CN102319899A - 一种两级加速固体雾化装置 - Google Patents

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王俊彪
司朝润
张贤杰
李玉军
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Abstract

本发明涉及一种两级加速固体雾化装置，其特征在于包括坩埚(1)、第二级加速喷嘴(2)、导流管(5)、气固混合物管路(6)和第一级加速喷嘴(9)；第一级加速喷嘴(9)的中心设有增强颗粒入口(8)，其一侧设有入气口(7)；第二级加速喷嘴(2)设有入气口(3以及与气固混合物管路(6)连接的气固混合物的入口(10)；第一、二级加速喷嘴的气室通过气固混合物管路(6)连通。该装置能够有效的提高雾化效率，使得液滴的平均粒径降低，粒径的分布区间变窄，且加强颗粒在基体中的分布更为均匀。

Description

一种两级加速固体雾化装置
技术领域
本发明涉及一种两级加速固体雾化装置，属于喷射成形制备颗粒增强金属基复合材料设备的一个部件，涉及一种两级加速的固体雾化装置。
背景技术
喷射成形技术是近30年发展起来的利用快速凝固方法直接制备金属材料坯料或半成品的一种先进的成形技术。传统喷射成形工艺均采用高速惰性气体雾化熔融金属，由于气体密度小、动量低，所以气体雾化的效率很低，雾化过程中需要消耗大量的惰性气体，并且雾化产生的颗粒尺寸分布不均。而在喷射成形过程中向熔融金属内部掺杂陶瓷颗粒一方面可以制备颗粒增强金属基复合材料，改善机体的性能，获得高质量的毛坯。另一方面根据湖南大学陈刚博士提出的制备微细粉末的盐雾化技术，将陶瓷颗粒用惰性气体加速，以掺杂粉末的惰性气体作为雾化介质，提高雾化介质的密度，以提高其动量和冲击力，同时改变普通其雾化的破碎机理，实现多种破碎模式，达到最佳的雾化效果。
2003年5月14日授权的中国专利ZL02237229.6公开了一种中心喷粉式的成形喷嘴，如图4所示，由坩埚11，粉体输送管12和高压气室13组成。其工作原理为：粉体材料由粉体输送管12中喷出，坩埚11中的熔融金属由下部的环缝出口流出，惰性高压气体由最外层的高压气室13喷出，直接作用在熔融金属上，使之雾化。该喷嘴的缺点是：(1)粉末输送管直径较小，且长度很大，粉体容易在管路中堵塞，影响增强颗粒在沉积坯内部的均匀分布；(2)由于粉体输送管穿过中间包底部，导流管14的外径变大，使得高压气室出气口的直径变大，影响喷嘴雾化效果。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种两级加速固体雾化装置，用来制备高性能颗粒增强金属基复合材料零部件或模具。该雾化装置应用混合雾化介质能够有效地细化雾化颗粒，能够使加强颗粒在基体中均匀弥散。
技术方案
一种两级加速固体雾化装置，其特征在于包括坩埚1、第二级加速喷嘴2、导流管5、气固混合物管路6和第一级加速喷嘴9；第一级加速喷嘴9的中心设有增强颗粒入口8，其一侧设有入气口7；第二级加速喷嘴2设有入气口3以及与气固混合物管路6连接的气固混合物的入口10；第一、二级加速喷嘴的气室通过气固混合物管路6连通。
所述第一级加速喷嘴9为圆形结构，第一级加速喷嘴入气口7相对于圆形喷嘴水平切向分布。
所述第二级加速喷嘴2为圆形结构，第二级加速喷嘴入气口3与气固混合物的入口10相对于圆形喷嘴水平切向分布。
所述第二级加速喷嘴2下部有一圈集中流向导流管中心线的环缝形出气口4，且出气口切线方向与竖直轴线呈10°～50°夹角。
所述第二级加速喷嘴出气口内部形状为Laval型。
所述导流管5的下端开口在第二级雾化喷嘴下方有3～5mm的伸出量。
有益效果
本发明提出的一种两级加速固体雾化装置，效果是：一种两级加速的固体雾化装置由于采用了高密度的雾化介质，且经过两级高速气体的加速，雾化介质具有很高的动量及冲击力，比传统的单一气体雾化方法能够更有效的雾化熔融金属，使得液滴的平均粒径降低，粒径的分布区间变窄。且与中心供粉等粉体添加方式相比较，加强颗粒在基体中的分布更加均匀。
附图说明
图1：本发明的两级加速固体雾化装置结构示意图；
图中：1为坩埚，2为第二级加速喷嘴，3为第二级加速喷嘴入气口，4为第二级加速喷嘴出气口，5为导流管，6为气固混合物管路，7为第一级加速喷嘴入气口，8为增强颗粒入口，9为第一级加速喷嘴；
图2：第二级加速喷嘴结构示意图
图中：10为气固混合物的入口
图3：第一级加速喷嘴结构示意图
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
本发明的两级加速的固体雾化装置如图1所示，由熔融金属的坩埚1，两级高压加速喷嘴2，9以及连接两级喷嘴的管6组成。坩埚1能够实现金属的熔化以及保温，坩埚的底部有通孔与导流管5相连，熔融金属通过该通道流下。装置设有两级加速喷嘴2，9，两者通过管路6相连。第一级加速喷嘴入气口7与圆形喷嘴的气室水平相切。第二级加速喷嘴2包围在导流管5外部，进气口3与气固混合物的入口10相对于圆形喷嘴气室水平切向分布，喷嘴下部有一圈集中流向导流管中心线的环缝形出气口4，出气口4内部形状可为Laval型，以加速气流，且出气口切线方向与竖直轴线呈10°～50°夹角。为提高雾化效果，导流管下端开口在第二级雾化喷嘴下方有一定伸出量，约为3～5mm。
其工作原理为：增强颗粒由粉末入口8进入第一级加速喷嘴9，与高压惰性气体混合完成第一级加速。气固混合物通过管路6及气固混合物入口10进入第二级加速喷嘴2，再次经过高压气体的加速，气固混合物从第二级加速喷嘴出气口4高速喷出，直接作用在由导流管5流下的熔融金属上，对其雾化。该装置能够有效的提高雾化效率，使得液滴的平均粒径降低，粒径的分布区间变窄，且加强颗粒在基体中的分布更为均匀。

