一种控制不同粉末混合比例的喷涂送粉系统和控制方法与流程

1.本发明涉及冷喷涂技术领域，特别涉及一种控制不同粉末混合比例的喷涂送粉系统和控制方法。


背景技术：

2.近年来冷喷涂技术应用领域不断扩大，采用冷喷涂技术制备的涂层种类不断增加，为了提高沉积效率和涂层质量及制备一些较难喷涂材料的涂层，冷喷涂系统不断优化，设备的承压能力及加热能力得到大幅提高。通过将载气体预热到更高的温度，使粒子撞击时的速度和温度进一步提高，从而粒子更容易沉积在基板上。
3.冷喷涂过程中，涂层的性能和沉积效率主要受粒子速度的影响，然而涂层的制备是一个连续的过程，粉末是否能够稳定、均匀、连续地输送同样也会影响涂层的性能。
4.作为冷喷涂设备的核心部件之一，对送粉装置的要求主要有以下几点：
5.①
能够稳定、均匀、连续送粉，这是保证涂层均匀性与涂层厚度的关键；
6.②
粉末流量能够有效控制和调节；
7.③
贮粉腔能够耐高压，保证送粉系统安全运行；
8.④
具有足够的贮粉和粉末输送能力，满足长时间连续喷涂作业的需要；
9.⑤
尽量采用结构简单的设备易于安装和拆卸，方便更换喷涂粉末；
10.⑥
尽量减少机械作用或活动的零部件，以减少各类故障的发生及粉末外泄，提高进料系统的稳定性；
11.⑦
贮粉器到喷枪之间的输送粉末距离尽量短。
12.目前冷喷涂技术中通常应用压差式送粉系统和自重式送粉系统两种形式，应用压差式送粉系统的送粉器需设置相对较高的送粉压差以克服主气流压力波动确保始终能连续送粉及防止粉末注射管因过热而导致粉末粘附于管壁进而最终引起管道堵塞的现象，且不能精确有效地控制和测量粉末注射管出口处送粉气流的压力，使得喷涂精确性大大下降。采用自重式送粉系统喷涂前必须对粉末进行烘干处理，否则在喷涂过程中受潮粉末会出现堵塞筛分孔的现象，另外，对于轻质粉末而言，自身重力远不能达到工业喷涂过程中的粉末流量。
13.不管是压差式送粉系统还是自重式送粉系统，它们都不能满足当前工业需求的混合粉末喷涂，特别是密度悬殊的几种单质粉末混合以后的喷涂，压差式送粉系统利用送粉气流携带粉末进入主气流喷管，这容易使轻质粉末优先于重质粉末进入喷管，从而达不到既定的混合喷涂成分比例。
14.同时，自重式送粉系统利用自身重力送粉，粉仓内的搅拌棒和刮板运动会导致重质粉末逐渐下沉到粉仓底部，而轻质粉末逐渐被分离到粉仓顶部，进而使重质粉末优先于轻质粉末进入主气流，同样达不到既定的混合喷涂成分比例。
15.因此，两种送粉系统对混合喷涂的不同粉末比例均无法控制，无法按照喷涂前的混合比例进行喷涂，同时对于粉仓内未喷涂的剩余混合粉末的比例也不可预知，为此，需要
提供一种控制不同粉末混合比例的喷涂送粉系统和控制方法予以解决上述问题。


技术实现要素：

16.本发明的目的是提供一种控制不同粉末混合比例的喷涂送粉系统和控制方法，解决现有的两种送粉系统对密度悬殊的几种单质粉末的混合比例无法精确控制，无法按照喷涂前的混合比例进行喷涂，同时对于粉仓内未喷涂的剩余混合粉末的比例也不可预知的问题。
17.本发明的技术方案是：
18.一种控制不同粉末混合比例的喷涂送粉系统，包括：
19.仓体，其通过水平设置的隔板i分为上腔体和下腔体；
20.上腔体内设置有环形的隔板ii，所述隔板ii的中心线与所述隔板i垂直，所述隔板ii的上顶面与所述仓体内壁固定，所述隔板ii的下顶面与所述隔板i固定，隔板ii将上腔体分隔成为填充仓和环形腔，所述环形腔内均布设置有多个隔板ⅲ，所述隔板ⅲ将所述环形腔分隔为多个用于存放不同粉末的粉仓，所述粉仓内设置有第一搅拌结构；
