送粉器的设计原理

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1、3.2送粉器的设计3.2.1送粉器的粉末输送在双料斗载气式送粉器中，粉末的输送是设计的关键。输送粉末时粉轮腔和 出粉腔内的压缩气体，经出粉腔下端的出粉口形成稳定的气流携带粉末从出粉口 流出，然后进入输送管道。要想使粉末在输送管道中长距离正常地输送，根据粉 体的气力输送理论，就要使粉体在管道中达到悬浮状态。这时就要使输送物料的 气流速度大于所输送物料的悬浮速度：(3-3)Vs气流速度（m/s）Vt物料的悬浮速度（m/s）颗粒就会悬浮起来并被气流推动。但在输送过程中，由于颗粒相互间或与管 壁间的碰撞、摩擦和粘附作用，加上管道中的气流速度不均以及其他因素的影响， 实际输送气流速度要远大于物料悬浮速度

2、。对于激光涂敷来说，用小的气流速度 输送出粉末，可以提高粉末的利用率。同时还可以降低能耗、减小管道磨损。但 如果气流速度过小，物料流动状态就会变差，容易引起堵塞。此外，为了防止管 道的堵塞，还要保持有利于输送的混合比（物料量与空气量的比值）。3.2.2送粉器的结构设计3.2.2.1送粉器的机械结 构3.2.2.1. 1总体设计1.超细送粉器2.送粉管3.四路分粉器4.同轴送粉头5.电源 等6.空气压缩机7.空气过滤器 &输气管9.普通送粉器图3-3双料斗送粉器内部结构图激光再制造双料斗送粉器，包括送粉部分、控制部分、配气部分和装置柜， 送粉部分包括并联安装在装置柜上层的普通送粉器和超细送粉器、

3、四路分粉器和 送粉管。其内部结构分布图如图3-3所示。图3-4为图3-3的俯视剖面图，由图 可以看出两个送粉器的安装位置。图3-5为普通送粉器的外形图，图3-6为超细 送粉器的外形图，图3-7为四路分粉器的实物图。由图3-4可知，送粉时，普通 送粉器和超细送粉器送出的粉末进入混粉器中，在气流作用下均匀混合，经一条 送粉管输出进入四路分粉器，四路分粉器将粉流分为四路送入同轴送粉头，同轴送粉头将粉流聚集后送入加工区域，完成送粉过程。工作原理如图3-8所示。II：-:交流电机6.电机支架7. 轮13:|1粉斗2密封腔3传动轴4挠性联5.1底板8.出粉管气口 13进料口10.粉轮腔11.进气口 ”2.

4、进 图T 通送粉器示）!*9.图3-7 四路分粉器334-M31.搅拌器2粉斗3密封腔4传动轴5.联轴器6.交流电机7.电机支架8.底板9.出粉管10.粉轮11.粉轮腔12.进气口13.进气口 14.进料口图3-6超细送粉器示意图1超细送粉器2普通送粉器3装置柜图3-4装置柜俯视剖面图3.2.2.1.2粉轮的设计送粉 器根据机 械力学原 理和气动 力学原理 工作的，图 3-9所示的通平衡气体普通送粉斗斗粉轮舱启动或关闭粉加同轴:超细送粉斗粉轮將粉末;岀粉轻”通平衡仁气体气体*呂疋其原 图3-8双料斗载气式送粉器工作流程示意图式鼓轮送粉器原理示意图 示意图，它依靠气体协助输送粉末。在鼓轮圆周上均

5、匀分布m个容积为v的小槽，鼓轮式送 粉器工作时，粉末由粉斗经进粉管在自重和压缩气体的作用下流进粉轮圆周上的 小槽内，随着粉轮的转动小槽内的粉末依次流入出粉腔。在出粉腔内充有压缩气 体，并保持稳定的压力，在出粉腔的下端有出粉口。气体携带粉末从出粉口流出。通过调节粉轮的转速、进粉管直径和漏粉孔与粉轮间的间隙，就能精确控制送粉量。用公式表示为：Mp=nmv P(3-4)式中n为粉轮转速；m为槽数；v为槽容积；P为粉末的堆积密度；Mp为送粉量 或称为送粉速率。我们设计的粉轮结构如图3-10所示。qA?*J广LYA图3-11粉轮送粉示意图图3-10粉轮原理图3.2.2.1.3粉轮腔的设计参考鼓轮式送粉器

6、的原理，设计方案主要包含落粉、粉轮传送、气流输送三部分，图3-12所示为送粉腔原理图。3.2.2.1.4超细送粉器的特殊结构近年来，随着纳米材料的发展，多种微纳米级的粉末材料大量用于激光熔敷， 如超细氧化物陶瓷粉末、钻包碳化物复合粉末等，它们可以显著地细化组织、减 小应力，提高材料的强度、硬度和耐腐蚀性能。但由于超细粉颗粒尺寸极小，具 有很高的表面能，容易产生很强的分子间作用力，如范德华力、静电力、磁性力 等，这些力的相互作用使微纳米尺寸的粒子很容易团聚，形成团聚体。从而使超 细粉末的摩擦性能增强，流动性能变差，分散性能降低，即使将团聚暂时分开， 分子间的作用力又会使颗粒再次团聚，严重影响着粉

