CN104107919B - 一种高压水雾化喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压水雾化喷嘴，包括套筒和喷嘴芯，喷嘴芯的外侧壁上设置有环形凹槽，环形凹槽的下底面上设置有内外两圈喷水孔，喷水孔为流线形，其轴线与喷嘴芯轴线呈12°～22°角。喷水孔的出水口朝向喷嘴芯的轴线；套筒与喷嘴芯构成具有喷水孔的密闭环状空间。本发明中，喷嘴射流时会在喷嘴芯的轴线上形成两个高度不同的汇聚点，射流的水柱所形成的负压区增大，对金属熔液的抽吸作用增强，保证了金属熔液匀速、稳定的进入到雾化区，提高了雾化过程的稳定性及连续性，这种射流形式，最大限度将金属溶液击碎并快速冷凝成为金属粉末，提高了喷嘴的雾化效率及产品的细粉率。同时，本发明所涉及的喷嘴还具减少射流阻力、节能的效果。

Description

一种高压水雾化喷嘴

技术领域

本发明涉及水力雾化金属粉末制取技术领域，特别涉及一种高压水雾化喷嘴。

背景技术

在雾化制取粉末生产中，水雾化法是主要的生产方法之一。一方面由于雾化介质水成本低廉且容易获取，另一方面从雾化效率的角度考虑，水雾化法表现更为出色。

此外，较空气雾化制粉而言，由于水的比热容远大于压缩空气，所以在水雾化过程中，被破碎的金属熔滴能够更迅速的凝固成树枝状的金属粉末，采用水力雾化法制取的粉末粒度较小、比表面积大、粉末氧化率低、活性好。

在水雾化制粉工艺中，高压水雾化喷嘴是整套工艺的核心设备之一。所以，高压水雾化喷嘴技术的提升与发展，对水雾化金属粉末制取工艺的优化及推广起着至关重要的作用。

目前，国内水雾化金属粉末制取生产线中所采用的高压水雾化喷嘴主要有环孔高压水雾化喷嘴和组合式高压水雾化喷嘴两种形式。

环孔高压水雾化喷嘴如图1所示。如图1所示的现有技术中的环孔高压水雾化喷嘴包括进水接管01、与进水接管01相通的不锈钢喷嘴套筒02和设置于不锈钢喷嘴套筒02内部的不锈钢喷嘴芯03，不锈钢喷嘴芯03上设置有多个喷水孔，环孔高压水雾化喷嘴的各部分之间采用焊接形式连接。

图2为现有技术中环孔高压水雾化喷嘴的喷水孔在喷嘴芯上分布的结构图；图3为图2中的喷水孔结构剖视图。如图2所示，在不锈钢喷嘴芯03的节圆上均布有多个喷水孔，且如图3所示，喷水孔为圆柱形内管嘴喷水孔，喷水孔的轴线与不锈钢喷嘴芯轴线呈15°～25°的射流角度。

组合式高压水雾化喷嘴如图4所示。如图4所示的现有技术中的组合式高压水雾化喷嘴包括进水接管001、与进水接管001相通的喷头支座002和设置于喷头支座002内部的喷头主体003，喷头主体003上安装有雾化喷头004。

图5为现有技术中组合式高压水雾化喷嘴的雾化喷头在喷头主体上的分布结构图。图6为图5中的雾化喷头安装孔结构剖视图。如图5所示，在喷头主体的节圆均布4个雾化喷头，且如图6所示，雾化喷头安装孔为圆柱形内管嘴形式，雾化喷头安装孔的轴线与喷头主体轴线呈15°～25°的射流角度。

现有技术中采用环孔高压水雾化喷嘴和组合式高压水雾化喷嘴制取的金属粉末细粉率较低，通常60目的细粉率只能达到60%左右，30目～60目的金属粉末占35%左右。此外，现有技术中的高压水雾化喷嘴在实际生产中，经常出现金属液反喷，从而堵塞喷嘴致使生产中断的情况，严重影响了产品质量和生产效率。