21.下腔体设置有用于多个不同粉末混合的混合仓，所述填充仓内设置有延伸至混合仓的第二搅拌结构，所述混合仓的下端依次可拆卸式连接套管和拉瓦尔喷管，所述套管内套设粉末注射管，所述粉末注射管与所述混合仓连通；
22.多个筛分结构，分别设置在所述隔板i上，用于将粉仓内的粉末筛分下放到所述混合仓内；
23.供气系统，分别与所述粉仓和混合仓连通，用于调节所述粉仓和混合仓内的供气压力。
24.优选的，所述第一搅拌结构包括：
25.设置在粉仓顶部的第一动力箱，所述第一动力箱内设有第一电机，所述第一电机的输出轴延伸至粉仓内后和竖直设置的第一转轴连接，所述第一转轴的周向设置有至少一个搅拌用第一叶片。
26.优选的，所述第一转轴的下端还设置有防止粉末团簇板结在隔板i上的刮板。
27.优选的，所述筛分结构包括开设在所述隔板i上的安装孔，所述安装孔上卡装固定有筛分板。
28.优选的，所述第二搅拌结构包括：
29.设置在填充仓顶部的第二动力箱，所述第二动力箱内设有第二电机，所述第二电机的输出轴依次延伸至填充仓、混合仓内后和竖直设置的第二转轴连接，所述第二转轴的周向设置有至少一个搅拌用第二叶片。
30.优选的，所述填充仓内填充有密封填料石棉。
31.优选的，所述供气系统包括：
32.压气机，所述压气机的出口依次连接有第一压力表和总控制阀，所述总控制阀的出口连接有主供气管，所述主供气管上连接有多个支供气管，所述支供气管包括第一支路、第二支路和第三支路：
33.所述第一支路上设置有第一控制阀，第一支路的一端和所述主供气管连通，另一端和所述第一动力箱连通，所述第一动力箱的底面设置有用于将所述第一动力箱和粉仓单
向连通的单向阀；
34.所述第二支路上设置有第二控制阀，第二支路的一端和所述主供气管连通，另一端和套管连通，所述套管套设在所述粉末注射管上；
35.所述第三支路上设置有第三控制阀，第三支路的一端和所述主供气管连通，另一端和所述第二动力箱连通。
36.优选的，还包括粉末干燥系统，所述粉末干燥系统包括：
37.电加热器，所述电加热器的进口与第二控制阀的出口连通，所述电加热器的出口通过第一连接管和套管连通，所述电加热器的出口通过第二连接管和粉仓连通，所述第二连接管上设置有第三控制阀。
38.一种控制不同粉末混合比例的喷涂送粉的控制方法，包括以下步骤：
39.s1、根据喷涂需要确定多种单质粉末的混合比例，获取各自粉末的质量流量m；
40.s2、按照式(1)和式(2)计算每种单质粉末对应的粉仓内刮板的计算转速n；
41.m＝aρ
p
πd
s2
h/4
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
42.n＝m/bm
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
43.其中，m为单一刮板转动一圈进入混合仓的粉末质量，a为筛分板上的筛分孔数目，d
s
为筛分孔直径，h为筛分板厚度，b为刮板数目，ρ
p
为粉末密度，n为刮板的计算转速，即步进电机转速，m是粉末的质量流量；
44.s3、利用计算流体力学方法的气固两相流模型，计算多种单质粉末同步降落到粉末注射管时所需要的筛分孔出口处的气体压力一p1，同时，粉末注射管处的气体压力二p2为主气流压力，则仿真送分压差
△
p＝p1‑
p2；
45.s4、根据每种单质粉末对应的仿真送粉压差
△
p和对应的刮板的计算转速n，通过控制送粉气流的控制阀来调节气体压力一p1，使混合仓的实际送粉压差
