本發(fā)明涉及一種制造納米金屬粉的生產(chǎn)裝備，尤其是一種生產(chǎn)納米金屬粉用三水位螺旋管繞冷卻系統(tǒng)。

背景技術：

1、隨著科技的發(fā)展與時代的進步，納米金屬材料在高新技術領域的應用越來越廣，尤其是納米金屬粉，廣泛應用于抗菌殺病毒、醫(yī)學診斷和成像高端醫(yī)療裝備、藥物遞送、研磨拋光、航空航天、3d打印、催化、功能陶瓷、電子、新能源、精密儀器、精密制造等領域。

2、納米金屬粉的制備方法較多，主要有物理氣相沉積法、電爆法、機械粉碎法等；其中物理氣相沉積法又稱蒸發(fā)凝聚法是一種較為成熟的納米金屬粉制造方法，制造的納米金屬粉產(chǎn)品的粒徑達到5-10nm；正常的蒸發(fā)凝聚法生產(chǎn)納米金屬粉的方法是，將金屬料通過高溫蒸發(fā)爐進行加熱高溫至金屬蒸氣，然后將金屬蒸氣引入冷凝裝置，采用惰性氣體使金屬蒸氣驟冷凝結，從而生成顆粒細微的納米金屬粉。

3、我們在過去的多年制造納米金屬粉的生產(chǎn)實踐中，發(fā)現(xiàn)有許多制造納米金屬粉產(chǎn)品的生產(chǎn)技術問題、生產(chǎn)效率問題和造成產(chǎn)品質(zhì)量缺陷的問題，尤其是制造納米金屬粉的粉體收集方面存在諸多缺陷和問題，其中的缺陷和問題有：由于溫度控制不佳，使金屬蒸氣與冷凝氣體交匯不均勻，使部分金屬蒸氣、惰性氣體各自散浮而不能交匯凝結；冷凝裝置溫度不事宜，造成凝結的納米顆粒大小不均勻的問題；生成的納米金屬粉產(chǎn)品質(zhì)量差；造成冷凝成納米金屬粉的效率低；換熱器結構復雜，制造精度高、制造成本高；換熱溫度不穩(wěn)定；由于換熱器的水流通不均勻，有的地方水流通有的地方水不流通，造成溫度控制不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換效率低；換熱器的故障率高，導致納米金屬粉的質(zhì)量低，導致經(jīng)常停產(chǎn)維修，使納米金屬粉的生產(chǎn)系統(tǒng)不穩(wěn)定，生產(chǎn)效率低等等問題。

4、在多年的生產(chǎn)實踐中，我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術的換熱器的翅波管結構復雜，與水槽的水進行熱交換時很容易腐蝕而損壞、破漏，導致經(jīng)常停止生產(chǎn)，維修翅波管，再通過焊接維修后恢復生產(chǎn)，生產(chǎn)一段時間后又重復的出現(xiàn)被水或散熱液腐蝕而損壞、破漏的問題，再重復的停產(chǎn)、維修、復產(chǎn)的循環(huán)；導致納米金屬粉的生產(chǎn)效率很低，質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)成本高，從而使我國的納米金屬粉行業(yè)生產(chǎn)效益低，產(chǎn)品售價高，得不到良好的推廣和先進的應用；為了公關該技術痛點問題我們組織多年實踐經(jīng)驗和技術研發(fā)人員，通過一次又一次的試驗、檢測和試用比較、分析，并進行了大量的設計、試驗、試用、優(yōu)化改進等創(chuàng)造性等等研究工作。

技術實現(xiàn)思路

1、通過漫長的艱辛研發(fā)努力，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)納米金屬粉用三水位螺旋管繞冷卻系統(tǒng)，能夠解決背景技術提及的技術問題。

