發(fā)明采用垂直螺旋送粉,利用重力與螺旋兩種作用力的共同協(xié)調(diào)作用,能夠很 好地克服螺旋軸卡死的問題,同時送料的均勻性大幅度提高。將螺旋軸改成中空后,在壓力 不波動的情況下,每分鐘質(zhì)量誤差降低到0. 1克以下(相對誤差小于5%)。本發(fā)明采用中空 螺旋軸的另一個優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,最大限度地保持了螺旋軸上下壓力一致性,不影響密封 性,也不產(chǎn)生堵孔現(xiàn)象。本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡單,可靠耐用,送粉均勻可調(diào),且粉量調(diào)節(jié)范圍 寬,既可由于氣流輸送,也可由于非氣流輸送,既可由于真空送粉,也可由于氣壓送粉,與其 他設(shè)備能很好配合等特點(diǎn)。
圖1是本發(fā)明均勻可調(diào)送粉裝置的一種實(shí)施方式的縱向剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1所示,本發(fā)明的均勻可調(diào)送粉裝置包括調(diào)速電機(jī)1、調(diào)速電機(jī)傳動軸2、罐蓋 3、料罐4、送料軸6、進(jìn)氣管7,料罐4與罐蓋3之間有真空密封墊圈5,罐蓋3中間有真空動 密封裝置8,罐蓋3邊部有裝料口 9,動密封裝置8的轉(zhuǎn)動軸上端與調(diào)速電機(jī)傳動軸2連接, 下端與送料軸6上端相連接,送料軸6垂直安裝,送料軸6下部為螺旋軸12,螺旋軸12插 入料罐4底部的送料管13之中,螺旋軸12插入的送料管13深度為20 40mm,留在料罐4 的高度為10 20mm ;螺旋軸12的外直徑比插入的送料管13的內(nèi)徑小0. θΓθ. 25mm。送料 軸6為中空軸,送料軸6上端與動密封裝置8的轉(zhuǎn)動軸10的連接處設(shè)有間隙16,送料管13 的下部連通出氣出粉管15,送料管13和出氣出粉管15中部接進(jìn)氣管7,進(jìn)氣管7上設(shè)有閥 門14。送料軸6的中部設(shè)有攪拌葉片17。本發(fā)明采用垂直螺旋送粉,利用重力與螺旋兩種作用力的共同協(xié)調(diào)作用,能夠很 好地克服螺旋軸12卡死的問題,同時送料的均勻性大幅度提高。將送料軸6改成中空后, 在壓力不波動的情況下,每分鐘質(zhì)量誤差降低到0. 1克以下(相對誤差小于5%)。這是因?yàn)椋?盡管外部的壓力不變,但料罐4是密封的,隨著原料的流動減少,料罐4內(nèi)部的壓力會自動 降低,部分氣體會自動沿螺旋軸12的間隙逆流進(jìn)料罐4內(nèi),仍然會影響粉體的流動,粉體越 細(xì),螺旋軸12的間隙越小,送粉量越大,這種影響越明顯。中空螺旋軸保證了螺旋軸12上 下壓力的一致性,就不會產(chǎn)生這種現(xiàn)象了。通常情況下送粉的氣體壓力(或沉積爐等工作的 壓力)是波動的,特別是在氣體開關(guān)時,這種壓力變化很大,此時無中空螺旋軸粉體流量變 化很大,甚至關(guān)掉送粉器,仍有粉體流下。而中空螺旋軸就很好克服了這個現(xiàn)象,氣體的壓 力和流速對送粉速率無影響。本發(fā)明采用中空螺旋軸的另一個優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,最大限度地保持了螺旋軸上下 壓力一致性,不影響密封性,也不產(chǎn)生堵孔現(xiàn)象。如果從外部引一個由料罐上端到出氣出料口的通氣管,既不利于密封,又占一定的空間位置,不利于安裝,如果粉料細(xì)小或有揮發(fā)性, 同時這個通氣管在水平段很容易堵孔。本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡單,可靠耐用,送粉均勻可調(diào),且粉量調(diào)節(jié)范圍寬,既可由于 氣流輸送,也可由于非氣流輸送,既可由于真空送粉,也可由于氣壓送粉,與其他設(shè)備能很 好配合等特點(diǎn)。實(shí)施例一
