一种机械轴、等离子旋转电极制粉装置及方法

摘要

本发明公开了一种机械轴、等离子旋转电极制粉装置及方法，涉及金属粉末制备领域。用以解决传统弹簧压紧碳刷装置带来的压紧力在线调整困难以及高速旋转供电不良带来的棒料熔化不均等问题。该机械轴包括：碳刷的一端穿过空心柱塞与外部电联接，另一端的端面与供电轴接触，且该端的外围粘结绝缘板；管路与伺服动力系统联接，用于将所述伺服动力系统提供的压缩空气或者液压油作用于所述空心柱塞上，以使所述空心柱塞的前端压紧所述碳刷；其中，所述空心柱塞为环形中空结构。

权利要求

1.一种机械轴，其特征在于，包括：

碳刷的一端穿过空心柱塞与外部电联接，另一端的端面与供电轴相接触，且该端的外围粘结绝缘板；

管路与伺服动力系统联接，用于将所述伺服动力系统提供的压缩空气或者液压油作用于所述空心柱塞上，以使所述空心柱塞的前端压紧所述碳刷；

其中，所述机械轴还包括压盖和缸座；

所述压盖，所述缸座和所述空心柱塞组成封闭腔室；

所述空心柱塞为环形中空结构，且其呈倒“凸”状，所述空心柱塞靠近所述压盖的一端的直径大于远离所述压盖的另一端的直径；

所述管路包括第一管路和第二管路，所述伺服动力系统分别与所述第一管路和所述第二管路联通，将所述压缩空气或者液压油通过所述第一管路和所述第二管路传输至所述封闭腔室，并作用到所述空心柱塞上。

2.如权利要求1所述的机械轴，其特征在于，所述碳刷包括铜棒和含铜石墨块；

所述铜棒和所述含铜石墨块通过焊接组成；

所述铜棒穿过所述空心柱塞与外部电联接，所述含铜石墨块的端面与供电轴相接触，且接触区域为弧形。

3.如权利要求1所述的机械轴，其特征在于，所述机械轴还包括碳刷架，水冷槽；

所述碳刷架内部设置方形槽，含铜石墨块为方形结构，所述含铜石墨块在所述方形槽内沿着供电轴径向移动；

所述碳刷架内部沿着所述方形槽外围设置所述水冷槽，所述水冷槽用于对所述含铜石墨块降温。

4.如权利要求1所述的机械轴，其特征在于，所述空心柱塞的数量至少包括四个；

四个所述空心柱塞、所述缸座和四个所述压盖组成封闭腔室；

所述伺服动力系统通过所述第一管路和所述第二管路将所述压缩空气或者液压油传输至所述封闭腔室，并作用到每个所述空心柱塞上。

5.如权利要求1所述的机械轴，其特征在于，所述空心柱塞的内侧和外侧均分别设置内侧密封槽和外侧密封槽；

所述外侧密封槽用于设置第一密封圈，所述第一密封圈的外侧与缸座相接触；

所述内侧密封槽用于设置第二密封圈；所述第二密封圈的内侧与压盖相接触。

6.如权利要求1所述的机械轴，其特征在于，所述碳刷的数量至少包括两组，两组所述碳刷对称分布在所述供电轴两侧。

7.一种等离子旋转电极制粉装置，其特征在于，包括权利要求1 6任意一项所述的机械~轴；

机械轴和电主轴设置在送进机座上，所述电主轴通过所述机械轴驱动电极棒料高速旋转，所述电极棒料的一端延伸至雾化室内；

等离子发生器的一端延伸至所述雾化室内，另一端固定在所述雾化室外侧。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括真空系统，粉末收集机构，惰性气氛系统，伺服送进机架和第一机架；

所述真空系统用于为所述雾化室抽真空，所述惰性气氛系统用于向抽真空后的所述雾化室内充满惰性气体；

所述粉末收集机构位于所述雾化室的下方，用于收集在所述雾化室内形成的金属粉末；

所述伺服送进机架设置在所述第一机架上，用于确定所述送进机座往复运动实现所述电极棒料前端熔融补偿和连续换料。

9.一种等离子旋转电极制粉方法，其特征在于，应用于权利要求7 8任意一项所述的等~离子旋转电极制粉装置，该方法包括：

电极棒料通过机械轴与外部电联接形成阳极，通过驱动送进机座驱动电机棒料延伸至雾化室内；

电极棒料在雾化室内与作为阴极的等离子发生器形成通路，电极棒料的端面受高温熔化；

送进机座带动电极棒料高速旋转并在离心力作用下将熔化的金属抛出得到球形粉末。

说明书

一种机械轴、等离子旋转电极制粉装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及金属粉末制备技术领域，更具体的涉及一种机械轴、等离子旋转电极制粉装置及方法。

