气体回路与第二气体回路连通；气密室气体压力控制单元4-1关闭气密室下进 气口 1-1和气密室下出气口 1-2;熔炼炉气体压力控制单元4-2关闭气密室上进气口 1-3， 开启气密室上出气口 1-4 ;熔炼炉气体压力控制单元4-2控制第二气体回路的抽气速率，第 一气体回路中的气密室1通过第二气体回路与熔炼炉2共同形成真空状态；
[0032] (b)在熔炼过程中，熔融态物料在熔炼炉内处于被托举状态，不会流出熔炼炉底 孔：熔炼过程中，熔融态物料与熔炼炉2完全接触，第一气体回路与第二气体回路不连通； 气密室气体压力控制单元4-1开启气密室下进气口 1-1、关闭气密室下出气口 1-2 ;熔炼炉 气体压力控制单元4-2开启气密室上出气口 1-4、关闭气密室上进气口 1-3;气体温度控制 单元5控制第一气体回路气体温度；气密室气体压力控制单元4-1控制第一气体回路的气 体压强为正压（Pi > P。)，熔炼炉气体压力控制单元4-2控制第二气体回路的气体压强为负 压（P2< P。)。（P。为标准大气压，P i为气密室内压强，P 2为熔炼炉内压强）
[0033] 物料受到向上的力有熔炼炉2对物料的支持力^^ .. Μ:,熔炼炉2对物料的摩擦 力、f2，熔炼炉底孔处气体对物料的托举力Fi。物料受到向下的力有物体的重力G，熔炼炉 2内上部气体对物料的气体压力匕。通过控制第一气体回路和第二气体回路来控制物料上 下部压力Fi、F2，使得物料受到的合力
，则物料在熔炼 过程处于被托举状态，不会流出熔炼炉2底孔。
[0034] (cl)熔炼结束喷射过程中，实现熔融态物料喷射启动控制：喷射过程中，第一气 体回路与第二气体回路仍不连通；气密室气体压力控制单元4-1开启气密室下出气口 1-2、 关闭气密室下进气口 1-1 ;熔炼炉气体压力控制单元4-2开启气密室上进气口 1-3、关闭气 密室上出气口 1-4 ;气密室气体压力控制单元4-1控制第一气体回路的气体压强为负压，熔 炼炉气体压力控制单元4-2控制第二气体回路的气体压强为正压，使熔炼炉内物料上部形 成正压，熔炼炉内物料下部形成负压。通过第一气体回路和第二气体回路控制物料上下部 压力FJ2的大小，调整F pF2使得物料所受的合力F > 0、方向向下，实现熔融态物料从熔 炼炉底孔喷射。
[0035] (c2)熔炼结束喷射过程中，实现熔融态物料喷射流量和流速控制：喷射过程中， 第一气体回路与第二气体回路仍不连通；气密室气体压力控制单元4-1开启气密室下出气 口 1-2、关闭气密室下进气口 1-1 ;熔炼炉气体压力控制单元4-2开启气密室上进气口 1-3、 关闭气密室上出气口 1-4 ;气密室气体压力控制单元4-1控制第一气体回路的气体压强为 负压，熔炼炉气体压力控制单元4-2控制第二气体回路的气体压强为正压，使熔炼炉内物 料上部形成正压，熔炼炉内物料下部形成负压。调整第一气体回路和第二气体回路的气体 压力Fp F2的大小，使得物料所受的合力Fe> 0、方向向下，并调整物料上下部压力差的大 小，精确控制物料的喷射流速和流量，得到应用各种领域的熔融态物料精确流速大小。
[0036] (c3)熔炼结束喷射过程中，实现熔融态物料喷射停止控制：喷射过程中，第一气 体回路与第二气体回路仍不连通；气密室气体压力控制单元4-1开启气密室下进气口 1-1、 关闭气密室下出气口 1-2;熔炼炉气体压力控制单元4-2开启气密室上出气口 1-4、关闭气 密室上进气口 1-3 ;气体温度控制单元5控制第一气体回路气体温度；气密室气体压力控制 单元4-1控制第一气体回路的气体压强为正压，熔炼炉气体压力控制单元4-2控制第二气 体回路的气体压强为负压，使熔炼炉内物料上部形成负压，熔炼炉内物料下部形成正压。调 整第一气体回路和第二气体回路的气体压力大小，从而控制物料上下部压力Fp匕的大小， 使得物料所受的合力> 0、方向向上，在物料上下部压力差作用下，减速并停止喷射。通 过这样的方式实现物料的高精度流量、流速非接触式控制，当熔融态物料喷射完毕后，添加 物料、重复以上动作。
【主权项】
1. 一种高温物料流动控制装置，其特征在于，包括气密室（1 )、熔炼炉（2)、密封盖（3)、 气密室气体压力控制单元（4-1 )、恪炼炉气体压力控制单元（4-2)、气体温度控制单元（5); 所述熔炼炉（2)处于气密室（1)内，所述密封盖（3)与熔炼炉（2)顶部密封连接，熔炼炉 (2)底部开有底孔；所述气密室（1)下部侧面开有气密室下进气口（ 1-1 )、气密室下出气口 (1-2)，所述气密室下进气口（ 1-1 )、气密室下出气口（ 1-2)连接气密室气体压力控制单元 (4-1);所述气密室（1)顶部开有气密室上进气口（1-3)、气密室上出气口（1-4)，所述气密 室上进气口（ 1-3)、气密室上出气口（ 1-4)上端连接熔炼炉气体压力控制单元（4-2)，所述 密封盖（3)开有密封盖进气口（3-1)和密封盖出气口（3-2);所述密封盖进气口（3-1)与气 密室上进气口（1-3)通过气体管路连接，所述密封盖出气口（3-2)与气密室上出气口（1-4) 通过气体管路连接，所述气体温度控制单元（5)安装在气密室下进气口（1-1)上，实时检 测并调节流入气密室下进气口（1-1)的气体温度；所述气密室气体压力控制单元（4-1)、 气密室下进气口（ 1-1 )、气密室（1 )、熔炼炉（2)的物料下部、气密室下出气口（ 1-2)组成第 一气体回路，第一气体回路产生向上的力作用于物料下部；所述熔炼炉气体压力控制单元 (4-2)、气密室上进气口（1-3)、熔炼炉（2)的物料上部、气密室上出气口（1-4)组成第二气 体回路，第二气体回路产生向下的力作用于物料上部。