基于电感耦合等离子技术连续流处理导电粉体材料的装置的制作方法

1.本实用新型涉及等离子体技术领域，具体是基于电感耦合等离子技术连续流处理导电粉体材料的装置。


背景技术：

2.等离子体作用在粉体上可以清洗去除有机物等杂质，并有目的地改变粉体的物理化学性质，在保持粉体原有性能的前提下，赋予其表面新的性能，使其表面性质由疏水性变为亲水性或由亲水性变为疏水性，从而改善粉体粒子表面的浸润性，增强粉体粒子在介质中的界面相容性，使粒子容易分散在水中或有机化合物中。粉体材料表面改性是材料制备，新材料、新工艺和新产品开发的重要方法，提高了粉体材料的附加价值，扩大了粉体材料的应用领域。
3.现有技术：1、真空等离子清洗装置处理粉体样品，要均匀铺在样品台上，虽有效果，但处理不均匀；2、在真空等离子清洗装置真空腔体内放置可旋转样品瓶，但等离子体作用到瓶里很弱，虽有效果但不明显。3、带搅拌的粉体等离子清洗装置虽能达到很好的处理效果，但只能用于实验室小样品量处理。
4.目前市场基于等离子技术等离子清洗装置处理不同几何形状的样品基材技术成熟，处理粉体样品等离子清洗装置只停留在实验水平，不能进行工业化生产应用。另外，虽然处理非导电材料相应技术能满足实验处理需求，处理量少。但在电池、太阳能应用方面，处理导电粉体材料存在技术缺陷。更重要的是，现有技术由于采用电容式等离子激发方式处理导电粉体材料，容易和电容式激发板发生电极反应，导致等离子激发功率大幅度波动变化，存在等离子激发不稳定，出现处理样品一致性、重复性差的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供基于电感耦合等离子技术连续流处理导电粉体材料的装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.基于电感耦合等离子技术连续流处理导电粉体材料的装置，包括icp辉光放电系统、真空系统、传动输送搅拌系统、上送与下落储料系统、冷却系统和控制系统；所述控制系统分别连接icp辉光放电系统、真空系统、传动输送搅拌系统、上送与下落储料系统和冷却系统。
8.作为本实用新型的进一步技术方案：所述icp等离子辉光放电系统由射频电源、射频匹配器、电感耦合icp等离子体激发系统组成。
9.作为本实用新型的进一步技术方案：所述真空系统由防爆真空泵、石英真空腔体、真空管路、真空放气阀、皮拉尼真空计、mfc质量流量计、进气阀、真空过滤系统组成。
10.作为本实用新型的进一步技术方案：所述传动输送搅拌系统由可调速电机、传动真空密封轴承、搅拌绞龙组成，通过可调速电机传动真空密封轴承，驱动带搅拌功能的绞龙
对粉体物料输送同时并进行均匀搅拌，同时，通过电感耦合icp等离子体激发的等离子体均匀作用在粉体物料上。
11.作为本实用新型的进一步技术方案：所述上送与下落储料系统包括上落储料筒和下落储料筒，上落储料筒包括入料口、物料传输绞龙、真空密封盖和球型调节阀。下落储料筒包括出料口和出料阀门。
12.作为本实用新型的进一步技术方案：所述冷却系统由可控温的冷却循环水系统和风冷系统组成。
13.作为本实用新型的进一步技术方案：所述控制系统采用plc作为控制器。
14.基于电感耦合等离子技术连续流处理导电粉体材料的方法，采用上述装置，首先，向储料仓内加入待处理的粉体物料，关好储料、下料仓门，启动真空泵，对石英仓体内进行抽真空，当达到额定值时，打开工艺气体阀门向石英腔体内充入工艺气体，通过质量流量计调节工艺气体进气量，待石英真空腔体内达到工作压力并稳定后，先后开启射频电源和射频匹配器，并调整到待处理粉体物料所需要的功率，待辉光现象稳定后，调节好下料绞龙和真空仓内带搅拌功能传输绞龙转速，通过控制器启动电机驱动下料绞龙和真空仓内带搅拌功能传输绞龙，同时打开上料排料阀，使样品通过喂料绞龙均匀的落入石英仓内。真空仓内的样品在绞龙的传送和搅动下，按设定转速向接料斗方向运动，同时样品在真空仓内搅拌翻转并与等离子体接触发生反应，使得样品均匀的接受等离子体处理。粉体物料从入料口传送到真空仓下料口即处理完成，设备停止运行，缓慢泄压，当控制器显示常压后，打开出料仓阀门，放出处理物料，即处理完毕。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
