一体式水淘洗法筛粉除杂设备及其方法与流程

本发明属于粉末冶金领域，具体涉及一种一体式水淘洗法筛粉除杂设备及其方法。

背景技术：

粉末冶金技术作为一种新兴的材料制备技术，在国防军工、新能源汽车、机床工具高端装备、新一代信息技术基础器件和医疗器械、新能源等国民经济的众多领域发挥着重要的作用，但是粉末冶金材料中的夹杂物，特别是非金属夹杂物的存在，严重恶化了合金材料的力学性能，是影响盘件使用寿命的主要缺陷，而粉末颗粒尺寸是影响夹杂物尺寸的重要因素，因此后期对于粉末的筛分和除杂是提升粉末性能的关键措施。

目前粉末的筛分主要通过筛分析法，由于用途广泛、价格低廉、操作简便，使它几乎成为工业的标准，但是它有个缺陷：不适于筛分颗粒尺寸小于325目(45μm)的粉末，静电力与范德华力会引起超细小的粉末粘附、堵塞筛网。且现有的筛分法只能达到筛粉的目的，后期还需要其他除杂工序，在这两个工序衔接过程中，不仅耗费了大量的人力物力，同时粉末暴露在大气环境中，可能会被大气或者其他污染源污染从而引入新的夹杂物，而粉末的除杂现主要采用静电分离(ess)法，但是该方法并不能完全去除粉末中非金属夹杂物，去除率大概在80％左右。

技术实现要素：

本公开实施例公开了一种一体式水淘洗法筛粉除杂设备及其方法，以解决现有技术的上述以及其他潜在问题中任一问题。

为了达到上述目的，本公开实施例公开了一体式水淘洗法筛粉除杂设备，所述除杂设备包括：

储水装置，用于为分级和除杂提供水源；

水泵，用于将储水装置内水抽出，导入筛分除杂装置内带动粉末流动；

筛分除杂装置，用于利用水流对原始粉末颗粒进行筛分分级和除杂；

控制阀门，用于隔离分级后的粉末；

集杂脱水装置，用于收集被分离出来的杂质并进行脱水；

集粉脱水装置，用于收集被分级后的粉末并进行脱水；

其中，所述水泵的一端与所述储水装置连接，另一端与所述筛分除杂装置连接，所述控制阀门设置在所述筛分除杂装置的内部，所述集杂脱水装置和集粉脱水装置通过管路均与所述筛分除杂装置连接；

所述集杂脱水装置和集粉脱水装置的排水口通过管路与所述储水装置连接。

根据本公开实施例，所述除杂设备还包括：用于控制水流流量的流量计，所述流量计设置在所述水泵和所述筛分除杂装置之间的管路上。

根据本公开实施例，所述筛分除杂装置包括储粉单元和若干依次设置的分级除杂单元；

其中，所述储粉单元的一端设有水流筛网，另一端与第一个所述分级除杂单元连接，每个所述分级除杂单元内部的端部设有分级除杂筛网，且所述分级除杂筛网的出水端均设有所述控制阀门；

