CN106180739B - 一种用于制备微细球形粉体的气雾化喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气雾化金属粉末技术领域，提供了一种用于制备微细球形粉体的气雾化喷嘴。本发明提供的这种气雾化喷嘴开设有气流通道和导流通道。气雾化喷嘴具有相对设置的第一面和第二面。导流通道具有开设于第一面的进口和开设于第二面的出口；气流通道包括进气通道、气腔、多条第一出气通道和第二出气通道，气腔同时与进气通道和第二出气通道连通，第二出气通道具有开设于第二面且围绕出口设置的第二出气口；多条所述第一出气通道与气腔连通，每条第一出气通道具有开设于第二面且位于第二出气口和出口之间的第一出气口。本发明提供的这种用于制备微细球形粉体的气雾化喷嘴通过两次雾化的结构设计，能够高效率制备微细金属粉末。

Description

一种用于制备微细球形粉体的气雾化喷嘴

技术领域

本发明涉及气雾化金属粉末技术领域，具体而言，涉及一种用于制备微细球形粉体的气雾化喷嘴。

背景技术

气体雾化法是制备金属粉末最为常用的方法，依靠喷射成形技术完成工艺。通常来说其实施过程是这样的：在金属喷射成形的过程中，高压气体通过雾化喷嘴对连续的金属液流进行雾化，金属液流随之破碎成微小的液滴，再对液滴进行冷却形成金属坯。通过气体雾化法得到的金属粉末，具有晶粒细小、成分均匀以及性能优良等特性。

喷射成形技术既能够克服传统的冶金工艺带来的缺陷，还能避免粉末冶金的制粉、压制、烧结等工序。喷射成形工艺中涉及的雾化装置的核心部分就是雾化喷嘴。雾化喷嘴决定了雾化效率和粉末性能，如果雾化喷嘴设计不合理，雾化效果较差，得到的粉末颗粒较粗，细粉的收率较低。现有技术中，雾化喷嘴的设计多采用一级雾化技术，难以实现金属熔融体的破碎成液滴的均匀化和细小化，且沉积的基体组织粗大不致密。因此，设计能够制备得到微细粉末的新型结构的雾化喷嘴迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于制备微细球形粉体的气雾化喷嘴，该气雾化喷嘴能够高效率制备微细金属粉末。

本发明是这样实现的：

一种用于制备微细球形粉体的气雾化喷嘴，气雾化喷嘴开设有气流通道和导流通道，气雾化喷嘴具有相对设置的第一面和第二面，导流通道具有开设于第一面的进口和开设于第二面的出口，气流通道包括进气通道、气腔、多条第一出气通道和第二出气通道，气腔同时与进气通道和第二出气通道连通，第二出气通道具有开设于第二面且围绕出口设置的第二出气口，多条第一出气通道与气腔连通，每条第一出气通道具有开设于第二面且位于第二出气口和出口之间的第一出气口

进一步地，在本发明较佳的实施例中，多个第一出气口围设于出口，第一出气口呈圆形。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，气腔开设有与第一出气通道的数量对应的圆形第一进气口，每条第一出气通道通过对应的第一进气口与气腔连通，第一出气通道呈圆柱型，第一出气通道的直径范围为0.8-1.2mm。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，第一出气口相对于第一进气口靠近导流通道的中心线，第一出气通道的中心线与导流通道的中心线的夹角为15-17.5°。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，气腔开设有第二进气口，第二出气通道通过第二进气口与气腔连通，第二进气口对称设于气雾化喷嘴相对侧面的中心部位。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，第二出气口相对于第二进气口靠近导流通道的中心线，第二出气通道包括第一段、第二段和连通第一段和第二段的过渡段，第一段远离过渡段的一端与第二进气口连通，第二段远离过渡段的一端与第二出气口连通，第一段的中心线与导流通道的中心线的夹角为15-22.5°，第二段的中心线与导流通道的中心线的夹角为20-22.5°。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，从过渡段分别朝向第一段和第二段方向，第二出气通道的宽度逐渐增加。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，第一出气口的数量为4-8个。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，进气通道为圆台型，沿进气通道朝向气腔的方向，进气通道的管径逐渐减小。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，导流通道为台阶型。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的一种用于制备微细球形粉体的气雾化喷嘴，开设有气流通道和导流通道，气流通道同时具备第一出气通道和多条第二出气通道。该气雾化喷嘴通过第一出气通道和第二出气通道的设计对金属熔融体进行了两次雾化，提高了雾化效率，能够高效率制备微细金属粉末，降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明提供的用于制备微细球形粉体的气雾化喷嘴的I-I剖面示意图；

