一种金属粉末冶金混合装置

技术领域

本发明涉及固体原料混合领域，具体涉及金属粉末混合领域。

背景技术

粉末冶金是经过制取金属粉末并以该粉末作为原料，经过混合、压制成型、烧结以及必要的后续处理来制取金属材料或制品的工艺技术，混合是工艺中的一道工序，是将两种以上的金属粉末均匀混合在一起，使之不发生偏析。

现有技术中，常见的是通过驱使搅拌叶片旋转对金属粉末原料进行搅拌混合，例如申请公布号CN108786521U的中国发明公开了一种高效的粉末冶金混料装置，申请公布号CN111013470A的中国发明专利公开了一种金属粉末混料装置，这两篇专利文献均是通过搅拌方式实现对金属粉末的混合，其通过不同的叶片布局方式，提高搅拌混合的效果，然而这种搅拌方式的混合还是存在着一些缺陷：1、搅拌存在着死角，金属粉末混合的不够均匀，死角处存在有偏析，搅拌时容易出现上下分层现象，导致金属粉末难以混合均匀，简而言之，搅拌方式的粉末混合的均匀性不佳；2、金属粉末本质上还是金属材料，叶片长时间高速旋转搅拌容易对搅拌结构造成严重磨损，机器设备的使用寿命相对较低。

基于上述，本发明提出了一种金属粉末冶金混合装置。

发明内容

为解决上述背景中提到的问题，本发明提供了一种金属粉末冶金混合装置。

为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案如下。

一种金属粉末冶金混合装置，其包括机架，机架上安装有一级混匀机构与二级混匀机构，一级混匀机构用于接收预设量的原料a与原料b并将其均匀摊平后，使原料b均匀堆叠在原料a上，通过振动方式使原料a与原料b实现初步混合，二级混匀机构用于对初步混匀后的原料进行气浮筛选与二级混匀，二级混匀方式为碰撞，一级混匀机构的出料端与二级混匀机构的进料端之间设置有用于牵引原料转移的输送机构。

进一步的，一级混匀机构包括沿水平方向滑动安装在机架上的滑座以及用于驱使滑座发生移动的驱动件一；

一级混匀机构还包括两组摊平构件，一组摊平构件安装在滑座上，另一组摊平构件安装在机架上，安装在机架上的摊平构件位于安装在滑座上的摊平构件的下方。

进一步的，摊平构件包括通过振动元件安装在机架或滑座上的安装支架，安装支架上安装有输送带，输送带的输送方向平行于滑座的滑动方向，安装支架上设置有平行于输送带输送方向的侧板，侧板设置有两组并分别位于输送带沿输送方向的两侧，侧板与输送带的侧面接触，侧板的上端面高度高于输送带，安装支架上倾斜设置有位于输送带出料端下方的导料板；

摊平构件还包括位于输送带上方的闸杆，闸杆的延伸方向平行于输送带的宽度方向，闸杆沿输送带的输送方向设置有两组，安装支架上设置有平行于输送带输送方向的线轨，闸杆与线轨构成滑动连接，闸杆的两端分别和两组隔板接触。

进一步的，安装支架上设置有驱动件二以及位于驱动件二与线轨之间的连接支架，驱动件二用于驱使连接支架升降；

两组隔板相背的一侧各自设置有一组同步带，同步带的移动方向与线轨平行，闸杆的端部延伸有凸架，凸架上设置有呈竖直布置的凸销，凸销插入设置在同步带上的插孔内，两组闸杆上的凸销和同步带的连接处分别位于同步带的上下两侧。

进一步的，二级混匀机构包括上端封闭、下端开口并设置有罐底的混匀罐，罐底呈圆锥形状且直径由下至上递增，混匀罐的上端开设有安装孔，安装孔内设置有过滤元件；

混匀罐的上端设置有上支架，上支架上设置有和混匀罐同轴的上管道，上管道的外圆面沿径向设置有连接管道，连接管道的末端和输送机构连通；

上管道的下端同轴转动安装有下管道，下管道的下管口伸入至混匀罐内，机架上安装有用于驱使下管道发生旋转的电机一；

下管道的下管口同轴安装有安装座，安装座的上端封闭并设置有和下管道连通的连接孔、下端开口并可拆卸设置有锥形套，锥形套呈圆锥形状且直径由下至上递增，安装座的外圆面沿圆周方向阵列设置有若干接嘴，接嘴的外孔口处延伸有出料管道；

