专利名称：水阻引弧式电爆法纳米材料制备设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电学技术领域。
背景技术：
目前，纳米材料的制备有多种方法，电爆法为其中的一种。电爆法能生产高熔点难熔金属，并能连续生产，工艺简便易行，无污染，投资少，是一种很有发展前景的纳米材料制备方法。现有的电爆法纳米材料生产设备包括高压直流电源，爆炸室，送丝机构，阳极，阴极爆刀，固定输出金属电极，纳米粉收集机构等主要部分。在通常使用的现有设备中，存在着产量低，成本高，故障率高的问题。从结构上看，对生产有较明显不利影响的有三个方面，一是电爆过程采用固定输入电极板和固定出电极板之间的放电阻抗来控制放电电流、这种调节机构，调节力度小，电容器放电电流过大，经常损坏电容器，影响设备的正常运行，近一半的电能消耗在固定输出、输入电极板之间，增加设备的冷却负担。二是电爆区热量不均匀，阴极爆刀处，电弧热量过于集中，其余地方热量小，导致阴极爆刀上经常产生“积瘤”，需要停产清理。距阴极爆刀较远处，汽化效果不好，使产品的晶粒粗大，有的甚至不能被汽化，使产品质量下降。三是采用卷筒送丝机构向爆炸区两极之间输送原料丝，原料丝本身不直，不能保证整段丝都处在理想位置，影响电爆效果，而且使那些不宜卷制及拉丝的脆性材料无法用此种设备生产纳米粉。
发明内容
本实用新型的目的是改进现有的电爆法生产设备中不尽人意的结构，克服其存在的上述缺点。提供一种生产稳定，产品质量均匀，加工的原材料广泛，能耗低的电爆法纳米材料生产设备。
本实用新型包括电爆法生产纳米材料设备中的高压直流电源，爆炸室，送丝机构，阳极，阴极爆刀，固定输出金属电极板，固定输入金属电极板，纳米粉收集机构。所作的改进是增设容纳固定输出、输入金属电极板的水阻箱，水阻箱中装水，固定输出、输入金属电极板浸在水中。本实用新型各部分的组合关系是爆炸室以及阳极和阴极爆刀在爆炸室的安装、纳米粉收集机构的安装同现有技术，水阻箱为一个单独箱体，箱内装水，箱体上接水循环管路、箱外有散热器、泵，固定输出、输入金属电极板相对浸在水阻箱的水中，电爆阳极接水阻箱中的固定输出金属电极板，水阻箱中的固定输入金属电极板接高压电源阳极。以上为本实用新型的基本方案。
为了使送到爆炸区的丝段平直及完成不能卷曲的脆性材料正常送丝，本实用新型的进一步改进是送丝机构由丝段存贮箱，表面有容丝槽的送丝转筒，将丝段约束在转筒的容丝槽中的外壳，将丝段由转筒送至爆炸区的绝缘滚丝板，丝段定位爆炸面，驱动电机构成的整段直丝送丝机构，送丝机构装在爆炸室中，送丝机构各部分的组合关系是送丝驱动电机置于一个形成水套的双层壁的金属箱内，水套内的水通过管路引出爆炸室接散热器并用泵循环冷却。送丝机构中的丝段存贮箱固定在外壳上侧，通过外壳上的条形孔与外壳内腔相通。送丝转筒安装在外壳内，转筒外表面有可装入丝段的轴向条形容丝槽，外壳下侧有丝段出口，出口下衔接绝缘材料的丝段滚板，滚板下端衔接爆炸面。
为了均匀爆炸区的电弧，避免爆刀“积瘤”，本实用新型的又一步改进是靠近电爆区增加引弧磁铁，引弧磁铁安装在爆炸电极中一个极的后端或用两块磁铁相对置于电极连线两侧。