2、本發(fā)明解決技術問題的技術方案為：一種生產(chǎn)納米金屬粉用三水位螺旋管繞冷卻系統(tǒng)包括水槽疊夾換熱器、液腔璧無底筒散熱塔、水泵a、水泵b、低位螺旋冷卻管、中位螺旋冷卻管、高位螺旋冷卻管、冷卻控制系統(tǒng)；所述中位螺旋冷卻管的上部與裝置在高位冷凝裝置的高位螺旋冷卻管連接，下部與裝置在低位緩沖聚粉罐的低位螺旋冷卻管連接，所述低位螺旋冷卻管的上端水平高度低于中位螺旋冷卻管下端的水平高度；所述高位螺旋冷卻管的下端水平高度高于中位螺旋冷卻管上端的水平高度；其冷卻特征在于：冷卻水從低位螺旋冷卻管的低水位端螺旋流向高水位端，再從中位螺旋冷卻管的低水位端螺旋流向高水位端，再從高位螺旋冷卻管的低水位端螺旋流向高水位端；所述高位螺旋冷卻管的高水位輸出的冷卻水通過水泵b、閥門eba、閥門ec輸入給水槽疊夾換熱器進行冷熱交換后再輸出給低位螺旋冷卻管的低水位端進行循環(huán)流動。所述本發(fā)明的特征還在于：設有三個不同水位點、一個水槽疊夾換熱器、一個液腔璧無底筒散熱塔，所述三個水位點的熱水通過水槽疊夾換熱器與液腔璧無底筒散熱塔冷卻的水進行熱能交換，從而形成對三個不同水位點的高位螺旋冷卻管、中位螺旋冷卻管、低位螺旋冷卻管產(chǎn)生冷卻作用，從而實現(xiàn)了對低位緩沖聚粉罐、中位冷凝過濾裝置、高位冷凝裝置的持續(xù)冷卻作用與冷卻效果；并且能夠順序自然的對三個水位點產(chǎn)生不同的逐漸冷卻效果，使得低位緩沖聚粉罐、中位冷凝過濾裝置、高位冷凝裝置形成階梯性冷卻效果，即中位螺旋冷卻管的溫度低于高位螺旋冷卻管的溫度，低位螺旋冷卻管的溫度低于中位螺旋冷卻管的溫度；這樣的冷卻效果使高位冷凝裝置、中位冷凝過濾裝置、低位緩沖聚粉罐對金屬蒸氣的冷凝效率高、納米粉粒成形均勻，而且這樣的冷卻方式及構造極大地降低了換能冷卻需要消耗的電能，更好的是節(jié)約了制造成本，故障率低，使用壽命長，能夠降低納米金屬粉生產(chǎn)的成本、促進納米金屬粉生產(chǎn)的質(zhì)量提高和生產(chǎn)效率提高；

3、本發(fā)明的冷卻方式及構造極大地降低了換能冷卻需要消耗的電能，更好的節(jié)約了生產(chǎn)過程中的成本，并且故障率低，使用壽命長，能夠降低納米金屬粉生產(chǎn)的成本、能提高納米金屬粉生產(chǎn)的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，促進納米金屬粉的推廣應用。

4、所述水槽疊夾換熱器設有四層散熱槽、兩層冷卻槽，所述散熱槽將冷卻槽夾在中間，所述第二層冷卻水槽被第一層散熱液槽和第三層散熱液槽夾在中間，所述第五層冷卻水槽被第四層散熱液槽和第六層散熱液槽夾在中間；所述第二層冷卻水槽和第五層冷卻水槽的冷卻水與第一層散熱液槽和第三層散熱液槽、第四層散熱液槽和第六層散熱液槽的散熱液進行熱交換；由于第一層散熱液槽和第三層散熱液槽、第四層散熱液槽和第六層散熱液槽的散熱液將第二層冷卻水槽和第五層冷卻水槽的冷卻水夾在其中，因此熱交換效率高，并且結構簡潔，從而故障率低，維護成本低，生產(chǎn)成本低，使冷卻性能穩(wěn)定，使用壽命長。