二级混匀机构还包括和下管道同轴的气管道，气管道的下管口靠近锥形套、上管口伸出上管道并和空气压缩机连接。

进一步的，安装座内通过内支架同轴安装有导风座，导风座的直径由下至上先递增、后相等、后递减，导风座内同轴开设有气孔，气孔的上孔口与气管道的下管口连接；

连接孔的下孔口处朝下延伸有凸起，凸起的上下两端开口且呈直径由上至下递减的圆锥形状，凸起的下开口靠近导风座的外表面。

进一步的，混匀罐内通过支撑支架同轴安装有碰撞座，碰撞座为圆锥形状且直径由下至上递减，出料管道的末端和碰撞座的外表面垂直。

进一步的，罐底的下方设置有辅助构件，辅助构件包括上端封闭并设置有进料孔、下端开口并设置有壳盖的外套壳，壳盖上设置有排料孔，排料孔的下方放置有储存器具，外套壳内转动安装有旋转体，旋转体内沿轴向贯穿设置有储料孔，储料孔沿旋转体的圆周方向阵列设置有至少两组，初始时，进料孔与排料孔分别和对应的储料孔连通，罐底的底部开口并和进料孔连通；

机架上设置有用于驱使旋转体旋转的电机三。

进一步的，碰撞座的内部中空并同轴设置有电机二，电机二的输出端伸出并和设置在罐底内的叶片动力连接。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

本方案通过一级混匀机构和二级混匀机构的配合，实现对金属粉末原料的均匀混合与气浮筛选，具体的：

1、初步混合过程中：首先通过摊平构件一中的输送带和闸杆的配合，依次使各种原料均匀摊平在矩形区域内，呈现厚度较薄的平面均匀分布状态，然后再依据各个原料的占比大小进行排序，使其一一堆叠，配合振动，实现初步混匀；

例如：原料a的占比大于原料b的占比，那么先通过摊平构件一使原料a呈较薄的平面均匀分布状态，再保持当前分布状态将其转移至摊平构件二上，然后，再通过摊平构件一使原料b呈较薄的平面均匀分布状态，再将原料b均匀洒落至原料a上，洒落的同时，摊平构件二发生振动，使两种原料初步混匀且初步混匀效果较佳；

2、二次混合过程中：初步混匀后的原料经输送机构的牵引，依次通过连接管道、上管道、下管道掉落入安装座内，与此同时，压缩空气通过气管道与气孔流入锥形套内，然后通过接嘴与出料管道流入混匀罐内，并从过滤元件处排走，压缩空气流动过程中，粒径符合要求的金属粉末会被气流带着一起流动至混匀罐内，粒径较大，不符合要求的金属颗粒无法被气流带动，留在锥形套内，起到了气浮筛选的作用；

跟随气流流动的金属粉末通过出料管道的末端排出，会与碰撞座发生碰撞，溅射出去后又会和后面的金属粉末发生碰撞，如此碰撞起到混匀效果，对原料进行二次混匀；

综合1与2可知，本方案中，能够实现对金属粉末的无叶片式混匀，使用寿命更长，并且混匀时，不论是初步混匀过程还是二次混匀过程，每部分金属粉末均参与到混匀过程当中，故而混匀不存在死角，混匀效果更佳，并且混匀过程中，还能够通过气浮筛选方式对金属粉末进行筛选。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为一级混匀机构的示意图；

图3为摊平构件的示意图一；

图4为摊平构件的示意图二；

图5为同步带与闸杆的示意图；

图6为二级混匀机构与输送机构的示意图；

图7为二级混匀机构的剖视图；

图8为二级混匀机构的局部剖视图一；

图9为二级混匀机构的局部剖视图二；

图10为碰撞座与罐底的剖视图；

图11为辅助构件的分解图。

附图中的标号为：

100、机架；200、一级混匀机构；201、滑座；202、驱动件一；203、进料斗；204、摊平构件；205、安装支架；206、输送带；207、同步带；208、闸杆；209、驱动件二；210、连接支架；211、振动元件；212、导料板；213、线轨；300、二级混匀机构；301、混匀罐；302、罐底；303、过滤元件；304、电机一；305、上支架；306、上管道；307、连接管道；308、下管道；309、安装座；310、接嘴；311、锥形套；312、导风座；313、气管道；314、出料管道；315、碰撞座；316、支撑支架；317、叶片；318、电机二；319、外套壳；320、进料孔；321、壳盖；322、排料孔；323、旋转体；324、储料孔；325、电机三；400、输送机构；401、输送斗；402、绞龙。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