为利用水阻箱中固定输入、输出电极板之间放电火花的能量和增加一个电流调节手段，本实用新型的再一个改进是在水阻箱中的两固定金属电极板之间放置槽形带孔的活动电极，活动电极的槽内装有金属碎快。
使用本实用新型的积极效果是采用水阻箱的结构，通过调整水阻箱中水的电阻值或活动金属电极板的位置、来控制电爆炸时的电流，调节力度大，使电爆过程趋于合理化，保护了储能电容器，降低故障率，维持设备的正常运行。同时，在水阻箱内由于金属电极板间放电水解，使活动电极内的金属碎快变成金属微粉，得到附加产品，增加了电能的利用率。通过在电爆区域附近增设引弧磁铁，用磁场将在阴极爆刀处产生的电弧拉向钨极一侧的爆炸区，使丝段完全汽化，纳米材料产量和品质得到保证，同时降低了阴极爆刀处的温度，有效地防止了爆刀钨的气化和在爆刀上“积瘤”。清瘤次数减少，省去了停机及抽真空的时间，为工业化连续生产创造了条件。采用本实用新型的送丝机构，进入爆炸区的丝段平直，长度统一、精确，有利于气化，并可以实现脆性材料的正常送丝，通过以上改进，得到了一种运行稳定，产品质量好，适于工业化生产的电爆法生产纳米材料的设备。
图1为本实用新型的整体结构示意图；图2为本实用新型送丝机构示意图。
具体实施用不锈钢板焊制圆筒形爆炸室25，强度能承受一个大气压即可，体积1立方米左右。爆炸室外部制成水套23，用散热器、水泵循环、冷却水套内的水。用不锈钢板制造送丝机构3的丝段存贮箱26，转筒外壳27，转筒32。转筒圆柱表面压出容丝槽31。在外壳下出口固定绝缘材料的滚丝板28。滚丝板下端衔接爆炸面30，爆炸面上有便于惰性气体流通的孔29。连接转筒轴和驱动电机轴，驱动电机1固定在转筒外壳上，以容纳电机为限焊接有内、外壁的箱体形成电机水套2，将电机装入水套，水套内的水通过爆炸室外的散热器和泵循环冷却，在送丝机构的丝段存贮箱中放入足量的丝段，将送丝机构装入爆炸室。
用钨制做阳极6和爆刀24，阳极朝向丝段的端面在丝段下滚的路线上开有通丝槽7，丝段在下落时一端在槽中，确保丝段在进入爆炸区4的过程中始终接触阳极。按现有技术的方式将阳极、爆刀安装在爆炸室内。在阳极后安装电磁铁20，电磁铁线圈19的电感量宜在50毫亨以下，一端接阳极6，另一端从爆炸室引出接水阻箱中的输出金属电极板18。从爆炸室中引出爆刀、驱动电机、电磁铁线圈的电源接线，封闭爆炸室，抽真空，再注入惰性气体。
用塑料板焊接水阻箱9，水阻箱内装纯净水17，将输入金属电极板14、输出金属电极板18浸入水中，两者之间悬挂槽式活动金属电极16，该电极下部带孔，活动电极槽内装金属碎块，将电爆直流高压电源的阳极接固定输入金属电极板14，阴极接爆刀，以上即完成本实用新型的实施。
本实用新型的工作过程是直流高压电源10经水阻箱中的固定输入金属电极板14、活动电极16、固定输出金属电极板18和电磁铁线圈在钨制阳极和爆刀之间形成直流高电压。送丝机构电机1驱动转筒32转动。从贮存箱26进入滚筒容丝槽33的金属丝段22经滚筒32、绝缘材料的丝段滚板28依次输送到滚板爆炸面30即爆炸室内的爆炸区4处，金属丝段22一端在阳极通丝槽7内，与阳极6保持接触，金属丝段另一端和爆刀之间的间隙达到，惰性气体电离起弧爆炸，电磁铁20的线圈19有电流通过，磁力拉长电弧，整段金属丝在爆炸过程中被均匀气化，经风机或气泵从循环风口5和21将金属丝气化体送至收集管道，冷却后即得纳米粉。同时，在水阻箱内金属电极板间的放电火花使金属碎快电解，溶出金属粉，通过排粉阀15将金属粉排出，经蒸发干燥后得副产品金属微分。在电爆生产过程中，驱动电机1外的水套2、爆炸室25外的水套23处在循环状态。水阻箱的水17经循环水管11、散热器13、水泵12循环散热。水阻箱内产生的气体从加水、排气口8排出。