所述储粉单元和若干依次设置分级除杂单元的底部一端的侧壁上设有粉末出口，所述粉末出口通过第一管路与所述集粉脱水装置连接，且所述第一管路上均设有粉末阀门；

所述储粉单元和若干依次设置分级除杂单元的上部一端的侧壁上设有杂质出口，所述杂质出口通过第二管路与所述集杂脱水装置连接，且所述第二管路上均设有杂质阀门。

根据本公开实施例，所述水泵为机械水泵，吸程5～20米，扬程10～30米。

根据本公开实施例，所述集杂脱水装置包括若干分级收集单元、集水腔和脱水过滤筛网；

其中，若干所述分级收集单元设置在所述集水腔上端，所述脱水过滤筛网设置在若干所述分级收集单元和所述集水腔之间。

根据本公开实施例，所述水流筛网的目数为1000目～2000目；多个所述分级除杂筛网的目数为从大依次减小，目数为20目～1000目。

本公开实施例另一目的公开一种采用上述的一体式水淘洗法筛粉除杂设备进行筛分除杂的工艺,其特征在于，具体包括以下步骤：

s1)筛分：将原始粉末颗粒放置于筛分除杂装置的储粉单元内，启动水泵对储粉单元内原始粉末颗粒进行筛分；

s2)除杂：依次对每个各个分级除杂单元内的粉末进行除杂处理；

s3)经过筛分和除杂后，不同粒度的粉末和杂质通过管道被送至集粉脱水装置以及集杂脱水装置中，经过脱水过滤、干燥后，粉末和杂质被取出，过滤掉的水通过管道再次进入集水池循环使用。

根据本公开实施例，s1)的具体步骤为：

s1.1)将原始粉末颗粒放置于筛分除杂装置的储粉单元，关闭集杂脱水装置的管路上的杂质阀门和集粉脱水装置的管路上的杂质阀门粉末阀门，打开第一个分级除杂单元的控制阀门；

s1.2)通过机械水泵将储水装置中的水抽吸而出，形成一定速度的水流，水流速度控制在最大尺寸粉末颗粒所对应的沉降速度以上，在持续水流的作用下，不同粒度粉末通过不同目数筛网的过滤进行粉末分级和除杂，然后打开筛分除杂装置内分级除杂单元的控制阀门，分级后粉末聚集在各个分级除杂单元内控制阀门上方。

根据本公开实施例，所述s2)的具体工艺为：

s2.1)先打开位于储粉单元外侧的杂质阀门，控制临界水流速度在水流筛网上最大夹杂物颗粒的沉降速度和最小合金颗粒的沉降速度之间，对原始粉末进行除杂，杂质通过右上方管道进入集杂脱水装置，此时关闭杂质阀门，打开集粉阀门，沉积在底部的合金粉末在水流作用下顺着管道进入集粉脱水装置中，然后关闭集粉阀门，此时初级筛分除杂完毕；

s2.2)打开位于第一个分级除杂单元的杂质阀门，重复s2.1)操作对分级除杂筛网上粉末进行除杂，以此类推，逐层向上至最顶层的分级除杂单元进行分级除杂。

根据本公开实施例，所述s1.2)中水流速度为0.2mm/s～30mm/s。

与现有技术相比，本发明具有如下特点：

1、将筛粉、除杂两个工序一体化，极大的提高了实际生产效率，节约了大量的人力物力，有效的避免了大气或其他污染源的混入。

2、通过持续水流的冲洗有效解决了粉末粘附、堵塞筛网的问题。

3、不同粒度的粉末和杂质经过脱水过滤、干燥后被取出，过滤掉的水通过管道再次进入集水池循环使用，节约了生产成本。

附图说明

图1是本发明一种一体式水淘洗法筛粉除杂设备的结构示意图。

图2是本发明集的粉脱水装置的结构示意图。

图3是本发明的实施例1的结构示意图。

图3是原始高温合金粉末颗粒中的非金属夹杂物形貌图。

图4是经本公开实施例中筛分除杂装置筛分后第一级筛网(1000目)上的高温合金粉末粒度形貌图。

图5是经本公开实施例中筛分除杂装置筛分后第二级筛网(100目)上的高温合金粉末粒度形貌图。

图6是经本公开实施例中筛分除杂装置筛分后第三级筛网(150目)上的高温合金粉末粒度形貌图。

图7是经本公开实施例中筛分除杂装置筛分后第四级筛网(300目)上的高温合金粉末粒度形貌图。

图8是经本公开实施例中筛分除杂装置筛分后第四级筛网(60目)上的高温合金粉末粒度形貌图。

图9是经本公开实施例中筛分除杂装置筛分后第五级筛网(500目)上的高温合金粉末粒度形貌图。

图中：

1.集水装置，2.水泵，3.流量计，4.筛分除杂装置，5.集粉脱水装置，6.集杂脱水装置，7.储粉单元，8.分级除杂单元，9.水流筛网，10.分级除杂筛网，11.控制阀门，12.粉末出口，13.杂质出口，14.集粉阀门，15.杂质阀门，16.分级收集单元，17.集水腔，18.脱水过滤筛网。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1-图2所示，本公开实施例公开了一体式水淘洗法筛粉除杂设备，所述除杂设备包括：

