CN111715885A - 一种用于圆球形铜粉生产的旋流式水冷成型设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于圆球形铜粉生产的旋流式水冷成型设备及方法，涉及铜粉生产领域，包括雾化筒，所述雾化筒包括储液仓，位于储液仓下方设置有与储液仓隔离的冷却仓，所述储液仓底面中部设置出液孔，位于冷却仓内固定有通过第一水管与雾化筒外部连通的高压水盘，位于所述高压水盘下方设置有内部为空腔的转台，所述转台的空腔通过支管与竖管固定连接，所述竖管上同轴固定连接有若干喷水环，若干所述喷水环之间通过横管连通，所述喷水环上侧面设置有环缝，本发明中，喷水环所喷出的水形成水幕，对溅射的铜液进行二次冷却，转台上形成一层防撞层，避免颗粒冲击转台而变形，使喷水环喷出的水幕随喷水环旋转，使铜粉本身旋转，提高球形度。

Description

一种用于圆球形铜粉生产的旋流式水冷成型设备及方法

技术领域

本发明涉及铜粉生产领域，尤其涉及一种用于圆球形铜粉生产的旋流式水冷成型设备及方法。

背景技术

铜粉是用于冶炼铜制产品、铜合金产品的重要材料，目前主流的铜粉生产方法是水雾化法，即采用高压水冲击熔融铜液使其形成粒径较小的颗粒，而铜粉产品的颗粒类似于球形的程度是衡量产品品质的重要参数。

专利号为CN105648303B公开了一种提高雾化法制备不锈钢粉末球形度的方法，通过降低不锈钢中能使表面张力减小的氧、氮和硫等元素的含量，控制能使表面张力增大的元素硅的含量在目标不锈钢标准成分上限，并添加能使表面张力增大的微量元素硼，使得在不影响不锈钢性能的基础上显著提高不锈钢熔体液滴的表面张力，使不锈钢熔体液滴在雾化时能够在更大的表面张力作用下收缩成球形度更好的粉末，实现提高雾化法制备不锈钢粉末球形度的目的。

但是由于在受到高压水冲击下的铜液被击碎成粉状的同时，其以高速运动状态撞向冷却仓内壁，即使受到高压水冲击，也有大量的颗粒因未冷却至有足够的强度在此种冲击程度下而不变形，因此铜粉颗粒球形度仍不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于圆球形铜粉生产的旋流式水冷成型设备及方法，以解决上述技术问题。

本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：一种用于圆球形铜粉生产的旋流式水冷成型设备，包括雾化筒，所述雾化筒包括储液仓，位于储液仓下方设置有与储液仓隔离的冷却仓，所述储液仓底面中部设置出液孔，位于冷却仓内固定有通过第一水管与雾化筒外部连通的高压水盘，位于所述高压水盘下方设置有内部为空腔的转台，所述转台的空腔通过支管与竖管固定连接，所述竖管上同轴固定连接有若干喷水环，若干所述喷水环之间通过横管连通，所述喷水环上侧面设置有环缝，所述环缝与水平面之间的夹角为锐角，所述转台与冷却仓内的托架转动连接，所述转台底端与导流机构转动连接，所述导流机构通过第二水管与冷却仓外侧连通；

在冷却仓内设置内部为空腔的转台，通过转台连通导流机构与喷水环，同轴固定连接且连通的多个喷水环上分别设置环缝，使喷出的水形成一层水幕，利用水幕对溅射的未冷却至足够温度的颗粒进一步冷却，同时水幕还能够对颗粒起到阻力作用，降低颗粒射速，从而提高产品的球形度。

