一種金屬液流易流出的微細(xì)金屬粉末霧化噴嘴制造技術(shù)

一種金屬液流易流出的微細(xì)金屬粉末霧化噴嘴，由第一組件和第二組件組合而成，該第一組件由圓柱臺(tái)下連接圓錐臺(tái)組成，該第一組件的中心設(shè)置導(dǎo)液管，第二組件由一圓柱內(nèi)腔下連接一圓錐內(nèi)腔組成，該第二組件的圓柱內(nèi)腔壁形成有一環(huán)形凹槽,該圓柱臺(tái)與圓錐臺(tái)連接處為順序連接的水平圓環(huán)面和內(nèi)弧形旋轉(zhuǎn)體，該圓柱內(nèi)腔與圓錐內(nèi)腔連接處為順序連接的水平圓環(huán)面和外弧形旋轉(zhuǎn)體；該環(huán)形凹槽構(gòu)成一進(jìn)氣腔，該第一組件與第二組件之間形成三段式Laval氣體通道，第一段為第一、二組件的水平圓環(huán)面形成的水平進(jìn)氣收縮段，第二段是由第一組件的內(nèi)弧形旋轉(zhuǎn)體與第二組件的外弧形旋轉(zhuǎn)體形成的弧形擴(kuò)張段，第三段是由第一組件的圓錐臺(tái)與第二組件的圓錐內(nèi)腔形成的直線型擴(kuò)張段。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種利用超音速氣流將液態(tài)金屬霧化成小液滴并凝固成粉末的霧化噴嘴，尤其是一種金屬液流易流出的微細(xì)金屬粉末霧化噴嘴。
技術(shù)介紹
氣體霧化技術(shù)用于金屬粉末的生產(chǎn)，其制粉的原理是用一高速氣流將液態(tài)金屬流粉碎成小液滴并凝固成粉末的過程。氣體霧化粉末具有球形度高、粉末粒度可控等優(yōu)點(diǎn)。霧化器是氣體霧化制粉技術(shù)的核心，霧化器決定了霧化粉末的性能和霧化效率。提高微細(xì)粉末(粒度小于45 μ m的粉末)的收得率和粉末的可控性，降低粉末制備成本，是霧化器發(fā)展的趨勢。 從現(xiàn)有的專利和文獻(xiàn)分析可以知道，霧化器的技術(shù)特征主要有環(huán)孔型和環(huán)縫型，即霧化器的氣流出口是多個(gè)呈圓周分布的小孔組成或者以圓周型分布的開口很小的縫隙圓，氣流出來后以一定的角度聚焦于一點(diǎn)，金屬液流從霧化器的中心點(diǎn)流出，在氣流的焦點(diǎn)處霧化成粉末。環(huán)孔型霧化器結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，但效率較低(如美國專利US4778516，US 4619845);而環(huán)縫型效率高，加工精度也高(如中國專利CN1078928A，CN1709585A,CN2009103041661)，這兩種霧化器的使用是依據(jù)粉末的粒度和生產(chǎn)能力而定。但為了提高霧化效率，一些霧化器將氣流流道設(shè)計(jì)成Laval噴管形式(如中國專利CN1709585A，CN2009103041661),以使氣流出口速度達(dá)到超聲音。從已有的專利和氣體動(dòng)力學(xué)知識(shí)可以知道，采用Laval形式的氣體通道可以獲得超音速氣流，提高氣體的動(dòng)能，從而提高霧化效率。為了實(shí)現(xiàn)金屬熔體的霧化過程，還需要一個(gè)陶瓷導(dǎo)流管將液態(tài)金屬導(dǎo)入霧化器。但由于專利的保密性，這些已有的專利均未對(duì)霧化噴嘴的具體結(jié)構(gòu)作出說明，尤其是導(dǎo)流管在噴嘴中的長度。依據(jù)已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)表明，導(dǎo)液管的長度對(duì)霧化過程的穩(wěn)定性具有重要的影響，尤其是高熔點(diǎn)的金屬，過長的導(dǎo)液管(如超過30mm)將會(huì)給霧化的穩(wěn)定性帶來很多問題。