一种粉末分级装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种粉末分级装置及方法，将机械分级、风力分级、高频振动清网技术有机结合起来应用于粉体行业的粉末分级，属于粉末制备技术领域。
【背景技术】
[0002]高性能功能粉体材料是利用材料本身固有的物理和化学特征而直接使用的一种粉体材料，它具有优异的物理、化学性能，可有效提高材料的使用性能、降低生产成本。特别在全球资源、能源日益紧张的情况下，各类高新技术产品向轻量化、小型化和多功能一体化方向发展，使高性能功能粉体材料的需求得到迅速增长，在电子信息、机械制造、汽车制造、生物医用、国防军事等领域得到广泛的应用。高性能有色金属粉末的主要特征是细小、球形、低氧、窄粒度等，其中有一类粉末质地较软，容易变形，在制备过程中形貌容易受到破坏，再加上粉末较细，分级时容易堵网，而粉末本身又要求窄粒度和高边界精度，所以需要采用先进的分级技术才能获得。质软、较细、窄粒度、高边界精度的粉末其制备难度尤其是分级难度较大，而且其应用范围较广，用量较大，并成为一种功能或结构功能一体化材料。而这种在材料使用形态上的变化不仅会给最终产品在性能、成本方面带来革命性的变化，而且满足众多高新技术领域发展的需要。例如，电子电器、通讯产品的小型化和多功能化促使集成电路的封装和互连从传统的焊接发展到表面贴装技术，而高品级粉末状焊接材料成为表面贴装技术最关键的材料。因此，金属粉末已经作为一种高性能新材料正在广泛应用到电子信息、机电、汽车、冶金、航天、航空、交通运输、生物医学等各部门。
[0003]在质软、较细、窄粒度、高边界精度的粉末的制备尤其是分级技术方面，国内粉末分级技术水平与国外差距较大，很多国外大公司以此设置技术壁垒、提高产品附加值，获取高额垄断利润，致使大量高性能金属粉末及制品需要进口，严重制约了汽车、电子、航空航天领域等高新技术行业的发展。因此，发展高性能有色金属粉末、提高有色金属粉末的制备加工技术水平具有重要的现实意义。
[0004]目前，国际上已开发出一系列的粉末分级技术，以适应不同粉末分级的需要。日本专利特開平19758提出了粉末分级技术的方法，但需要使用尼龙网，分级精度不是很高，筛网损耗较快，不利于保证粉末的质量；中国专利00246106.4提出了粉末分级的装置，该装置振源位于筛网中心，对于远中心区的筛网的清理效果不理想，同时由于没有气流清网，因此清网效果难以达到理想状态；中国专利99250658.1提出了粉末分级的装置，该装置没有高频振动清网，使得气流清网能力变得有限；中国专利201010623153.3提出了粉末分级技术的方法，该方法清网效果不是很好，分级下限粉较多的粉末时难以有效去除下限粉，不仅如此，下限粉会堵筛网，使筛网性能逐渐变差，导致粉末粒度不稳定；在分级密度较小的粉末时，微细粉会在分级过程中漂浮在筛机空间中而不能有效筛除，致使产品中超标粉比例较多，影响粉末产品粒度的准确性，从而导致粉末性能无法达到要求。中国专利201110243887.3提出了一种粉末分级技术的方法，该方法属于气动分级方法，因此其分级精度不高，难以满足对粉末粒度分布要求较高的场合，同时该方法对软质粉末表面有损伤，不利于获得较好的粉末形貌。实现高精度、高效率、环保分级，获得较好形貌，以进一步提高产品质量，增加品质稳定性，降低生产成本、提高生产效率、增加产品的竞争能力，是分级技术发展的一个趋势。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，针对已有技术的不足，顺应粉体分级技术的发展趋势，提出一种高精度、高效率、低成本、环保、适宜于连续制备高品质粉末的粉末分级装置与方法，满足质软、较细、窄粒度、高边界精度的粉末产品的分级需要。
[0006]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:
[0007]一种粉末分级装置，分为一级分级、二级分级和多级分级等多种情况，一级分级装置(如图1所示)为I个分级单元，包括粉末供给部、气体供给部、分级部、收集部、净化部、控制部和辅助部等部分。