优选的，所述高压水盘上设置有呈环形阵列的喷孔，所述喷孔与第一水管连通；

高压水盘上呈环形阵列的通孔作用于聚集的铜液上对铜液产生冲击，使铜液雾化形成颗粒状的铜粉。

优选的，所述转台形状为顶端开口的空心圆台状，且转台顶端直径大于底端直径，所述竖管与转台同轴固定连接，所述竖管底端与转台之间留有间隙；

转台设置为顶部直径较大的圆台状，使喷水环所喷出的水以及颗粒能够在转台内聚集，同时转台与导流机构转动连接，当转台转动时，使转台内聚集的水能够形成一层贴在转台内侧的防撞层，避免铜粉颗粒直接冲击转台内壁而导致变形。

优选的，所述喷水环竖截面为设置有开口的锐角三角形，位于喷水环内部固定连接有与喷水环一侧边平行且与另一侧边端部固定连接的挡环；

喷水环设置为锐角三角形状，避免下落的颗粒堆积在喷水环上，喷水环内部设置挡环，与喷水环一侧面配合形成环缝，使水以水幕的形式喷出。

优选的，所述环缝内设置有固定连接挡环、喷水环中平行于挡环一侧边的若干斜板，若干所述斜板以喷水环轴线为中心呈环形阵列，所述斜板相对于喷水环的轴线倾斜；

在挡环和喷水环中与挡环平行的一侧边固定连接斜板，增强挡环的强度，斜板相对喷水环的轴线倾斜，使两个斜板之间的环缝喷出的水形成独立的一道水幕，且使相邻水幕之间竖直方向上相交，避免水幕之间留有间隙。

优选的，所述转台中部固定连接有花键套，所述花键套与花键筒轴向滑动连接，所述花键筒侧面上、下两端分别设置有料槽，所述花键筒底端与滑杆固定连接，所述滑杆与滑筒轴向相对滑动且径向固定，位于所述滑筒内设置有压缩弹簧；

在转台中部连接花键套，使其与花键筒轴向滑动连接，并在花键筒上、下两端设置料槽，使转台内的粉料能够进入到花键筒中，花键筒与压缩弹簧连接，使其在一定的压力值内底端的料槽与花键套平齐，避免转台内部的水流失，并在花键筒的重力达到一定值时，使转筒内的粉料排出。

优选的，所述导流机构包括导流盘，所述导流盘侧面与第二水管切向连通，位于所述导流盘内设置有与其通过轮轴转动连接的水轮，所述轮轴顶端贯穿导流盘与滑筒底端固定连接；

导流机构设置轮盘与第二水管连通，并在导流盘内设置轮轴与滑筒固定连接的水轮，利用水压驱动转台转动。

优选的，所述导流盘与导流管连通，所述导流管顶端与托架中部的导流筒底端连通，所述导流筒与转台底端连通且相对转动；

导流盘通过导流管与导流筒连通，导流筒与转台连通，使第二水管与喷水环连通，同时导流筒与转台轴向相对转动，使转台能够在转动过程中保持水流通路。

优选的，所述转台顶端边缘与冷却仓内壁之间留有间隙，位于所述冷却仓内壁转台下方设置有环形的水槽，所述水槽外侧设置有与冷却仓外侧连通的排水管，所述排水管与水槽连接处设置有竖向滑动的浮体阀门，所述浮体阀门包括与冷却仓内壁贴合的密封板，所述密封板上部固定连接有浮筒；

在冷却仓内壁设置水槽，使转台内多余的水量在转动过程中进入到水槽内，并在水槽与排水管的连接处设置浮体阀门，利用水的浮力控制阀门开闭，在排水过程中，使冷却仓内部与外壁相对封闭。

本发明的有益效果是：

1、冷却仓内设置转台，转台上设置多个同轴固定连接的喷水环，使喷水环所喷出的水形成水幕，对溅射的铜液进行二次冷却，喷水环喷出的水落在可转动的转台上，在转台上形成一层防撞层，避免颗粒冲击转台而变形，同时转台与喷水环固定连接，使喷水环喷出的水幕随喷水环旋转，对溅射的铜粉产生横向的摩擦力，使铜粉本身旋转，提高球形度；