一般工業(yè)使用的霧化噴嘴的導(dǎo)液管是不直接加熱的(直接加熱比較復(fù)雜，對(duì)噴嘴有影響)，而是依靠中間包的輻射加熱，長的導(dǎo)液管將導(dǎo)致輻射溫度不夠，導(dǎo)液管的出口溫度不高，易于造成堵嘴和斷流。對(duì)高熔點(diǎn)金屬采用過長的導(dǎo)液管往往導(dǎo)致熔體難以流下，霧化的成功率不高，工業(yè)實(shí)踐中往往通過增大導(dǎo)液管的通徑(如增加到6mm或以上)以解決這一問題。盡管增大通徑可以解決堵嘴和斷流問題，但同時(shí)會(huì)顯著增加金屬熔體的流量和霧化器的尺寸，這會(huì)導(dǎo)致霧化的效率明顯下降，粉末的粒度明顯粗化，因此在制備粒度細(xì)小的粉末的情況下，這種方法是不可取的。分析已有的專利表明，采用Laval形式的氣體流道是提高霧化效率的前提條件，依據(jù)氣體動(dòng)力學(xué)的相關(guān)知識(shí)，為了獲得最高氣流速度，Laval管的擴(kuò)張段的最大與最小截面積的比值為3 4，由于霧化噴嘴的氣流均以一定的角度(一般小于60° )相交于霧化點(diǎn)，為了減少氣流的紊亂對(duì)霧化區(qū)的不利影響，因此直線段的距離較長，一般達(dá)到20mm以上，已有專利的擴(kuò)張段均為直線型，這將導(dǎo)致噴嘴的總的厚度不能減少，至少要達(dá)到50mm以上，必然導(dǎo)致導(dǎo)液管的長度大于50mm，這是不利于霧化的穩(wěn)定進(jìn)行和微細(xì)粉末的制備，需要一個(gè)結(jié)構(gòu)完全不一樣的噴嘴，既具有Laval氣流通道，同時(shí)又能顯著減短導(dǎo)液管的長度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是提供一種具有超音速氣流、霧化效率高，且金屬液流易流出的微細(xì)金屬粉末霧化噴嘴，同時(shí)其能減短導(dǎo)液管的長度，克服堵嘴和斷流現(xiàn)象，從而為霧化制取微細(xì)粒度的粉末，尤其是高熔點(diǎn)金屬粉末提供一個(gè)解決方案。本技術(shù)為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種金屬液流易流出的微細(xì)金屬粉末霧化噴嘴，由第一組件和第二組件組合而成，該第一組件從上至下由一體形成的一個(gè)圓柱臺(tái)和一個(gè)圓錐臺(tái)組成，該第一組件的中心設(shè)置導(dǎo)液管，第二組件由一個(gè)圓柱內(nèi)腔下連接一個(gè)圓錐內(nèi)腔組成，該第二組件的圓柱內(nèi)腔壁形成有一環(huán)形凹槽，該環(huán)形凹槽經(jīng)進(jìn)氣管道與外部氣源連接，該圓柱臺(tái)與圓錐臺(tái)連接處為順序連接的一水平圓環(huán)面和一內(nèi)弧形旋轉(zhuǎn)體，該圓柱內(nèi)腔與圓錐內(nèi)腔連接處為順序連接的一水平圓環(huán)面和一外弧形旋轉(zhuǎn)體；在第一組件和第二組件組合后，該環(huán)形凹槽構(gòu)成一進(jìn)氣腔，該第一組件與第二組件之間形成Laval氣體通道；該Laval氣體通道由三段組成，第一段為第一、二組件的水平圓環(huán)面形成的水平進(jìn)氣收縮段，緊接著的第二段是由第一組件的內(nèi)弧形旋轉(zhuǎn)體與第二組件的外弧形旋轉(zhuǎn)體形成的弧形擴(kuò)張段，再接著的第三段是由第一組件的圓錐臺(tái)與第二組件的圓錐內(nèi)腔形成的呈一定錐度的直線型擴(kuò)張段；該水平進(jìn)氣收縮段形成Laval氣體通道的收縮段，該水平進(jìn)氣收縮段與弧形擴(kuò)張段的連接處形成Laval氣體通道的喉部，弧形擴(kuò)張段和直線擴(kuò)張段組成Laval氣體通道的擴(kuò)張段，這樣就形成了一完全的Laval噴管結(jié)構(gòu)，進(jìn)而參照Laval噴管結(jié)構(gòu)的要求來確定Laval氣體通道的擴(kuò)張段長度，藉由弧形擴(kuò)張段的存在使霧化噴嘴的厚度減小，從而減短導(dǎo)液管。