△
p
实
＝仿真送粉压差
△
p，并且通过调节步进电机转速，使得对应粉仓(4)内的刮板实际转速n
实
＝刮板的计算转速n。
46.优选的，计算
△
p的方法包括以下步骤：
47.s31、联立式(3)到式(10)进行求解，求取气体的温度分布，气体的速度分布，气体压力分布以及颗粒的速度分布：
48.式(3)为质量方程：
[0049][0050]
式(4)为动量方程：
[0051][0052]
式(5)为能量方程
[0053][0054]
其中，δ
ij
为单位张量，τ
ij
为粘性应力张量，对于牛顿流体：
[0055][0056]
式(7)为气体状态方程：
[0057][0058]
其中，ρ为气体密度，u为气体速度，p为气体压力，t为气体温度，e为气体内能，τ为气体粘性剪切应力，q为气体热通量，r为气体的气体常数；
[0059]
式(8)为颗粒作用力平衡方程：
[0060][0061]
其中，f
d
(u
‑
u
p
)为单位质量粒子所受的拽力，g
x
为粒子重力加速度，f
x
为单位质量粒子所受其他作用力如浮升力等，且
[0062][0063]
其中，c
d
为拽力系数，在冷喷涂气固两相流动中，气体的密度远远小于粒子的密度，相对与粒子自身惯性，浮升力、虚拟质量力及压力梯度力均忽略；上式中，u和u
p
分别为气体速度和粒子速度，μ为气体动力粘度，ρ和ρ
p
分别为气体密度和粒子密度，d
p
是粒子直径，r
e
是相对雷诺数，
[0064][0065]
s32、根据气体压力分布得出筛分孔出口处的压力p1，从而求得
△
p。
[0066]
本发明提供的一种控制不同粉末混合比例的喷涂送粉系统和控制方法，通过将不同单质粉末分别送入混合仓，经混合仓搅拌叶片搅拌均匀以达到多种粉末比例精确控制的混合喷涂效果，即对于流动性差的粉末增加搅拌电机转速，对于流动性强的粉末减小搅拌电机转速，对于轻质粉末增加送粉气压，而对于重质粉末减小送粉气压，即可以精确控制混合粉末的比例，进而实现控制每种单质粉末流出筛分孔时的流量和在混合仓内的流动速度，混合仓搅拌叶片会使这些不同种类的单质粉末充分混合，从而精确高效的完成多种单质粉末的混合，实用性强，可大规模推广使用。
附图说明
[0067]
图1为本发明整体结构的示意图。
具体实施方式
[0068]
下面结合图1，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0069]
实施例1
[0070]
如图1所示，本发明的实施例提供了一种控制不同粉末混合比例的喷涂送粉系统，
包括：仓体，其通过水平设置的隔板i分为上腔体和下腔体；
[0071]
上腔体内设置有环形的隔板ii，隔板ii的中心线与隔板i垂直，隔板ii的上顶面与仓体内壁固定，隔板ii的下顶面与隔板i固定，隔板ii将上腔体分隔成为填充仓3和环形腔，环形腔内均布设置有多个隔板ⅲ，隔板ⅲ将环形腔分隔为多个用于存放不同粉末的粉仓4；
[0072]
下腔体设置有用于多个不同粉末混合的混合仓5，填充仓3内设置有延伸至混合仓5的第二搅拌结构，混合仓5的下端依次可拆卸式连接套管7和拉瓦尔喷管32，套管7内套设粉末注射管57，粉末注射管57与混合仓5连通；
[0073]
多个筛分结构，分别设置在隔板i上，用于将粉仓4内的粉末筛分下放到混合仓5内；
[0074]
其中，筛分结构包括开设在隔板i上的安装孔，安装孔上卡装固定有筛分板49。
[0075]
