本發明屬于高溫等離子體技術領域，涉及一種高頻感應等離子加熱器的進氣組件。
背景技術：
球形粉末的制備方法主要分為物理法和化學法。其中，物理法制備球形粉末技術主要包括霧化法和等離子體法。液相法制備球形粉末技術主要包括噴霧熱分解法、羰基法和溶膠凝膠法等。
霧化法制得的粉末現狀復雜，難以制得粒徑＜20μm的微細粉末，難以得到高的球形化比例，且不適合高熔點金屬的制備。噴霧熱分解法和溶膠-凝膠法(屬化學制作方法，存在較嚴重的三廢問題，且同樣不適合于高溫金屬或合金球形粉末的制備。羰基法適用于過渡族金屬(fe、co、ni)及高溶點金屬(cr、w、mo)粉末的制備，制備的粉末粒度細小均勻，具有很高的純凈度，但容易出現嚴重的團聚問題。
等離子體熔融球化技術被認為是獲得致密、規則球形顆粒的最有效手段，等離子體的溫度場是化學燃燒的5倍以上，可以融化高熔點的金屬或合金材料。等離子體球化處理技術按照等離子體的激發方式可分為直流等離子體和高頻感應等離子體兩大類。相較于直流等離子體，高頻等離子體體球化處理技術具有以下優點：(1)等離子區溫度分布相對均勻平坦；(2)驟冷速度高(-105k/s)；(3)產品無團聚，產品純度高。由于整個過程處于連續、非接觸式的狀態，而且高頻等離子體沒有電極，因而可以避免產品引入雜質，可以得到高純的產品，三廢處理簡單；(4)高頻等離子體和等離子火焰焰流的速度比較低且比較均與，屬于“軟”的等離子體，因此擁有更長的反應區停留時間，這對粉末的吸熱溶融是十分有利的；(5)產物粒徑分布均勻、球化率高。通過對參數的控制，可以得到球化率90％以上的產品且工藝流程短、連續、易控。
高頻等離子體加熱器是高頻等離子加熱制備球形粉末系統的核心設備，其工作原理為：高頻電源提供的高頻電流通過反應器的線圈在加熱器內產生強烈的電磁耦合，使得進入加熱器感應區的工作氣體發生電離，形成高溫等離子體火焰，欲處理的粉末通過高溫等離子體火焰時，收到高溫等離子體氣流的加熱，表面產生微融，在張力的作用下形成球形粉末并進行后續的冷卻等處理。工作氣體的進氣量、進氣方式和進氣位置的設計對保證加熱電離效果、控制粉體在加熱器內的形成，強化粉末與熱等離子氣流的換熱效果等都起到至關重要的作用。現有的進氣方式不能滿足高頻等離子體加熱器的進氣需求，在進氣量、進氣方式和進氣位置方面存在缺陷。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，本發明提供一種球化粉末高頻感應等離子加熱器的進氣組件，提供加熱器電離所需工作氣體，強化粉末與高溫等離子體氣流的換熱效果，提高粉末的球形化比例。
本發明所采用的技術方案是：一種球化粉末高頻感應等離子加熱器的進氣組件，包括：頂罩、中心氣旋流器、邊氣旋流器和底座；頂罩、中心氣旋流器、邊氣旋流器和底座從上到下依次同軸配合安裝；邊氣旋流器下端面與底座上端面中心的下凹部分之間形成邊氣均流室，頂罩下端面中心的上凹部分與中心氣旋流器上部的凸臺外壁之間形成中心氣均流室；氣體從頂罩上的中心氣通氣道進入中心氣均流室，并通過中心氣旋流器上部環形凸臺結構上的徑向旋氣孔使氣體旋轉進入內石英管；氣體從邊氣旋流器上的邊氣通氣道進入邊氣均流室，并通過邊氣旋流器下部套筒結構壁上的軸向旋轉翅片使氣體旋轉進入放電燈管。