权利要求1.水阻引弧式电爆法纳米材料制备设备，包括高压直流电源(10)，爆炸室(25)，送丝机构(3)，阳极(6)，阴极爆刀(24)，固定输出金属电极板(18)，固定输入金属电极板(14)及纳米粉收集机构；其特征是增设容纳固定输出、输入金属电极板的水阻箱(9)，水阻箱中装水(17)，固定输出、输入金属电极板浸在水中，各部分的组合关系是爆炸室以及阳极和阴极爆刀在爆炸室的安装、纳米粉收集机构的安装同现有技术，水阻箱为一个单独箱体，箱内装水，箱体上接水循环管路(11)、箱外有散热器(13)、泵(12)，固定输出、输入金属电极板相对浸在水中，电爆阳极接水阻箱中的固定输出金属电极板，水阻箱中的固定输入金属电极板接高压电源阳极。
2.根据权利要求1的水阻引弧式电爆法纳米材料制备设备，其特征是有由丝段存贮箱(26)，表面有容丝槽(31)的送丝转筒(32)，将丝段约束在转筒的容丝槽中的外壳(27)，将丝段由转筒送至爆炸区的绝缘滚丝板(28)，丝段定位爆炸面(30)，驱动电机(1)构成的整段直丝送丝机构(3)；送丝机构装在爆炸室中，送丝机构各部分的组合关系是送丝驱动电机(1)置于一个形成水套(2)的双层壁的金属箱内，水套内的水通过管路引出爆炸室接散热器并用泵循环冷却，送丝机构中的丝段存贮箱(26)固定在外壳(27)上侧，通过外壳上的条形孔与外壳内腔相通，送丝转筒(32)安装在外壳内，转筒外表面有可装入丝段的轴向条形容丝槽(31)，外壳下侧有丝段出口，出口下衔接绝缘材料的丝段滚板(28)，滚板下端衔接爆炸面(30)。
3.根据权利要求1的水阻引弧式电爆法纳米材料制备设备，其特征是靠近电爆区增加引弧磁铁(20)，引弧磁铁安装在爆炸电极中一个极的后端或用两块磁铁相对置于电极连线两侧。
4.根据权利要求1的水阻引弧式电爆法纳米材料制备设备，其特征是在水阻箱中的两固定金属电极板之间放置槽形带孔的活动电极(16)，活动电极的槽内装有金属碎快。
专利摘要一种水阻引弧式电爆法纳米材料制备设备，属于电学技术领域。包括高压直流电源，爆炸室，送丝机构，阳极，阴极爆刀，固定输出、输入金属电极板，纳米粉收集机构。所作的改进是增设容纳固定输出、输入金属电极板的水阻箱，水阻箱中装水，固定输出、输入电极板之间有活动电极，活动电极的槽内装金属碎快。送丝机构是由存贮箱，转筒，外壳，滚丝板，电机构成的整段直丝送丝机构。在电爆区增加引弧磁铁。本实用新型的积极效果电爆炸电流调节力度大，保护了储能电容器，有效地防止了在爆刀上“积瘤”。降低故障率，维持设备的正常运行。得到了一种运行稳定，产品质量好，适于工业化生产的电爆法生产纳米材料的设备。
文档编号B22F9/02GK2702800SQ20042001209
公开日2005年6月1日 申请日期2004年6月16日 优先权日2004年6月16日
发明者张金龙, 刘丽红 申请人:张金龙