金属粉末混合指的是将至少两种金属粉末混合均匀，本方案中，为了便于描述，以两种金属粉末原料为例进行阐述，两种金属粉末原料分别为原料a与原料b。

如图1-图11所示，一种金属粉末冶金混合装置，其包括机架100，机架100上安装有一级混匀机构200与二级混匀机构300，其中：

一、一级混匀机构200用于接收预设量的原料a与原料b并将其均匀摊平后，使原料b均匀堆叠在原料a上，伴随着振动，使原料a与原料b实现初步混合，具体的：

如图2所示，一级混匀机构200包括沿水平方向滑动安装在机架100上的滑座201以及用于驱使滑座201发生移动的驱动件一202，驱动件一202可以为伸缩杆技术，也可以为丝杆直线运动技术，为现有技术可实现，不作赘述。

一级混匀机构200还包括摊平构件204，摊平构件204设置有两组，一组安装在滑座201上，另一组安装在机架100上，初始时，后者的进料端位于前者的出料端的正下方，另外，前者的进料端上方设置有进料斗203。

如图3-图5所示，摊平构件204包括通过振动元件211安装在机架100或滑座201上的安装支架205，振动元件211用于驱使安装支架205发生振动，振动元件211可以为振动器，优选的，为音圈电机，安装支架205整体呈矩形形状且四个直角处均设置有音圈电机，这种柔性振动技术可以振动出复杂的几何形状，振动效果更佳。

安装支架205上安装有输送带206，输送带206的输送方向平行于滑座201的滑动方向，安装支架205上沿输送带206的输送方向设置有侧板，侧板设置有两组并分别位于输送带206沿输送方向的两侧，并且侧板与输送带206的侧面接触，侧板的上端面高度高于输送带206，安装支架205上倾斜设置有位于输送带206出料端下方的导料板。

摊平构件204还包括位于输送带206上方的闸杆208，闸杆208的延伸方向平行于输送带206的宽度方向，闸杆208沿输送带206的输送方向设置有两组，安装支架205上设置有平行于输送带206输送方向的线轨213，闸杆208与线轨213构成滑动连接。

安装支架205上设置有驱动件二209以及位于驱动件二209与线轨213之间的连接支架210，驱动件二209用于驱使连接支架210升降，进而驱使线轨213与闸杆208升降，使闸杆208的底部与输送带206接触或脱离接触，闸杆208的两端分别和两组隔板接触，故而闸杆208与输送带206接触时，两组隔板与两组闸杆208组成了一个矩形区域；驱动件二209与驱动件一202一样，为现有技术可实现，不作赘述。

两组隔板相背的一侧各自设置有一组同步带207，同步带207的移动方向与线轨213平行，闸杆208的端部延伸有凸架，凸架上设置有呈竖直布置的凸销，凸销插入设置在同步带207上的插孔内，另外，两组闸杆208上的凸销和同步带207的连接处分别位于同步带207的上下两侧，这样一来，同步带207运行时，即可通过凸销带着两组闸杆208相互远离或者相互靠近。

一级混匀机构200的工作过程，具体表现为：

为了便于描述，设置在滑座201上的摊平构件204命名为摊平构件一，设置在机架100上的摊平构件204命名为摊平构件二，原料a的占比大于原料b的占比，对预设量的原料a与预设量的原料b进行混匀：

首先，根据原料a的预设量对两组闸杆208之间的距离进行调整，使之相匹配，另外，闸杆208底部与输送带206接触，

然后，原料a投入进料斗203内并持续掉落至摊平构件一的输送带206上，与此同时，输送带206启动，使原料a以一条直线位于输送带206上，并处于两组隔板与两组闸杆208组成的矩形区域内，与此同时，振动元件211启动，对摊平构件一进行振动，如此配合，使原料a均匀分布在矩形区域中，呈现厚度较薄的平面分布；

然后，振动元件211暂停，驱动件二209驱使闸杆208上移，闸杆208的底部高于原料a；

然后，输送带206运行，牵引原料a朝向摊平构件二的输送带206上掉落，与此同时，驱动件一202运行驱使滑座201移动，两者配合，使原料a全部掉落至摊平构件二上，并且原料a在摊平构件二上的分布和在摊平构件一上的分布相同；

