CN114588986B - 一种低温辅助气流磨制粉装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低温辅助气流磨制粉装置，其特征是它包括：高压空气发生部分、供料部分、冷却部分、粉碎部分、粉末分离及收集部分；本发明将气流磨制粉方式与低温辅助相结合，极大地提高了粉末原料的脆性，在颗粒之间发生高速碰撞时能够提高其粉碎效果和效率，同时在低温下还可以有效防止当制备一些金属粉末时由于温度升高而发生氧化；除此之外，本发明还可以自动将未达到制备要求的粉末进行二次粉碎，在提高制粉效率的同时能够获得粒径分布更加均匀的微细粉末。

Description

一种低温辅助气流磨制粉装置

技术领域

本发明涉及一种制粉技术，尤其涉及一种低温制粉技术，具体地说是一种低温辅助气流磨制粉装置。

背景技术

粉末是一种十分重要的基础工业原料，在不同的领域能够发挥不同的作用，例如：钕铁硼永磁合金粉末能够用来烧结钕铁硼永磁材料；钛合金粉末能够用来3D打印复杂钛合金零件；氧化铝或碳化硅粉末可以在磨料射流加工中作为磨料使用。

气流磨制粉方式是目前一种很常见的制粉方式，它具有装置成本低、原理简单等优点，但是这种方式同样具有诸多缺点，例如：制备效率较低、粉末易发生团聚、在制备一些金属粉末时易产生氧化、制备后粉末粒径不均匀等。

针对以上缺点，优化改进传统的气流磨制粉设备是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是针对现有的制粉装置易出现团聚和氧化的问题，设计一种低温辅助气流磨制粉装置，通过把气流磨制粉方式与低温辅助相结合，极大地提高了粉末原料的脆性，在颗粒之间发生高速碰撞时能够提高其粉碎效果和效率，同时在低温下还可以有效防止当制备一些金属粉末时由于温度升高而发生氧化；除此之外，本发明还可以自动将未达到制备要求的粉末进行二次粉碎，在提高制粉效率的同时能够获得粒径分布更加均匀的微细粉末。

本发明的技术方案是：

一种低温辅助气流磨制粉装置，其特征是：它包括：

一高压空气发生部分：所述的高压空气发生部分用于产生高压、洁净、干燥的空气流，以便驱动原料在管道中快速移动至粉碎部分；

一供料部分：所述的供料部分用于将粉末原料和需要进行二次粉碎的粉末送入输送管道中，它包括原料料斗7和二次粉碎料斗8，二次粉碎料斗8连接缓冲器25；

一冷却部分：所述的冷却部分用于对进入螺旋管道11中的高压空气与粉末的混合流进行冷却；它利用液氮冷却高压空气与粉末的混合流，以达到后续对粉末原料进行低温粉碎的目的；

一粉碎部分：所述的粉碎部分利用对射颗粒之间发生的高速碰撞使大颗粒粉末原料破碎成为细小的粉末；粉碎部分由粉碎室18和制粉喷嘴19组成，制粉喷嘴19同轴线对称安装在粉碎室18中，两个制粉喷嘴19均与螺旋管道11相连通；

一粉末分离及收集部分：所述的粉末分离及收集部分包括粉末分离仓20、细筛网21、缓冲器25和粉末收集箱26，粉末分离仓20的进口端与粉碎室18的出口端相连通；安装有振动电机的细筛网21斜置于粉末分离仓20中，在粉末分离仓20的下部安装有粉末收集箱26用于接收经细筛网21筛分后的合格的粉末；细筛网21的出料端安装有定时接收需二次粉碎的大粒径粉末的缓冲器25，缓冲器25的出料端通过管道与二次粉碎料斗8的输入端相连通，缓冲器25由高压空气发生部分提供输送用高压气体。

所述的高压空气发生部分包括依次连接的高压空气发生器1、发生器阀门2、主调压阀3、高压空气单向阀4、空气过滤器5和空气干燥机6，高压空气发生器1能够产生最大压力为70MPa的高压空气流；空气干燥机6输出的端一路输入螺旋冷却管11并同时将供料部分输出的原料送入其中，另一路通过副调压阀34向缓冲器25供气。

