[实用新型]一种球化粉末高频感应等离子加热器的进气组件

说明书

技术领域

本实用新型属于高温等离子体技术领域，涉及一种高频感应等离子加热器的进气组件。

背景技术

球形粉末的制备方法主要分为物理法和化学法。其中，物理法制备球形粉末技术主要包括雾化法和等离子体法。液相法制备球形粉末技术主要包括喷雾热分解法、羰基法和溶胶凝胶法等。

雾化法制得的粉末现状复杂，难以制得粒径＜20μm的微细粉末，难以得到高的球形化比例，且不适合高熔点金属的制备。喷雾热分解法和溶胶-凝胶法(属化学制作方法，存在较严重的三废问题，且同样不适合于高温金属或合金球形粉末的制备。羰基法适用于过渡族金属(Fe、Co、Ni)及高溶点金属(Cr、W、Mo)粉末的制备，制备的粉末粒度细小均匀，具有很高的纯净度，但容易出现严重的团聚问题。

等离子体熔融球化技术被认为是获得致密、规则球形颗粒的最有效手段，等离子体的温度场是化学燃烧的5倍以上，可以融化高熔点的金属或合金材料。等离子体球化处理技术按照等离子体的激发方式可分为直流等离子体和高频感应等离子体两大类。相较于直流等离子体，高频等离子体体球化处理技术具有以下优点：(1)等离子区温度分布相对均匀平坦；(2)骤冷速度高(-10⁵K/S)；(3)产品无团聚，产品纯度高。由于整个过程处于连续、非接触式的状态，而且高频等离子体没有电极，因而可以避免产品引入杂质，可以得到高纯的产品，三废处理简单；(4)高频等离子体和等离子火焰焰流的速度比较低且比较均与，属于“软”的等离子体，因此拥有更长的反应区停留时间，这对粉末的吸热溶融是十分有利的；(5)产物粒径分布均匀、球化率高。通过对参数的控制，可以得到球化率90％以上的产品且工艺流程短、连续、易控。

高频等离子体加热器是高频等离子加热制备球形粉末系统的核心设备，其工作原理为：高频电源提供的高频电流通过反应器的线圈在加热器内产生强烈的电磁耦合，使得进入加热器感应区的工作气体发生电离，形成高温等离子体火焰，欲处理的粉末通过高温等离子体火焰时，收到高温等离子体气流的加热，表面产生微融，在张力的作用下形成球形粉末并进行后续的冷却等处理。工作气体的进气量、进气方式和进气位置的设计对保证加热电离效果、控制粉体在加热器内的形成，强化粉末与热等离子气流的换热效果等都起到至关重要的作用。现有的进气方式不能满足高频等离子体加热器的进气需求，在进气量、进气方式和进气位置方面存在缺陷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本实用新型提供一种球化粉末高频感应等离子加热器的进气组件，提供加热器电离所需工作气体，强化粉末与高温等离子体气流的换热效果，提高粉末的球形化比例。

本实用新型所采用的技术方案是：一种球化粉末高频感应等离子加热器的进气组件，包括：顶罩、中心气旋流器、边气旋流器和底座；顶罩、中心气旋流器、边气旋流器和底座从上到下依次同轴配合安装；边气旋流器下端面与底座上端面中心的下凹部分之间形成边气均流室，顶罩下端面中心的上凹部分与中心气旋流器上部的凸台外壁之间形成中心气均流室；气体从顶罩上的中心气通气道进入中心气均流室，并通过中心气旋流器上部环形凸台结构上的径向旋气孔使气体旋转进入内石英管；气体从边气旋流器上的边气通气道进入边气均流室，并通过边气旋流器下部套筒结构壁上的轴向旋转翅片使气体旋转进入放电灯管。

所述边气旋流器为一体结构，包括两部分，上部为法兰结构，下部为套筒结构，套筒结构下部外壁上有轴向旋转翅片；边气通气道先沿边气旋流器径向，然后从法兰结构连接套筒结构的一侧表面穿出；边气旋流器的套筒结构穿过底座的中心孔插入放电灯管中；边气旋流器中心通孔内安装内石英管，内石英管下端伸入放电灯管中。

所述中心气旋流器为一体结构，包括三部分，中部为法兰结构，下部为套筒结构，上部为环状的凸台结构，径向旋气孔贯穿凸台结构侧壁；中心气旋流器下部套筒结构插入内石英管内。

所述顶罩为一体结构，包括两部分，一部分为圆盘结构，另一部分为位于圆盘结构中心处的圆筒结构，圆盘结构表面沿圆筒结构外壁开有环形凹槽；中心气通气道沿顶罩径向，出口位于顶罩凹槽的侧壁上；顶罩的圆筒结构插入中心气旋流器的中心孔内，顶罩中心孔内插入落粉管。

所述底座中心孔底部插入放电灯管，底座通过底座中心孔中凸起结构对放电灯管进行定位。

所述轴向旋转翅片沿边气旋流器轴线方向旋转角度α的取值范围为15°～30°，轴向旋转翅片数量为16～60个。