2、喷水环中位于挡环与一侧面之间通过斜板固定连接，增强挡环抗压强度，同时使喷水环喷水所形成的水幕竖直方向上无间隙配合，形成将转台截面完全笼罩的水幕，避免遗漏铜粉颗粒；

3、将花键筒与花键套配合使冷却后的粉料能够进入到花键筒内，并将花键筒与连接有弹簧、滑筒的滑杆固定，在花键筒内粉料量不足时，使花键筒底端的料槽位于花键套所在的平面内，避免转台内的水流失，在花键筒内粉料量足够时，使粉体排出；

4、在冷却仓内设置水槽用以收集转台内多余的水并将水排出，设置浮体阀门，使水槽连接的排水管排水时，冷却仓内、外保持相对隔离，避免冷却仓外部空气进入冷区仓内导致未固化的铜液被氧化。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明雾化筒的剖视图；

图3为本发明高压水盘的半剖视图

图4为本发明转台的立体结构示意图；

图5为本发明喷水环的剖视图；

图6为本发明导流筒、花键套的剖视图；

图7为本发明导流盘、滑筒的剖视图；

图8为本发明水槽、排水管半剖视图；

附图标记：1、雾化筒；101、注液口；102、储液仓；103、冷却仓；2、第一水管；3、第二水管；4、排水管；5、排料口；6、转台；601、支管；602、横管；7、竖管；8、喷水环；801、挡环；802、环缝；803、斜板；9、高压水盘；901、喷孔；10、水槽；1001、限位块；1002、浮体阀门；1003、密封板；1004、浮筒；11、托架；12、花键套；1201、空腔；13、导流机构；1301、导流盘；1302、导流管；1303、导流筒；1304、水轮；1305、轮轴；14、滑杆；15、滑筒；16、花键筒；1601、料槽；17、压缩弹簧。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。

下面结合附图描述本发明的具体实施例。

实施例1

如图1-5所示，一种用于圆球形铜粉生产的旋流式水冷成型设备，包括雾化筒1，雾化筒1包括储液仓102，位于储液仓102下方设置有与储液仓102隔离的冷却仓103，储液仓102底面中部设置出液孔，位于冷却仓103内固定有通过第一水管2与雾化筒1外部连通的高压水盘9，位于高压水盘9下方设置有内部为空腔1201的转台6，转台6的空腔1201通过支管601与竖管7固定连接，竖管7上同轴固定连接有若干喷水环8，若干喷水环8之间通过横管602连通，喷水环8上侧面设置有环缝802，环缝802与水平面之间的夹角为锐角，转台6与冷却仓103内的托架11转动连接，转台6底端与导流机构13转动连接，导流机构13通过第二水管3与冷却仓103外侧连通。

在生产铜粉时，熔融后的铜液经雾化筒1顶端的注液口101注入到储液仓102内，由储液仓102底面位于高压水盘9轴线上的通孔排出，与第一水管2连接的高压水盘9产生高压水对流下的铜液冲击使其粉碎形成较小颗粒的铜粉，此时第二水管3中的水依次通过导流机构13、转台6进入到喷水环8中，并使水由喷水环8上的环缝802中喷出，由于环缝802与水平面之间的夹角为锐角，在重力作用下使得喷水环8喷出的水形成弧型的水幕，能够对溅射出的未完全固化的铜粉进行二次冷却，同时水幕对为铜粉颗粒产生阻力，降低铜粉颗粒的速度，并在冷却仓103内设置可转动的转台6，使高压水盘9、喷水管中喷落的水及落下的铜粉颗粒收集到转台6中，由于转台6可转动，当转台6以一定的速度转动时，能够使转台6内收集的水在离心力作用下沿转台6内侧形成一道水幕，避免二次冷却后仍不能够完全固化的较大颗粒冲击转台6导致变形而影响圆形度，转台6转动时，与转台6同轴固定连接的喷水环8同时转动，使喷水环8喷出的水幕转动，且水是由喷水环8相外侧喷射的，因此能够对经过水幕的铜粉颗粒产生向喷水环8外侧的摩擦力同时还能够使喷水环8随水幕径向转动产生反向的摩擦，加速铜粉颗粒自转的速率，更易于形成球形的颗粒。