所述的原料料斗7、二次粉碎料斗8和细筛网21上均安装有振动电机9；原料料斗7的出口端上安装有原料供料阀门35、二次粉碎料斗8上安装有二次粉碎供料阀门36。

冷却部分包括冷却器10、螺旋冷却管11和自增压液氮罐15，螺旋冷却管11的主体安装在冷却器10中，冷却器10通过液氮阀门12与自增压液氮罐15相连通，在螺旋冷却管11上安装有温度传感器13和电热丝32，温度传感器13和电热丝32均受控于温度监测仪31；所述的冷却器10的底部安装有低温泄压阀30和液氮释放口33。

所述的冷却器10的底部通过管路与粉末分离仓20的顶部相连接，以使粉末分离仓20保持所需的低温温度。

通过改变螺旋冷却管11的长度从而改变高压空气与粉末混合流冷却后的最终温度，混合流能够达到的最终温度范围是-120℃~-180℃。

所述的制粉喷嘴19之间的间距能根据不同的混合流压力、温度、流量以及不同的粉末种类、粒径进行调节，以达到最优的粉碎效果。所述的粉碎室18采用304不锈钢制作；在连接制粉喷嘴19与螺旋冷却管11的管道上安装有低温流量调节阀14。

所述的粉碎室18中安装有喷嘴辅助对中部分：所述的喷嘴辅助对中部分包括圆形孔板16、激光器17，它利用激光器17产生激光束通过圆形孔板16的中央小孔来实现两个制粉喷嘴19的对中。

所述的粉碎室18、粉末分离仓20和粉末收集箱26均通过抽真空管路与真空泵29相连接。

所述的粉末分离仓20为双层结构，且底部采用锥形设计；连通细筛网21和缓冲器25的管道上安装有的定时器22、电磁阀23和单向阀24，定时器22和电磁阀23电性连接，定时器22控制电磁阀23每隔3分钟开启一次，未通过细筛网21的粉末掉落到缓冲器25中，进而被高压空气流输送到二次粉碎料斗8中；所述的粉末收集箱26为双层结构，且其内部安装有搅拌器27和位置传感器28。

本发明的有益效果：

本发明不仅能够提高制粉的效率，防止制粉过程中出现粉末氧化现象，而且还能够有效地防止粉末凝聚成团，从而获得质量更好、粒径分布更加均匀的微细粉末。

附图说明

图1是本发明的工作原理示意图。

图中：1、高压空气发生器；2、发生器阀门；3、主调压阀；4、高压空气单向阀；5、空气过滤器；6、空气干燥机；7、原料料斗；8、二次粉碎料斗；9、振动电机；10、冷却器；11、螺旋冷却管；12、液氮阀门；13、温度传感器；14、低温流量调节阀；15、自增压液氮罐；16、圆形孔板；17、激光器；18、粉碎室；19、制粉喷嘴；20、粉末分离仓；21、细筛网；22、定时器；23、电磁阀；24、单向阀；25、缓冲器；26、粉末收集箱；27、搅拌器；28、位置传感器；29、真空泵；30、低温泄压阀；31、温度监测仪；32、电热丝；33、液氮释放口；34、副调压阀；35、原料供料阀门；36、二次粉碎供料阀门。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但本发明并不仅仅限于实施例所公开的内容。

如图1所示。

一种低温辅助气流磨制粉装置，它包括：

一高压空气发生部分：所述的高压空气发生部分所述的高压空气发生部分包括依次连接的高压空气发生器1、发生器阀门2、主调压阀3、高压空气单向阀4、空气过滤器5和空气干燥机6，高压空气发生器1能够产生最大压力为70MPa的高压空气流；空气干燥机6输出的端一路输入螺旋冷却管11并同时将供料部分输出的原料送入其中，另一路通过副调压阀34向缓冲器25供气；

