CN114719605A - 一种用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，通过喷射器将材料在惰性气体的作用下喷射至熔化的金属中，不仅提高了材料在熔化金属/合金中的分散均匀性，还可以大大提升材料的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及金属基材料的制备设备技术领域，特别是涉及一种用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置。
背景技术
现有技术将金属与其他材料混合一般采用粉末冶金，制取金属粉末或用金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品。
上述技术存在不同材料之间分散性差的问题，特别是石墨烯材料与金属材料的复合。现在制备石墨烯/金属复合材料最常用的就是粉末冶金法，具体包括如下几种方式：
1、混粉方法，将石墨烯与金属粉进行机械混合，会导致石墨烯团聚，很难使石墨烯与金属粉完全分散均匀。
2、湿法机械搅拌混合，将石墨烯与金属粉在有机溶剂中进行机械搅拌混合，分散均匀性较差。
3、表面改性及电荷吸引法，通过添加表面活性剂提高石墨烯、金属粉分散性和溶液的稳定性，分散均匀性较差。
4、球磨法，石墨烯的结构往往会遭到破坏，从而使石墨烯对复合材料性能的提高作用降低。
发明内容
本发明提供了一种用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，以解决金属/合金熔炼过程中添加的材料在熔化的金属中分散不均匀的技术问题，并可以大大提升材料的生产效率。
一种用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，包括：
材料添加装置，用于添加材料并接收惰性气体；
输送管路，与所述材料添加装置相接，用于输送所述惰性气体和材料；
开关元件，位于所述输送管路上，所述开关元件用于受控打开或关闭；
喷射器，与所述输送管路相接，用于将所述输送管路的惰性气体和材料喷射至熔化的金属或合金中；
熔化设备，用于熔化金属或合金。
如上所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，所述装置包括弹性储能包，位于所述输送管路上；所述开关元件为常闭状态，所述开关元件用于受控在所述弹性储能包的压力达到设定压力时打开。
如上所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，所述输送管路上设置有干燥器、流速调节装置和超声波处理器。
如上所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，所述气体接口连接有惰性气体存储装置或者惰性气体制造设备。
如上所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，所述装置包括用于搅拌所述熔化的金属或合金的搅拌器。
如上所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，所述气体接口与所述惰性气体制造设备之间设置有蓄气装置。
如上所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，所述装置包括升降装置，至少所述喷射器和所述搅拌器位于所述升降装置上。
如上所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，所述喷射器和所述搅拌器为分体设置，所述搅拌器具有驱动电机；或者，所述喷射器和所述搅拌器为一体设置，所述搅拌器安装在所述喷射器的外壁上，所述喷射器具有驱动电机，所述喷射器通过旋转接头与所述输送管路相接。
如上所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，所述材料添加装置包括加料斗，或者，所述材料添加装置包括加料斗、粉末添加装置、液体罐和搅拌器。
如上所述的一种用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，所述喷射器为圆锥形，所述喷射器包括若干套装在一起的锥形筒，内层锥形筒和外层锥形筒之间形成若干供所述惰性气体和材料通过的通道，所述通道的入口端位于所述圆锥的顶点，所述通道的出口端位于所述圆锥的底面，所述圆锥的顶点与所述输送管路连接。
本发明的有益效果为：本发明用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，通过喷射器将材料在惰性气体的作用下喷射至熔化的金属中，不仅提高了材料在熔化金属/合金中的分散均匀性，还可以大大提升材料的生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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仅是本发明的一些实施例，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。