背景技术

[0002] 等离子旋转电极制粉（英文为：plasma rotating electrode process，缩写为：PREP）技术是一种基于高速旋转离心雾化原理的金属粉末制备方法，该技术生产的金属粉末具有球形度高、流动性好、杂质含量少、少卫星粉等优点，以其优异的性能在热等静压（英文为：Hot Isostatic Pressing，缩写为：HIP）、热喷涂、多孔催化填料等粉末冶金领域获得广泛应用。近几年随着国防军工和航空航天技术的发展，对钨、钼、钽和铌等难熔金属粉末品质和性能提出了更高的要求。

[0003] 目前等离子旋转电极制粉设备棒料供电多采用碳刷抱紧供电轴滑动摩擦的方式实现，为了保证碳刷能够较好地与供电轴接触，一般采用弹簧径向压紧碳刷的方式实现。弹簧的压紧力控制技术是决定等离子旋转电极制粉设备稳定运行的关键之一，启动阶段压紧力过大会导致碳刷与供电轴之间的静态摩擦力太大，驱动电机扭矩过载严重无法启动；高速旋转阶段压紧力过小会导致高速供电轴和碳刷接触不良无法实现电流传输。等离子旋转电极工作模式为电极棒长悬臂深入雾化室内部高速旋转自耗制粉，棒料从静止加速到工作转速过程存在与设备底座共振问题，共振区由于机械轴的振幅较大对碳刷的破损严重，此时需要减少碳刷压紧力以控制这种破损。故而迫切需要开发一种碳刷压紧力在线可调的大电流等离子旋转电极制粉技术。

[0004] 传统弹簧压紧碳刷机构在制粉前通过人工旋拧锁紧螺母来调节弹簧锁紧量，弹簧压紧模式适用于转速较低、旋转轴动平衡稳定工况，对于高转速、不平衡负载较大工况，由于传统弹簧压紧装置存在压紧力在线调整困难、多点压紧负载不均的问题。导致供电轴工作过程存在碳刷接触不均、打火、冒烟问题，影响了高速轴的大电流传输稳定性。

发明内容

[0005] 本发明实施例提供一种机械轴、等离子旋转电极制粉装置及方法，用以解决传统弹簧压紧碳刷装置带来的压紧力在线调整困难以及高速旋转供电不良带来的棒料熔化不均等问题。

[0006] 本发明实施例提供一种机械轴，包括：

[0007] 碳刷的一端穿过空心柱塞与外部电联接，另一端的端面与供电轴相接触，且该端的外围粘结绝缘板；

[0008] 管路与伺服动力系统联接，用于将所述伺服动力系统提供的压缩空气或者液压油作用于所述空心柱塞上，以使所述空心柱塞的前端压紧所述碳刷；其中，所述空心柱塞为环形中空结构。

[0009] 优选地，所述碳刷包括铜棒和含铜石墨块；

[0010] 所述铜棒和所述含铜石墨块通过焊接组成；

[0011] 所述铜棒穿过所述空心柱塞与外部电联接，所述含铜石墨块的端面与供电轴相接触，且接触区域为弧形。

[0012] 优选地，所述机械轴还包括碳刷架，水冷槽；

[0013] 所述碳刷架内部设置方形槽，所述含铜石墨块为方形结构，所述含铜石墨块在所述方形槽内沿着供电轴径向移动；

[0014] 所述碳刷架内部沿着所述方形槽外围设置所述水冷槽，所述水冷槽用于对所述含铜石墨块降温。

[0015] 优选地，所述机械轴还包括压盖和缸座；

[0016] 所述压盖，所述缸座和所述空心柱塞组成封闭腔室；

[0017] 所述管路包括第一管路和第二管路，所述伺服动力系统分别与所述第一管路和所述第二管路联通，将所述压缩空气或者液压油通过所述第一管路和所述第二管路传输至所述封闭腔室，并作用到所述空心柱塞上。