一供料部分：所述的供料部分包括原料料斗7、原料供料阀门35、二次粉碎料斗8、振动电机9、二次粉碎供料阀门36，该部分能够供给粉末原料和需要进行二次粉碎的粉末；所述的原料料斗7和二次粉碎料斗8上均安装有振动电机9；原料料斗7的出口端上安装有原料供料阀门35、二次粉碎料斗8上安装有二次粉碎供料阀门36。

一冷却部分：所述的冷却部分包括冷却器10、螺旋冷却管11、液氮阀门12、温度传感器13、自增压液氮罐15、低温泄压阀30、温度监测仪31、电热丝32、液氮释放口33，该部分利用液氮冷却高压空气与粉末的混合流，以达到后续对粉末原料进行低温粉碎的目的；螺旋冷却管11的主体安装在冷却器10中，冷却器10通过液氮阀门12与自增压液氮罐15相连通，在螺旋冷却管11上安装有温度传感器13和电热丝32，温度传感器13和电热丝32均受控于温度监测仪31；所述的冷却器10的底部安装有低温泄压阀30和液氮释放口33。冷却器10的底部通过管路与粉末分离仓20的顶部相连接，以使粉末分离仓20保持所需的低温温度。具体实施时可通过改变螺旋冷却管11的长度从而改变高压空气与粉末混合流冷却后的最终温度，混合流能够达到的最终温度范围是-120℃~-180℃。

一粉碎部分：所述的粉碎部分包括低温流量调节阀14、粉碎室18、制粉喷嘴19，该部分利用对射颗粒之间发生的高速碰撞使大颗粒粉末原料破碎成为细小的粉末；粉碎部分还安装有一喷嘴辅助对中部分：所述的喷嘴辅助对中部分包括圆形孔板16、激光器17，该部分利用激光器17产生激光束通过圆形孔板16的中央小孔来实现两个制粉喷嘴19的对中；所述的制粉喷嘴19之间的间距能根据不同的混合流压力、温度、流量以及不同的粉末种类、粒径进行调节，以达到最优的粉碎效果。所述的粉碎室18采用304不锈钢制作；在连接制粉喷嘴19与螺旋冷却管11的管道上安装有低温流量调节阀14。所述的粉碎室18通过抽真空管路与真空泵29相连接，以防止粉末在空气中氧化。所述的两个对向安装的制粉喷嘴19与低温流量调节阀14之间的连接管路完全等长。

一粉末分离及收集部分：所述的粉末分离及收集部分包括振动电机9、粉末分离仓20、细筛网21、定时器22、电磁阀23、单向阀24、缓冲器25、粉末收集箱26、搅拌器27、位置传感器28、副调压阀34，该部分能够把达到制备要求的粉末与未达到制备要求的粉末分离并收集达到制备要求的粉末，同时把未达到制备要求的粉末输送到二次粉碎料斗8中进行二次粉碎。细筛网21上安装有振动电机9。粉末分离仓20和粉末收集箱26均通过抽真空管路与真空泵29相连接，以减少粉末在粉末分离仓20和粉末收集箱26中氧化的可能性。粉末分离仓20为双层结构，且底部采用锥形设计；定时器22、电磁阀23和单向阀24安装在连通细筛网21和缓冲器25的管道上，定时器22和电磁阀23电性连接，定时器22控制电磁阀23每隔3分钟开启一次，未通过细筛网21的粉末掉落到缓冲器25中，进而被高压空气流输送到二次粉碎料斗8中；所述的粉末收集箱26为双层结构，且其内部安装有搅拌器27和位置传感器28。

