闭环粉末流调节器制造技术

一种具有粉末流速闭环调节的粉末送料系统。恒压送料气排到一封闭漏斗中。一测力传感器测量粉末经一节流孔从漏斗吸到一载气管中的流速，并产生一流速信号。第一、第二控制器分别产生一表示一给定值信号与流速信号之差的参考信号、一相应于漏斗压力与在节流孔和一阀门之间测得的载气管压力之差的差分信号和一表示差分信号与参考信号之差的控制信号。阀门能响应控制信号并收缩载气管以限制载气流，从而调节粉末流速。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有闭环粉末流速调节的粉末送料系统。热喷涂，即火焰喷涂，包括对如金属或陶瓷这样的热易熔材料的热退火和将粉粒状的退火材料涂到待覆盖的表面并将热易熔材料粘结其上。热喷枪通常作此用途，其中一种类型的喷枪，热易熔材料是以末状加到喷枪中的。粉末是一种如小于美国标准筛100目规格这样小的粒子，其小到1微米，所以难以度量和控制。热喷枪通常利用燃烧或等离子体火焰使粉末融化，但是，使用一种或结合几种其他加热手段，如电弧、电阻加热器或感应加热器，也能达到目的。在粉末型燃烧热喷枪中，粉末的载气可用燃烧气中的一种或压缩空气。在等离子体喷枪中，尽管在特定场合下使用碳氢化合物这样的气体，但一般使用的载气和初级等离子体气体一样。为了获得高质量的喷涂，必需精确控制经喷枪送出粉末料的流速，使在给定的一系列条件下保持恒定的流速。细微型粉末是一种不易处理和难以用某一均匀的速度加到载气中的材料。而许多以重力为原理的、采用不同结构设计和操作方式的装置，无论是机械传送的和气体传送的，还是两者结合的，它们几乎一般都有不能可靠保持恒定的粉末送料速度以及常常发生机械磨损和破裂的缺点。较大范围内的用于热喷涂的粉末的粗细、粉末材料和颗粒形状均是影响因素。本专利技术大致上属于和使用一种如在美国专利No.4，561，808中介绍过的这种类型的粉末送料器。本专利技术公开一种粉末送料系统，其包括一用来容纳松散颗粒状的粉末的封闭的漏斗。一连接载气源的载气导管在漏斗的下部位穿越漏斗，并延伸至一粉末载气利用点。载气导管中有在低于粉末料面处伸入漏斗中的粉末输入节流孔，它的几何形状和设置使在没有流化气流过节流孔的情况下，不会使重力粉末流经过输入节流孔进到载气导管中的载气流中去。在调定压力下的流化送料气供到漏斗中，因此，在流过节流孔通道时，气体必定通过固体物料而被扩散开。漏斗的结构设计使气体汇向粉末输入导管并将紧靠输入导管处的流化区中的粉末流化，而在流化区四周的粉末是未流化的，用作将流化气均匀进入流化区的扩散区。如在美国专利No.4，561，808中进一步公开的，载气是预定恒量供入的。送料气的流量是依靠载气导管中的压力调节的，这个压力响应经过导管中的固体物料的流速的变化。即在送气管道中的任何压力变化调节着流化气的流量。由于送料气压力是恒定的，当载气导管压力升高时，流化气的流量就减小，否则相反。可看到美国专利No.4，561，808公开的这种类型的装置具有出色的重复性和能均匀控制粉末送料速度，比起原来的送料器明显改进了性能。例如，粉末流速能保持在约5%以内。但是，在一些使用场合，需要更高的精度。可采用许多其它装置，利用闭环反馈检测和控制粉末流速。例如，美国专利No.3，976，332公开了一前面提到的美国专利No.4，561，808中的送料器的前驱，该专利介绍使用一流体放大器，以一靠载气导管中的压力控制的流速将送料气供给于漏斗。美国专利No.2，623，793公开了一差压控制器，用其检测在粉末一气体分离器和在粉末一气体提升管的底部的供气管道之间的压差。差压控制器操作一将气体供给到送料器中的控制阀门。美国专利No.3，365，242介绍了一种利用调节贮罐中的粉末上方的气体空间中的压力实现粉末流的粗调节的方法。利用一将气体供到主粉末排放管道的阀门可实现粉末排放的细调节。该阀门是由一检测排放管中压力的压力响应驱动器操作的。取代前述用粉末压力调节排放速度的方法，在专利中提到的一种称量装置，用它发出一响应粉末流的信号。还有一些其他的测量粉末送料速度的方法。例如，美国专利No.4，613，259公开了检测经过一装有粉末的直管的核辐射的方法。检测器信号由一计算机处理，计算机控制一在送料器上的机械计量装置。这个专利还描述了一个用于使粉末载气流通过和截住的橡胶管夹紧阀的另一个用途。管子的外面围着一内部填充有高压流体的空腔体，以夹紧管子和阻沽魍ā 德国专利申请3，211，712公开了一前一后两只粉末漏斗，一可调节送料速度的送料装置，一贮存容器，一有可变间隙的从贮存容器的重力送料器和一载气喷射器，粉末经过一预置的间隙装入喷射器内。