[0008]一种粉末分级装置，适用于一级分级，其中，粉末供给部包括集粉锥、给粉管等；气体供给部包括风机、风机室、进风管与气流分配器等；分级部包括支撑环、连接筋、振动环、振源、筛网、基座等；收集部包括出粉管、收粉罐、集粉锥等；净化部包括旋风除尘器、过滤器等；控制部包括PLC、压力传感器等；辅助部包括围罩、管道等；进风管与气流分配器相连，气流分配器与围罩相连，围罩罩在筛网上，筛网安装在集粉锥的上口，集粉锥安装在基座上，基座与振动机械连接，支撑环安装在基座上，支撑环通过多个连接筋与振动环相连，筛网粘接在支撑环与振动环上，振源安装在振动环上，在筛网和围罩之间设置出粉管，出粉管与第一收粉罐相连接；集粉锥下端通过输送管与旋风除尘器相连，旋风除尘器分别与过滤器和第二收粉罐相连，过滤器和风机室相连，风机室内设置风机，风机室与进风管相连，构成封闭通道；在围罩上安装压力传感器，压力传感器将压力信号传送到PLC，由PLC控制风机转速来控制围罩内的压力。
[0009]支撑环为圆环形状，可以是实心的，也可以是空心的，优选空心形式，一般选用抗疲劳性能较好、强度、韧性和传振均较好的钢质材料。
[0010]出粉管和第一收粉罐之间一般有软连接缓冲，或者出粉管本身就是软管，集粉锥和旋风除尘器之间也采用软连接缓冲，如输送管为软管。
[0011]气流分配器、围罩、支撑环、基座、集粉锥、输送管、旋风除尘器、过滤器、风机室、进风管等构成封闭通道，分级装置形成密闭环境，使分级在密闭环境中进行，有效防止粉末外逸，使分级过程气氛可控，洁净环保。
[0012]二级分级装置(如图2所示)为两个分级单元串联而成，所不同的是，在第一级分级装置(单元)中，集粉锥下端不是与输送管相连，而是直接将经过第一级分级后的粉末注入到二级筛网上，同时集粉锥上设置增加了集风环，集风环通过转接头与旋风除尘器连接，其他部分与一级分级装置基本相同。多级分级装置为多个分级单元串联而成，其装置结构与组成与二级分级装置相似。
[0013]一种粉末分级装置，适用于二级分级或多级分级，由两个或多个分级单元串联而成，每个分级单元包括:粉末供给部包括集粉锥、给粉管等；气体供给部包括风机、风机室、进风管与气流分配器等；分级部包括支撑环、连接筋、振动环、振源、筛网、基座等；收集部包括出粉管、收粉罐、集粉锥等；净化部包括旋风除尘器、过滤器等；控制部包括PLC、压力传感器等；辅助部包括围罩、管道等；进风管与气流分配器相连，气流分配器与围罩相连，围罩罩在筛网上，筛网安装在集粉锥的上口，集粉锥安装在基座上，基座与振动机械连接，支撑环安装在基座上，支撑环通过多个连接筋与振动环相连，筛网粘接在支撑环与振动环上，振源安装在振动环上，在筛网和围罩之间设置出粉管，出粉管与第一收粉罐相连接；集粉锥上安装集风环，集风环通过转接头和连接管与旋风除尘器相连，旋风除尘器分别与过滤器和第二收粉罐相连，过滤器和风机室相连，风机室内设置风机，风机室与进风管相连，构成封闭通道；集粉锥下端与下一级给粉管相连，粉末进入下一级分级单元，进行再次分级；最后一级分级单元的集粉锥下端通过输送管与旋风除尘器相连，旋风除尘器分别与过滤器和第二收粉罐相连；在围罩上安装压力传感器，压力传感器将压力信号传送到PLC，由PLC控制风机转速来控制围罩内的压力。
[0014]整个二级分级或多级分级装置形成密闭环境，使分级在密闭环境中进行，有效防止粉末外逸，使分级过程气氛可控，洁净环保。
[0015]本发明的粉末分级方法将机械分级、风力分级与清网、高频振动清网有机结合起来的技术应用于粉体行业的粉末分级。
[0016]一种粉末分级方法，适用于一级分级，包括如下步骤:
[0017](I)粉末通过给粉管落到筛网上，由风机产生气流通过进风管进入气流分配器，气流分配器将气流均匀分布并形成层流，使气流自上而下均匀地穿过筛网；
[0018](2)基座由振动机械驱动产生运动，由基座传递给支撑环，又由支撑环传给筛网；同时，由振源产生振动，通过振动环传给筛网，粉末在筛网上的移动、分散以及穿过筛网，对粉末进行分级，筛网上的粉末通过出粉管进入第一收粉罐；
[0019](3)气流通过筛网后经过集粉锥进入输送管，将通过筛网的粉末通过输送管带入旋风除尘器，粉末经过旋风除尘器沉降收集在第二收粉罐中，气体再经过过滤器过滤之后回到风机室内，由风机再次加速参与新一轮分级。整个分级在密闭循环系统中进行。
[0020]步骤(I)中，粉末采用振动送粉器、螺杆法或其他方法，由密闭容器输送到给粉管；
[0021]所述的气流为空气、氮气、氩气等气体中的一种或几种；气流分配器与集粉锥之间的围罩