其中，为了解决由于冷喷涂中使用的喷涂粉末直径较小，粉末容易粘结，并且在粉仓4内还有可能产生架桥而导致粉末不流动这一问题，在粉仓4内设置有第一搅拌结构。
[0076]
其中，第一搅拌结构的结构具体包括：
[0077]
设置在粉仓4顶部的第一动力箱8，第一动力箱8内设有第一电机43，第一电机43的输出轴延伸至粉仓4内后和竖直设置的第一转轴44连接，第一转轴44的周向设置有至少一个搅拌用第一叶片46。
[0078]
进一步的，第一转轴44的下端还设置有防止粉末团簇板结在隔板i上的刮板48，在这里需要进一步说明的是，第一电机43为步进电机，通过步进电机控制刮板48转动，当刮板48不运动时，由于粉末的团簇，粉末不容易从筛分孔内流出；而当刮板48转动时，小孔内粉末团簇被破坏，粉末从筛分板49上的筛分孔中均匀流出。
[0079]
使用第一搅拌结构时，通过控制第一电机43带动第一叶片46和刮板48做圆周运动，其能有效防止粉仓4在粉仓4内产生架桥现象和在筛分板49上产生板结现象，使粉末保持良好的流动性，保证均匀稳定的输送粉末。
[0080]
其中，第二搅拌结构包括：
[0081]
设置在填充仓3顶部的第二动力箱9，第二动力箱9内设有第二电机53，第二电机53的输出轴依次延伸至填充仓3、混合仓5内后和竖直设置的第二转轴55连接，第二转轴55的周向设置有至少一个搅拌用第二叶片56。
[0082]
供气系统6，分别与粉仓4和混合仓5连通，用于调节粉仓4和混合仓5内的供气压力。
[0083]
其中，供气系统6包括：
[0084]
压气机1，压气机1的出口依次连接有第一压力表2和总控制阀15，总控制阀15的出口连接有主供气管，主供气管上连接有多个支供气管，支供气管包括第一支路41、第二支路11和第三支路51；
[0085]
第一支路41上设置有第一控制阀40，第一支路41的一端和主供气管连通，另一端和第一动力箱8连通，第一动力箱8的底面设置有用于将第一动力箱8和粉仓4单向连通的单向阀42；
[0086]
第二支路11上设置有第二控制阀12，第二支路11的一端和主供气管连通，另一端和套管7连通，套管7套设在粉末注射管57上；
[0087]
第三支路51上设置有第三控制阀50，第三支路51的一端和主供气管连通，另一端
和第二动力箱9连通。
[0088]
为了使粉末在粉仓内不会因潮湿而发生板结，本发明引入粉末干燥系统，粉末干燥系统的结构包括：
[0089]
电加热器13，电加热器13的进口与第二控制阀12的出口连通，电加热器13的出口通过第一连接管25和套管7连通，电加热器13的出口通过第二连接管26和粉仓4连通，第二连接管26上设置有第三控制阀27。
[0090]
将经电加热器13加热后的高温气体通过第三控制阀27的控制经高温进气管引入到粉仓4中，并与压气机1出口的常温气体混合成一定温度的气体，这部分气体充满整个粉仓4，随着喷涂的进行和搅拌棒对粉末的松动作用，这部分气体可以很好的保持粉仓4内粉末的干燥。
[0091]
由于第一电机43不能处于高温环境，因此在第一电机43所在的第一动力箱8与压气机1相连，第一动力箱8上设置有第一压力表，当第一动力箱8内的压力高于粉仓4内的压力，即第一压力表的数值大于第二压力表47的数值，单向阀42打开，常温气体进入粉仓4，当第一动力箱8的压力低于粉仓4的压力，单向阀42关闭，高温气体不能进入第一动力箱8，从而保证了第一动力箱8处于常温状态，且不受细小粉末的污染；其次，电加热器13出口的气体温度高达800℃，如果大量高温气体进入粉仓4且长时间与粉末接触，则会使粉末氧化而失去原有的性质或使高温粉末黏附于粉末注射管57而发生堵塞，因此需要控制第三控制阀27将常温气体与高温气体适当混合，使其既可以起到干燥粉末作用，而又不会导致以上后果。