[0018] 优选地，所述空心柱塞的数量至少包括四个；

[0019] 四个所述空心柱塞、所述缸座和四个所述压盖组成封闭腔室；

[0020] 所述伺服动力系统通过所述第一管路和所述第二管路将所述压缩空气或者液压油传输至所述封闭腔室，并作用到每个所述空心柱塞上。

[0021] 优选地，所述空心柱塞的内侧和外侧均分别设置内侧密封槽和外侧密封槽；

[0022] 所述外侧密封槽用于设置第一密封圈，所述第一密封圈的外侧与缸座相接触；

[0023] 所述内侧密封槽用于设置第二密封圈；所述第二密封圈的内侧与压盖相接触。

[0024] 优选地，所述碳刷的数量至少包括两组，两组所述碳刷对称分布在所述供电轴两侧。

[0025] 本发明实施例提供一种等离子旋转电极制粉装置，包括上述机械轴；

[0026] 所述机械轴和电主轴设置在送进机座上，所述电主轴通过所述机械轴驱动电极棒料高速旋转，所述电极棒料的一端延伸至所述雾化室内；

[0027] 等离子发生器的一端延伸至所述雾化室内，另一端固定在所述雾化室外侧。

[0028] 优选地，还包括真空系统，粉末收集机构，惰性气氛系统，伺服送进机架和第一机架；

[0029] 所述真空系统用于为所述雾化室抽真空，所述惰性气氛系统用于向抽真空后的所述雾化室内充满惰性气体；

[0030] 所述粉末收集机构位于所述雾化室的下方，用于收集在所述雾化室内形成的金属粉末；

[0031] 所述伺服送进机架设置在所述第一机架上，用于确定所述送进机座往复运动实现所述电极棒料前端熔融补偿和连续换料。

[0032] 本发明实施例还提供了一种等离子旋转电极制粉方法，应用于等离子旋转电极制粉装置，该方法包括：

[0033] 电极棒料通过机械轴与外部电联接形成阳极，通过驱动送进机座驱动电极棒料延伸至雾化室内；

[0034] 电极棒料在雾化室内与作为阴极的等离子发生器形成通路，电极棒料的端面受高温熔化；

[0035] 送进机座带动电极棒料高速旋转并在离心力作用下将熔化的金属抛出得到球形粉末。

[0036] 本发明实施例提供一种机械轴、等离子旋转电极制粉装置及方法，该机械轴包括：碳刷的一端穿过空心柱塞与外部电联接，另一端的端面与供电轴相接触，且该端的外围粘结绝缘板；管路与伺服动力系统联接，用于将所述伺服动力系统提供的压缩空气或者液压油作用于所述空心柱塞上，以使所述空心柱塞的前端压紧所述碳刷；其中，所述空心柱塞为环形中空结构。该机械轴包括的碳刷，其一端穿过空心柱塞与外界结构电联接，另一端与供电轴电联接；进一步地，通过伺服动力系统将压缩空气或者液压油作业在空心柱塞的前端，以使空心柱塞压紧碳刷，确保了碳刷能够抱紧供电轴滑动摩擦，实现了高速旋转轴的大电流稳定电流传输和高品质金属粉末的等离子旋转电极制备。解决了传统弹簧压紧碳刷装置带来的压紧力在线调整困难、多点压紧负载不均带来的电机过载停机、碳刷接触不均、打火、冒烟问题和棒料熔化不均匀等问题。