5、所述液腔璧無底筒散熱塔包括外壁豎筒、內(nèi)壁豎筒、環(huán)形散熱液圈槽、散熱氣流筒腔、塔筒上通氣口、塔筒下通氣口、通風塔架、散熱液輸出口、散熱液輸入口、散熱氣流流動方向、溫度傳感器tfa、閥門eba、環(huán)形底壁、環(huán)形蓋壁；所述液腔璧無底筒散熱塔的結構特征在于：為豎立的圓形直通空心筒結構，中空部為通風的散熱氣流筒腔，下部設有通風塔架，由外壁豎筒、內(nèi)壁豎筒組成雙層管壁中空結構，外壁豎筒與內(nèi)壁豎筒之間是環(huán)形散熱液圈槽，所述環(huán)形散熱液圈槽中裝置散熱液；外壁豎筒的下部設有散熱液輸入口、下部設有散熱液輸出口；其散熱原理是：散熱液從散熱液輸入口輸入、從下到上的經(jīng)過環(huán)形散熱液圈槽、從散熱液輸出口輸出，空氣從散熱氣流筒腔的下端進入、從上端排出，從而對內(nèi)壁豎筒、散熱液圈槽的散熱液產(chǎn)生散熱作用；同時外壁豎筒與外圍的空氣接觸對散熱液圈槽的散熱液產(chǎn)生散熱作用；同時內(nèi)壁豎筒與內(nèi)圈的空氣接觸對散熱液圈槽的散熱液產(chǎn)生散熱作用；并且可以無限循環(huán)的產(chǎn)生散熱作用和效果；無需電能或其它能源推動氣流，利用不同高度的氣壓差使散熱氣流筒腔自動產(chǎn)生氣流，起到節(jié)能能源，降低環(huán)保污染的有益效果。

6、所述冷卻控制系統(tǒng)包括單片機控制器、溫度傳感器taa、溫度傳感器tba、溫度傳感器tca、溫度傳感器tea、溫度傳感器tfa、水泵a、水泵b；所述單片機控制器包括cpu、電源模塊、網(wǎng)絡模塊、a/d輸入模塊、晶閘管輸出模塊、max232模塊、rom存儲器、ram存儲器；所述單片機控制器的網(wǎng)絡模塊連接控制系統(tǒng)；所述a/d輸入模塊與溫度傳感器taa、溫度傳感器tba、溫度傳感器tca、溫度傳感器tea、溫度傳感器tfa連接；晶閘管輸出模塊與水泵a、水泵b連接。

7、所述冷卻控制系統(tǒng)的電氣原理為：溫度傳感器taa、溫度傳感器tba、溫度傳感器tca、溫度傳感器tea、溫度傳感器tfa將溫度信息傳給單片機控制器的a/d輸入模塊，cpu根據(jù)a/d輸入模塊轉(zhuǎn)換的各傳感器的溫度信息進行分析處理，與程序設置的溫度上下限范圍，向晶閘管輸出模塊發(fā)送控制水泵a、水泵b轉(zhuǎn)速的指令，所述晶閘管輸出模塊根據(jù)cpu的指令輸出電源控制量，從而控制水泵a的轉(zhuǎn)速、水泵b轉(zhuǎn)速。