[0092]
进一步地，为了防止混合仓5、第一动力箱8、第二动力箱9过热以及被粉末污染，填充仓3内填充有密封填料石棉31。
[0093]
本发明还公开一种控制不同粉末混合比例的喷涂送粉的控制方法，包括以下步骤：
[0094]
s1、根据喷涂需要确定多种单质粉末的混合比例，获取各自粉末的质量流量m；
[0095]
s2、按照式(1)和式(2)计算每种单质粉末对应的粉仓内刮板的计算转速n；
[0096]
m＝aρ
p
πd
s2
h/4
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0097]
n＝m/bm
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0098]
其中，m为单一刮板转动一圈进入混合仓的粉末质量，a为筛分板上的筛分孔数目，d
s
为筛分孔直径，h为筛分板的厚度，b为刮板数目，ρ
p
为粉末密度，n为刮板的计算转速，即步进电机转速；
[0099]
s3、利用计算流体力学方法的气固两相流模型，计算多种单质粉末同步降落到粉末注射管时所需要的筛分孔出口处的气体压力一p1，同时，粉末注射管处的气体压力二p2为主气流压力，则仿真送分压差
△
p＝p1‑
p2；
[0100]
s4、根据每种单质粉末对应的仿真送粉压差
△
p和对应的刮板的计算转速n，通过控制送粉气流的控制阀来调节气体压力一p1和电机转速，使调节仓的实际送粉压差
△
p
实
＝仿真送粉压差
△
p，对应粉仓内的刮板转速n
实
＝刮板的计算转速n。
[0101]
工作原理：
[0102]
使用时将不同密度的单质粉末按一定比例分别放入各自的粉仓(例如a粉仓放入1kg的铜粉，b粉仓放入2kg的铝粉，即质量比为1∶2)，根据计算流体力学方法的气固两相流
模型可计算出两种粉末按质量流量比为1∶2的比例送入混合仓并降落到粉末注射管时所需要的筛分孔出口处的气体压力p
1,a
和p
1,b
(p1可通过常温送粉气流控制阀和高温送粉气流控制阀配合调节)，同时，粉末注射管入口处的气体压力p2可以视为主气流压力，p1与p2二者之差即为送粉压差
△
p。
[0103]
以混合仓区域为研究对象，以筛分孔出口处和粉末注射管入口处作为气固两相流动的边界，那么，边界物理量设置如下：
[0104]
①
a粉末和b粉末分别对应的筛分孔出口处的气体速度以及a、b粉末本身速度均为0；
[0105]
②
气固两相流模型中a粉末和b粉末分别进入混合仓的质量流量比例是1∶2(若a粉末筛分孔和b粉末筛分孔尺寸相同，a粉仓和b粉仓的搅拌棒及刮板尺寸相同，并且a粉末和b粉末的粒径也相同，则控制a粉末流动的步进电机与控制b粉末的步进电机转速之比即为a粉末和b粉末进入混合仓的体积流量之比，它们的体积流量分别与各自的密度相乘即为它们的质量流量之比，具体公式为：m
a
∶m
b
＝ρ
pa
v
a
∶ρ
pb
v
b
＝ρ
pa
n
a
∶ρ
pb
n
b
＝1∶2，其中m为粉末进入混合仓的质量流量，ρ
p
为粉末密度，v为粉末进入混合仓的体积流量，n为步进电机转速(r/min))；
[0106]
④
主气流压力p2已知，p2是颗粒碰撞到基板上基板发生剪切失稳所对应气流压力，不同的材质所对应的主气流压力不同，一般为1.5～3.0mpa。
[0107]