然后，摊平构件一的闸杆208重新与输送带206接触，重复原料a放入摊平构件一上的过程，使原料b同样均匀分布在矩形区域中，呈现厚度较薄的平面分布；

然后，输送带206运行，牵引原料b朝向摊平构件二的输送带206上掉落，与此同时，驱动件一202运行驱使滑座201移动，两者配合，使原料b全部掉落至摊平构件二上，这里需要注意的是，由于原料b的占比小于原料a的占比，故而原料b所在的矩形区域长度小于原料a所在的矩形区域长度，因此，滑座201的移动速度要快一些，将原料b均匀洒落至原料a上；

与此同时，摊平构件二的振动元件211运行，对摊平构件二进行振动，实现原料a与原料b的初步混匀。

上述过程中，之所以需要根据原料的预设量对矩形区域进行调整的原因在于：若矩形区域面积过大，原料的量过小，那么是无法使原料均匀分布在矩形区域中，最终振动的结果是矩形区域的边缘区域原料多，中心区域原料少；若矩形区域面积过小，原料的量过大，那么虽然原料能够均匀分布在矩形区域中，但厚度较厚，不利于后续两种原料的初步混匀。

上述过程中，由于两种原料一开始在摊平构件一上被振动呈现较薄的平面均匀分布状态，然后再将原料b均匀洒落在原料a上，同时通过振动方式对两种原料进行混匀，故而初步混匀效果较佳。

二、一级混匀机构200与二级混匀机构300之间设置有输送机构400，用于牵引初步混匀的原料进入二级混匀机构300中，具体的：

如图6所示，输送机构400包括位于摊平构件二的出料端的输送斗401，输送斗401的底部呈朝上弯曲的半圆柱形状，并且半圆柱形状的一端和二级混匀机构300的进料端连接，输送斗401的底部还安装有绞龙402，通过电机技术手段驱使绞龙402旋转，绞龙402旋转牵引输送斗401内的原料朝向二级混匀机构300内移动。

三、二级混匀机构300用于对初步混匀后的原料进行二级混匀，具体的：

如图7所示，二级混匀机构300包括安装在机架100上且上端封闭、下端开口并设置有罐底302的混匀罐301，罐底302呈圆锥形状且直径由下至上递增，混匀罐301的上端开设有安装孔，安装孔内设置有过滤元件303，用于空气流通，但金属粉末不能流通，例如纱布。

如图8与图9所示，混匀罐301的上端设置有上支架305，上支架305上设置有和混匀罐301同轴的上管道306，上管道306的外圆面沿径向设置有连接管道307，连接管道307的末端和输送机构400连通。

上管道306的下端同轴转动安装有下管道308，下管道308的下管口伸入至混匀罐301内，另外，机架100上安装有用于驱使下管道308发生旋转的电机一304。

下管道308的下管口同轴安装有安装座309，安装座309的上端封闭并设置有和下管道308连通的连接孔、下端开口并设置有锥形套311，锥形套311呈圆锥形状且直径由下至上递增，安装座309的外圆面沿圆周方向阵列设置有若干接嘴310，接嘴310的外孔口处延伸有出料管道314，出料管道314整体呈现图8所展示的形状，其末端靠近混匀罐301的内壁。

如图9所示，安装座309内通过内支架同轴安装有导风座312，导风座312的直径由下至上先递增、后相等、后递减，导风座312内同轴开设有气孔，气孔的上孔口处延伸有气管道313，气管道313的上管口伸出上管道306并和空气压缩机连接。

连接孔的下孔口处朝下延伸有凸起，凸起的上下两端开口且呈直径由上至下递减的圆锥形状，凸起的下开口靠近导风座312的外表面。

初步混匀后的原料经输送机构400的牵引，依次通过连接管道307、上管道306、下管道308掉落入安装座309内，与此同时，压缩空气通过气管道313与气孔流入锥形套311内，然后通过接嘴310与出料管道314流入混匀罐301内，并从过滤元件303处排走，压缩空气流动过程中，由于原料是金属粉末，金属粉末的粒径较小，质量较轻，会被气流带着一起流动至混匀罐301内。

需要注意的是，虽然初步混匀后的原料中存在着两种不同的金属粉末，但是由于金属粉末的粒径较小，两种金属粉末的单个质量相差微弱，故而初步混匀的原料中的两种金属粉末会一起被牵引入混匀罐301内。

