CN119370611B 一种用于等离子体球化粉末的送粉方法 （西安优耐特容器制造有限公司）

(19)国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号CN119370611B(65)同一申请的已公布的文献号(73)专利权人西安优耐特容器制造有限公司地址710299陕西省西安市西安经济技术开发区泾渭工业园西金路(72)发明人刘璐高岭孙杨王一安韩利强汪舸王娅辉张卫刚(74)专利代理机构西安毅联专利代理有限公司专利代理师徐泽鹏B22F1/14(2022.01)审查员郭洋民一种用于等离子体球化粉末的送粉方法本申请属于金属粉末的加工技术领域，本申请公开了一种用于等离子体球化粉末的送粉方着所述送粉管的送粉段以直线运动轨迹进行输送；随后粉末进入所述送粉管的出粉段，粉末在出粉段输送的过程中，出粉段的内壁截面不断减小，使得粉末的流速变大；粉末从所述出粉段的出口输出后，粉末形成汇流，且粉末形成的气流的截面积变大，但粉末形成的气流的截面积小于等离子体区域；粉末在所述送粉管运动的过程中通过水冷机构对送粉管进行降温。本申请解决了现有技术中直管式送粉装置在输送粉末时，难以21.一种用于等离子体球化粉末的送粉方法，其特征在于，包括以下步骤：将粉末送入送粉管(1)后，粉末沿着所述送粉管(1)的送粉段(2)以直线运动轨迹进行随后粉末进入所述送粉管(1)的出粉段(3),粉末在出粉段(3)输送的过程中，出粉段(3)的内壁截面不断减小，使得粉末的流速变大；所述出粉段(3)的内壁周向均布有多个螺旋形的导气槽(4),粉末在出粉段(3)移动1/2~3/4的出粉段(3)长度后，粉末气流的外层在所述导气槽(4)的作用下进行旋转；粉末从所述出粉段(3)的出口输出后，粉末形成汇流，且粉末形成的气流的截面积变大，导气槽(4)使得粉末形成的气流的截面积变大的幅度减小；但粉末形成的气流的截面积小于等离子体区域；粉末在所述送粉管(1)运动的过程中通过水冷机构对送粉管(1)进行降温。2.根据权利要求1所述的用于等离子体球化粉末的送粉方法，其特征在于：通过调整出粉段(3)的内壁和出粉段(3)的轴线之间的夹角来调节粉末气流的流速，并改变粉末的汇流3.根据权利要求1所述的用于等离子体球化粉末的送粉方法，其特征在于：通过调整导气槽(4)的旋转角度来调节粉末的旋转力和轴向力，使粉末气流全部进入等离子体区域。4.根据权利要求3所述的用于等离子体球化粉末的送粉方法，其特征在于：导气槽(4)的旋转角度为7°,出粉段(3)的内壁和出粉段(3)的轴线之间的夹角为15°。5.根据权利要求2所述的用于等离子体球化粉末的送粉方法，其特征在于：向筒形结构的内水冷腔(21)注入设定压力的冷却水，冷却水沿着内水冷腔(21)的切线方向注入，使冷却水形成湍流的流动状态，直至移动至外水冷腔(22)和内水冷腔(21)的交汇处，在这过程中冷却水对送粉管(1)进行降温。6.根据权利要求5所述的用于等离子体球化粉末的送粉方法，其特征在于：外水冷腔(22)为筒形结构，外水冷腔(22)套装于内水冷腔(21)上，冷却水从外水冷腔(22)和内水冷腔(21)的交汇处进入外水冷腔(22),直至冷却水从外水冷腔(22)端部的出口排出，在这过程中冷却水对内水冷腔(21)的冷却水进行降温。7.根据权利要求6所述的用于等离子体球化粉末的送粉方法，其特征在于：水冷机构的端盖(7)安装时，端盖(7)上的锥形结构的对接环(20)以旋转、横移的方式进入送粉管(1)端面的锥形结构的对接槽(18)内，对接槽(18)和对接环(20)之间形成锥形的密封面。8.