上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，該直線擴(kuò)張段的中心線形成的夾角為霧化的噴射角，該噴射角的角度為20° 60°。上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，該圓錐臺(tái)的錐角的取值范圍為20° — 80°，該圓錐內(nèi)腔的錐角的取值范圍為15° 70°，且該圓錐臺(tái)的錐角大于該圓錐內(nèi)腔的錐角，使直線擴(kuò)張段呈擴(kuò)張狀；該直線擴(kuò)張段的長度為3 - 8mm，該霧化噴嘴的厚度小于等于30mm，該導(dǎo)液管的長度小于等于30mm。本技術(shù)的有益效果是本技術(shù)霧化噴嘴的氣體流道具有Laval噴管結(jié)構(gòu)特征，擴(kuò)張段長度可以參照Laval噴管結(jié)構(gòu)的要求設(shè)計(jì)，保證氣流達(dá)到超聲速以獲得高速氣流，提高霧化效率；同時(shí)采用弧形擴(kuò)張段可以減少噴嘴的高度(厚度)，有效降低導(dǎo)液管的長度，大幅增加霧化的穩(wěn)定性，并克服堵嘴現(xiàn)象。由于本技術(shù)的導(dǎo)液管的長度能降至30mm以內(nèi)，因而本技術(shù)霧化器適用于熔點(diǎn)在1600°C以下所有金屬及合金熔體的霧化。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本技術(shù)作進(jìn)一步說明。附圖說明圖1為霧化噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。圖中符號(hào)說明I第一組件；2第二組件；3進(jìn)氣腔；4進(jìn)氣管道；5水平進(jìn)氣收縮段；6弧形擴(kuò)張段；7直線擴(kuò)張段；8導(dǎo)液管；L 厚度；φ 直徑；β 錐角；y 錐角；α噴射角。具體實(shí)施方式如圖1所示，本技術(shù)金屬液流易流出的微細(xì)金屬粉末霧化噴嘴由第一組件I和第二組件2兩部分組合而成。第一組件I從上至下由一體形成的一個(gè)圓柱臺(tái)和一個(gè)圓錐臺(tái)組成，該圓柱臺(tái)與圓錐臺(tái)連接處為順序連接的一水平圓環(huán)面及內(nèi)弧形旋轉(zhuǎn)體，該第一組件I的中心設(shè)有一通孔，用于放置導(dǎo)液管8。第二組件2由一體形成的一個(gè)圓柱內(nèi)腔和一個(gè)圓錐內(nèi)腔組成，圓柱內(nèi)腔與圓錐內(nèi)腔連接處為順序連接的一水平圓環(huán)面及外弧形旋轉(zhuǎn)體。該第二組件2的圓柱內(nèi)腔壁形成有一環(huán)形凹槽，該環(huán)形凹槽經(jīng)進(jìn)氣管道4與外部氣源連接。在第一組件I和第二組件2組合后，該環(huán)形凹槽構(gòu)成一進(jìn)氣腔3 ;該第一組件I與第二組件2之間形成狹長的Laval氣體通道，該Laval氣體通道由三段組成，一段為第一、二組件1、2的水平圓環(huán)面形成的水平進(jìn)氣收縮段5，緊接著是一段由第一組件I的內(nèi)弧形旋轉(zhuǎn)體與第二組件2的外弧形旋轉(zhuǎn)體形成的弧形擴(kuò)張段6，再接著是由第一組件I的圓錐臺(tái)與第二組件2的圓錐內(nèi)腔形成的呈一定錐度的直線型擴(kuò)張段7。