附图说明

[0037] 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。

[0038] 图1为本发明实施例提供的机械轴A-A剖视示意图；

[0039] 图2为本发明实施例提供的机械轴B-B剖视示意图；

[0040] 图3为本发明实施例提供的图2中的I部分放大示意图；

[0041] 图4为本发明实施例提供的图2中的Ⅱ部分放大示意图；

[0042] 图5为发明实施例提供的机械轴主视示意图；

[0043] 图6为发明实施例提供的一种等离子旋转电极制粉装置主视示意图；

[0044] 图7为本发明实施例提供的立式等离子旋转电极制粉设备示意图；

[0045] 图8为本发明实施例提供的一种等离子旋转电极制粉方法流程示意图；

[0046] 其中，伺服送进机架 1、第一机架 2、送进机座 3、电主轴 4、机械轴 5、电极棒料~ ~ ~ ~ ~ ~6、动密封机构 7、粉末收集机构 8、雾化室 9、等离子发生器 10、惰性气氛系统 11、真空系~ ~ ~ ~ ~
统 12、轴座 5-1、供电轴 5-2、压盖 5-3、空心柱塞 5-4、密封件 5-5、碳刷架 5-6、水冷槽~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~
5-7、碳刷 5-8、管路 5-9、绝缘板 5-10、缸座 5-11、伺服动力系统 5-12、第一密封圈 5-5-~ ~ ~ ~ ~ ~
1、第二密封圈 5-5-2、铜棒 5-8-1、含铜石墨块 5-8-2、第一管路 5-9-1、第二管路 5-9-2、~ ~ ~ ~ ~
立式制粉炉体 2-1、送进电机 2-2、料口 2-13、截止阀 2-14、真空泵 2-18。
~ ~ ~ ~ ~

具体实施方式

[0047] 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。

[0048] 图1为本发明实施例提供的机械轴A-A剖视示意图；图2为本发明实施例提供的机械轴B-B剖视示意图；图3为本发明实施例提供的图2中的I部分放大示意图；图4为本发明实施例提供的图2中的Ⅱ部分放大示意图；图5为发明实施例提供的机械轴主视示意图；

[0049] 如图1和图2所示，本发明实施例提供的机械轴主要包括碳刷5-8，管路5-9，空心柱塞5-4，伺服动力系统5-12和供电轴5-2。传统弹簧压紧碳刷5-8机构在制粉之前需要通过人工旋拧锁紧螺母来调节弹簧锁紧量，确保碳刷5-8可以抱紧供电轴5-2并进行滑动，实现电流传输。由于传统弹簧压紧碳刷5-8装置存在高速旋转工况在线调整困难等问题，从而易发生碳刷5-8与供电轴5-2接触不均匀和棒料熔化不均匀等问题，本发明实施例中，为了解决上述问题，将碳刷5-8的一端穿过空心柱塞5-4的环形中空结构与外部电联接，实现了电流传输，而碳刷5-8的另一端的端面与供电轴5-2相接触，并且碳刷5-8可以在供电轴5-2径向移动实现了碳刷5-8的磨损补偿；进一步地，机械轴5包括的管路5-9与伺服动力系统5-12联通，将伺服动力系统5-12系统的压缩空气或者液压油作用在空心柱塞5-4上，可以使得空心柱塞5-4的前端压紧碳刷5-8，进一步地确定碳刷5-8能够抱紧供电轴5-2滑动摩擦，从而实现了高速旋转轴的大电流稳定电流传输和高品质金属粉末的等离子旋转电极制备。

[0050] 需要说明的是，在本发明实施例中，碳刷5-8由铜棒5-8-1和含铜石墨块5-8-2组成，如图1和图2所示，其中，铜棒5-8-1和含铜石墨棒通过焊接方式组合在一起，铜棒5-8-1为高纯高导电铜材料，铜棒5-8-1的长度大于含铜石墨棒的长度，铜棒5-8-1穿过空心柱塞5-4的环形中空结构与外界电源电联接，从而实现电流传输；含铜石墨块5-8-2为方形结构，碳刷5-8设置在碳刷架5-6上，碳刷架5-6内加工为方形槽，而含铜石墨块5-8-2设置在该方形槽内，由于含铜石墨块5-8-2与方形槽形状相匹配，从而两者之间存在小间隙约束；进一步地，由于含铜石墨块5-8-2的端面与供电轴5-2相接触，因此，含铜石墨块5-8-2可以在碳刷架5-6的方形槽内沿着供电轴5-2径向移动实现含铜石墨块5-8-2的磨损补偿。

[0051] 在实际应用中，含铜石墨块5-8-2与高速旋转的供电轴5-2滑动摩擦后会发热，为了避免含铜石墨块5-8-2温度太高，优选地，在碳刷架5-6内部沿着方形槽外围设置有水冷槽5-7，通过设置水冷槽5-7可以对含铜石墨块5-8-2进行降温冷却。进一步地，如图4所示，含铜石墨块5-8-2的外围粘结绝缘板5-10，通过该绝缘板5-10可以实现含铜石墨块5-8-2与碳刷架5-6之间的电流中断。需要说明的是，该绝缘板5-10的材料可以是尼龙或者聚四氟乙烯。