Claims (6)

1.一种两级加速固体雾化装置，其特征在于包括坩埚(1)、第二级加速喷嘴(2)、导流管(5)、气固混合物管路(6)和第一级加速喷嘴(9)；第一级加速喷嘴(9)的中心设有增强颗粒入口(8)，其一侧设有入气口(7)；第二级加速喷嘴(2)设有入气口(3)以及与气固混合物管路(6)连接的气固混合物的入口(10)；第一、二级加速喷嘴的气室通过气固混合物管路(6)连通。
2.根据权利要求1所述两级加速固体雾化装置，其特征在于：所述第一级加速喷嘴(9)为圆形结构，第一级加速喷嘴入气口(7)相对于圆形喷嘴水平切向分布。
3.根据权利要求1所述两级加速固体雾化装置，其特征在于：所述第二级加速喷嘴(2)为圆形结构，第二级加速喷嘴入气口(3)与气固混合物的入口(10)相对于圆形喷嘴水平切向分布。
4.根据权利要求1或3所述两级加速固体雾化装置，其特征在于：所述第二级加速喷嘴(2)下部有一圈集中流向导流管中心线的环缝形出气口(4)，且出气口切线方向与竖直轴线呈10°～50°夹角。
5.根据权利要求1或3所述两级加速固体雾化装置，其特征在于：所述第二级加速喷嘴出气口内部形状为Laval型。
6.根据权利要求1所述两级加速固体雾化装置，其特征在于：所述导流管(5)的下端开口在第二级雾化喷嘴下方有3～5mm的伸出量。
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