实施例2

如图1-4所示，一种用于圆球形铜粉生产的旋流式水冷成型设备，包括雾化筒1，雾化筒1包括储液仓102，位于储液仓102下方设置有与储液仓102隔离的冷却仓103，储液仓102底面中部设置出液孔，位于冷却仓103内固定有通过第一水管2与雾化筒1外部连通的高压水盘9，位于高压水盘9下方设置有内部为空腔1201的转台6，转台6的空腔1201通过支管601与竖管7固定连接，竖管7上同轴固定连接有若干喷水环8，若干喷水环8之间通过横管602连通，喷水环8上侧面设置有环缝802，环缝802与水平面之间的夹角为锐角，转台6与冷却仓103内的托架11转动连接，转台6底端与导流机构13转动连接，导流机构13通过第二水管3与冷却仓103外侧连通，高压水盘9上设置有呈环形阵列的喷孔901，喷孔901与第一水管2连通，转台6形状为顶端开口的空心圆台状，且转台6顶端直径大于底端直径，竖管7与转台6同轴固定连接，竖管7底端与转台6之间留有间隙，喷水环8竖截面为设置有开口的锐角三角形，位于喷水环8内部固定连接有与喷水环8一侧边平行且与另一侧边端部固定连接的挡环801，环缝802内设置有固定连接挡环801、喷水环8中平行于挡环801一侧边的若干斜板803，若干斜板803以喷水环8轴线为中心呈环形阵列，斜板803相对于喷水环8的轴线倾斜。

高压水盘9底侧的呈环形阵列的通孔轴向相交于高压水盘9轴线上的一点，对流下的铜液进行冲击，高压水盘9需要与铜液流下的通孔同轴固定，转台6设置为圆台状，使进入到转台6内的水流能够沿转台6内侧形成各部分厚度较为均匀的水幕，且能够大面积收集落下的水及铜粉，并使其聚集，喷水环8内部固定连接挡环801，使挡环801与喷水环8一侧配合形成环缝802，使水流喷出形成水幕，将喷水环8设置为锐角三角形状，使喷射角度相较于水平面为锐角，从而喷出的水幕能够覆盖较大面积，多个同轴固定连接的喷水环8能够覆盖整个转台6上端口的面积，挡环801与喷水环8之间通过斜板803固定连接能够加强喷水环8的抗压强度，使两个斜板803之间的水幕边缘相较于相邻的水幕边缘倾斜，形成两个竖直方向上重叠的水幕，避免遗漏铜粉。

实施例3

如图1-8所示，一种用于圆球形铜粉生产的旋流式水冷成型设备，包括雾化筒1，雾化筒1包括储液仓102，位于储液仓102下方设置有与储液仓102隔离的冷却仓103，储液仓102底面中部设置出液孔，位于冷却仓103内固定有通过第一水管2与雾化筒1外部连通的高压水盘9，位于高压水盘9下方设置有内部为空腔1201的转台6，转台6的空腔1201通过支管601与竖管7固定连接，竖管7上同轴固定连接有若干喷水环8，若干喷水环8之间通过横管602连通，喷水环8上侧面设置有环缝802，环缝802与水平面之间的夹角为锐角，转台6与冷却仓103内的托架11转动连接，转台6底端与导流机构13转动连接，导流机构13通过第二水管3与冷却仓103外侧连通，转台6中部固定连接有花键套12，花键套12与花键筒16轴向滑动连接，花键筒16侧面上、下两端分别设置有料槽1601，花键筒16底端与滑杆14固定连接，滑杆14与滑筒15轴向相对滑动且径向固定，位于滑筒15内设置有压缩弹簧17，导流机构13包括导流盘1301，导流盘1301侧面与第二水管3切向连通，位于导流盘1301内设置有与其通过轮轴1305转动连接的水轮1304，轮轴1305顶端贯穿导流盘1301与滑筒15底端固定连接，导流盘1301与导流管1302连通，导流管1302顶端与托架11中部的导流筒1303底端连通，导流筒1303与转台6底端连通且相对转动，转台6顶端边缘与冷却仓103内壁之间留有间隙，位于冷却仓103内壁转台6下方设置有环形的水槽10，水槽10外侧设置有与冷却仓103外侧连通的排水管4，排水管4与水槽10连接处设置有竖向滑动的浮体阀门1002，浮体阀门1002包括与冷却仓103内壁贴合的密封板1003，密封板1003上部固定连接有浮筒1004。