根据权利要求7所述的用于等离子体球化粉末的送粉方法，其特征在于：对接槽(18)和对接环(20)侧壁之间的水冷外密封圈(15)以及对接槽(18)的槽底密封圈(19)能够实现双重密封结构，从而降低水从水冷腔经端盖(7)和送粉管(1)的密封面之间渗漏的几率。3技术领域[0001]本申请属于金属粉末的加工技术领域，具体涉及一种用于等离子体球化粉末的送粉方法。背景技术[0002]球形粉体凭借其卓越的流动性、极低的应力状态以及出众的堆积密度，在众多高科技领域中展现出了广泛的应用潜力。这些特性使得球形粉体成为增材制造、精密集成电路制造、高效热管理材料以及新能源技术不可或缺的组成部分。特别是在通过先进的等离子体球化法制备的球形粉体中，更是融合了粉体分散均匀、纯度高、球形度近乎完美的优点，进一步巩固了其在球形粉体制备领域的领先地位。[0003]在粉末球化技术的核心等离子体产生装置方面，目前主要存在射频等离子体产生装置、微波等离子体产生装置和直流等离子体产生装置三种类型。尽管射频与微波等离子体产生装置在技术上能够提供高质量的等离子体环境，但其高昂的设备成本和相对较低的产量限制了它们在大规模生产中的应用。相比之下，直流等离子体产生装置凭借其低成本、高效率以及广泛的适用性，成为了球形粉体大规模生产的理想选择。[0004]直流等离子体产生装置所激发的等离子体，不仅能量集中度高、密度大，而且拥有显著的温度梯度，这为粉末的快速球化提供了理想的条件。具体来说，不规则形状的粉末颗粒在穿越等离子体区域时，会经历快速加热直至熔化，随后在极高的温度梯度作用下迅速冷却凝固，最终转变为表面光滑、形态规整[0005]然而，在实际操作中，直流等离子体产生装置也面临着一系列挑战。尤其是其等离子体中心区域虽然温度极高，但这一高温区域相对狭窄，使得粉末的有效处理变得复杂。传统的直管式送粉装置在输送粉末时，粉末区域在离开装置后会逐渐扩大，导致难以确保所有待处理的粉末都能被精准送入等离子体中心区域。为了应对这一问题，虽然可以通过减小送粉装置的尺寸和减少送粉量来尝试解决，但这无疑会牺牲生产效率。此外，等离子体区域的高温度梯度和由此产生的较大刚度，使得部分粉末即使看似接近等离子体区域，也可能因能量不足而无法真正进入，反而被等离子体的扰流带走。这些问题不仅严重削弱了等离子体的球化效果，还极大地限制了直流等离子体技术在提高球形粉体产量方面的潜力。发明内容[0006]本申请实施例通过提供一种用于等离子体球化粉末的送粉方法，解决了现有技术中直管式送粉装置在输送粉末时，难以确保所有待处理的粉末都能被精准送入等离子体中心区域的问题。[0007]为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种用于等离子体球化粉末的送粉方[0008]将粉末送入送粉管后，粉末沿着所述送粉管的送粉段以直线运动轨迹进行输送；[0009]随后粉末进入所述送粉管的出粉段，粉末在出粉段输送的过程中，出粉段的内壁4截面不断减小，使得粉末的流速变大；[0010]粉末从所述出粉段的出口输出后，粉末形成汇流，且粉末形成的气流的截面积变大，但粉末形成的气流的截面积小于等离子体区域；[0011]粉末在所述送粉管运动的过程中通过水冷机构对送粉管进行降温。[0012]在一种可能的实现方式中，所述出粉段的内壁周向均布有多个螺旋形的导气槽，粉末气流的外层在所述导气槽的作用下进行旋转，使得粉末从出粉段的出口输出后，粉末形成的气流的截面积变大的幅度减小。[0013]在一种可能的实现方式中，粉末在出粉段输送的过程中，出粉段的内壁截面不断减小，粉末的流速变大，粉末在出粉段移动1/2～3/4的出粉段长度后，粉末在导气槽的作用下进行旋转。[0014]在一种可能的实现方式中，通过调整出粉段的内壁和出粉段的轴线之间的夹角来调节粉末气流的流速，并改变粉末的汇流效果。