[0052] 在本发明实施例中，缸座5-11，空心柱塞5-4和压盖5-3组成一个封闭腔室，相应地，伺服动力系统5-12连接管路5-9，通过第一管路5-9-1和第二管路5-9-2向封闭腔室提供压缩空气或者液压油，进一步地将压缩空气或者液压油作用到空心柱塞5-4上，从而使得空心柱塞5-4的前端压紧碳刷5-8，使得碳刷5-8能够抱紧供电轴5-2滑动摩擦。

[0053] 如图1和图2所示，在实际应用中，空心柱塞5-4的数量至少包括四个，相应地，压盖5-3的数量也至少包括四个，由于碳刷5-8包括的铜棒5-8-1穿过空心柱塞5-4与外部电联接，因此，碳刷5-8的数量也至少包括四个。

[0054] 当碳刷5-8的数量为四个时，则四个碳刷5-8包括的含铜石墨块5-8-2的端面均与供电轴5-2相接触，即两个碳刷5-8为一组，两组碳刷5-8对称分布在供电轴5-2两侧；相应地，每个碳刷5-8包括的铜棒5-8-1均穿过空心柱塞5-4与外部电联接，而每个空心柱塞5-4上均设置一个压盖5-3。

[0055] 由于与伺服动力系统5-12连接的管路5-9需要向空心柱塞5-4提供压缩空气或者液压油，因此，管路5-9包括的第一管路5-9-1和第二管路5-9-2分别向设置在供电轴5-2两侧的空心柱塞5-4提供压缩空气或者液压油，即第一管路5-9-1、第二管路5-9-2与全部空心柱塞5-4实现了串联提供压缩空气或者液压油，由于作用到每个空心柱塞5-4上的压缩空气或者液压油都是使得空心柱塞5-4的前端压紧碳刷5-8，因此每个空心柱塞5-4上的压缩空气或者液压油都等压作用于碳刷5-8，实现了碳刷5-8供电过程的多点均匀压紧。

[0056] 进一步地，由于多个碳刷5-8采用均匀对称方式分布在供电轴5-2两侧，而伺服动力系统5-12可以通过多个管路5-9将压缩空气或者液压油作用到每个空心柱塞5-4上，即机械轴5采用压缩空气或者液压油多点同步压紧的方式实现了碳刷5-8供电过程的多点均匀压紧、压紧力在线可调的控制，实现了高速旋转轴的大电流稳定传输。

[0057] 在实际应用中，空心柱塞5-4为环形中空结构，为了避免空心柱塞5-4存在漏气的问题，在空心柱塞5-4上设置有密封件5-5，通过密封件5-5能够避免空心柱塞5-4漏气。进一步地，由于空心柱塞5-4的内侧和外侧均会与其他器件相接触，因此，在空心柱塞5-4的内侧设置有内侧密封槽，在空心柱塞5-4的外侧设置有外侧密封槽。如图1、图2和图3所示，其中，外侧密封槽用于设置第一密封圈5-5-1，空心柱塞5-4的外侧与缸座5-11相接触，在空心柱塞5-4的外侧设置第一密封圈5-5-1之后，可以避免空心柱塞5-4与缸座5-11之间存在漏气的问题；空心柱塞5-4的内侧密封槽用于设置第二密封圈5-5-2，空心柱塞5-4的内侧与压盖5-3相接触，在空心柱塞5-4的内侧设置第二密封圈5-5-2之后，可以避免空心柱塞5-4与压盖5-3之间存在漏气的问题。需要说明的是，在实际应用中，设置在空心柱塞5-4上的内侧密封槽和外侧密封槽的数量可以包括多个，在本发明实施例中，对设置在空心柱塞5-4上的内侧密封槽和外侧密封槽的具体数量不做限定。

[0058] 图6为发明实施例提供的一种等离子旋转电极制粉装置主视示意图，如图6所示，该旋转电子制粉装置主要包括：机械轴5，电主轴4，送进机座3，电极棒料6，雾化室9，等离子发生器10。