第二水管3中的水流通过导流机构13中的导流盘1301时，在水压作用下能够驱动导流盘1301内转动连接的水轮1304转动，轮轴1305与滑筒15固定连接，滑筒15与滑杆14径向固定连接，滑杆14与花键筒16底端固定连接，花键筒16与花键套12径向固定连接，因此能够使在水压驱动下使转台6转动，同时经过导流盘1301的水再经导流管1302、导流筒1303进入到花键套12内部的空腔1201中，花键套12与导流筒1303转动连接，且花键套12与转台6内部的空腔1201连通，转台6与支管601、竖管7连通，因此能够使水由喷水环8中喷出并使转台6转动，当铜粉落入转台6内上首先与转台6上的水幕接触，能够降低铜粉相对于转台6的冲击力，由于花键筒16与转台6内侧连通，铜粉密度大于水的密度，能够使铜粉沿转台6落入到花键筒16中，当滑键筒内的铜粉达到一定量时，铜粉、花键筒16的重力及转台6内水的压力作用在滑杆14上，使滑杆14压迫压缩弹簧17，滑杆14相对于滑筒15向下滑动，使位于花键筒16侧面下方的料槽1601位于花键套12下方，此时花键筒16仍处于转动状态，能够使铜粉由料槽1601排出，进一步由冷却仓103底端的排料口5排出，由于铜粉此时堵住料槽1601，因此无法使转台6内部的水排出，当转台6内部的水较多时，多余的水在转台6转动过程中由于离心力作用由转台6顶端边缘与冷却仓103之间的间隙排出，排出的水进入到水槽10内，当水槽10内的水浮力足够使浮体阀门1002中浮筒1004上移时，此时浮筒1004连接的密封板1003相对于限位块1001上移，从而使水由排水管4排出，由于排水管4与水槽10连通处位于水槽10中水面以下，因此能够避免冷却仓103内外气压相互干扰，降低铜液在未固化状态下被氧化的可能。

工作原理：本发明在水雾化法生产铜粉时，将第一水管2、第二水管3分别以相应的水压通水，第二水管3所通水的水压根据喷水环8所喷水幕的覆盖面而定，水流经导流机构13、转台6进入到喷水管，由环缝802中喷出的水在一定范围内形成水幕，使高压水盘9冲击铜液产生的未固化成型的铜粉进行二次冷却，避免未成型的铜粉冲击冷却仓103内壁而变形，同时转台6转动，对铜粉产生横向的摩擦力，加速铜粉在落下过程中的自转，进而得到球形度更高的铜粉。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种用于圆球形铜粉生产的旋流式水冷成型设备，包括雾化筒(1)，其特征在于：所述雾化筒(1)包括储液仓(102)，位于储液仓(102)下方设置有与储液仓(102)隔离的冷却仓(103)，所述储液仓(102)底面中部设置出液孔，位于冷却仓(103)内固定有通过第一水管(2)与雾化筒(1)外部连通的高压水盘(9)，位于所述高压水盘(9)下方设置有内部为空腔(1201)的转台(6)，所述转台(6)的空腔(1201)通过支管(601)与竖管(7)固定连接，所述竖管(7)上同轴固定连接有若干喷水环(8)，若干所述喷水环(8)之间通过横管(602)连通，所述喷水环(8)上侧面设置有环缝(802)，所述环缝(802)与水平面之间的夹角为锐角，所述转台(6)与冷却仓(103)内的托架(11)转动连接，所述转台(6)底端与导流机构(13)转动连接，所述导流机构(13)通过第二水管(3)与冷却仓(103)外侧连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于圆球形铜粉生产的旋流式水冷成型设备，其特征在于：所述高压水盘(9)上设置有呈环形阵列的喷孔(901)，所述喷孔(901)与第一水管(2)连通。