[0015]在一种可能的实现方式中，通过调整导气槽的旋转角度来调节粉末的旋转力和轴向力，使粉末气流全部进入等离子体区域。[0016]在一种可能的实现方式中，导气槽的旋转角度为7°,出粉段的内壁和出粉段的轴[0017]在一种可能的实现方式中，向筒形结构的内水冷腔注入设定压力的冷却水，冷却水沿着内水冷腔的切线方向注入，使冷却水形成湍流的流动状态，直至移动至外水冷腔和内水冷腔的交汇处，在这过程中冷却水对送粉管进行降温。[0018]在一种可能的实现方式中，外水冷腔为筒形结构，外水冷腔套装于内水冷腔上却水从外水冷腔和内水冷腔的交汇处进入外水冷腔，直至冷却水从外水冷腔端部的出口排出，在这过程中冷却水对内水冷腔的冷却水进行降温。[0019]在一种可能的实现方式中，水冷机构的端盖安装时，端盖上的锥形结构的对接环以旋转、横移的方式进入送粉管端面的锥形结构的对接槽内，对接槽和对接环之间形成锥形的密封面。[0020]在一种可能的实现方式中，对接槽和对接环侧壁之间的水冷外密封圈以及对接槽的槽底密封圈能够实现双重密封结构，从而降低水从水冷腔经端盖和送粉管的密封面之间渗漏的几率。[0021]本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：[0022]本发明实施例提供了一种用于等离子体球化粉末的送粉方法，粉末在出粉段输送此从出粉段的出口输出后的粉末的气流具有能量高、流速快的特点，使得从出粉段的出口输出后的粉末气流的截面积相对现有粉末气流不容易变大，即粉末从出粉段的出口输出后，粉末形成的气流的截面积虽然会变大，但比现有技术中的截面积小很多，因此完全能够符合等离子体区域的接收范围。从出粉段的出口输出的粉末气流具有能量高、流速快的特点，因此出粉段的出口处相对于现有技术更容易出现烧蚀的问题，而本发明通过水冷机构对送粉管进行降温，能够很好地解决这一问题，从而提高该装置的使用寿命，本发明能够保证粉末全部进入等离子体区域，防止被等离子体的扰流带走，进而保证等离子体的球化效果，从而极大地提高了直流等离子体生产的球形粉体的产量。5附图说明[0023]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0024]图1为本发明实施例一提供的用于等离子体球化粉末的送粉装置的结构示意图。[0025]图2为本发明实施例提供的出粉段的结构示意图一。[0026]图3为本发明实施例提供的出粉段的结构示意图二。[0027]图4为本发明实施例二提供的用于等离子体球化粉末的送粉装置的结构示意图。[0028]图5为本发明实施例二提供的用于等离子体球化粉末的送粉装置的端盖的分离状态示意图。[0029]附图标记：1-送粉管；2-送粉段；3-出粉段；4-导气槽；5-进水管；6-回水管；7-端盖；8-第一堵环；9-冷却水进水接头；10-第二堵环；11-冷却水出水接头；12-送粉密封圈；13-圆环体；14-圆环面；15-水冷外密封圈；16-水冷内密封圈；17-连接座；18-对接槽；19-槽底密封圈；20-对接环；21-内水冷腔；22-外水冷腔。具体实施方式[0030]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。[0032]如图1至图5所示，本发明实施例提供的用于等离子体球化粉末的送粉方法，采用了一种用于等离子体球化粉末的送粉装置，包括送粉管1和水冷机构。[0033]送粉管1包括送粉段2和出粉段3,出粉段3的内壁为锥形结构，出粉段3的大口端连接于送粉段2的出口，出粉段3的内壁周向均布有多个导气槽4,导气槽4沿出粉段3的轴线螺旋设置。