[0059] 具体地，电主轴4和机械轴5同轴设置在送进机座3上，机械轴5的另一端与电极棒料6连接，电主轴4通过机械轴5驱动电极棒料6高速旋转。其中，电主轴4的驱动功率介于5 kW  100kW，工作转速介于1000r/min  100000r/min。~ ~

[0060] 进一步地，送进机座3设置在第一机架2上，而伺服送进机架1的一端与第一机架2相连，伺服送进机架1驱动第一机架2，带动送进机座3往复运动，从而带动电极棒料6前端在雾化室9内熔融以及在雾化室9外进行连续换料。其中，伺服送进机架1的工作功率介于0.1kW  10kW，送进速度介于0.2mm/s  20mm/s。
~ ~

[0061] 在本发明实施例中，雾化室9的一端连接真空系统12，真空系统12在开始工作之前，对雾化室9进行抽真空操作，一般情况下，真空系统12对雾化室9的抽真空工作时间介于10min  60min，相应地，雾化室9被抽真空后真空度可以达到5*10-3Pa。进一步地，当雾化室9~
完成抽真空操作并达到设定的真空度之后，则可以通过与雾化室9连接的惰性气氛系统11向雾化室9内充入99.999%氩气并使得雾化室9内的压力高于大气压0.04Mpa  0.08Mpa，从~
而可以满足雾化制粉成形工艺的惰性气氛环境需要。

[0062] 在本发明实施例中，为了避免制粉过程中因电极棒料6与雾化室9相接触的区域泄漏雾化室9内惰性气体，导致雾化室9内惰性气氛压力减少以及惰性气体纯度的稳定性，优选地，该装置还包括有动密封机构7，该动密封机构7用于支撑电极棒料6并对雾化室9进行密封。

[0063] 进一步地，该装置包括的粉末收集机构8主要由气动蝶阀和收粉罐组成，该粉末收集机构8设置在雾化室9的下方，用于收集在雾化室9内形成的球形粉末颗粒。

[0064] 在本发明实施例中，等离子发生器10采用的是600kW转移弧型等离子熔化系统，其工作电流介于500A  10000A，工作电压为60V。工作时等离子发生器10产生的维弧电流雾化~室9内氩气，使得电极棒料6和等离子发生器10之间形成通路，为了实现等离子火炬的长时稳定工作，必须实现高速旋转电极棒料6的大电流长时稳定供电。

[0065] 图7为本发明实施例提供的立式等离子旋转电极制粉设备示意图，以下以图7提供的立式等离子旋转电极制粉设备为例，进一步详细介绍本发明实施例提供的等离子旋转电极制粉装置。

[0066] 如图7所示，立式等离子旋转电极制粉设备包括：立式制粉炉体2-1、送进电机2-2、电极棒料6、等离子发生器10、动密封机构、机械轴5、料口2-13、截止阀2-14、粉末收集机构8、真空管道、检测元件、真空泵2-18和惰性气氛系统。

[0067] 其中，电极棒料6位于立式制粉炉体2-1的底部中心位置，立式制粉炉体2-1的顶部中心位置设置等离子发生器10，等离子发生器10产生的等离子弧用于熔化电极棒料6。其中，电极棒料6的直径范围为φ15mm -180mm，长度介于100mm-2000mm。送进电机2-2对电极棒料6的送进速度为0.1mm/s -20mm/s。

[0068] 真空系统位于立式制粉炉体2-1的侧面，真空系统主要由真空管道、检测元件和真空泵2-18组成，真空系统用于为立式制粉炉体2-1和粉末收集系统进行抽真空操作，并确保制粉成形前立式制粉炉体2-1内的真空度达到5*10-3Pa 2*10-2Pa。~

[0069] 粉末收集系统主要由料口2-13、截止阀2-14和粉末收集机构8组成。惰性气氛系统11向立式制粉炉体2-1内部充入纯度大于99.999%的惰性气体，在惰性气氛下进行球形粉末制备。

[0070] 等离子发生器10采用的是600kW转移弧型等离子熔化系统，工作电流为500A~10000A，电压60V，工作时等离子发生器10产生的维弧电流雾化室9内氩气，使得电极棒料6和等离子发生器10之间形成通路，为了实现等离子火炬的长时稳定工作，必须实现高速旋转电极棒料6的大电流长时稳定供电。