2. 根据权利要求1所述的高温物料流动控制装置，其特征在于，所述熔炼炉（2)是石墨 坩埚、水冷坩埚、金属坩埚、石英坩埚或陶瓷坩埚。3. -种高温物料流动控制方法，使用如权利要求1所述的装置，其特征在于，具有如下 步骤： (a) 在熔炼前，抽去装置内的杂质气体，使气密室（1)和熔炼炉（2)内处于真空状态：熔 炼前，取下密封盖（3 )，将物料加入熔炼炉（2 )中，盖好密封盖（3 );此时，物料与熔炼炉（2 ) 之间有空隙，第一气体回路与第二气体回路连通；气密室气体压力控制单元（4-1)关闭气 密室下进气口（ 1-1)和气密室下出气口（ 1-2);熔炼炉气体压力控制单元（4-2)关闭气密室 上进气口（1-3)，开启气密室上出气口（1-4);熔炼炉气体压力控制单元（4-2)控制第二气 体回路的抽气速率，第一气体回路中的气密室（1)通过第二气体回路与熔炼炉（2)共同形 成真空状态； (b) 在熔炼过程中，熔融态物料在熔炼炉内处于被托举状态，不会流出熔炼炉底孔：熔 炼过程中，熔融态物料与熔炼炉（2)完全接触，第一气体回路与第二气体回路不连通；气密 室气体压力控制单元（4-1)开启气密室下进气口（1-1)、关闭气密室下出气口（1-2);熔炼 炉气体压力控制单元（4-2)开启气密室上出气口（1-4)、关闭气密室上进气口（1-3);气体 温度控制单元（5)控制第一气体回路气体温度；调整第一气体回路和第二气体回路的气体 压力大小，使得物料所受的合力为零，在熔炼过程中物料处于被托举状态，不会流出熔炼炉 底孔； (c1)熔炼结束喷射过程中，实现熔融态物料喷射启动控制：喷射过程中，第一气体回路 与第二气体回路仍不连通；气密室气体压力控制单元（4-1)开启气密室下出气口（1-2)、关 闭气密室下进气口（1-1);熔炼炉气体压力控制单元（4-2)开启气密室上进气口（1-3)、关 闭气密室上出气口（ 1-4);调整第一气体回路和第二气体回路的气体压力大小，使得物料所 受的合力大于零、方向向下，驱动物料从熔炼炉（2)底孔流出，实现喷射启动； (c2)熔炼结束喷射过程中，实现熔融态物料喷射流量和流速控制：喷射过程中，第一 气体回路与第二气体回路仍不连通；气密室气体压力控制单元（4-1)开启气密室下出气口 (1-2)、关闭气密室下进气口（1-1);熔炼炉气体压力控制单元（4-2)开启气密室上进气口 (1-3)、关闭气密室上出气口（ 1-4);调整第一气体回路和第二气体回路的气体压力大小，使 得物料所受的合力大于零、方向向下，并调整物料上下部压力差的大小，精确控制物料的喷 射流速和流量； (c3 )熔炼结束喷射过程中，实现熔融态物料喷射停止控制：喷射过程中，第一气体回路 与第二气体回路仍不连通；气密室气体压力控制单元（4-1)开启气密室下进气口（1-1)、关 闭气密室下出气口（1-2);熔炼炉气体压力控制单元（4-2)开启气密室上出气口（1-4)、关 闭气密室上进气口（1-3);气体温度控制单元（5)控制第一气体回路气体温度；调整第一气 体回路和第二气体回路的气体压力大小，从而控制物料上下部压力差的大小，使得物料所 受的合力大于零、方向向上，使物料的流速减小直至为零，物料喷射停止。4.根据权利要求3所述的高温物料流动控制方法，其特征在于，所述物料是高分子材 料、高温金属、合金或陶瓷。
【专利摘要】本发明公开了一种高温物料流动控制装置及方法。本发明的控制装置包括气密室、熔炼炉、密封盖、气密室气体压力控制单元、熔炼炉气体压力控制单元、气体温度控制单元，含有两个气体回路。本发明控制方法的原理是：第一气体回路在气密室内，作用于物料底部，提供向上的作用力；第二气体回路在熔炼炉内，作用于物料的上部，提供向下的作用力。物料受到气体压力差、重力等作用，改变物料受到的合力大小及方向，可以完成在熔炼过程的物料托举，喷射过程的物料流动，如：启动、停止、流量和流速，非接触式的控制。
【IPC分类】F27B14/20
【公开号】CN105258507
【申请号】CN201510662048
【发明人】张金松, 伊春明, 王志亮, 周志鹏, 刘超, 许阁
【申请人】上海大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年10月14日