⑤
对于每种单质粉末而言，本发明想要实现粉末注射管入口处的粉末混合比例等于筛分孔出口处的粉末混合比例，并且混合仓出口处的粉末质量流量等于混合仓入口处的粉末质量流量，因此，气固两相流模型的边界相设置可以控制。
[0108]
进一步，在混合仓入口处(即筛分孔出口处)可施加速度入口边界，在混合仓出口处(即粉末注射管入口处)可施加压力边界，则可构成封闭的边界设置。
[0109]
s31、根据式(3)到式(10)实现数值求解。
[0110]
质量方程：
[0111][0112]
动量方程：
[0113][0114]
能量方程
[0115][0116]
其中；δ
ij
为单位张量，τ
ij
为粘性应力张量，对于牛顿流体：
[0117][0118]
以上为boussinesq涡旋粘性假设条件下，忽略质量力的可压缩粘性气体的n
‑
s控
制方程组。
[0119]
对于可压缩气体，理想气体状态方程如下：
[0120][0121]
其中，ρ为气体密度，u为气体速度，p为气体压力，t为气体温度，e为气体内能，τ为气体粘性剪切应力，q为气体热通量，r为气体的气体常数。
[0122]
气固两相流模型
[0123]
在冷喷涂应用中，载气体中粉末含量较小，其体积分数一般小于10％，因此可以将粉末粒子当成连续相中的离散相(稀相)进行处理，粒子对于气体的作用及粒子之间的相互作用可以忽略。利用lagrangian方程(笛卡尔坐标下x方向)描述粒子的运动，粒子轨迹可通过力平衡来计算。笛卡尔坐标下的颗粒作用力平衡方程(颗粒惯性＝作用在颗粒上各个力之和)如下：
[0124][0125]
其中，f
d
(u
‑
u
p
)为单位质量粒子所受的拽力，g
x
为粒子重力加速度，f
x
为单位质量粒子所受其他作用力如浮升力等，且
[0126][0127]
其中，c
d
为拽力系数，在冷喷涂气固两相流动中，气体的密度远远小于粒子的密度，相对与粒子自身惯性，其他作用力如浮升力、虚拟质量力及压力梯度力等均可以忽略。上式中，u和u
p
分别为气体速度和粒子速度，μ为气体动力粘度，ρ和ρ
p
分别为气体密度和粒子密度，d
p
是粒子直径，r
e
是相对雷诺数，其定义为：
[0128][0129]
联立公式(3)
‑
(10)，并进行数值求解，求取气体的温度分布，气体的速度分布，气体压力分布以及颗粒的速度分布。
[0130]
s32、据气体压力分布得出筛分孔出口处的压力p1，即能求出
△
p。
[0131]
综上，本发明提供的一种控制不同粉末混合比例的喷涂送粉系统和控制方法，通过将不同单质粉末分别送入混合仓，经混合仓搅拌叶片搅拌均匀以达到多种粉末比例精确控制的混合喷涂效果，即对于流动性差的粉末增加搅拌电机转速，对于流动性强的粉末减小搅拌电机转速，对于轻质粉末增加送粉气压，而对于重质粉末减小送粉气压，即可以精确控制混合粉末的比例，进而实现控制每种单质粉末流出筛分孔时的流量和在混合仓内的流动速度，混合仓搅拌叶片会使这些不同种类的单质粉末充分混合，从而精确高效的完成不同种类的单质粉末的混合，实用性强，值得推广。
[0132]
