[發(fā)明專利]一種氣體壓力驅(qū)動式均勻供粉裝置和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610068650.9
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN105712084A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 司朝潤;武偉超
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: B65G53/16
• 分類號: B65G53/16;B65G53/58;B65G53/52
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 劉芳;仇蕾安

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氣體壓力驅(qū)動式均勻供粉裝置和方法，屬于流體機(jī)械技術(shù) 領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代制造工藝的發(fā)展以及新型材料的涌現(xiàn)，微納米級別的粉體逐漸成 為了重要的原材料，如微細(xì)加工技術(shù)、3D打印以及顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料制 備技術(shù)等。在上述技術(shù)中粉體的輸送成為重要的工藝過程，決定了成形產(chǎn)品的 性能，如在顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備工藝中，粉體增強(qiáng)相的含量和分布 規(guī)律對材料性能有極大影響，因此粉體材料的均勻供給成為了采用粉體原材料 的成形工藝中的關(guān)鍵技術(shù)。

氣力輸送是粉體材料最常用的輸送方式，文獻(xiàn)1(陳剛.液體金屬與合金的 固體霧化原理及工藝的研究[D].長沙:湖南大學(xué),2005.)提出了一種可調(diào)節(jié)式流 態(tài)化床供粉裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，由螺旋桿2，粉倉3，流態(tài)化床5，調(diào)節(jié) 手柄6等組成。該裝置通過調(diào)節(jié)手柄6旋轉(zhuǎn)螺旋桿2，相應(yīng)地會提升流態(tài)化床5 的高度。能在一定程度上解決傳統(tǒng)流態(tài)化床中，由于粉倉中粉體材料減少引起 的兩相流中固相濃度逐漸降低的缺陷。由于粉倉中兩相氣流特性復(fù)雜，通過氣 流帶走的粉末量很難精確算計(jì)，因此通過調(diào)節(jié)流態(tài)化高度可以一定程度上緩解 傳統(tǒng)裝置的缺陷，但很難實(shí)現(xiàn)精確控制和實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。粉體材料氣力輸送的優(yōu)點(diǎn) 主要體現(xiàn)在輸送設(shè)備簡單，受空間和環(huán)境影響小且成本較低，根據(jù)上述分析也 可以看出其缺陷主要在于很難實(shí)現(xiàn)粉末的精確供給和實(shí)時(shí)控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種氣體壓力驅(qū)動式均勻供粉裝置和方法，通過本發(fā) 明提供的裝置和方法能夠?qū)崿F(xiàn)粉末材料的精確供給和實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，并且產(chǎn)生的兩 相流中氣-固兩相混合均勻無分層和顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象，特別適合對粉末材料加入量 和分布均勻性有較高要求的成形方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種氣體壓力驅(qū)動式均勻供粉裝置，包括補(bǔ)壓氣體管路、粉倉、球閥、隔 板、混粉器及輸送氣體管路；粉倉與補(bǔ)壓氣體管路相連；粉倉下端連接球閥； 混粉器位于球閥下方，隔板設(shè)置于混粉器與球閥之間，且隔板中心處設(shè)有過粉 孔；混粉器由殼體、收縮擴(kuò)張管、及噴嘴構(gòu)成，噴嘴和收縮擴(kuò)張管共軸設(shè)置于 殼體內(nèi)，噴嘴與收縮擴(kuò)張管之間形成空腔作為混粉室，噴嘴的進(jìn)氣口與輸送氣 體管路相連；所述噴嘴為收縮形，所述收縮擴(kuò)張管的收縮段和擴(kuò)張段之間有一 個等徑段。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述隔板中心處的過粉孔直徑d在0.1～2.0mm之間，通 過改變過粉孔的直徑也可以調(diào)節(jié)供粉速。

進(jìn)一步地，本發(fā)明輸送氣體管路中輸送氣體的壓力為0.2～1.0MPa；補(bǔ)壓氣 體管路中補(bǔ)壓氣體壓力為0.4～1.2MPa。

一種氣體壓力驅(qū)動式均勻供粉裝置的供粉方法，步驟如下：

步驟1：將粉體材料置于粉倉中；

步驟2：補(bǔ)壓氣體管路和輸送氣體管路分別與帶有減速器的氣瓶連接，檢查 管路氣密性保證不漏氣；

步驟3：分別開啟補(bǔ)壓氣體管路和輸送氣體管路連接的球閥調(diào)節(jié)至所需氣體 壓力后開啟球閥，粉末在粉倉和混粉室之間的氣體壓力差值驅(qū)動下經(jīng)隔板中心 的過粉孔進(jìn)入混粉室與輸送氣體混合，氣-固兩相流流經(jīng)收縮擴(kuò)張管時(shí)進(jìn)一步混 合均勻形成具有一定速度的氣-固均勻兩相流，粉末的供給速度由粉倉和混粉室 之間的氣體壓力差值和過粉孔直徑?jīng)Q定，在單次供粉過程中通過調(diào)節(jié)補(bǔ)壓氣體 壓力對供粉量進(jìn)行實(shí)時(shí)控制；

步驟4：供粉完成后關(guān)閉球閥和氣體減速器。

本發(fā)明提出的氣體壓力驅(qū)動式均勻供粉裝置和方法，通過提高粉倉和混粉 室之間的壓力差值使之成為粉末運(yùn)動的主要驅(qū)動力，有效的避免了粉末自重和 粉倉中粉末量變化對供粉速度的影響，具有如下的有益效果：

(1)本發(fā)明避免了傳統(tǒng)流態(tài)化床供粉裝置中由于粉倉中粉末逐漸減小帶的 供粉速度波動，有效實(shí)現(xiàn)了粉體材料的氣動力精確供給。

(2)本發(fā)明通過調(diào)節(jié)過粉孔直徑和補(bǔ)壓氣體壓力可以獲得不同的粉末供給 速度，在單次供粉過程中可以通過改變補(bǔ)壓氣體壓力對供粉速度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié) 并且不會改變輸送氣體壓力和氣體消耗量。

(3)本發(fā)明氣-固兩相流經(jīng)過了兩次混合過程且最終在收縮擴(kuò)張管中進(jìn)行了 加速，粉體材料與輸送氣體混合均勻且具有一定速度，具有一定速度的氣-固兩 相均勻流在管路輸送過程中能夠避免粉末的團(tuán)聚、分層和沉積等現(xiàn)象。