[0034]送粉管1上套设有水冷机构。[0035]本实施例中，出粉段3的内壁的圆锥半角为5°~60°。[0036]本实施例中，导气槽4的旋转角度为3°~15°。[0037]本实施例中，水冷机构包括进水管5、回水管6和端盖7。6[0038]进水管5同轴套装于送粉管1上，进水管5的后端通过第一堵环8和送粉管1外壁密封连接。进水管5的后部设置有冷却水进水接头9。[0039]回水管6同轴套装于进水管5上，回水管6的后端通过第二堵环10和进水管5的外壁密封连接，回水管6的后部设置有冷却水出水接头11,回水管6的前端通过端盖7和送粉管1的出口端密封连接，进水管5的前端和端盖7间隔设置。[0040]需要说明的是，水冷机构形成了如图1所示的外水冷腔22和内水冷腔21。第一堵环8和第二堵环10均通过焊接的方式进行连接。端盖7处温度高，因此易损坏，采用独立设计不仅可以降低加工成本，而且易于更换。水冷机构形成了图示中的换热空间，换热空间一侧的截面呈n字型。冷却水进水接头9与进水管5的内壁相切，从而提高换热效率。[0041]本实施例一中，送粉段2和出粉段3通过螺纹连接，送粉段2和出粉段3的对接面之间设置有送粉密封圈12。[0042]需要说明的是，送粉密封圈12用于保证送粉段2和出粉段3之间的密封性。送粉段2采用独立设计不仅可以降低加工成本，而且易于更换。[0043]本实施例一中，端盖7包括相连接的圆环体13和圆环面14,圆环体13为筒形结构，圆环体13和圆环面14的截面为L型结构。圆环体13的端部和回水管6的前端螺纹连接，圆环体13和回水管6的对接面之间设置有水冷外密封圈15。[0044]圆环面14和送粉段2的对接面之间设置有水冷内密封圈16。[0045]需要说明的是，圆环面14和送粉段2的对接处、送粉段2和出粉段3的对接处以及圆环体13和回水管6的对接面处均设置有台阶，台阶能够提高密封效果，同时还能够使对接处平滑过渡。通过圆环体13和回水管6的螺纹连接使圆环面14和送粉段2形成抵接的连接方3可选用不锈钢、铝合金、铜合金、钨合金或者钛合金，本高，传热效果好，因此送粉管1容易通过水冷机构进行降[0047]本实施例中，回水管6上安装有连接座17,连接座17上设置有安装孔。[0048]需要说明的是，该装置通过连接座17安装到等离子体球化设备上或等离子体球化[0049]本实施例二中，送粉段2端面的周向设置有环形的对接槽18,对接槽18的截面为锥形结构，对接槽18的底部设置有槽底密封圈19。[0050]端盖7包括圆环体13、圆环面14和对接环20,圆环体13为筒形结构，圆环体13的后端和回水管6的前端螺纹连接，圆环体13和回水管6的对接面之间设置有水冷外密封圈15。[0051]圆环面14的外圈连接于圆环体13的前端，圆环面14的内圈设置有对接环20,对接环20侧壁的截面为锥形结构，对接环20插接于对接槽18内，对接环20的端部与槽底密封圈19抵接。[0052]本实施例二中，对接环20的外壁设置有水冷内密封圈16,对接槽18的内壁和水冷内密封圈16抵接。[0053]需要说明的是，本实施例送粉段2和出粉段3为一体式结构，从而无需担心送粉段2和出粉段3之间的密封问题。[0054]本实施例的多种密封圈可选用氟橡胶或者硅橡胶。7[0055]如图1至图5所示，本发明实施例提供的用于等离子体球化粉末的送粉方法，包括以下步骤：[0056]将粉末送入送粉管1后，粉末沿着送粉管1的送粉段2以直线运动轨迹进行输送。[0057]随后粉末进入送粉管1的出粉段3,粉末在出粉段3输送的过程中，出粉段3的内壁截面不断减小，使得粉末的流速变大。[0058]粉末从出粉段3的出口输出后，粉末形成汇流，且粉末形成的气流的截面积变大，但粉末形成的气流的截面积小于等离子体区域。