[0071] 机械轴5所含部件如图1和图2所示，主要包括：轴座5-1、供电轴5-2、压盖5-3、空心柱塞5-4、密封件5-5、碳刷架5-6、水冷槽5-7、碳刷5-8、管路5-9、绝缘板5-10、缸座5-11和伺服动力系统5-12。

[0072] 碳刷5-8由铜棒5-8-1和含铜石墨块5-8-2组成，如图1和图2所示，其中，铜棒5-8-1和含铜石墨棒通过焊接组合在一起，铜棒5-8-1为高纯高导电铜材料，铜棒5-8-1的长度大于含铜石墨棒的长度，铜棒5-8-1穿过空心柱塞5-4的环形中空结构与外界电源电联接，从而实现电流传输；含铜石墨块5-8-2为方形结构，碳刷5-8设置在碳刷架5-6上，碳刷架5-6内加工为方形槽，而含铜石墨块5-8-2设置在该方形槽内，由于含铜石墨块5-8-2与方形槽形状相匹配，从而两者之间存在小间隙约束；进一步地，由于含铜石墨块5-8-2的端面与供电轴5-2相接触，因此，含铜石墨块5-8-2可以在碳刷架5-6的方形槽内沿着供电轴5-2径向移动实现含铜石墨块5-8-2的磨损补偿。

[0073] 在实际应用中，含铜石墨块5-8-2与高速旋转的供电轴5-2滑动摩擦后会发热，为了避免含铜石墨块5-8-2温度太高，优选地，在碳刷架5-6内部沿着方形槽外围设置有水冷槽5-7，通过设置水冷槽5-7可以对含铜石墨块5-8-2进行降温冷却。进一步地，如图4所示，含铜石墨块5-8-2的外围粘结绝缘板5-10，通过该绝缘板5-10可以实现含铜石墨块5-8-2与碳刷架5-6之间的电流中断。需要说明的是，该绝缘板5-10的材料可以是尼龙或者聚四氟乙烯。

[0074] 在本发明实施例中，缸座5-11，空心柱塞5-4和压盖5-3组成一个封闭腔室，相应地，伺服动力系统5-12连接管路5-9，通过第一管路5-9-1和第二管路5-9-2向封闭腔室提供压缩空气或者液压油，进一步地将压缩空气或者液压油作用到空心柱塞5-4上，从而使得空心柱塞5-4的前端压紧碳刷5-8，使得碳刷5-8能够抱紧供电轴5-2滑动摩擦。

[0075] 在该实施例中，空心柱塞5-4的数量包括四个，相应地，压盖5-3的数量也包括四个，由于碳刷5-8包括的铜棒5-8-1穿过空心柱塞5-4与外部电联接，因此，碳刷5-8的数量也包括四个。

[0076] 当碳刷5-8的数量为四个时，则四个碳刷5-8包括的含铜石墨块5-8-2的端面均与供电轴5-2相接触，即两个碳刷5-8为一组，两组碳刷5-8对称分布在供电轴5-2两侧；相应地，每个碳刷5-8包括的铜棒5-8-1均穿过空心柱塞5-4与外部电联接，而每个空心柱塞5-4上均设置一个压盖5-3。

[0077] 由于与伺服动力系统5-12连接的管路5-9需要向空心柱塞5-4提供压缩空气或者液压油，因此，管路5-9包括的第一管路5-9-1和第二管路5-9-2分别向设置在供电轴5-2两侧的空心柱塞5-4提供压缩空气或者液压油，即第一管路5-9-1、第二管路5-9-2与全部空心柱塞5-4实现了串联提供压缩空气或者液压油，由于作用到每个空心柱塞5-4上的压缩空气或者液压油都是使得空心柱塞5-4的前端压紧碳刷5-8，因此每个空心柱塞5-4上的压缩空气或者液压油都等压作用于碳刷5-8，实现了碳刷5-8供电过程的多点均匀压紧。