一控制装置检测贮存容器中的粉末的高度，调节送料装置以保持恒定的粉末高度。与本申请转让给同一受让人的、于1986年11月4日申请(代理人登记号No.ME-3612)的共同待批美国专利申请(系列号927，012)公开了一用于测量粉末流速的测力传感器的具体用途。来自测力传感器的一个模拟信号响应装了粉末的漏斗的重量。模拟信号由一电路处理，该电路将信号微分为一变化率，过滤掉瞬变信号，提供一合适比例的输出以显示送料速度。为了防止被一些次要的瞬变信号弄乱，通常的时间常数是几秒至一分钟这样的等级，提供的电路用于快速响应流速的大的变化。这个装置能出色地测量出平均流速，但是时间常数太长以致在要求能快速控制粉末流的变化的反馈环口不能单独使用。因此，本专利技术的一个目的是提供一种改进的粉末送料系统和一种具有在很短响应时间内能调节粉末流速的高精度的方法。本专利技术的另一目的是在粉末送料系统中提供新型的闭环速度调节，这种类型的系统具有一带有一吸入节流孔的载气导管，该节流孔用以在有通入漏斗的送料气的情况下从漏斗吸入粉末。为实现上述的和其他的目的，可采用一种具有粉末送料速度闭环调节的粉末送料系统，其包括一具有装粉末的封闭漏斗的粉末送料器，一用于在恒压下将送料气排放到漏斗中的送料气导管，一流通载气流的载气导管，和吸入节流孔装置，该节流孔用来在有送料气压力条件下以实际流速从漏斗将粉末吸入到载气导管中。载气导管与一载气源相连并伸至一粉末载气利用点。按照本专利技术，用于改变载气导管中的压力的如阀门装置这样的压力装置是装在载气导管上的位于吸入节流孔装置和粉末载气利用点之间的位置上，依靠调节导管流通口径限制载气流来改变导管压力，压力装置的控制也将控制粉末流速。给定值装置给出一个表示一选择的粉末流速的选择的给定值信号。流量测量装置测出粉末从漏斗流出的实际流速，并产生一相应的流速信号。第一控制器装置产生一表示给定值信号与流速信号之间的差值的参考信号。压力测量装置测量载气导管压力，最好是测量在吸入节流孔与阀门装置之间的漏斗压力和载气导管压力之间的压差。压力测量装置产生一对应于压差的差分信号。第二控制器装置产生一表示压差信号与参考信号之间的差值的控制信号，即载气压力和参考信号的和。阀门装置根据控制信号按比例地限制载气流，以调节粉末流速。流量测量装置有一用于调节粉末流速的、响应流速变化的第一时间常数。压力测量装置有一用于调节粉末流速的、响应流速变化的第二时间常数。本专利技术尤其适用于第二时间常数快于第一时间常数的场合。附图表示按照本专利技术的一粉末送料器的纵剖面的侧视图和一闭环系统简图。用于本专利技术的粉末送料器10是一种上述美国专利No.4.561.808所述类型的粉末送料器。参阅附图，供料漏斗12装有如陶瓷粉末的粉末14，陶瓷粉末颗粒度主要是在-325目-15微米(美国标准筛)范围内。漏斗有一入口盖16，用以定期加入粉末。漏斗上装有一振动器18，用以必须将粉末保持于松散自由流动状态，以便允许气体通过。漏斗内可加压，采用O形圈或其他类似的东西(未画出)予以合适地密封住。穿过漏斗12的底部有一根载气导管20。载气为如氩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉末送料系统，包括一盛装粉末用的封闭漏斗，在送料气速度下将送料气排放到漏斗中的送料气装置，一流通载气用的、伸向使用点的载气导管；以粉末流速将粉末从漏斗吸到与送料气速度相对应的载气导管中的吸入装置和一粉末流速的闭环调节器，其特征在于还包括：一具有响应粉末流速变化的第一时间常数的第一控制环，其包括用于测量粉末流速的流测量装置和一与流测装量置操作连接的、用于响应粉末流速的测量以控制送料器速度从而控制粉末流速的第一控制器装置，和一具有响应粉末流速变化的第二时间常数的第二控 制环，其包括用于测量在吸入节流孔装置和使用点之间的载气导管压力的压力测量装置和与压力测量装置操作连接的、用于响应载气导管压力的测量以控制送料气速度从而控制粉末流速的第二控制器装置，并且第一时间常数长于第二时间常数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华P贾内拉，格雷戈里加里斯蒂那，马克F斯波尔丁，
申请(专利权)人：珀金埃尔默公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]