综上所述，如何优化高压水雾化喷嘴的结构，能够在同等生产条件下进一步提高高压水雾化喷嘴的雾化效率，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压水雾化喷嘴，能够在同等生产条件下进一步提高高压水雾化喷嘴的雾化效率。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种高压水雾化喷嘴，包括套筒和具有中心通孔的喷嘴芯，所述喷嘴芯的外侧壁上设置有环形凹槽，所述环形凹槽的下底面上与所述喷嘴芯的轴线同轴设置有内外两圈喷水孔，所述喷水孔的轴线与所述喷嘴芯的轴线所呈的角度为12°～22°，所述喷水孔的出水口朝向所述喷嘴芯（2）的轴线；

所述套筒密封地套设于所述喷嘴芯上，与所述喷嘴芯之间由所述环形凹槽构成具有喷水孔的环状空间。

优选的，上述高压水雾化喷嘴中，所述喷水孔为流线形管嘴喷水孔。

优选的，上述高压水雾化喷嘴中，所述喷嘴芯的中心通孔的下端沿斜面扩径为喇叭状的中心孔，所述喷水孔位于扩径斜面上。

优选的，上述高压水雾化喷嘴中，所述喷嘴芯的轴线与所述套筒的轴线同轴。

优选的，上述高压水雾化喷嘴中，所述喷嘴芯上端设置有第一凸台，下端设置有第二凸台，所述第一凸台与所述第二凸台之间设置有环形凹槽。

优选的，上述高压水雾化喷嘴中，所述套筒的上端设置有用于与所述第一凸台配合的第三凸台，且下端面与所述第二凸台上表面连接。

优选的，上述高压水雾化喷嘴中，所述套筒与所述喷嘴芯的结合面之间设置有高压密封件。

优选的，上述高压水雾化喷嘴中，所述套筒与所述喷嘴芯相结合的位置上周向均布有多个用于安装螺栓的螺纹孔。

优选的，上述高压水雾化喷嘴中，所述套筒的材料为304不锈钢。

优选的，上述高压水雾化喷嘴中，所述喷嘴芯的材料为9Cr18MoV。

相对上述背景技术，本发明所提供的高压水雾化喷嘴，在套筒与喷嘴芯之间的环状空间下底面设置有两圈射流角度在12°～22°的喷水孔，喷嘴射流时会在喷嘴芯的轴线上形成两个高度不同的汇聚点，采用内外两圈射流时，射流的水柱所形成的负压区要增大，其负压区对金属熔液的抽吸作用也将增强，进而保证了金属熔液匀速、稳定的进入到高压水雾化喷嘴的雾化区，提高了雾化过程的稳定性及连续性，这种射流形式，最大限度将金属溶液击碎并快速冷凝成为金属粉末，提高了喷嘴的雾化效率及产品的细粉率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的环孔高压水雾化喷嘴的内部结构剖视图；

图2为现有技术中环孔高压水雾化喷嘴的喷水孔在喷嘴芯上分布的结构图；

图3为图2中的喷水孔结构剖视图；

图4为现有技术中的组合式高压水雾化喷嘴的内部结构剖视图；

图5为现有技术中的组合式高压水雾化喷嘴的雾化喷头在喷嘴主体上的分布结构图；

图6为图5中的雾化喷头安装孔结构剖视图；

图7为本发明所提供的高压水雾化喷嘴的内部结构剖视图；

图8为本发明所提供的高压水雾化喷嘴的喷水孔在喷嘴芯上分布的结构图；

图9为流线形喷水孔结构剖视图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种高压水雾化喷嘴，能够在同等生产条件下进一步提高高压水雾化喷嘴的雾化效率。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请结合图7和图8，图7为本发明所提供的高压水雾化喷嘴的内部结构剖视图；图8为本发明所提供的高压水雾化喷嘴的喷水孔在喷嘴芯上分布的结构图。

