CN110193607B - 一种等离子旋转电极制粉设备用的等离子枪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种等离子旋转电极制粉设备用的等离子枪，包括：接收装置、控制装置、供给装置、冷却装置、产生装置、固定装置。等离子旋转电极制粉设备用的等离子枪，能够根据设备的转速识别设备的工作状态，自动开启和关闭等离子枪，冷却系统上设置有同步装置，实现同步冷却阳极圆盘、阴极钨合金棒和等离子枪嘴，故而能保证枪的连续工作，确保等离子旋转雾化制粉稳定地进行。

Description

一种等离子旋转电极制粉设备用的等离子枪

技术领域

本发明涉及制造金属粉末的等离子体装置，尤其涉及一种等离子旋转电极制粉设备用的等离子枪。

背景技术

等离子体做为高温热源，六十年代就已经在工业上获得广泛应用。随着科学技术的不断发展，等离子弧在切割、焊接、喷涂等领域应用非常广泛，根据用途的不同，等离子枪的结构形式也有很大的差异。

等离子旋转电极雾化制粉装置称为PREP，利用电极高速旋转产生的离心力，将熔化的金属液，甩成细小液滴，液滴凝固后形成球形粉末。高品质球形粉末是粉末冶金净成形、3D打印等所需的重要原材料，等离子旋转电极制粉是制备该类合金的重要方法之一，而等离子作为棒料熔化的热源，是旋转电极制造球形粉末设备中的关键设备之一。设计高效、安全、稳定生产的等离子枪是提高粉末成品质量、生产效率的重要因素。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种解决或部分解决上述问题的等离子旋转电极制粉设备用的等离子枪。

为达到上述技术方案的效果，本发明的技术方案为：一种等离子旋转电极制粉设备用的等离子枪，包括：接收装置、控制装置、供给装置、冷却装置、产生装置、固定装置；

接收装置、控制装置、供给装置、冷却装置、产生装置都集成在固定装置上；控制装置、供给装置、冷却装置、产生装置都根据接收装置发送的指令进行启动或关闭，呈现使用状态或关闭状态，只有在使用状态下，装置才能执行指令；

固定装置包括喷嘴和壳体，喷嘴用于输出转移弧，壳体放置在等离子旋转电极制粉设备的进给导轨上；

接收装置包括转速传感器、温度传感器、触发单元，延迟单元，转速传感器用于测量等离子旋转电极制粉设备的转速并传输给触发单元，触发单元用于处理转速传感器采集的转速并生成控制指令，控制指令包括开机指令和关机指令,生成过程如下：如果转速传感器采集的转速不断增大，并达到标准开机转速时，生成开机指令；如果转速传感器采集的转速不断减小，并达到标准关机转速时，则生成关机指令；开机指令发送给控制装置、供给装置、冷却装置、产生装置，接收到开机指令的装置被启动，处于使用状态；关机指令发送给控制装置、供给装置、产生装置、延迟单元，接收到开机指令的装置被关闭，处于关闭状态；温度传感器用于测量固定装置的温度，延迟单元接收到关机指令后，监测温度传感器测量到的温度，监测的温度达到安全温度时，延迟单元发送延迟关闭指令给冷却装置，关闭冷却装置；标准开机转速、标准关机转速、安全温度为等离子旋转电极制粉设备的设计参数；

供给装置的出口为圆形，用于输出氩气，氩气沿供给装置的出口的切线方向输出，形成螺旋状的氩气流，氩气流注入产生装置；

控制装置包括电流控制单元、温度控制单元，电流控制单元为产生装置提供电源，设定使用条件为直流电源，电流为1500～2000A；温度控制单元用于加热产生装置内的氩气，设定氩气的温度为13000～18000℃；

产生装置包括阴极钨合金棒、阳极圆盘，阴极钨合金棒连接直流电源的阴极，直流电源的阳极连接等离子旋转电极制粉设备的阳极；产生装置处于使用状态时，氩气在直流电源作用下电离，在高温作用下产生等离子弧，阳极圆盘起到引弧的作用，将等离子弧过渡到阴极钨合金棒和等离子旋转电极制粉设备的阳极之间，从而形成稳定的转移弧；

冷却装置包括时间控制单元和三个冷却单元，冷却单元都分别设有单独的冷却管道；三个冷却单元为阳极冷却单元、阴极冷却单元、喷嘴冷却单元，阳极冷却单元用于冷却阳极圆盘、阴极冷却单元用于冷却阴极钨合金棒、喷嘴冷却单元用于冷却喷嘴；时间控制单元用于控制冷却管道的进水时间，控制过程如下：冷却装置处于使用状态下时，时间控制单元向三个冷却单元同步发送0.1HZ的时钟信号，冷却单元实时接收时钟信号，当时钟信号为高电平时，冷却管道开始进水，当时钟信号为低电平时，则停止进水。