储水装置，用于为分级和除杂提供水源；

水泵，用于将储水装置内水抽出，导入筛分除杂装置内带动粉末流动；

筛分除杂装置，用于利用水流对原始粉末颗粒进行筛分分级和除杂；

控制阀门，用于隔离分级后的粉末；

集杂脱水装置，用于收集被分离出来的杂质并进行脱水；

集粉脱水装置，用于收集被分级后的粉末并进行脱水；

其中，所述水泵的一端与所述储水装置连接，另一端与所述筛分除杂装置连接，所述控制阀门设置在所述筛分除杂装置的内部，所述集杂脱水装置和集粉脱水装置通过管路均与所述筛分除杂装置连接；

所述集杂脱水装置和集粉脱水装置的排水口通过管路与所述储水装置连接。

根据本公开实施例，所述除杂设备还包括：用于控制水流流量的流量计，所述流量计设置在所述水泵和所述筛分除杂装置之间的管路上。

根据本公开实施例，所述筛分除杂装置包括储粉单元和若干依次设置的分级除杂单元；

其中，所述储粉单元的一端设有水流筛网，另一端与第一个所述分级除杂单元连接，每个所述分级除杂单元内部的端部设有分级除杂筛网，且所述分级除杂筛网的出水端均设有所述控制阀门；

所述储粉单元和若干依次设置分级除杂单元的底部一端的侧壁上设有粉末出口，所述粉末出口通过第一管路与所述集粉脱水装置连接，且所述第一管路上均设有粉末阀门；

所述储粉单元和若干依次设置分级除杂单元的上部一端的侧壁上设有杂质出口，所述杂质出口通过第二管路与所述集杂脱水装置连接，且所述第二管路上均设有杂质阀门。

根据本公开实施例，所述水泵为机械水泵，吸程5～20米，扬程10～30米。

根据本公开实施例，所述集杂脱水装置包括若干分级收集单元、集水腔和脱水过滤筛网；

其中，若干所述分级收集单元设置在所述集水腔上端，所述脱水过滤筛网设置在若干所述分级收集单元和所述集水腔之间。

根据本公开实施例，所述水流筛网的目数为1000目～2000目；多个所述分级除杂筛网的目数为从大依次减小，目数为20目～1000目。

本公开实施例另一目的公开一种采用上述的一体式水淘洗法筛粉除杂设备进行筛分除杂的工艺,其特征在于，具体包括以下步骤：

s1)筛分：将原始粉末颗粒放置于筛分除杂装置的储粉单元内，启动水泵对储粉单元内原始粉末颗粒进行筛分；

s2)除杂：依次对每个各个分级除杂单元内的粉末进行除杂处理；

s3)经过筛分和除杂后，不同粒度的粉末和杂质通过管道被送至集粉脱水装置以及集杂脱水装置中，经过脱水过滤、干燥后，粉末和杂质被取出，过滤掉的水通过管道再次进入集水池循环使用。

根据本公开实施例，s1)的具体步骤为：

s1.1)将原始粉末颗粒放置于筛分除杂装置的储粉单元，关闭集杂脱水装置的管路上的杂质阀门和集粉脱水装置的管路上的杂质阀门粉末阀门，打开第一个分级除杂单元的控制阀门；

s1.2)通过机械水泵将储水装置中的水抽吸而出，形成一定速度的水流，水流速度控制在最大尺寸粉末颗粒所对应的沉降速度以上，在持续水流的作用下，不同粒度粉末通过不同目数筛网的过滤进行粉末分级和除杂，然后打开筛分除杂装置内分级除杂单元的控制阀门，分级后粉末聚集在各个分级除杂单元内控制阀门上方。