图2是本发明提供的用于制备微细球形粉体的气雾化喷嘴的立体图；

图3是本发明提供的A区域的放大图；

图4是本发明提供的B区域的放大图。

图标：100-气雾化喷嘴；110-气流通道；120-导流通道；130-第一面；140-第二面；150-侧面；131-进口；141-出口；111-进气通道；112-气腔；113-第一出气通道；115-第一进气口；117-第一出气口；114-第二出气通道；116-第二进气口；118-第二出气口；151-进气孔；160-第一段；170-第二段；180-过渡段；H-导流通道的中心线。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1至图4所示。

请参阅图1所示，气雾化喷嘴100开设有气流通道110和导流通道120。

气雾化喷嘴100具有相对设置的第一面130和第二面140，从第一面130到第二面140的方向为由上到下的方向。气雾化喷嘴100还包括侧面150，侧面150位于第一面130和第二面140之间。

请参阅图1和图2，导流通道120从上至下贯穿于气雾化喷嘴100，且设置在气雾化喷嘴100的中心位置。导流通道120具有开设于第一面130的进口131和开设于第二面140的出口141。导流通道120用于放置导流管(图未示)。导流管从进口131放入导流通道120，金属熔融体通过导流管进出。导流管的选材不作具体限制，在本实施例中，采用陶瓷导流管。导流通道120的形状不作具体限制，在本实施例中，考虑到减轻气体雾化生产成本，尽量避免因雾化前加热不到位导致堵包现象的发生，导流通道120设计为台阶式孔。在本实施例中，导流通道120包括三个台阶。从上至下，三个台阶的形状依次为圆柱型、圆台型和圆柱型。该设计能够有效防止金属堵嘴现象的发生，提高雾化生产效率。

请参阅图1和图4，气流通道110用于高压气体的进出。气流通道110包括进气通道111、气腔112、多条第一出气通道113和第二出气通道114。气腔112同时与进气通道111、第二出气通道114和多条第一出气通道113连通。

请参阅图1和图2，在气雾化喷嘴100的侧面150上开设有进气孔151。进气孔151的数量不作具体限制，在本实施例中，考虑到增加气流量，设置相互对称的两个进气孔151。进气通道111的数量不作具体限制，在本实施例中，进气通道111的数量为两根。两根进气通道111分别与两个进气孔151连通。

需要说明的是，进气通道111的形状不作具体限制，在本实施例中，作为优选，进气通道111为圆台型。在本实施例中，进气通道111相对于导流通道120水平设置。沿进气通道111朝向所述气腔112的方向，进气通道111的管径逐渐减小。从进气孔151到气腔112的方向，进气通道111的侧边相对于其中心线的倾斜角度w的范围为3-8°。圆台型的设计有利于增加气体的流动速率。

请参阅图1和图2，气腔112为连续类环状空腔。气腔112环设于导流通道120。气腔112的形状不作具体限制，在本实施例中，气腔112垂直于进气通道111中心线的截面为不规则形状。在靠近导流通道120的部分，气腔112的边缘为流线弧形设计，该设计能有效防止气体倒流。

请参阅图1和图4，在气腔112的底壁上开设有多个第一进气口115。第一进气口115的形状不做具体限制，在本实施例中，作为优选，第一进气口115为圆形。第一进气口115的数量不做具体限制，在本实施例中，第一进气口115与第一出气通道113的数量相同。第一出气通道113与第一进气口115连通。

请参阅图2和图4，每条第一出气通道113具有开设于第二面140的多个第一出气口117。需要说明的是，第一出气口117的形状不做具体限制，在本实施例中，作为优选，第一出气口117的形状为圆形。第一出气口117的数量不作具体限制，在本实施例中，第一出气口117的数量与第一出气通道113的数量相同，作为优选为，为4-8个。第一出气口117环设于出口141。

气体经进气通道111进入气腔112后再经由第一出气通道113排出。这里第一出气通道113的作用是对金属熔融体进行一次雾化，从而分散钢液柱，提高雾化效率，制备得到微细金属粉末，进而提高生产效率，降低生产成本。

第一出气通道113的形状不做具体限制，在本实施例中，作为优选，第一出气通道113的形状为圆柱型。第一出气通道113的直径不作具体限制，在本实施例中，作为优选，第一出气通道113的直径范围为0.8-1.2mm。第一出气口117相对于第一进气口115靠近导流通道120的中心线H。请参阅图3，第一出气通道113的中心线与导流通道120的中心线H的夹角Y的范围为15-17.5°。相比于第一出气通道113平行于导流通道120设置，该设置方式更有利于气体加速流出。