所述邊氣旋流器為一體結構，包括兩部分，上部為法蘭結構，下部為套筒結構，套筒結構下部外壁上有軸向旋轉翅片；邊氣通氣道先沿邊氣旋流器徑向，然后從法蘭結構連接套筒結構的一側表面穿出；邊氣旋流器的套筒結構穿過底座的中心孔插入放電燈管中；邊氣旋流器中心通孔內安裝內石英管，內石英管下端伸入放電燈管中。
所述中心氣旋流器為一體結構，包括三部分，中部為法蘭結構，下部為套筒結構，上部為環狀的凸臺結構，徑向旋氣孔貫穿凸臺結構側壁；中心氣旋流器下部套筒結構插入內石英管內。
所述頂罩為一體結構，包括兩部分，一部分為圓盤結構，另一部分為位于圓盤結構中心處的圓筒結構，圓盤結構表面沿圓筒結構外壁開有環形凹槽；中心氣通氣道沿頂罩徑向，出口位于頂罩凹槽的側壁上；頂罩的圓筒結構插入中心氣旋流器的中心孔內，頂罩中心孔內插入落粉管。
所述底座中心孔底部插入放電燈管，底座通過底座中心孔中凸起結構對放電燈管進行定位。
所述軸向旋轉翅片沿邊氣旋流器軸線方向旋轉角度α的取值范圍為15°～30°，軸向旋轉翅片數量為16～60個。
所述徑向旋氣孔的旋向與軸向旋轉翅片旋向相同，徑向旋氣孔中心線與所在位置切線間的夾角β的取值范圍為45°～90°，徑向旋氣孔的數量為12～32個。
所述邊氣旋流器上的邊氣通氣道有兩條，兩條邊氣通氣道關于邊氣旋流器中心軸對稱。
所述頂罩上的中心氣通氣道有兩條，兩條中心氣通氣道關于頂罩軸線對稱；所述頂罩圓筒結構側壁與中心氣旋流器的中心孔內壁之間存在間隙。
還包括o型密封圈，o型密封圈安裝在底座中心孔內壁、底座上表面、邊氣旋流器上表面、邊氣旋流器中心孔內壁、中心氣旋流器中部法蘭結構上表面、中心氣旋流器上部凸臺結構上表面的o型密封圈溝槽內。
本發明與現有技術相比的優點在于：
(1)本發明的邊氣旋流器采用軸向旋轉翅片結構，該結構進氣面積大，靠近中心的部分邊氣產生電離，同時放電管內壁部分的氣體形成一層冷氣膜，對放電燈管進行冷卻和防止受熱熔融后的粉末粘附在放電燈管內壁上。
(2)本發明的中心氣旋流器采用切向旋氣孔結構，該結構旋轉角度調節范圍寬，有利于保證等離子體氣流的焓值和穩定性，強化通過落粉管進入加熱器的風粉氣流與中心氣氣流的混合，提高粉體的離散效果，減少粉末的團聚。
(3)本發明進入加熱器的載氣和粉末進入加熱器后與中心氣混合，通過調節中心氣旋轉強度，可控制粉末在高溫等離子體火焰內的行程，實現不同的換熱、微融和球化效果。
附圖說明
圖1為本發明裝置的示意圖；
圖2(a)為邊氣旋流器的示意圖；圖2(b)為圖2(a)中i位置放大圖；
圖3為圖2(a)的a-a位置剖視圖；
圖4為中心氣旋流器的示意圖；
圖5為圖4的b-b位置剖視圖。
具體實施方式
以下結合附圖對發明做進一步的詳細描述。
如圖1所示，一種球化粉末高頻感應等離子加熱器的進氣組件，包括：頂罩1、中心氣旋流器3、邊氣旋流器4和底座6。頂罩1、中心氣旋流器3、邊氣旋流器4和底座6從上到下依次同軸配合連接，各部分上下端面通過o型密封圈7進行密封；
如圖2(a)、圖2(b)和圖3所示，邊氣旋流器4為一體結構，包括兩部分，上部為法蘭結構，下部為薄壁套筒結構，薄壁套筒下部外環部分采用軸向旋轉翅片41使氣體旋轉；邊氣通氣道42先沿邊氣旋流器4徑向，然后從法蘭結構連接薄壁套筒的一側表面穿出，兩條邊氣通氣道42關于邊氣旋流器4中心軸對稱；底座6中心孔中有環形的凸起結構，放電燈管8插入底座6中心孔內，通過凸起結構定位，并通過o型密封圈7實現密封；邊氣旋流器4的薄壁套筒穿過底座6的中心孔插入放電燈管8中，邊氣旋流器4下端面與底座6上端面中心的下凹部分之間形成邊氣均流室5；邊氣均流室5內的工作氣體均勻通過軸向旋轉翅片41沿加熱器放電燈管8內壁旋轉進入加熱器。