根据本公开实施例，所述s2)的具体工艺为：

s2.1)先打开位于储粉单元外侧的杂质阀门，控制临界水流速度在水流筛网上最大夹杂物颗粒的沉降速度和最小合金颗粒的沉降速度之间，对原始粉末进行除杂，杂质通过右上方管道进入集杂脱水装置，此时关闭杂质阀门，打开集粉阀门，沉积在底部的合金粉末在水流作用下顺着管道进入集粉脱水装置中，然后关闭集粉阀门，此时初级筛分除杂完毕；

s2.2)打开位于第一个分级除杂单元的杂质阀门，重复s2.1)操作对分级除杂筛网上粉末进行除杂，以此类推，逐层向上至最顶层的分级除杂单元进行分级除杂。

根据本公开实施例，所述s1.2)中水流速度为0.2mm/s～30mm/s。

本发明一体式水淘洗法筛粉除杂设备，将筛粉、除杂两个工序一体化，极大的提高实际生产效率，节约大量的人力物力，有效的避免其他污染源的混入，同时解决粉末粘附、堵塞筛网的问题，提高杂质去除率。

如图3所示，本实施例采用了四级筛分，最下边水流筛网为1000目，上边的四个分级除杂筛网10从下往上依次为100目、150目、300目、500目。

s1.1)将原始粉末颗粒放置于筛分除杂装置的储粉单元7，关闭集杂脱水装置5和集粉脱水装置6的管路上的杂质阀门15和集粉阀门14，打开一级分级除杂单元8内的控制阀门11，通过机械水泵2将储水装置1中的水抽吸而出，形成25mm/s的持续水流，不同粒度粉末通过不同目数分级除杂筛网10的过滤进行粉末分级，然后关闭各级分级除杂单元8内的控制阀门11，分级后粉末聚集在各个分级除杂单元8内控制阀门11上方，

s1.2)然后通过改变控制阀门11状态和调节水流速度对粉末进行分级除杂；

s2.1)先打开储粉单元7的杂质阀门15，通过流量计3控制临界水流速度在18mm/s对粉末进行除杂，合金粉末由于沉降速度大于临界水流速度而沉积在底层，夹杂物颗粒由于沉降速度小于临界水流速度而被向上冲出，通过右上方管道进入集杂脱水装置6，此时杂质阀门15，打开集粉阀门14，沉积在底部的合金粉末在水流作用下顺着管道进入集粉脱水装置5中，然后关闭集粉阀门14，此时初级筛分除杂完毕。

打开一级分级除杂单元8的杂质阀门15，调整临界水流速度为13mm/s，重复类似上述操作对初级筛网上粉末进行除杂，以此类推，逐层向上至最顶层筛网，其中第二、三、四级相应的临界水流速度依次为6mm/s、2.5mm/s、0.4mm/s。

经过筛分和除杂后，不同粒度的粉末和杂质通过管道被送至集粉脱水装置以及集杂脱水装置中，经过脱水过滤、干燥后，粉末和杂质被取出，过滤掉的水通过管道再次进入集水池循环使用，分级后的合金粉末粒度形貌图如图4-图9所示。

本发明将筛粉、除杂两个工序一体化，极大的提高了实际生产效率，节约了大量的人力物力，有效的避免了其他污染源的混入，同时解决了粉末粘附、堵塞筛网的问题，筛分后的粉末粒度均匀，杂质去除率在90％以上，不同粒度的粉末和杂质经过脱水过滤、干燥后被取出，过滤掉的水通过管道再次进入集水池循环使用，节约了生产成本，且该发明可以对多种类型粉末进行分级除杂，应用范围广泛。