利用ZrCl4-CH4-H2-Ar系統(tǒng),常壓化學(xué)氣相沉積ZrC涂層,將送粉器安裝在立式氣相沉 積爐的爐頂中部,ZrCl4粉末由裝料口 9裝入料罐4中,碳源氣CH4、還原氣H2及稀釋氣Ar 由進(jìn)氣管7引入,開動調(diào)速電機(jī)1,使螺旋軸12按指定速度旋轉(zhuǎn),ZrCl4粉就由螺旋軸12下 端穩(wěn)定流下,與進(jìn)氣管7進(jìn)入的氣體混合,由出氣出粉管15直接進(jìn)入氣相沉積爐中,ZrCl4 粉進(jìn)入爐后,被加熱氣化,在基體上還原碳化為ZrC涂層。螺旋軸直徑25mm,送料管直徑為25. Olmm時,不同的螺旋節(jié)距(mm)、螺旋軸轉(zhuǎn)速 (r/min)情況下,輸送30 50μπι ZrCl4粉體時的送粉速率如表1。可以看出在不同的螺 旋節(jié)距和螺旋軸轉(zhuǎn)速的情況下,送粉的誤差不高于0. 003 g/min,相對誤差小于1. 5%。表1 ZrCl4粉體的送粉速率
權(quán)利要求
1.一種均勻可調(diào)送粉裝置,其特征是,包括調(diào)速調(diào)速電機(jī)、調(diào)速電機(jī)傳動軸、料罐蓋、 料罐、送料軸、進(jìn)氣管,料罐上有罐蓋,料罐與罐蓋之間有真空密封墊圈,罐蓋中間有真空動 密封裝置,罐蓋邊部有裝料口,動密封裝置的轉(zhuǎn)動軸上端與調(diào)速電機(jī)傳動軸連接,下端與送 料軸上端相連接,送料軸垂直安裝,送料軸下部為螺旋軸,螺旋軸插入料罐底部的送料管之 中,送料軸為中空軸,送料軸上端與動密封裝置轉(zhuǎn)動軸的連接處設(shè)有間隙,送料管的下部連 通出氣出粉管,送料管和出氣出粉管中部接進(jìn)氣管,進(jìn)氣管上設(shè)有閥門。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的均勻可調(diào)送粉裝置,其特征是,送料軸的中部設(shè)有攪拌葉片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的均勻可調(diào)送粉裝置,其特征是,螺旋軸插入的送料管深度為20 40mm,留在料罐的高度為10 20mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的均勻可調(diào)送粉裝置,其特征是,螺旋軸外直徑比插入的送料管的 內(nèi)徑小 0. ΟΓΟ. 25mm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種均勻可調(diào)送粉裝置,包括調(diào)速電機(jī)、調(diào)速電機(jī)傳動軸、料罐蓋、料罐、送料軸、進(jìn)氣管,料罐上有罐蓋,料罐與罐蓋之間有真空密封墊圈,罐蓋中間有真空動密封裝置,罐蓋邊部有裝料口,動密封裝置的轉(zhuǎn)動軸上端與調(diào)速電機(jī)傳動軸連接,下端與送料軸上端相連接,送料軸垂直安裝,送料軸下部為螺旋軸,螺旋軸插入料罐底部的送料管之中,送料軸為中空軸,送料軸上端與動密封裝置轉(zhuǎn)動軸的連接處設(shè)有間隙,送料管的下部連通出氣出粉管,送料管和出氣出粉管中部接進(jìn)氣管,進(jìn)氣管上設(shè)有閥門。本發(fā)明利用重力與螺旋兩種作用力的共同協(xié)調(diào)作用,能夠很好地克服螺旋軸卡死的問題,將螺旋軸改成中空后,在壓力不波動的情況下,提高送粉精度。
文檔編號B65G33/08GK102114972SQ20111000806
公開日2011年7月6日 申請日期2011年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者劉崗, 李國棟, 熊翔, 王雅雷, 鄭湘林 申請人:中南大學(xué)