图1为本发明第一具体实施例的示意图。
图2为本发明第二具体实施例的示意图。
图3为本发明第三具体实施例的示意图。
图4为本发明第四具体实施例的示意图。
图5为本发明具体实施例喷射器的示意图。
图6为本发明具体实施例喷射器底面的示意图。
图7为本发明具体实施例喷射器的分解图。
图中，惰性气体存储装置1、惰性气体制造设备2、蓄气装置3、加料斗41、液体罐42、搅拌器43、粉末添加装置44、输送管路12、干燥器5、流速调节装置6、超声波处理器7、弹性储能包8、开关元件9、喷射器10、熔化设备11、升降装置13、搅拌器14、旋转接头15。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
实施例一
如图1所示，本实施例提出了一种用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，包括惰性气体存储装置1、惰性气体制造设备2、蓄气装置3、材料添加装置4、输送管路12、干燥器5、流速调节装置6、超声波处理器7、弹性储能包8、开关元件9、喷射器10、熔化设备11和搅拌器14。
下面对各个组成部分进行具体说明：
惰性气体存储装置1一般为惰性气体存储罐，用于存储惰性气体。
惰性气体制造设备2一般为制气机，用于制备惰性气体。
一般将惰性气体制造设备2制备的惰性气体通过蓄气装置3进行暂存。
惰性气体存储装置1和惰性气体制造设备2互为补充，以保证惰性气体的量能够满足使用需求。当然，也可仅设置惰性气体存储装置1或者惰性气体制造设备2和蓄气装置3。
材料添加装置用于添加材料，材料例如可以是石墨烯粉末或者石墨烯粉末与膨化剂、有机溶剂等形成的分散体。
材料添加装置为加料斗41，通过加料斗41直接添加配置好的材料。
材料添加装置还可以进一步包括粉末添加装置44、搅拌器43、液体罐42和加料斗41，用于配置材料。粉末添加装置44用于加入粉末，液体罐42用于加入液体，搅拌器43用于将粉末和液体在加料斗41中进行搅拌。
材料添加装置包括气体接口，用于接收惰性气体。气体接口同惰性气体存储装置1或蓄气装置3相接，惰性气体通过气体接口进入材料添加装置并将材料添加装置内的材料冲到输送管路12。
输送管路12，与材料添加装置相接，用于输送惰性气体和材料。
在输送管路12上依次设置干燥器5、流速调节装置6、超声波处理器7、弹性储能包8和开关元件9。
干燥器5，用于对材料进行干燥。
流速调节装置6，用于对输送管路12内惰性气体和材料的流速进行调节。
超声波处理器7，用于对材料进行预分散。
弹性储能包8，用于暂存惰性气体和材料，以提高喷射时的冲击力。
弹性储能包8包括进气管84、出气管83和弹性储气侧壁，弹性储气侧壁包括上侧壁81和下侧壁82，当然，弹性储气侧壁也可以为一个整体。本实施例中，进气管84位于上侧壁81，出气管83位于下侧壁82。进气管84延伸至储气腔体内并靠近出气管83。
开关元件9，一般采用电磁阀，为常闭状态。开关元件9用于受控在弹性储能包8的内部压力达到设定压力时打开。
具体的，设备具有控制器，在弹性储能包8内设置压力检测单元，压力检测单元检测弹性储能包8的压力，在弹性储能包的压力达到设定值时，控制器控制开关元件9打开。
喷射器10，与输送管路12的末端相接，用于将输送管路12的惰性气体和材料喷射至熔化的金属或合金中。
熔化设备11，用于熔化金属或合金。熔化设备11可以是熔炉等设备，熔化设备11熔化金属或合金时，充入保护气体。
本实施例包括用于搅拌熔化的金属或合金的搅拌器14，以利于材料在熔化的金属中的充分分散。搅拌器14具有驱动电机。
搅拌器14和喷射器10为可升降设计。
为了提高材料的喷射效果，本实施例对喷射器进行设计。
具体如图5-7所示，喷射器10为圆锥形，包括顶点、锥面和底面。
喷射器10包括若干套装在一起的锥形筒，当然，最内层为锥体。
内层锥形筒101的外径和外层锥形筒102的内径相适配。在内层锥形筒101和外层锥形筒102之间形成若干供所述惰性气体和材料通过的通道103。
优选的，通道103为曲线。具体的，在内层锥形筒101的外表面和外层锥形筒102的内表面形成曲线形凹槽。内层锥形筒101的外表面和外层锥形筒102的内表面的曲线形凹槽相接形成通道103。
当然，也可仅在内层锥形筒101的外表面形成曲线形凹槽，外层锥形筒102的内表面为平滑的锥面，或者，在外层锥形筒102的内表面形成曲线形凹槽，内层锥形筒101的外表面为平滑的锥面。
本实施例在内层锥形筒101的外表面设置卡爪104，在外层锥形筒102的内表面设置L型卡槽105，将卡爪104装入卡槽105中并旋转后实现二者的固定装配。