該水平進(jìn)氣收縮段5形成Laval氣體通道的收縮段，該水平進(jìn)氣收縮段5與弧形擴(kuò)張段6的連接處形成Laval氣體通道的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種金屬液流易流出的微細(xì)金屬粉末霧化噴嘴，由第一組件和第二組件組合而成，該第一組件從上至下由一體形成的一個(gè)圓柱臺(tái)和一個(gè)圓錐臺(tái)組成，該第一組件的中心設(shè)置導(dǎo)液管，第二組件由一個(gè)圓柱內(nèi)腔下連接一個(gè)圓錐內(nèi)腔組成，該第二組件的圓柱內(nèi)腔壁形成有一環(huán)形凹槽,該環(huán)形凹槽經(jīng)進(jìn)氣管道與外部氣源連接，其特征在于，該圓柱臺(tái)與圓錐臺(tái)連接處為順序連接的一水平圓環(huán)面和一內(nèi)弧形旋轉(zhuǎn)體，該圓柱內(nèi)腔與圓錐內(nèi)腔連接處為順序連接的一水平圓環(huán)面和一外弧形旋轉(zhuǎn)體；在第一組件和第二組件組合后，該環(huán)形凹槽構(gòu)成一進(jìn)氣腔，該第一組件與第二組件之間形成Laval氣體通道；該Laval氣體通道由三段組成，第一段為第一、二組件的水平圓環(huán)面形成的水平進(jìn)氣收縮段，緊接著的第二段是由第一組件的內(nèi)弧形旋轉(zhuǎn)體與第二組件的外弧形旋轉(zhuǎn)體形成的弧形擴(kuò)張段，再接著的第三段是由第一組件的圓錐臺(tái)與第二組件的圓錐內(nèi)腔形成的呈一定錐度的直線型擴(kuò)張段；該水平進(jìn)氣收縮段形成Laval氣體通道的收縮段，該水平進(jìn)氣收縮段與弧形擴(kuò)張段的連接處形成Laval氣體通道的喉部，弧形擴(kuò)張段和直線擴(kuò)張段組成Laval氣體通道的擴(kuò)張段，這樣就形成了一完全的Laval噴管結(jié)構(gòu)，進(jìn)而參照Laval噴管結(jié)構(gòu)的要求來確定Laval氣體通道的擴(kuò)張段長度，藉由弧形擴(kuò)張段的存在使霧化噴嘴的厚度減小，從而減短導(dǎo)液管。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種金屬液流易流出的微細(xì)金屬粉末霧化噴嘴，由第一組件和第二組件組合而成，該第一組件從上至下由一體形成的一個(gè)圓柱臺(tái)和一個(gè)圓錐臺(tái)組成，該第一組件的中心設(shè)置導(dǎo)液管，第二組件由一個(gè)圓柱內(nèi)腔下連接一個(gè)圓錐內(nèi)腔組成，該第二組件的圓柱內(nèi)腔壁形成有一環(huán)形凹槽，該環(huán)形凹槽經(jīng)進(jìn)氣管道與外部氣源連接，其特征在于，該圓柱臺(tái)與圓錐臺(tái)連接處為順序連接的一水平圓環(huán)面和一內(nèi)弧形旋轉(zhuǎn)體，該圓柱內(nèi)腔與圓錐內(nèi)腔連接處為順序連接的一水平圓環(huán)面和一外弧形旋轉(zhuǎn)體；在第一組件和第二組件組合后，該環(huán)形凹槽構(gòu)成一進(jìn)氣腔，該第一組件與第二組件之間形成Laval氣體通道；該Laval氣體通道由三段組成，第一段為第一、二組件的水平圓環(huán)面形成的水平進(jìn)氣收縮段，緊接著的第二段是由第一組件的內(nèi)弧形旋轉(zhuǎn)體與第二組件的外弧形旋轉(zhuǎn)體形成的弧形擴(kuò)張段，再接著的第三段是由第一組件的圓錐臺(tái)與第二組件的圓錐內(nèi)腔形成的呈一定錐度的直線型擴(kuò)張段；該水平進(jìn)氣收縮段形成L...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳仕奇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：湖南恒基粉末科技有限責(zé)任公司，
類型：實(shí)用新型
國別省市：