16.1、本实用新型研发一种基于电感耦合(icp)等离子技术连续流处理导电粉体材料的装置和方法。适合工业化生产大批量处理电池方面导电粉体材料需求。处理量大、一致性、重复性好、效率高。保证了粉体物料动态的清洗，无死角，无污染。
17.2、本实用新型除了实现清洗去除粉体材料里有机物等杂质外，还能可以有目的地改变粉体的物理化学性质，在保持粉体原有性能的前提下，赋予其表面新的性能，使其表面性质由疏水性变为亲水性或由亲水性变为疏水性，从而改善粉体粒子表面的浸润性，增强粉体粒子在介质中的界面相容性。无论是导电粉体材料和非导电粉体材料都能得到很好的处理效果，使得粉体物料处理完全。
18.3、本实用新型在微电子，半导体、太阳能行业，改变了电池材料和太阳能储能材料物理和化学性能，去除了材料里有机物等杂质，增强了动力电池效能和太阳能储能材料效能和寿命。防止了因导电粉体材料不纯导致易爆燃以及太阳能储能材料储能效能差寿命短的问题。
19.4、本实用新型由于采用射频13.56mhz等离子体激发电源，电感耦合(icp)等离子激发技术。在真空状态下激发产生高能等离子体，既有物理作用又有化学作用，等离子体激发密度、强度大、并且均匀而稳定。
20.5、本实用新型由于采用电感耦合(icp)方式激发等离子体浸入式处理真空腔体内粉体物料，使得等离子体均匀作用在整个石英真空腔体内，不会出现电容式等离子体激发方式处理导电物料与等离子激发板发生电极反应，导致等离子体激发不稳定，出现处理一致性、重复性差的问题。
21.6、本实用新型由于采用真空石英材质舱体和石英或ptfe材质的传动输送搅拌系统，无电极反应，等离子体激发功率稳定、一致性、重复性好，无污染。
22.7、本实用新型由于真空过滤系统应用，防止了处理粉体物料倒吸入真空泵系统，造成真空泵损坏，最大限度保证真空泵的寿命。
23.8、本实用新型传动输送搅拌系统应用，使得粉体样品物料达到均匀的等离子体处理效果。尤其是传动真空密封轴承的应用，保证了真空腔体内真空度的稳定性。通过带搅拌功能的绞龙对样品输送同时并进行均匀搅拌，使得等离子体均匀作用在粉体物料上，保证粉体物料动态清洗，无死角，无污染。
24.9、本实用新型上送、下落储料系统应用可自动上料和下料。适合工业批量化处理粉体物料，增加效率。
25.10、本实用新型冷却系统的应用，保证真空仓内温度不会太高，影响粉体物料处理效果。
26.11、本实用新型防爆真空系统应用防止处理粉体由于导电材料飞扬进入电机系统发生爆炸和漏电危险，保证人员安全。
27.12、本实用新型plc工控技术应用，使得整个清洗过程全自动进行。并可存储、输出、追溯工艺数据，满足生产工艺要求。
附图说明
28.图1为本实用新型的系统框图。
29.图2为本实用新型的整体结构示意图。
30.图3为本实用新型的样品舱体结构示意图。
31.图中：1-进气口、2-进料口、3-急停开关、4-真空口、5-出料口、6-触摸屏、7-观察窗、8-搅拌器、9-样品仓体。
具体实施方式
32.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
33.实施例1：
34.请参照图1,基于电感耦合等离子技术连续流处理导电粉体材料的装置，由icp辉光放电系统、真空系统、传动输送搅拌系统、上送、下落储料系统、冷却系统、控制系统六部分组成。
35.1、icp等离子辉光放电系统由射频电源、射频匹配器、电感耦合icp等离子体激发系统组成。当产生辉光放电时，整个石英腔体充满等离子体，保证了电感耦合icp形成的等离子体浸入式对粉体物料进行等离子体处理。更重要的是，电感耦合icp等离子激发技术的应用，使得等离子均匀作用在整个石英真空腔体内，不会出现电容式等离子体激发方式处理导电物料与等离子激发板发生电极反应，导致等离子体激发不稳定的问题。
36.2、真空系统由防爆真空泵、石英真空腔体、真空管路、真空放气阀、皮拉尼真空计、
mfc质量流量计、进气阀、真空过滤系统等组成。真空过滤系统最大限度保证真空泵的寿命。
37.3、传动输送搅拌系统由可调速电机、传动真空密封轴承、搅拌绞龙组成。通过可调速电机传动真空密封轴承，驱动带搅拌功能的绞龙对粉体物料输送同时并进行均匀搅拌，同时，通过电感耦合icp等离子体激发的等离子体均匀作用在粉体物料上，保证了粉体物料实现动态清洗，无死角，无污染。另外，传动真空密封轴承的应用，保证真空腔体真空度的稳定性。