[0078] 进一步地，由于多个碳刷5-8采用均匀对称方法分布在供电轴5-2两侧，而伺服动力系统5-12可以通过多个管路5-9将压缩空气或者液压油作用到每个空心柱塞5-4上，即机械轴5采用压缩空气或者液压油多点同步压紧的方式实现了碳刷5-8供电过程的多点均匀压紧、压紧力在线可调的控制，实现了高速旋转轴的大电流稳定传输。

[0079] 在实际应用中，空心柱塞5-4为环形中空结构，为了避免空心柱塞5-4存在漏气的问题，在空心柱塞5-4上设置有密封件5-5，通过密封件5-5能够避免空心柱塞5-4漏气。进一步地，由于空心柱塞5-4的内侧和外侧均会与其他器件相接触，因此，在空心柱塞5-4的内侧设置有内侧密封槽，在空心柱塞5-4的外侧设置有外侧密封槽。如图1、图2和图3所示，其中，外侧密封槽用于设置第一密封圈5-5-1，空心柱塞5-4的外侧与缸座5-11相接触，在空心柱塞5-4的外侧设置第一密封圈5-5-1之后，可以避免空心柱塞5-4与缸座5-11之间存在漏气的问题；空心柱塞5-4的内侧密封槽用于设置第二密封圈5-5-2，空心柱塞5-4的内侧与压盖5-3相接触，在空心柱塞5-4的内侧设置第二密封圈5-5-2之后，可以避免空心柱塞5-4与压盖5-3之间存在漏气的问题。需要说明的是，在实际应用中，设置在空心柱塞5-4上的内侧密封槽和外侧密封槽的数量可以包括多个，在本发明实施例中，对设置在空心柱塞5-4上的内侧密封槽和外侧密封槽的具体数量不做限定。

[0080] 为了能更清楚的介绍本发明实施例提供的等离子旋转电极制粉装置，以下介绍本发明实施例提供的等离子旋转电极制粉方法，通过该制粉方法，可以更清楚的理解该等离子旋转电极制粉装置的结构以及具有制粉步骤。

[0081] 图7为本发明实施例提供的一种等离子旋转电极制粉方法流程示意图，该方法应用于本发明实施例提供的一种等离子旋转电极制粉装置上，如图7所示，该方法主要包括以下步骤：

[0082] 步骤101，电极棒料通过机械轴与外部电联接形成阳极，通过驱动送进机座驱动电极棒料延伸至雾化室内；

[0083] 步骤102，电极棒料在雾化室内与作为阴极的等离子发生器形成通路，电极棒料的端面受高温熔化；

[0084] 步骤103，送进机座带动电极棒料高速旋转并在离心力作用下将熔化的金属抛出得到球形粉末。

[0085] 本发明实施例提供的等离子旋转电极制粉方法，机械轴实现了电极棒料与外部电联接从而使得电极棒料形成阳极，进入雾化室内的电极棒料与作为阴极的等离子发生器形成电路，在雾化室内形成弧光，使得电极棒料的前端高温熔化，电极棒料高速旋转在离心力作用下下将熔化的金属抛出得到球形粉末。该方法中通过对伺服动力系统向空心柱塞提供的压缩空气或者液压油的调节与控制，可以实现碳刷供电过程的多点均匀压紧，实现高速旋转的大电流稳定传输，从而解决了传统弹簧压紧碳刷装置带来的压紧力在线调整困难、多点压紧负载不均带来的电机过载停机、碳刷接触不均、打火、冒烟问题和棒料熔化不均匀等问题。

[0086] 综上所述，本发明实施例提供一种机械轴、等离子旋转电极制粉装置及方法，该机械轴包括的碳刷，其一端穿过空心柱塞与外界结构电联接，另一端与供电轴电联接；进一步地，通过伺服动力系统将压缩空气或者液压油作业在空心柱塞的前端，以使空心柱塞压紧碳刷，确保了碳刷能够抱紧供电轴滑动摩擦，实现了高速旋转轴的大电流稳定电流传输和高品质金属粉末的等离子旋转电极制备。解决了传统弹簧压紧碳刷装置带来的压紧力在线调整困难、多点压紧负载不均带来的电机过载停机、碳刷接触不均、打火、冒烟问题和棒料熔化不均匀等问题。

[0087] 本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等上实施的计算机程序产品的形式。

[0088] 本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备系统、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

[0089] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

[0090] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

[0091] 尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

[0092] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。