当然，相邻的锥形筒还可以通过焊接或者过盈配合固定在一起，或者在底面上设置固定结构固定在一起。
其中，通道103的入口端位于圆锥的顶点，通道103的出口端位于圆锥的底面，圆锥的顶点与输送管路12连接。因而，喷射器10形成发散状喷射效果。
本实施例的控制器控制通喷射器10按照设定喷射量和喷射时间间歇性将材料具有冲击性地喷射至熔化的金属或合金中。
在熔化设备11内设置有惰性气体管路，与惰性气体存储装置1或惰性气体制造设备2连接。
工作时，通过材料添加装置4添加材料后封闭，打开惰性气体存储装置1或者惰性气体制造设备2，惰性气体进入材料添加装置4并携带材料进入输送管路12，经过干燥器5干燥、流速调节装置6调节流速、超声波处理器7进行超声预分散后进入弹性储能包8储能，在弹性储能包8达到设定压力时，控制器控制开关元件9打开，材料和气体通过喷射器10喷射器熔化设备11内熔化的金属或合金中，熔化的金属或合金通过惰性气体管路排出的惰性气体保护。
实施例二
如图2所示，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例还包括升降装置13，材料添加装置4、输送管路12、干燥器5、流速调节装置6、超声波处理器7、弹性储能包8、开关元件9、喷射器10和搅拌器14均位于升降装置13上。通过升降装置13可以实现上述部件的升高或降低。
实施例三
本实施例与实施例一的区别在于，本实施例的喷射器和搅拌器为一体设置，搅拌器安装在喷射器的外壁上，喷射器具有驱动电机，喷射器通过旋转接头15与输送管路相接。
实施例四
本市实施例与实施例二的区别在于本实施例的喷射器和搅拌器为一体设置，搅拌器安装在喷射器的外壁上，喷射器具有驱动电机，喷射器通过旋转接头15与输送管路相接。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，其特征在于，包括：
材料添加装置，用于添加材料并接收惰性气体；
输送管路，与所述材料添加装置相接，用于输送所述惰性气体和材料；
开关元件，位于所述输送管路上，所述开关元件用于受控打开或关闭；
喷射器，与所述输送管路相接，用于将所述输送管路的惰性气体和材料喷射至熔化的金属或合金中；
熔化设备，用于熔化金属或合金。
2.根据权利要求1所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，其特征在于，所述装置包括弹性储能包，位于所述输送管路上；所述开关元件为常闭状态，所述开关元件用于受控在所述弹性储能包的压力达到设定压力时打开。
3.根据权利要求1所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，其特征在于，所述输送管路上设置有干燥器、流速调节装置和超声波处理器。
4.根据权利要求1所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，其特征在于，所述气体接口连接有惰性气体存储装置或者惰性气体制造设备。
5.根据权利要求1所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，其特征在于，所述装置包括用于搅拌所述熔化的金属或合金的搅拌器。
6.根据权利要求4所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，其特征在于，所述气体接口与所述惰性气体制造设备之间设置有蓄气装置。
7.根据权利要求5所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，其特征在于，所述装置包括升降装置，至少所述喷射器和所述搅拌器位于所述升降装置上。
8.根据权利要求5所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，其特征在于，所述喷射器和所述搅拌器为分体设置，所述搅拌器具有驱动电机；或者，所述喷射器和所述搅拌器为一体设置，所述搅拌器安装在所述喷射器的外壁上，所述喷射器具有驱动电机，所述喷射器通过旋转接头与所述输送管路相接。
9.根据权利要求1所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，其特征在于，所述材料添加装置包括加料斗，或者，所述材料添加装置包括加料斗、粉末添加装置、液体罐和搅拌器。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置，其特征在于，所述喷射器为圆锥形，所述喷射器包括若干套装在一起的锥形筒，内层锥形筒和外层锥形筒之间形成若干供所述惰性气体和材料通过的通道，所述通道的入口端位于所述圆锥的顶点，所述通道的出口端位于所述圆锥的底面，所述圆锥的顶点与所述输送管路连接。
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