8、所述運用本發(fā)明的一種納米金屬粉生產(chǎn)系統(tǒng)工作原理：所述金屬礦料通過金屬蒸發(fā)爐蒸發(fā)的金屬蒸氣進入本發(fā)明的高位冷凝裝置，所述高位冷凝裝置內(nèi)的金屬蒸氣一部分被惰性氣罐輸出的惰性氣體冷凝成納米金屬粉后輸送給集粉抗結裝置，一部分的金屬蒸氣則輸送給中位冷凝過濾裝置進一步進行冷凝過濾，將冷凝的金屬粉體輸送給集粉抗結裝置，過濾的惰性氣體通過電磁換向閥切換輸入給過濾回料裝置進一步過濾；所述中位冷凝過濾裝置中還未被冷凝的一部分金屬蒸氣則輸送給低位緩沖聚粉罐；所述低位緩沖聚粉罐的金屬蒸氣大部分在低位緩沖聚粉罐緩沖冷卻成納米金屬粉輸送給集粉抗結裝置，所剩的小部分金屬蒸氣則輸出給過濾回料裝置；所述過濾回料裝置將電磁換向閥輸入的惰性氣體和低位緩沖聚粉罐輸入的金屬蒸氣進行進一步的過濾及氣粉分離，將分離的惰性氣體輸送給惰性氣體罐和空壓機，使惰性氣體循環(huán)利用，將分離的納米金屬粉輸送給集粉抗結裝置；所述集粉抗結裝置將過濾回料裝置、低位緩沖聚粉罐、中位冷凝過濾裝置、高位冷凝裝置輸入的納米金屬粉進行加熱與攪拌后輸送給真空包裝機，所述真空包裝機將納米金屬粉包裝為真空包裝的成品納米金屬粉；設置高位冷凝裝置的底端高度高于中位冷凝過濾裝置的中心高度，低位緩沖聚粉罐的頂端高度低于中位冷凝過濾裝置的中心高度，集粉抗結裝置的頂端高度低于高位冷凝裝置、中位冷凝過濾裝置、低位緩沖聚粉罐的底端高度；所述本發(fā)明的螺旋管串聯(lián)纏繞在高位冷凝裝置、中位冷凝過濾裝置、低位緩沖聚粉罐的外壁，當螺旋管的水循環(huán)時能產(chǎn)生逐漸冷卻作用，使高位冷凝裝置、中位冷凝過濾裝置、低位緩沖聚粉罐的溫度控制在適宜金屬蒸氣冷凝成納米金屬粉所需要溫度；所述控制系統(tǒng)控制本發(fā)明的正常運轉(zhuǎn)的溫度、速度；所述中位冷凝過濾裝置工作時通過空壓機、電磁換向閥將惰性氣體罐的惰性氣體高壓脈沖輸入與金屬蒸氣沖擊冷凝，再間隔的將與金屬粉冷凝后的惰性氣體通過電磁換向閥輸送給過濾回料裝置過濾，所述過濾回料裝置將惰性氣體過濾后，將納米金屬粉回送給集粉抗結裝置，同時將惰性氣體回送輸給惰性氣體罐；所述本發(fā)明用于對高位冷凝裝置、中位冷凝過濾裝置、低位緩沖聚粉罐進行冷卻工作，使高位冷凝裝置溫度控制在200-160度、中位冷凝過濾裝置溫度控制在160-120度、低位緩沖聚粉罐溫度控制在120-80度。

9、本發(fā)明的應用，將本發(fā)明用于納米金屬粉生產(chǎn)系統(tǒng)中，納米金屬粉生產(chǎn)系統(tǒng)包括高位冷凝裝置、中位冷凝過濾裝置、低位緩沖聚粉罐、集粉抗結裝置、金屬礦料、金屬蒸發(fā)爐、惰性氣體罐、空壓機、過濾回料裝置、電磁換向閥、真空包裝機、成品納米金屬粉、本發(fā)明、控制系統(tǒng)、納米金屬粉金屬蒸發(fā)爐、金屬礦料；所述金屬礦料通過金屬蒸發(fā)爐蒸發(fā)的金屬蒸氣進入本發(fā)明的高位冷凝裝置，所述高位冷凝裝置內(nèi)的金屬蒸氣一部分被惰性氣罐的惰性氣體冷凝成金屬納米粉后輸送給集粉抗結裝置，另一部分的金屬蒸氣則輸送給中位冷凝過濾裝置進行進一步冷凝成金屬粉體后輸送給集粉抗結裝置，另一部分的金屬蒸氣則輸送給低位緩沖聚粉罐，所述低位緩沖聚粉罐的金屬蒸氣在低位緩沖聚粉罐緩沖冷卻成納米金屬粉輸送給集粉抗結裝置；所述集粉抗結裝置將高位冷凝裝置、中位冷凝過濾裝置、低位緩沖聚粉罐的納米金屬粉進行加熱與攪拌后輸送給真空包裝機，所述真空包裝機將納米金屬粉包裝為真空包裝的納米金屬粉。

10、本發(fā)明的有益效果是：所述本發(fā)明的螺旋冷卻管、液腔璧無底筒散熱塔、水槽疊夾換熱器的構造簡便，制造容易，成本低；不易破裂，不易泄漏，故障率低；使用壽命長，性能穩(wěn)定，節(jié)約能源，散熱效率高；從而能降低制造納米金屬粉的生產(chǎn)成本，提高納米金屬粉的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，能夠促進納米金屬粉的推廣與應用，普惠到各行各業(yè)對納米金屬粉的需求，促進各行各業(yè)的技術發(fā)展。