另外，金属粉末冶金中，粉末粒径是影响冶金结果的因素之一，金属粉末颗粒越细，比表面积也越大，易于成型和烧结，因此，上述过程中，若原料中掺杂有颗粒尺寸相对较大的金属颗粒时，那么气流带不动它，该金属颗粒会被留在锥形套311内，也就是说，起到了气浮筛选的作用，进一步的，混匀罐301与锥形套311上设置有玻璃窗口，用于观察锥形套311内的金属颗粒的量，量多了影响金属粉末的流动时，暂停，打开混匀罐301，拆下锥形套311，取走金属颗粒，在重新装上。

如图7与图10所示，混匀罐301内通过支撑支架316同轴安装有碰撞座315，碰撞座315为圆锥形状且直径由下至上递减。

跟随气流流动的原料通过出料管道314的末端排出，然后会与碰撞座315发生碰撞，溅射出去后又会和后面的原料发生碰撞，如此碰撞起到混匀效果，对原料进行二次混匀，与此同时，电机一304会驱使下管道308旋转，进而带着安装座309与出料管道314一起旋转，使二次混匀效果更佳，优选的，出料管道314的末端和碰撞座315的外表面垂直，使原料与碰撞座315的碰撞达到最大化，进而提高碰撞混匀的效果。

进一步的，金属粉末与金属粉末之间有可能因分子力而存在粘附，呈粉团状，碰撞的冲击可以将其撞散，撞散后再参与混匀，混匀效果更佳。

优选的实施例，原料在二次混匀过程中，若罐底302的底部是敞开的，那么二次混匀后的原料从罐底302掉落，但空气也会从该处排走，导致原料排出去的同时会发生扬尘飞舞的现象，没法收集，若罐底302的底部是封闭的，那么二次混匀后的原料逐渐累积在罐底302处，间隔一段时间就需要暂停，打开罐底302，排走原料，非常麻烦，因此：

如图6与图11所示，罐底302的下方设置有辅助排料的辅助构件，具体的：

辅助构件包括上端封闭并设置有进料孔320、下端开口并设置有壳盖321的外套壳319，壳盖321上设置有排料孔322，排料孔322的下方放置有收集二次混匀后的原料的储存器具。

外套壳319内转动安装有旋转体323，旋转体323上设置有旋转轴，旋转轴的输入端伸出外套壳319并被电机三325驱使发生旋转，旋转体323内沿轴向贯穿设置有储料孔324，储料孔324沿旋转体323的圆周方向阵列设置有至少两组，另外，初始时，进料孔320与排料孔322分别和对应的储料孔324连通。

另外，罐底302的底部开口并和进料孔320连通。

二次混匀后的原料通过进料孔320掉入储料孔324内，预设时间后，电机三325驱使旋转体323旋转，下一组空的储料孔324位于进料孔320内继续储存原料，而储存有原料的储料孔324则位于排料孔322处，通过排料孔322排入至储存器具中。

优选的实施例，金属粉末在罐底302下开口处的输出过程中，粉末容易导致罐底302的下开口被堵，阻碍原料输出，因此：如图10所示，碰撞座315的内部中空并同轴设置有电机二318，电机二318的输出端伸出并和设置在罐底302内的叶片317动力连接，通过电机二318驱使叶片317旋转，辅助金属粉末混匀后的原料从罐底302下开口处进入储料孔324内，需要注意的是，此处的叶片317仅仅只是低速旋转，起辅助原料下落的目的，不是起搅拌目的。

二级混匀机构300的工作过程，具体表现为：

初步混匀后的原料经输送机构400的牵引，依次通过连接管道307、上管道306、下管道308掉落入安装座309内，与此同时，压缩空气通过气管道313与气孔流入锥形套311内，然后通过接嘴310与出料管道314流入混匀罐301内，并从过滤元件303处排走，压缩空气流动过程中，气流带着初步混匀的原料一起流动至混匀罐301内；

跟随气流流动的原料通过出料管道314的末端排出，然后会与碰撞座315发生碰撞，溅射出去后又会和后面的原料发生碰撞，如此碰撞起到混匀效果，对原料进行二次混匀，与此同时，电机一304会驱使下管道308旋转，进而带着安装座309与出料管道314一起旋转，使二次混匀效果更佳。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。