邊氣旋流器4軸向旋轉翅片41沿軸線方向旋轉角度α設計為15°～30°，軸向旋轉翅片41數量為16～60個。內石英管9安裝在邊氣旋流器4沿邊氣旋流器4軸線的通孔內，上端部通過o型密封圈7與通孔內壁實現密封，下端伸入放電燈管8中。邊氣旋流器4凸法蘭結構與中心氣旋流器3接觸的表面、中心孔內壁上開有o型密封圈溝槽33、43；底座6與邊氣旋流器4接觸的表面、中心孔與放電燈管8接觸的內壁上開有o型密封圈溝槽33、43。
頂罩1為一體結構，包括兩部分，一部分為圓盤結構，另一部分為圓筒結構，圓筒結構位于圓盤結構中心處且與圓盤結構同軸，圓盤上沿圓筒外壁有一圈凹槽，沿頂罩1直徑開有兩條中心氣通氣道32，兩條中心氣通氣道32關于頂罩1軸線對稱，中心氣通氣道32出口位于頂罩1凹槽的側壁上。頂罩1的圓筒結構插入中心氣旋流器3的中心孔內，圓筒壁與心氣旋流器3的中心孔內壁之間存在間隙。頂罩1上的凹槽側壁與中心氣旋流器3上端的凸臺外壁之間形成中心氣均流室2。落粉管13插入頂罩1中心孔中，通入放電燈管8內。
如圖4和圖5所示，中心氣旋流器3為一體結構，包括三部分，中部為法蘭結構，下部為薄壁套筒結構，上部為環狀凸臺結構，三部分均同軸，上部的凸臺側壁上采用徑向旋氣孔31使氣體旋轉，徑向旋氣孔31為貫穿凸臺側壁的通孔；中心氣旋流器3下部套筒插入內石英管9內，中心氣均流室2內的工作氣體均勻通過徑向旋氣孔31沿內石英管9內壁旋轉進入加熱器。徑向旋氣孔31的旋向(左旋或右旋)與邊氣旋流器4的軸向旋轉翅片41旋向相同，徑向旋氣孔31中心線與所在位置切線間的夾角β設計為45～90°，徑向旋氣孔31數量為12～32個。中心氣旋流器3凸臺結構、法蘭結構與頂罩1接觸的表面上開有o型密封圈溝槽33、43；
本發明應用于球化粉末高頻感應等離子加熱器，本發明工作原理是：邊氣均流室5內的工作氣體均勻通過邊氣旋流器4的軸線旋轉翅片41沿加熱器放電燈管8內壁旋轉進入加熱器，中心氣均流室2內的工作氣體均勻通過中心氣旋流器3的徑向旋氣孔31沿內石英管9內壁旋轉進入加熱器，電感線圈10在放電燈管8外圍同軸纏繞布置，電感線圈10末端與高頻電源連接，當高頻電源輸出的高頻率的交變電流通過電感線圈10時，在放電燈管8內電感線圈10對應的區域產生強烈的電磁耦合，該區域的工作氣體產生電離并釋放出焦耳熱，形成高溫的高頻等離子火焰11，載氣12攜帶欲處理的粉末通過落粉管13進入高頻等離子體火焰11內，粉末受熱表面產生微融，在張力的作用下形成球形粉末并從加熱器噴出進入下游工序進行冷卻和收集。邊氣旋流器4進氣面積大，靠近中心的部分產生電離，靠近放電燈管8內壁部分的氣體形成一層冷氣膜，對放電燈管8進行冷卻和防止受熱熔融后的粉末粘附在放電燈管8內壁上。中心氣旋流器3旋轉角度調節范圍寬，能夠保證等離子體氣流的焓值和穩定性，有利于強化通過落粉管13進入加熱器的風粉氣流與中心氣氣流的混合，提高粉體的離散效果，減少粉末的團聚，同時進入加熱器的載氣和粉末進入加熱器后與電離的中心氣混合，通過調節中心氣旋轉強度，可控制粉末在高溫等離子體火焰11內的行程，實現不同的換熱、微融和球化效果。
本發明說明書未詳細說明的技術屬本領域技術人員公知常識。