7、末的均匀混合和送粉的连续 性。因此，在超细粉送粉器的设计中应充分考虑对团聚现象进行打散，较容易实 现的方法是机械分散，即用机械力把团聚颗粒打散。机械分散的必要条件是机械 力（通常是指流体的剪切力和压差力）应大于颗粒间的粘着力。我们设计了一种 搅拌装置，如图3-13所示，获得了很好的效果。该装置由搅拌杆及焊接在搅拌 杆上的强度和硬度均较高且具有梯度的搅拌架所组成。通过电机带动搅拌架规则 的转动，搅动粉末均匀的流动，避免粉末团聚、吸附在粉斗壁上和在粉斗内形成 架桥。同时为防止粉末在粉轮腔内再次团聚，在粉斗和粉轮腔内充入压缩气体，使粉末间距增大，流动性增强，甚至达到雾化状态，大大避免了团聚现象的发生

8、。图3-13搅拌杆结构图3.2.2.2送粉器的气路设计稳定的气体流量对载气式送粉器实现均匀送粉、超细送粉及远距离送粉具有重要的作用，因此气路设计是设计过程的一个重要部分。如图3-14所示为双料由图3-14知，气体经气体流量计后分两路进入送粉器，一路进入粉斗，可 以弥补因粉末减小造成的气压差，防止粉末的团聚结块，另一路进入粉腔，防止 落下的粉末再次团聚，并使粉末达到或接近雾化状态，大大增强粉末的均匀性和 流动性。混合送粉时，气流还能促进粉末在混粉器中充分混合。根据气体输送理论，当用来输送的气流速度大于所输送的物料悬浮速度时， 颗粒就会悬浮起来并被气流推动。对于激光涂敷来说，用小的气流速度输送出粉

9、 末，可以提高粉末的利用率。但如果气流速度过小，物料流动状态就会变差，容 易引起堵塞。因此，选择合适的输送气流速度是很重要的。混合比也就考虑的一个重要参数，如果混合比过大，即使在同样的气流速度 下也会引起管道的堵塞。因此，为了正常输送粉末，在加大送粉量的同时，也要 加大气流量，以保持有利于输送的混合比。另外，输送距离的远近也和气体流量有密切关系，输送距离远，则气体需要 克服的管壁摩擦力和粘滞力会大大增加，因此需要的气体流量也越大。3.2.2.3送粉器的传动设计1粉轮2.密封套3.轴承4.传动轴5.挠性联轴器6.交流减速电机图3-15传动结构示意图3.2.2.3.1密封器件的配置在气动送粉中，密

10、封不好就不能正常地输送粉末。尤其是轴承腔内更不允许 粉末进入。所以粉轮腔体和轴承腔体连接处，密封尤其重要。设计中在轴承腔体 的端部用两段带有锥度的聚四氟套，如图3-16所示。在里圈凹槽内填充黄油等 固体油脂，将传动轴套在中间，再将聚四氟套安装在轴承腔体内，两端用压盖压 紧，防止密封套产生轴向窜动。密封套外圈采用过盈的方式与轴承基座相配合。图3-16轴承腔密封套uO Op OLn -:33_| 48图3-17搅拌轴密封套f：-口17另外在超细送粉器粉斗搅拌系统中，在粉斗盖上开孔，然后嵌入搅拌密封套, 材质为聚四氟，再将轴通过搅拌密封套中间，这样聚四氟套紧贴在轴上。为避免 粉斗内粉末进入密封系统，

11、在粉斗端盖的下方安装粉斗罩。由于聚四氟比较光滑, 所以和轴之间没有太大的阻力，同时又可以起密封作用而且结构简单，图3-17 为搅拌轴密封套。图3-18是搅拌轴密封套安装位置示意图。1.搅拌轴密封套2.搅拌轴保护罩3.粉斗4.搅拌组件图3-18搅拌轴密封套安装位置示意图在其它端口和交界连接处，选用O型圈进行密封。322.3.2电机的设计(1)电机功率的选择根据公式P=匚来确定电机的功率，式中N为粉轮轴的转速，T为粉轮轴9550所受的力矩，9550为常数，考虑在送粉时粉轮的速度不是太快，最高速度不超 过100rpm，且在输送粉末过程中，粉轮轴仅受到来自传动轴的摩擦力和来自粉 轮与粉末的摩擦力作用，

12、根据检测，粉轮的外圆力臂为0.02325m，内圆力臂为 0.007m,由于两力极小，粉轮在输送超细粉末时的力矩不会超过0.5Nm，按该值，带入公式中有:P=NT95509550=0.00524KW因此选用6W的电机就完全可以带动粉轮轴的正常运转。(2)选择电机我们选用了 V.T.V Motor Manufacture Co.,LTD的产品YN60-6型交流减速电机，功率：6W,额定电压：220V,额定频率：50/60HZ，额定电容：0.8 口 F,额定电流：0.16A，额定转速：1200/1500r/min使用该电机后，送粉器运转平稳，噪声很小，符合设计要求。322.3.3联轴器的选择为了使粉

13、轮转动更加平稳，设计采用挠性联轴器，如图3-19所示。该连轴 器选用日本三木普利公司的螺旋槽式挠性联轴器，为伺服、步进电机专用的联轴器，能与电机完全同步保持运转，型号为 ACRM100-10-6.35,两端孔径分别为6.35mm和 10mm，分别与两端的连接轴配合良好。该产品 有高效低噪功用，选用该联轴器后，整体设备 基本没有噪音，运转平稳。图3-19 螺旋槽式挠性联轴器其尺寸为如图3-20所示：图中对应各尺寸可从表 3-1中 ACRM-100 所对应的尺寸查对：表3-1联轴器对应尺寸nFn713.7272.-.61-M2090.536.9.1-4M37O45.25.2-fl3.M5CD3.72.-16&2.68.2-63.5 M63.713.72. J9.163.32.6M15 .2i0.536.-19.92.265.13.52.0O45.2.83197.B3.M3.572&2B.359.fl3.3 M.5