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种控制不同粉末混合比例的喷涂送粉系统，其特征在于，包括：仓体，其通过水平设置的隔板i分为上腔体和下腔体；上腔体内设置有环形的隔板ii，所述隔板ii的中心线与所述隔板i垂直，所述隔板ii的上顶面与所述仓体内壁固定，所述隔板ii的下顶面与所述隔板i固定，隔板ii将上腔体分隔成为填充仓(3)和环形腔，所述环形腔内均布设置有多个隔板ⅲ，所述隔板ⅲ将所述环形腔分隔为多个用于存放不同粉末的粉仓(4)，所述粉仓(4)内设置有第一搅拌结构；下腔体设置有用于多个不同粉末混合的混合仓(5)，所述填充仓(3)内设置有延伸至混合仓(5)的第二搅拌结构，所述混合仓(5)的下端依次可拆卸式连接套管(7)和拉瓦尔喷管(32)，所述套管(7)内套设粉末注射管(57)，所述粉末注射管(57)与所述混合仓(5)连通；多个筛分结构，分别设置在所述隔板i上，用于将粉仓(4)内的粉末筛分下放到所述混合仓(5)内；供气系统(6)，分别与所述粉仓(4)和混合仓(5)连通，用于调节所述粉仓(4)和混合仓(5)内的供气压力。2.如权利要求1所述的一种控制不同粉末混合比例的喷涂送粉系统，其特征在于，所述第一搅拌结构包括：设置在粉仓(4)顶部的第一动力箱(8)，所述第一动力箱(8)内设有第一电机(43)，所述第一电机(43)的输出轴延伸至粉仓(4)内后和竖直设置的第一转轴(44)连接，所述第一转轴(44)的周向设置有至少一个搅拌用第一叶片(46)。3.如权利要求2所述的一种控制不同粉末混合比例的喷涂送粉系统，其特征在于，所述第一转轴(44)的下端还设置有防止粉末团簇板结在隔板i上的刮板(48)。4.如权利要求1所述的一种控制不同粉末混合比例的喷涂送粉系统，其特征在于，所述筛分结构包括开设在所述隔板i上的安装孔，所述安装孔上卡装固定有筛分板(49)。5.如权利要求1所述的一种控制不同粉末混合比例的喷涂送粉系统，其特征在于，所述第二搅拌结构包括：设置在填充仓(3)顶部的第二动力箱(9)，所述第二动力箱(9)内设有第二电机(53)，所述第二电机(53)的输出轴依次延伸至填充仓(3)、混合仓(5)内后和竖直设置的第二转轴(55)连接，所述第二转轴(55)的周向设置有至少一个搅拌用第二叶片(56)。6.如权利要求5所述的一种控制不同粉末混合比例的喷涂送粉系统，其特征在于，所述填充仓(3)内填充有密封填料石棉(31)。7.如权利要求1所述的一种控制不同粉末混合比例的喷涂送粉系统，其特征在于，所述供气系统(6)包括：压气机(1)，所述压气机(1)的出口依次连接有第一压力表(2)和总控制阀(15)，所述总控制阀(15)的出口连接有主供气管，所述主供气管上连接有多个支供气管，所述支供气管包括第一支路(41)、第二支路(11)和第三支路(51)：所述第一支路(41)上设置有第一控制阀(40)，第一支路(41)的一端和所述主供气管连通，另一端和所述第一动力箱(8)连通，所述第一动力箱(8)的底面设置有用于将所述第一动力箱(8)和粉仓(4)单向连通的单向阀(42)；所述第二支路(11)上设置有第二控制阀(12)，第二支路(11)的一端和所述主供气管连通，另一端和套管(7)连通；
所述第三支路(51)上设置有第三控制阀(50)，第三支路(51)的一端和所述主供气管连通，另一端和所述第二动力箱(9)连通。8.如权利要求7所述的一种控制不同粉末混合比例的喷涂送粉系统，其特征在于，还包括粉末干燥系统，所述粉末干燥系统包括：电加热器(13)，所述电加热器(13)的进口与第二控制阀(12)的出口连通，所述电加热器(13)的出口通过第一连接管(25)和套管(7)连通，所述电加热器(13)的出口通过第二连接管(26)和粉仓(4)连通，所述第二连接管(26)上设置有第三控制阀(27)。9.一种控制不同粉末混合比例的喷涂送粉的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、根据喷涂需要确定多种单质粉末的混合比例，获取各自粉末的质量流量m；s2、按照式(1)和式(2)计算每种单质粉末对应的粉仓内刮板的计算转速n；m＝aρ
