[发明专利]一种利用线聚焦太阳炉对粉末进行球化处理的装置及方法

权利要求书

1.一种利用线聚焦太阳炉对粉末进行球化处理的装置，其特征在于，该装置包括：

聚光系统，用于实现对太阳光进行不同聚光比的线聚焦，所述聚光系统包括定日镜、聚光器和支架，所述聚光器(2)固定在支架(3)上，与定日镜(1)相对设置，所述定日镜(1)用于对太阳进行跟踪，把太阳光反射到聚光器(2)上，所述聚光器(2) 对太阳光进行二次反射；

粉末投送、球化、冷却和收集系统，用于实现粉末分散投放下落，最后收集的过程，所述粉末投送、球化、冷却和收集系统竖直设置在定日镜和聚光器之间，固定在支架(3)上，包括自上而下依次连接的粉末储放装置(4)、粉末分散投放装置(5)、粉末预热段(6)、粉末球化段(7)、粉末冷却段(8)和粉末收集装置(9)，粉末分散投放装置(5)、粉末预热段(6)、粉末球化段(7)、粉末冷却段(8)构成粉末下落通道；其中，所述聚光系统在粉末球化段(7)的位置上形成稳定的线聚集，粉末在重力作用下在粉末球化段(7)内自上而下的下落，下落过程中被聚光太阳能加热到熔化，在表面张力作用下形成球形，继续下落过程中在粉末冷却段进行冷却，形成高质量的球形粉末；

保护气体回路，所述保护气体回路包括气瓶(10)、管流回路(11)、风机(12)和减压阀(15)，气瓶(10)中存储有用于填充管流回路(11)的惰性气体，风机(12)用于驱动保持惰性气体在保护气体回路内循环流动，所述管流回路(11)的一段与粉末下落通道重叠，所述保护气体回路提供保护气体环境，实现对粉末的冷却、预热和防止氧化，在粉末冷却段(8)吸收粉末颗粒的热量，熔化的粉末放热凝固形成球形的粉末，热量通过保护气体在粉末预热段(6)对粉末进行预热，温度降低后的保护气体再流到粉末冷却段去冷却熔化的粉末。

2.根据权利要求1所述的一种利用线聚焦太阳炉对粉末进行球化处理的装置，其特征在于，所述聚光系统中定日镜(1)和聚光器(2)分别采用双轴跟踪的定日镜和固定的槽式聚光器，或者采用双轴跟踪的定日镜和固定的菲涅耳式聚光器，或者采用双轴跟踪的定日镜和竖直放置、单轴跟踪的槽式聚光器，或者采用双轴跟踪的定日镜和竖直放置、单轴跟踪的菲涅耳式聚光器。

3.根据权利要求1所述的一种利用线聚焦太阳炉对粉末进行球化处理的装置，其特征在于，所述粉末球化段由双层玻璃的真空管构成，聚光太阳能对下落过程中的粉末进行直接加热至熔化；或者由一层玻璃管加一层金属管的真空集热管构成，聚光太阳能辐射投射到金属管上，金属管升到高温，通过红外辐射的方式对下落过程中的粉末进行直接加热至熔化。

4.根据权利要求1所述的一种利用线聚焦太阳炉对粉末进行球化处理的装置，其特征在于，所述聚光系统的聚光原理为焦斑固定的线聚焦方式，或者为移动的线聚集方式。

5.根据权利要求1所述的一种利用线聚焦太阳炉对粉末进行球化处理的装置，其特征在于，所述粉末下落通道上设置有温度监视器(14)，用于对下落粉末的温度进行监控。

6.根据权利要求1所述的一种利用线聚焦太阳炉对粉末进行球化处理的装置，其特征在于，所述定日镜(1)的前方设置有可移动的遮光板(13)，用于控制定日镜(1)的受光面积，进而实现控制粉末加热时间的缩减和延长。

7.根据权利要求1所述的一种利用线聚焦太阳炉对粉末进行球化处理的装置，其特征在于，所述惰性气体为稀有气体氦、氖、氩、氪、氙，或者氮气中的一种或多种混合。

8.一种利用线聚焦太阳能炉对粉末进行球化处理的方法，使用前述权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、打开保护存储有惰性气体的气瓶(10)，打开风机(12)，排出保护气体回路和粉末下落通道中的空气；

S2、定日镜(1)对太阳进行跟踪，把太阳光反射到聚光器(2)上，聚光器(2)对太阳光进行二次反射，在粉末球化段(7)的位置上形成稳定的线聚集；

S3、保持风机(12)为打开状态，保持惰性气体在保护气体回路内循环流动；

S4、打开粉末储放装置(4)，粉末经粉末分散投放装置(5)后，在粉末预热段(6)、粉末球化段(7)、粉末冷却段(8)和粉末收集装置(9)内进行自由下落，下落过程中，粉末在粉末球化段(7)内被聚光太阳能加热直至熔化，然后在粉末冷却段(8)内冷却凝固，最后进入粉末收集装置(9)内；

S5、通过温度监视器(14)对下落粉末的温度进行监控,如果粉末温度过高，则向上移动遮光板(13)，遮挡住部分来自定日镜(1)的反射的太阳光，减小粉末在粉末球化段(7)内加热的时间；反之，如果粉末未熔化，则向下移动遮光板(13)，延长粉末加热时间。