本实施例适用于制备多种金属粉末和非金属粉末，例如：钕铁硼永磁合金粉末、钛合金粉末、不锈钢粉末、氧化铝粉末、碳化硅粉末、立方氮化硼粉末等。

本发明的使用方法和工作原理是：

打开发生器阀门2，高压空气发生器1会产生最大压力为70MPa的高压空气流，高压空气流通过空气过滤器5去除其中可能污染制粉过程的杂质，再通过空气干燥机6去除其中的水分，防止后续粉末与高压空气流混合时粉末受潮凝聚成团影响制粉的效果。经过处理后的洁净、干燥的高压空气流与原料料斗7中的粉末原料混合，原料料斗7上安装有振动电机9，振动电机9不仅能够提高原料料斗7的出粉效率，还能够提高粉末原料与高压空气流混合的均匀性。本发明采用的制粉方式为两路气粉混合射流对撞的气流磨制粉方式，在经过低温流量调节阀14调节流量之后，两路气粉混合射流进入到粉碎室18中，其内部具有两个对向安装且间距可调的制粉喷嘴19。为了保证制粉效果，在装置工作之前，需要对两个制粉喷嘴19进行对中，其方法是：打开激光器17产生激光束，圆形孔板16中央小孔的直径与激光束光斑的直径相同，当激光束完全穿过圆形孔板16中央的小孔时，则表明两个制粉喷嘴19已经对中。气粉混合射流从已经对中且调节好距离的制粉喷嘴19射出之后，高速对向运动的粉末原料颗粒在粉碎室18中发生猛烈碰撞并破碎，实现把大颗粒粉末原料制备成微细粉末。在大颗粒粉末原料碰撞、破碎成细小粉末的过程中，会产生很高的瞬时热量，这种热量不但容易使制备的粉末凝聚成团，而且在制备一些金属粉末时容易造成氧化，极大地影响了制备粉末的质量，因此需要采取降温措施，即在制粉过程之前对高压空气与粉末的混合流进行冷却。在冷却器10中安装有螺旋冷却管11，打开液氮阀门12，自增压液氮罐15中的液氮流入到冷却器10中，对通过螺旋冷却管11的高压空气与粉末的混合流进行冷却，混合流的温度通过温度监测仪31进行实时监测。当冷却器10内部的压力过高时，安装在其底部的低温泄压阀30会自动进行泄压以保证安全。在粉碎室18中粉碎完成的粉末进入到粉末分离仓20中，合格的粉末通过细筛网21进入到粉末收集箱26中，粉末收集箱26中安装有搅拌器27，不断搅拌防止粉末凝聚成团，当粉末收集箱26内部的粉末收集满时，位置传感器28会报警提示。冷却器10中排出的低温氮气会流入到粉末分离仓20和粉末收集箱26的夹层中，作为冷却介质降低粉末分离仓20和粉末收集箱26内部的环境温度，同时真空泵29将粉碎室18、粉末分离仓20和粉末收集箱26的内部均抽成真空状态，这样能够有效地防止粉末在粉碎过程中和粉碎后收集状态下发生氧化以及受潮凝聚成团。粒径未达到要求的粉末通过每隔3分钟开启一次的电磁阀23进入到缓冲器25中，由压缩空气流输送至二次粉碎料斗8中，与新的粉末原料一起再次进入到粉碎室18中进行二次粉碎。在结束粉末制备过程之后，需要打开液氮释放口33放掉冷却器10中多余的液氮，同时让电热丝32加热螺旋冷却管11，防止螺旋冷却管11的内部结冰造成管路堵塞。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种低温辅助气流磨制粉装置，其特征是：它包括：

一高压空气发生部分：所述的高压空气发生部分用于产生高压、洁净、干燥的空气流，以便驱动原料在管道中快速移动至粉碎部分；

一供料部分：所述的供料部分用于将粉末原料和需要进行二次粉碎的粉末送入输送管道中，它包括原料料斗（7）和二次粉碎料斗（8），二次粉碎料斗（8）连接缓冲器（25）；

一冷却部分：所述的冷却部分用于对进入螺旋管道（11）中的高压空气与粉末的混合流进行冷却；它利用液氮冷却高压空气与粉末的混合流，以达到后续对粉末原料进行低温粉碎的目的；

一粉碎部分：所述的粉碎部分利用对射颗粒之间发生的高速碰撞使大颗粒粉末原料破碎成为细小的粉末；粉碎部分由粉碎室（18）和制粉喷嘴（19）组成，制粉喷嘴（19）同轴线对称安装在粉碎室（18）中，两个制粉喷嘴（19）均与螺旋管道（11）相连通；