p
πd
s2
h/4
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)n＝m/bm
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，m为单一刮板转动一圈进入混合仓的粉末质量，a为筛分板上的筛分孔数目，d
s
为筛分孔直径，h为筛分板厚度，b为刮板数目，ρ
p
为粉末密度，n为刮板的计算转速，即步进电机转速，m是粉末的质量流量；s3、利用计算流体力学方法的气固两相流模型，计算多种单质粉末同步降落到粉末注射管时所需要的筛分孔出口处的气体压力一p1，同时，粉末注射管处的气体压力二p2为主气流压力，则仿真送分压差
△
p＝p1‑
p2；s4、根据每种单质粉末对应的仿真送粉压差
△
p和对应的刮板的计算转速n，通过控制送粉气流的控制阀来调节气体压力一p1，使混合仓的实际送粉压差
△
p
实
＝仿真送粉压差
△
p，并且通过调节步进电机转速，使得对应粉仓(4)内的刮板实际转速n
实
＝刮板的计算转速n。10.如权利要求9所述的一种控制不同粉末混合比例的喷涂送粉的控制方法，s3中利用计算流体力学方法的气固两相流模型，计算
△
p的方法包括以下步骤：s31、联立式(3)到式(10)进行求解，求取气体的温度分布，气体的速度分布，气体压力分布以及颗粒的速度分布：式(3)为质量方程：式(4)为动量方程：式(5)为能量方程其中，δ
ij
为单位张量，τ
ij
为粘性应力张量，对于牛顿流体：
式(7)为气体状态方程：其中，ρ为气体密度，u为气体速度，p为气体压力，t为气体温度，e为气体内能，τ为气体粘性剪切应力，q为气体热通量，r为气体的气体常数；式(8)为颗粒作用力平衡方程：其中，f
d
(u
‑
u
p
)为单位质量粒子所受的拽力，g
x
为粒子重力加速度，f
x
为单位质量粒子所受其他作用力如浮升力等，且其中，c
d
为拽力系数，在冷喷涂气固两相流动中，气体的密度远远小于粒子的密度，相对与粒子自身惯性，浮升力、虚拟质量力及压力梯度力均忽略；上式中，u和u
p
分别为气体速度和粒子速度，μ为气体动力粘度，ρ和ρ
p
分别为气体密度和粒子密度，d
p
是粒子直径，r
e
是相对雷诺数，s32、根据气体压力分布得出筛分孔出口处的压力p1，从而求得
△
p。
技术总结
本发明涉及一种控制不同粉末混合比例的喷涂送粉系统，包括仓体，其通过水平设置的隔板I分为上腔体和下腔体；上腔体内设环形的隔板II，隔板II的中心线与隔板I垂直，隔板II的上顶面与仓体内壁固定，隔板II的下顶面与隔板I固定，隔板II将上腔体分隔成为填充仓和环形腔，环形腔内均设多个隔板Ⅲ，隔板Ⅲ将环形腔分隔为多个粉仓，粉仓内设第一搅拌结构；下腔体设有混合仓，填充仓内设有延伸至混合仓的第二搅拌结构，混合仓的下端依次可拆卸式连接套管和拉瓦尔喷管，套管内套设粉末注射管，粉末注射管与混合仓连通；多个筛分结构，分别设在隔板I上；供气系统，分别与粉仓和混合仓连通。本发明能精确高效的完成多种单质粉末的混合，实用性强。实用性强。实用性强。


技术研发人员：张学清 刘娟芳 宋俊 唐文勇 陈子云
受保护的技术使用者：中北大学
技术研发日：2021.03.10
技术公布日：2021/6/24