请参阅图1和图4，气腔112靠近第二面140的面为气腔112的底壁，气腔112的底壁上开设有第二进气口116。第二进气口116的形状不做具体限制。在本实施例中，第二进气口116对称设于气雾化喷嘴100相对侧面150的中心部位。第二出气通道114通过第二进气口116与气腔112连通。

第二出气通道114具有开设于第二面140且围绕出口141设置的第二出气口118。第二出气口118为圆环形。第一出气口117位于第二出气口118和出口141之间。第二出气口118环设于第一出气口117。气体经进气通道111进入气腔112后再经由第二出气通道114排出。这里的第二出气通道114的作用是对导流管中流出的金属熔融体进行二次雾化。经过两次雾化，使得制备得到的金属粉末更加微细。

请参阅图3，第二出气口118相对于第二进气口116靠近导流通道120的中心线H。具体地，第二出气通道114包括第一段160、第二段170和连通第一段160和第二段170的过渡段180，第一段160远离过渡段180的一端与第二进气口116连通，第二段170远离过渡段180的一端与第二出气口118连通，第一段160的中心线与导流通道120的中心线H的夹角Z的范围为15-22.5°，第二段170的中心线与导流通道120的中心线H的夹角D的范围为20-22.5°。从第一段160到过渡段180方向，第二出气通道114的厚度逐渐变窄，从过渡段180到第二段170方向，第二出气通道114的厚度逐渐变宽。在过渡段180处，第二出气通道114的厚度为1mm。第二出气通道114的厚度和角度的变换设计可产生高速气流，提高雾化效率。

综上所述，该气雾化喷嘴100设计的第二出气通道114和第一出气通道113提高了雾化效率，能够制备微细的金属粉末，提高生产效率，降低生产成本。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本声明的精神和原则之内。

Claims (9)

1.一种用于制备微细球形粉体的气雾化喷嘴，其特征在于，所述气雾化喷嘴开设有气流通道和导流通道，所述气雾化喷嘴具有相对设置的第一面和第二面，所述导流通道具有开设于所述第一面的进口和开设于所述第二面的出口，所述导流通道中设有导流管，所述气流通道包括进气通道、气腔、多条第一出气通道和第二出气通道，所述气腔同时与所述进气通道和所述第二出气通道连通，所述第二出气通道具有开设于所述第二面且围绕所述出口设置的第二出气口，多条所述第一出气通道与所述气腔连通，每条所述第一出气通道具有开设于所述第二面且位于所述第二出气口和所述出口之间的第一出气口,所述第一出气口的数量为4-8个，所述第二出气口为环设于第一出气口的圆环形。

2.根据权利要求1所述的用于制备微细球形粉体的气雾化喷嘴，其特征在于，多个所述第一出气口围设于所述出口，所述第一出气口呈圆形。

3.根据权利要求2所述的用于制备微细球形粉体的气雾化喷嘴，其特征在于，所述气腔开设有与所述第一出气通道的数量对应的圆形第一进气口，每条所述第一出气通道通过对应的所述第一进气口与所述气腔连通，所述第一出气通道呈圆柱型，所述第一出气通道的直径范围为0.8-1.2mm。

4.根据权利要求3所述的用于制备微细球形粉体的气雾化喷嘴，其特征在于，所述第一出气口相对于所述第一进气口靠近所述导流通道的中心线，所述第一出气通道的中心线与所述导流通道的中心线的夹角为15-17.5°。

5.根据权利要求1所述的用于制备微细球形粉体的气雾化喷嘴，其特征在于，所述气腔开设有第二进气口，所述第二出气通道通过所述第二进气口与所述气腔连通，所述第二进气口对称设于所述气雾化喷嘴相对侧面的中心部位。

6.根据权利要求5所述的用于制备微细球形粉体的气雾化喷嘴，其特征在于，所述第二出气口相对于所述第二进气口靠近所述导流通道的中心线，所述第二出气通道包括第一段、第二段和连通所述第一段和所述第二段的过渡段，所述第一段远离所述过渡段的一端与所述第二进气口连通，所述第二段远离所述过渡段的一端与所述第二出气口连通，所述第一段的中心线与所述导流通道的中心线的夹角为15-22.5°，所述第二段的中心线与所述导流通道的中心线的夹角为20-22.5°。

7.根据权利要求6所述的用于制备微细球形粉体的气雾化喷嘴，其特征在于，从所述过渡段分别朝向所述第一段和所述第二段方向，所述第二出气通道的宽度逐渐增加。

8.根据权利要求1所述的用于制备微细球形粉体的气雾化喷嘴，其特征在于，所述进气通道为圆台型，沿所述进气通道朝向所述气腔的方向，所述进气通道的管径逐渐减小。

9.根据权利要求1所述的用于制备微细球形粉体的气雾化喷嘴，其特征在于，所述导流通道为台阶型。