本发明实施例中所涉及的位置描述均是指高压水雾化喷嘴处于正常组装状态下喷水孔的出水口朝下时的状态。

本发明实施例所提供的高压水雾化喷嘴，包括套筒1和具有中心通孔的喷嘴芯2。

喷嘴芯2的外侧壁上设置有环形凹槽，其中环形凹槽的上顶面和下底面均为水平，侧面具有竖直平面，环形凹槽的下底面上与喷嘴芯2的轴线同轴设置有内外两圈喷水孔，喷水孔的轴线与喷嘴芯2的轴线所呈的角度为12°～22°，且喷水孔的出水口朝向喷嘴芯2的轴线。

套筒1为环形筒体，密封地套设于喷嘴芯2上，与喷嘴芯2之间由环形凹槽构成具有喷水孔的环状空间。

本发明实施例所提供的高压水雾化喷嘴，在套筒1与喷嘴芯2之间的环状空间下底面设置有两圈射流角度在12°～22°的喷水孔，喷嘴射流时会在喷嘴芯2的轴线上形成两个高度不同的汇聚点，采用内外两圈射流时，射流的水柱所形成的负压区要增大，其负压区对金属熔液的抽吸作用也将增强，进而保证了金属熔液匀速、稳定的进入到高压水雾化喷嘴的雾化区，提高了雾化过程的稳定性及连续性，这种射流形式，最大限度将金属熔液击碎、雾化并快速冷凝成为金属粉末，提高了喷嘴的雾化效率及产品的细粉率。

请参考图9，图9为流线形喷水孔结构剖视图。

本发明的一具体实施例中，高压水雾化喷嘴的喷水孔为流线形喷水孔。

具体的，流线形喷水孔具有较高的流速系数和流量系数，流速系数为0.98，流量系数为0.94，现有技术中的高压水雾化喷嘴，喷水孔为等径小孔，其流速系数为0.71，流量系数为0.71，流速系数和流量系数均较小，当高压水通过流线形喷水孔时，比通过等径小孔的喷水孔时的阻力损失小。

当然，在具体应用中，客户还可根据生产需要，选择不同的喷水孔直径、不同的射流角度进行组合，进而得到符合工艺需求的喷嘴配合参数。

本发明实施例所提供的高压水雾化喷嘴，喷水孔具有流线形管嘴，工作过程中水压损失小，使得雾化水压在15～18MPa时就可以得到较高的细粉率，相对现有技术18-28MPa的水压来说，所需使用的雾化水压较小，可降低高压水泵的工作压力，达到了节能的效果。

为了进一步优化技术方案，本发明一具体实施例中，喷嘴芯2的中心通孔的下端沿斜面扩径为喇叭状的中心孔，喷水孔位于扩径斜面上。

本发明实施例所提供的高压水雾化喷嘴，将喷嘴芯2的中心通孔的下端沿斜面扩径为喇叭状的中心孔，扩大了雾化区的范围，进一步提高了高压水雾化喷嘴的雾化效率。

为了更进一步优化技术方案，本发明一具体实施例中，高压水雾化喷嘴中喷嘴芯2的轴线与套筒1的轴线同轴，使得工作过程中射流水压均衡，保证了高压水雾化喷嘴具有稳定的雾化效果。

本发明一具体实施例中，高压水雾化喷嘴的喷嘴芯2上端设置有第一凸台，下端设置有第二凸台，第一凸台与第二凸台之间设置有环形凹槽，密封地套设于喷嘴芯2上的套筒1的上端设置有用于与第一凸台配合的第三凸台，且套筒1的下端面与第二凸台上表面连接。

处于装配状态时，套筒1的第三凸台设置于喷嘴芯2的第二凸台的上方，套筒1的上端面与喷嘴芯2的上端面处于同一水平面上，套筒1的下端面安放于喷嘴芯2的第二凸台上表面，第二凸台的外周直径不小于套筒1的外周直径，且套筒1与喷嘴芯2的结合面均水平。