一粉末分离及收集部分：所述的粉末分离及收集部分包括粉末分离仓（20）、细筛网（21）、缓冲器（25）和粉末收集箱（26），粉末分离仓（20）的进口端与粉碎室（18）的出口端相连通；安装有振动电机的细筛网（21）斜置于粉末分离仓（20）中，在粉末分离仓（20）的下部安装有粉末收集箱（26）用于接收经细筛网（21）筛分后的合格的粉末；细筛网（21）的出料端安装有定时接收需二次粉碎的大粒径粉末的缓冲器（25），缓冲器（25）的出料端通过管道与二次粉碎料斗（8）的输入端相连通，缓冲器（25）由高压空气发生部分提供输送用高压气体；

所述冷却部分包括冷却器（10）、螺旋管道（11）和自增压液氮罐（15），螺旋管道（11）的主体安装在冷却器（10）中，冷却器（10）通过液氮阀门（12）与自增压液氮罐（15）相连通，在螺旋管道（11）上安装有温度传感器（13）和电热丝（32），温度传感器（13）和电热丝（32）均受控于温度监测仪（31）；所述的冷却器（10）的底部安装有低温泄压阀（30）和液氮释放口（33）；所述的冷却器（10）的底部通过管路与粉末分离仓（20）的顶部相连接，以使粉末分离仓（20）保持所需的低温温度；通过改变螺旋管道（11）的长度从而改变高压空气与粉末混合流冷却后的最终温度，混合流能够达到的最终温度范围是-120℃~-180℃；所述的高压空气发生部分包括依次连接的高压空气发生器（1）、发生器阀门（2）、主调压阀（3）、高压空气单向阀（4）、空气过滤器（5）和空气干燥机（6），高压空气发生器（1）能够产生最大压力为70MPa的高压空气流；空气干燥机（6）的输出端一路输入螺旋管道（11）并同时将供料部分输出的原料送入其中，另一路通过副调压阀（34）向缓冲器（25）供气。

2.根据权利要求1所述的低温辅助气流磨制粉装置，其特征是：所述的原料料斗（7）、二次粉碎料斗（8）和细筛网（21）上均安装有振动电机（9）；原料料斗（7）的出口端上安装有原料供料阀门（35）、二次粉碎料斗（8）上安装有二次粉碎供料阀门（36）。

3.根据权利要求1所述的低温辅助气流磨制粉装置，其特征是：所述的制粉喷嘴（19）之间的间距能根据不同的混合流压力、温度、流量以及不同的粉末种类、粒径进行调节，以达到最优的粉碎效果；所述的粉碎室（18）采用304不锈钢制作；在连接制粉喷嘴（19）与螺旋管道（11）的管道上安装有低温流量调节阀（14）。

4.根据权利要求1所述的低温辅助气流磨制粉装置，其特征是：所述的粉碎室（18）中安装有喷嘴辅助对中部分：所述的喷嘴辅助对中部分包括圆形孔板（16）、激光器（17），它利用激光器（17）产生激光束通过圆形孔板（16）的中央小孔来实现两个制粉喷嘴（19）的对中。

5.根据权利要求1所述的低温辅助气流磨制粉装置，其特征是：所述的粉碎室（18）、粉末分离仓（20）和粉末收集箱（26）均通过抽真空管路与真空泵（29）相连接。

6.根据权利要求书1所述的低温辅助气流磨制粉装置，其特征是：所述的粉末分离仓（20）为双层结构，且底部采用锥形设计；连通细筛网（21）和缓冲器（25）的管道上安装有的定时器（22）、电磁阀（23）和单向阀（24），定时器（22）和电磁阀（23）电性连接，定时器（22）控制电磁阀（23）每隔3分钟开启一次，未通过细筛网（21）的粉末掉落到缓冲器（25）中，进而被高压空气流输送到二次粉碎料斗（8）中；所述的粉末收集箱（26）为双层结构，且其内部安装有搅拌器（27）和位置传感器（28）。

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