38.4、上送与下落储料系统：上落储料筒包括入料口、物料传输绞龙、真空密封盖、球型调节阀等组成。下落储料筒包括出料口和出料阀门组成。根据工艺要求可添加自动上料和下料系统。
39.5、冷却系统由可控温的冷却循环水系统和风冷系统组成，冷却循环系统和风冷组合应用，保证真空仓内温度不会太高，不会影响粉体物料处理效果。
40.6、控制系统采用plc工控技术，使得整个清洗过程全自动进行。采用互动操作界面控制，实时工作参数状态直观显示，实时掌握设备运行和工艺状态。可通过数据端口连接或蓝牙远程控制，可存储、输出、追溯工艺数据，机器运行、停止提示，满足生产工艺要求。
41.实施例2，在实施例1的基础上，本实用新型还公开了基于电感耦合等离子技术连续流处理导电粉体材料的方法，首先，向储料仓内加入待处理的粉体物料，关好储料、下料仓门，启动真空泵，对石英仓体内进行抽真空，当达到额定值时，打开工艺气体阀门向石英腔体内充入工艺气体，通过质量流量计调节工艺气体进气量，待石英真空腔体内达到工作压力并稳定后，先后开启射频电源和射频匹配器，并调整到待处理粉体物料所需要的功率，待辉光现象稳定后，调节好下料绞龙和真空仓内带搅拌功能传输绞龙转速，通过控制器启动电机驱动下料绞龙和真空仓内带搅拌功能传输绞龙，同时打开上料排料阀，使样品通过喂料绞龙均匀的落入石英仓内。真空仓内的样品在绞龙的传送和搅动下，按设定转速向接料斗方向运动，同时样品在真空仓内搅拌翻转并与等离子体接触发生反应，使得样品均匀的接受等离子体处理。粉体物料从入料口传送到真空仓下料口即处理完成。设备停止运行，缓慢泄压，当控制器显示常压后，打开出料仓阀门，放出处理物料，即处理完毕。
42.本设计的具体操作流程如下：
43.设定好相应参数后，整个实验过程自动运行：
44.如图2：打开电源，“显示操作板”亮起，按自动模式，显示真空度、功率(等离子激发强度)、处理时间、上料仓喂料绞龙转速、传动输送搅拌装置转速、冷却温度等指标。点击相应按钮，设定好相应指标。当然，由于不同样品，耐受度不一样，要根据不同样品本身物理化学特性，设定相应的等离子体强度(功率)、真空度、处理时间、转速、温度等参数。
45.1、真空度在10-150pa可调整，通过真空计反馈到控制器控制调整真空度，因为不同样品对真空敏感度不一样，设定不同的真空度。
46.2、功率(等离子激发强度)在0-1000w可设定。通过控制器控制13.56mhz(40khz)射频电源，自动匹配相应功率进行电感耦合(icp)等离子体激发方式激发。
47.3、时间(样品处理时间)在0-999分钟可调。控制器控制射频电源激发等离子体时间。
48.4、转速(样品搅拌转子)0-100转/秒可调。控制器控制电机驱动磁流体传动进一步驱动传动输送搅拌装置转动。以及控制器控制上料仓喂料绞龙开始转动。
49.5、温度可通过控制器设置冷却循环控温温度和风冷风扇启停。
50.设定好上述相应参数后，打开上料仓门，把待处理的导电材料样品放到带内置搅拌装置的上料仓内，关好储料、下料仓门，“显示操作板”设定好处理时间、功率(等离子激发强度)、喂料绞龙速度、传动输送搅拌装置转动速度、冷却温度等指标。按运行，真空泵开始工作，达到要求真空度并稳定后，电感耦合icp等离子激发等离子体起灰发光，喂料绞龙开始转动，给真空石英舱体内喂料，同时传动输送搅拌装置开始按设定转速转动，粉体物料在输送搅拌装置传输到下料口过程中进行等离子体处理，物料传送到下料口即处理完成。
51.具体程序如下：
52.电磁阀打开，真空泵启动，当真空度下降到60pa(或按设定需求)，控制器自动启动激发电源，电感耦合icp等离子激发电极激发等离子体作用在整个石英真空腔体内，同时，喂料绞龙和输送搅拌装置开始按设定速度旋转，使得粉体物料在传送搅拌过程中进行等离子处理。在预设定等离子体强度、真空度、时间、转速、温度等条件下工作，完成后，自动停止真空泵，泄压至常压，关闭电磁阀。打开下料仓门，取出样品，完成处理工作。系统可全自动完成整个处理过程。
53.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
54.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。