本发明的有益成果为：本发明提供了一种等离子旋转电极制粉设备用的等离子枪，能够根据设备的转速识别设备的工作状态，自动开启和关闭等离子枪，冷却系统上设置有同步装置，实现同步冷却阳极圆盘、阴极钨合金棒和等离子枪嘴，故而能保证枪的连续工作，确保等离子旋转雾化制粉稳定地进行。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，能实现同样功能的产品属于等同替换和改进，均包含在本发明的保护范围之内。具体方法如下：

实施例1：本实施例具体说明了等离子旋转电极制粉设备用的等离子枪的结构，如下：

等离子旋转电极制粉设备用的等离子枪包括：接收装置、控制装置、供给装置、冷却装置、产生装置、固定装置；

接收装置、控制装置、供给装置、冷却装置、产生装置都集成在固定装置上；控制装置、供给装置、冷却装置、产生装置都根据接收装置发送的指令进行启动或关闭，呈现使用状态或关闭状态，只有在使用状态下，装置才能执行指令；

固定装置包括喷嘴和壳体，喷嘴用于输出转移弧，壳体放置在等离子旋转电极制粉设备的进给导轨上；

接收装置包括转速传感器、温度传感器、触发单元，延迟单元，转速传感器用于测量等离子旋转电极制粉设备的转速并传输给触发单元，触发单元用于处理转速传感器采集的转速并生成控制指令，控制指令包括开机指令和关机指令,生成过程如下：如果转速传感器采集的转速不断增大，并达到标准开机转速时，生成开机指令；如果转速传感器采集的转速不断减小，并达到标准关机转速时，则生成关机指令；开机指令发送给控制装置、供给装置、冷却装置、产生装置，接收到开机指令的装置被启动，处于使用状态；关机指令发送给控制装置、供给装置、产生装置、延迟单元，接收到开机指令的装置被关闭，处于关闭状态；温度传感器用于测量固定装置的温度，延迟单元接收到关机指令后，监测温度传感器测量到的温度，监测的温度达到安全温度时，延迟单元发送延迟关闭指令给冷却装置，关闭冷却装置；标准开机转速、标准关机转速、安全温度为等离子旋转电极制粉设备的设计参数；

供给装置的出口为圆形，用于输出氩气，氩气沿供给装置的出口的切线方向输出，形成螺旋状的氩气流，氩气流注入产生装置；

控制装置包括电流控制单元、温度控制单元，电流控制单元为产生装置提供电源，设定使用条件为直流电源，电流为1500～2000A；温度控制单元用于加热产生装置内的氩气，设定氩气的温度为13000～18000℃；

产生装置包括阴极钨合金棒、阳极圆盘，阴极钨合金棒连接直流电源的阴极，直流电源的阳极连接等离子旋转电极制粉设备的阳极；产生装置处于使用状态时，氩气在直流电源作用下电离，在高温作用下产生等离子弧，阳极圆盘起到引弧的作用，将等离子弧过渡到阴极钨合金棒和等离子旋转电极制粉设备的阳极之间，从而形成稳定的转移弧；

冷却装置包括时间控制单元和三个冷却单元，冷却单元都分别设有单独的冷却管道；三个冷却单元为阳极冷却单元、阴极冷却单元、喷嘴冷却单元，阳极冷却单元用于冷却阳极圆盘、阴极冷却单元用于冷却阴极钨合金棒、喷嘴冷却单元用于冷却喷嘴；时间控制单元用于控制冷却管道的进水时间，控制过程如下：冷却装置处于使用状态下时，时间控制单元向三个冷却单元同步发送0.1HZ的时钟信号，冷却单元实时接收时钟信号，当时钟信号为高电平时，冷却管道开始进水，当时钟信号为低电平时，则停止进水。

实施例2：本实施例主要举例说明了等离子旋转电极制粉设备用的等离子枪的结构，如下:

制作等离子旋转电极制粉设备系统上用的等离子枪，主要包括：供给装置、冷却装置、产生装置、固定装置。

(1)产生装置

产生装置主要包括阴极钨合金棒和阳极圆盘，阴极钨合金棒装在阳极圆盘芯部型腔内并保持同轴，阴极钨合金棒的直径D为15-40mm，头部打磨圆滑，伸出阳极圆盘的距离L为0.2D-1.5D，与阳极圆盘芯部的起弧间隙d为0.5-5mm。

(2)冷却装置

等离子枪高效冷却水流道设有3个冷却通道，用以冷却阳极圆盘，阴极钨合金棒和喷嘴，从而带走旋转离心雾化时等离子弧辐射产生的大量热量。阳极圆盘的冷却水从中心螺旋地流向四周。阴极钨棒的进水管末端相比出水管初端，更靠近阴级钨合金棒。

(3)供给装置

供给装置提供等离子枪所需的氩气，进入阴级钨合金棒、阳级圆盘和固定圆盘组成的腔道间隙内，其中固定圆盘凸台阶梯结构，与钨阴级钨合金棒保持同心，固定圆盘下凸台面与阳极圆盘相连，上凸台侧面开有进气口。