3.根据权利要求1所述的一种用于圆球形铜粉生产的旋流式水冷成型设备，其特征在于：所述转台(6)形状为顶端开口的空心圆台状，且转台(6)顶端直径大于底端直径，所述竖管(7)与转台(6)同轴固定连接，所述竖管(7)底端与转台(6)之间留有间隙。

4.根据权利要求3所述的一种用于圆球形铜粉生产的旋流式水冷成型设备，其特征在于：所述喷水环(8)竖截面为设置有开口的锐角三角形，位于喷水环(8)内部固定连接有与喷水环(8)一侧边平行且与另一侧边端部固定连接的挡环(801)。

5.根据权利要求4所述的一种用于圆球形铜粉生产的旋流式水冷成型设备，其特征在于：所述环缝(802)内设置有固定连接挡环(801)、喷水环(8)中平行于挡环(801)一侧边的若干斜板(803)，若干所述斜板(803)以喷水环(8)轴线为中心呈环形阵列，所述斜板(803)相对于喷水环(8)的轴线倾斜。

6.根据权利要求1所述的一种用于圆球形铜粉生产的旋流式水冷成型设备，其特征在于：所述转台(6)中部固定连接有花键套(12)，所述花键套(12)与花键筒(16)轴向滑动连接，所述花键筒(16)侧面上、下两端分别设置有料槽(1601)，所述花键筒(16)底端与滑杆(14)固定连接，所述滑杆(14)与滑筒(15)轴向相对滑动且径向固定，位于所述滑筒(15)内设置有压缩弹簧(17)。

7.根据权利要求6所述的一种用于圆球形铜粉生产的旋流式水冷成型设备，其特征在于：所述导流机构(13)包括导流盘(1301)，所述导流盘(1301)侧面与第二水管(3)切向连通，位于所述导流盘(1301)内设置有与其通过轮轴(1305)转动连接的水轮(1304)，所述轮轴(1305)顶端贯穿导流盘(1301)与滑筒(15)底端固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种用于圆球形铜粉生产的旋流式水冷成型设备，其特征在于：所述导流盘(1301)与导流管(1302)连通，所述导流管(1302)顶端与托架(11)中部的导流筒(1303)底端连通，所述导流筒(1303)与转台(6)底端连通且相对转动。

9.根据权利要求8所述的一种用于圆球形铜粉生产的旋流式水冷成型设备，其特征在于：所述转台(6)顶端边缘与冷却仓(103)内壁之间留有间隙，位于所述冷却仓(103)内壁转台(6)下方设置有环形的水槽(10)，所述水槽(10)外侧设置有与冷却仓(103)外侧连通的排水管(4)，所述排水管(4)与水槽(10)连接处设置有竖向滑动的浮体阀门(1002)，所述浮体阀门(1002)包括与冷却仓(103)内壁贴合的密封板(1003)，所述密封板(1003)上部固定连接有浮筒(1004)。

10.根据权利要求1-9任意一项所述，一种用于圆球形铜粉生产的旋流式水冷成型方法，其特征在于：转台(6)与带有环缝(802)的喷水环(8)连通，且转台(6)与导流机构(13)转动连接，利用一定压力的水在冷却仓(103)内形成一层连续密封的水幕。

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