[0059]粉末在送粉管1运动的过程中通过水冷机构对送粉管1进行降温。[0060]需要说明的是，粉末在出粉段3输送的过程中，出粉段3的截面不断减小，根据伯努利原理，粉末的流速变大，且粉末形成汇流，因此从出粉段3的出口输出后的粉末的气流具有能量高、流速快的特点，使得从出粉段3的出口输出后的粉末气流的截面积相对现有粉末气流不容易变大，即粉末从出粉段3的出口输出后，粉末形成的气流的截面积虽然会变大，但比现有技术中的截面积小很多，因此完全能够符合等离子体区域的接收范围。从出粉段3的出口输出的粉末气流具有能量高、流速快的特点，因此出粉段3的出口处相对于现有技术更容易出现烧蚀的问题，而本发明通过水冷机构对送粉管1进行降温，能够很好地解决这一问题，从而提高该装置的使用寿命，本发明能够保证粉末全部进入等离子体区域，防止被等离子体的扰流带走，进而保证等离子体的球化效果，从而极大地提高了直流等离子体生产的球形粉体的产量。[0061]该装置使用前进行密封测试，首先通过冷却水进水接头9和冷却水出水接头11分别连接水源，然后通入0.4MPa～0.6MPa的冷却水，保持30分钟，如无冷却水泄露，则将冷却水断开并排除管道中的冷却水，最后将该装置通过连接座17安装到设备上。如在打压或者使用时由于烧蚀出现冷却水泄露的情况，则先通过连接座17将该装置从设备上拆下来，然[0062]本实施例中，出粉段3的内壁周向均布有多个螺旋形的导气槽4,粉末气流的外层在导气槽4的作用下进行旋转，使得粉末从出粉段3的出口输出后，粉末形成的气流的截面积变大的幅度减小。[0063]需要说明的是，粉末气流的外层在导气槽4的作用下进行旋转，通过使粉末气流的外层旋转，能够使从出粉段3的出口输出后的粉末气流的截面积相对现有粉末气流更不容易变大，这样的粉末气流可以突破等离子体区域的刚度，进而顺利到达等离子体区域。[0064]本实施例中，粉末在出粉段3输送的过程中，出粉段3的内壁截面不断减小，粉末的流速变大，粉末在出粉段3移动1/2～3/4的出粉段3长度后，粉末在导气槽4的作用下进行旋转。[0065]本实施例中，导气槽4在出粉段3的轴线的投影长度为出粉段3的长度的1/4～1/2。[0066]需要说明的是，导气槽4会降低粉末气流的能量，即粉末气流的速度会降低，因此导气槽4的长度设置还能降低粉末气流的速度的损失量。如果导气槽4设置在出粉段3的进口处，那么会提前使气流的轴向力转化为旋转力，再叠加锥形结构的出粉段3内壁产生的汇流效果，气流有可能还没有到出粉段3的出口时，即粉末气流在出粉段3中部的某个位置就会聚到一块，这样的话速度损失更大，甚至有可能堵塞在出粉段3内。导气槽4的长度设置还8能够降低加工难度。[0067]本实施例中，通过调整出粉段3的内壁和出粉段3的轴线之间的夹角来调节粉末气[0068]本实施例中，通过调整导气槽4的旋转角度来调节粉末的旋转力和轴向力，使粉末气流全部进入等离子体区域。[0069]本实施例中，导气槽4的旋转角度为7°,出粉段3的内壁和出粉段3的轴线之间的夹[0070]需要说明的是，出粉段3的内壁的圆锥半角优选15°,这个尺寸能够使粉末气流过渡的更加平稳，出粉段3的内壁的圆锥半角过大会使粉末气流速度变大，使粉末堆积在出粉口，进而堵塞送粉管1,出粉段3的内壁的圆锥半角太小的话汇流效果也有限。[0071]导气槽4的旋转角度是指导气槽4两端连线和出粉段3的轴线的夹角，导气槽4的旋转角度优选7°,导气槽4能够将粉末气流的轴向力变成周向的旋转力，这个尺寸是根据圆锥半角以及需要粉末气流旋转的力度综合分析得出的，导气槽4的旋转角度太大的话本身加工是有困难的，且粉末气流的旋转力太大，会降低轴向力，使其难以到达等离子体区域，粉