(4)固定装置

等离子枪整体由壳体包裹固定，壳体设计有螺纹孔和阶梯台孔，用于将等离子枪固定在等离子旋转电极制粉设备的进给导轨上，壳体上设有水、电、气接口，各自连接到产生装置、冷却装置、供给装置上，阳级圆盘与壳体之间用绝缘材料做成密封套绝缘，等离子枪冷却通道的管子表面缠上绝缘胶带，保证与壳体及其他部件间的绝缘，防止等离子枪阴阳极短路。

本发明的有益成果为：本发明提供了一种等离子旋转电极制粉设备用的等离子枪，能够根据设备的转速识别设备的工作状态，自动开启和关闭等离子枪，冷却系统上设置有同步装置，实现同步冷却阳极圆盘、阴极钨合金棒和等离子枪嘴，故而能保证枪的连续工作，确保等离子旋转雾化制粉稳定地进行。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求保护范围。同时以上说明，对于相关技术领域的技术人员应可以理解及实施，因此其他基于本发明所揭示内容所完成的等同改变，均应包含在本权利要求书的涵盖范围内。

Claims (1)

1.一种等离子旋转电极制粉设备用的等离子枪，其特征在于，包括：接收装置、控制装置、供给装置、冷却装置、产生装置、固定装置；

所述接收装置、所述控制装置、所述供给装置、所述冷却装置、所述产生装置都集成在所述固定装置上；所述控制装置、所述供给装置、所述冷却装置、所述产生装置都根据所述接收装置发送的指令进行启动或关闭，呈现使用状态或关闭状态，只有在所述使用状态下，装置才能执行指令；

所述固定装置包括喷嘴和壳体，所述喷嘴用于输出转移弧，所述壳体放置在等离子旋转电极制粉设备的进给导轨上；

所述接收装置包括转速传感器、温度传感器、触发单元，延迟单元，所述转速传感器用于测量所述等离子旋转电极制粉设备的转速并传输给所述触发单元，所述触发单元用于处理所述转速传感器采集的转速并生成控制指令，所述控制指令包括开机指令和关机指令,生成过程如下：如果所述转速传感器采集的转速不断增大，在达到标准开机转速时，生成所述开机指令；如果所述转速传感器采集的转速不断减小，在达到标准关机转速时，则生成所述关机指令；所述开机指令发送给所述控制装置、所述供给装置、所述冷却装置、所述产生装置，接收到所述开机指令的装置被启动，处于所述使用状态；所述关机指令发送给所述控制装置、所述供给装置、所述产生装置、所述延迟单元，接收到所述开机指令的装置被关闭，处于所述关闭状态；所述温度传感器用于测量所述固定装置的温度；所述延迟单元接收到所述关机指令后，监测所述温度传感器测量到的温度，监测的温度达到安全温度时，所述延迟单元发送延迟关闭指令给所述冷却装置，关闭所述冷却装置；所述标准开机转速、所述标准关机转速、所述安全温度为等离子旋转电极制粉设备的设计参数；

所述供给装置的出口为圆形，用于输出氩气，所述氩气沿所述供给装置的出口的切线方向输出，形成螺旋状的氩气流，所述氩气流注入所述产生装置；

所述控制装置包括电流控制单元、温度控制单元，所述电流控制单元为所述产生装置提供电源，设定使用条件为直流电源，电流为1500～2000A；所述温度控制单元用于加热所述产生装置内的氩气，设定加热温度为13000～18000℃；

所述产生装置包括阴极钨合金棒、阳极圆盘，所述阴极钨合金棒连接所述直流电源的阴极，所述直流电源的阳极连接所述等离子旋转电极制粉设备的阳极；所述产生装置处于所述使用状态时，所述产生装置内的氩气在所述直流电源的作用下电离，在高温作用下产生等离子弧，所述阳极圆盘起到引弧的作用，将所述等离子弧过渡到所述阴极钨合金棒和所述等离子旋转电极制粉设备的阳极之间，从而形成稳定的所述转移弧，由所述喷嘴输出；

所述冷却装置包括时间控制单元和三个冷却单元，所述冷却单元都分别设有单独的冷却管道；三个所述冷却单元为阳极冷却单元、阴极冷却单元、喷嘴冷却单元，所述阳极冷却单元用于冷却所述阳极圆盘、所述阴极冷却单元用于冷却所述阴极钨合金棒、所述喷嘴冷却单元用于冷却所述喷嘴；所述时间控制单元用于控制所述冷却管道的进水时间，控制过程如下：所述冷却装置处于所述使用状态时，所述时间控制单元向三个所述冷却单元同步发送0.1HZ的时钟信号，所述冷却单元实时接收所述时钟信号，当所述时钟信号为高电平时，所述冷却管道开始进水，当所述时钟信号为低电平时，则停止进水；

阴极钨合金棒装在阳极圆盘芯部型腔内并保持同轴，阴极钨合金棒的直径D为15-40mm，头部打磨圆滑，伸出阳极圆盘的距离L为0.2D-1.5D，与阳极圆盘芯部的起弧间隙d为0.5-5mm；

阳极圆盘的冷却水从中心螺旋地流向四周；阴极钨棒的进水管末端相比出水管初端，更靠近阴级钨合金棒。