优选的，套筒1与喷嘴芯2之间的连接方式为可拆卸的螺栓连接，螺栓的个数以能够满足工作所需的连接强度为准，周向均布于套筒1与喷嘴芯2的结合位置。

在套筒1的两个端面上均钻有与喷嘴芯2配合的装配孔，在喷嘴芯2的第一凸台和第二凸台上均钻有与套筒1装配的螺纹孔。

优选的，为了保证套筒1与喷嘴芯2之间装配关系的密封性，在本发明所提供的高压水雾化喷嘴的套筒1与喷嘴芯2的结合面之间设置有高压密封件3，保证密封的可靠性。

本发明实施例所提供的高压水雾化喷嘴，采用了螺栓连接的可拆卸结构，在正常使用过程中，为了保证不同的雾化金属粉末粒度要求，一般只需更换喷嘴芯2，该高压水雾化喷嘴的结构形式，极大的方便了用户更换零件，保证了各零件之间的互换性、生产的灵活性，减少了浪费。

为了进一步优化技术方案，本发明一具体实施例中，套筒1的材料为304不锈钢，喷嘴芯2的材料为9Cr18MoV，保证了高压水雾化喷嘴抗磨损的需要。

在使用过程中喷嘴芯2上的喷水孔由于长期受到高压水的冲刷，喷水孔磨损严重，喷水孔孔径逐渐增大，影响产品成粉效果，现有技术中采用的304不锈钢材料，一般只能使用2～3个月左右，就需进行更换。本发明实施例所提供的高压水雾化喷嘴，喷嘴芯2材料的选用，相比现有技术中采用的材料，提高了喷嘴芯2使用过程中的耐磨度，高压水雾化喷嘴的使用周期延长到6-10个月左右。

上述本发明实施例中的有益效果具体为锌粉制取过程中体现的，本发明所提供的高压水雾化喷嘴在锌粉制取中，其有益效果最为显著，但是并不排除本发明可应用于其他制取工艺中，本发明所提供的高压水雾化喷嘴还可应用于制取铜粉、不锈钢粉末及镍合金粉等金属粉末制取工艺中。

以上对本发明所提供的一种高压水雾化喷嘴进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高压水雾化喷嘴，包括套筒(1)和具有中心通孔的喷嘴芯(2)，其特征在于:

所述喷嘴芯(2)的外侧壁上设置有环形凹槽，所述环形凹槽的下底面上与所述喷嘴芯(2)的轴线同轴设置有内外两圈喷水孔，所述喷水孔的轴线与所述喷嘴芯(2)的轴线所呈的角度为12°～22°，所述喷水孔的出水口朝向所述喷嘴芯(2)的轴线；

所述套筒(1)密封地套设于所述喷嘴芯(2)上，与所述喷嘴芯(2)之间由所述环形凹槽构成具有喷水孔的环状空间，所述喷水孔为流线形喷水孔，所述喷水孔的进口大于所述喷水孔的出口，所述环形凹槽的下底面为水平面。

2.如权利要求1所述的高压水雾化喷嘴，其特征在于，所述喷嘴芯(2)的中心通孔的下端沿斜面扩径为喇叭状的中心孔，所述喷水孔位于扩径斜面上。

3.如权利要求1所述的高压水雾化喷嘴，其特征在于，所述喷嘴芯(2)的轴线与所述套筒(1)的轴线同轴。

4.如权利要求1所述的高压水雾化喷嘴，其特征在于，所述喷嘴芯(2)上端设置有第一凸台，下端设置有第二凸台，所述第一凸台与所述第二凸台之间设置有环形凹槽。

5.如权利要求4所述的高压水雾化喷嘴，其特征在于，所述套筒(1)的上端设置有用于与所述第一凸台配合的第三凸台，且下端面与所述第二凸台上表面连接。

6.如权利要求5所述的高压水雾化喷嘴，其特征在于，所述套筒(1)与所述喷嘴芯(2)的结合面之间设置有高压密封件(3)。

7.如权利要求6所述的高压水雾化喷嘴，其特征在于，所述套筒(1)与所述喷嘴芯(2)相结合的位置上周向均布有多个用于安装螺栓的螺纹孔。

8.如权利要求1所述的高压水雾化喷嘴，其特征在于，所述套筒(1)的材料为304不锈钢。

9.如权利要求1所述的高压水雾化喷嘴，其特征在于，所述喷嘴芯(2)的材料为9Cr18MoV。