CN106903321A - 一种气雾化整体式双喷嘴结构 - Google Patents

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陈莹莹
高超峰
张文
游东东
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Abstract

本发明公开了一种气雾化整体式双喷嘴结构，包括喷嘴基体、金属液流导流管，所述金属液流导流管的周围围绕有一截面形状呈拉瓦尔结构的环形气道；环形气道的末端开设有两路喷射口，第一路喷射口为由数个圆孔阵列围成的环状内喷嘴，第二路喷射口为圆形环缝围成的外喷嘴；环形气道的外围对称安装有两个切向角为5°～10°的切向进气接头。当与来自金属液流导流管的金属液流在喷口处相遇时，在圆形环缝的气流喷射作用下形成圆锥形雾化幕，进一步细化金属液滴，使粉末破碎效果更佳，并得到球形度好的微细粉末。本整体式双喷嘴结构，简单实用、雾化效果好，适合3D打印球形金属粉末的制备，具有很好的应用前景。

Description

一种气雾化整体式双喷嘴结构
技术领域
本发明属于3D打印球形金属粉末制备领域的相关部件，尤其涉及一种气雾化整体式双喷嘴结构。
背景技术
3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。近年来3D打印得到了全球的高度关注，该技术能够简化产品制造程序，缩短产品研制周期，提高效率并降低成本，可广泛应用于国防、航天、汽车及机械制造等产业。但高质量低成本3D金属粉末的制备技术已成为3D打印技术发展瓶颈，3D打印金属粉末除需具备良好的可塑性外，还必须满足纯净度高、粉末粒径细小、氧含量低、粒度分布较窄、球形度高、流动性好和松装密度高等要求。
气雾化制粉技术具有生产率高、成本低、球形度较好的优点，是制备金属及其合金粉末的主要方法之一。气雾化的基本原理是用高速气流将液态金属流粉碎成小液滴并凝固成粉末。气雾化的核心技术是控制气体对液态金属的作用过程，使气体的动能最大限度的转化为新生粉末的表面能，喷嘴是气雾化的关键技术。雾化气体通过喷嘴提高速度和增加能量，从而有效地破碎液态金属，制备出符合要求的球形或亚球形粉末。喷嘴控制着雾化介质的流动和流型，对雾化效率的高低和雾化过程的稳定性起着至关重要的作用。
然而，目前传统粉末制备技术普遍存在球形度低，成本高，细粉收得率低的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有粉末制备技术球形度低，成本高，细粉收得率低等技术问题，提供一种结构简单，实用性好，雾化效果好的气雾化整体式双喷嘴结构。
本发明通过下述技术方案实现：
一种气雾化整体式双喷嘴结构，包括喷嘴基体1、金属液流导流管2，所述金属液流导流管2的周围围绕有一截面形状呈拉瓦尔结构的环形气道11；
环形气道11的环内侧开设有两路喷射口，第一路喷射口由数个圆孔33阵列围成的环状内喷嘴3，第二路喷射口为圆形环缝44围成的外喷嘴4。
所述外喷嘴4将环状内喷嘴3包围在其内；当与来自金属液流导流管2的金属液流在喷口处相遇时，在圆形环缝44的气流喷射作用下形成圆锥形雾化幕。
所述圆孔33的数量为8～12个，孔径为1.0～2.0mm，喷射顶角为10°～20°；圆孔33的气体出口离金属液流导流管2的水平距离小于30mm。
所述外喷嘴4的圆形环缝44宽度为0.5～1.0mm，喷射顶角为30°～50°；圆形环缝44的气体出口离金属液流导流管2的水平距离在40mm～80mm。
所述环形气道11的外围对称安装有两个切向角为5°～10°的切向进气接头12。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
采用截面形状呈拉瓦尔结构的环形气道；在环形气道的末端开设有两路喷射口，第一路喷射口由数个圆孔阵列围成的环状内喷嘴，第二路喷射口为圆形环缝围成的外喷嘴。
采用类似拉瓦尔的结构，同时采用了切向角5～10°进气，可提高出气的动力，粉末破碎率高，有利于获得微细粉末。
当与来自金属液流导流管的金属液流在喷口处相遇时，在圆形环缝的气流喷射作用下形成圆锥形雾化幕；将内外喷嘴整体结合起来，使结构设计简单，操作方便，安装容易，雾化效果更佳。
通过对环状内喷嘴和外喷嘴的整合，构成整体内外两级喷嘴，并采用不同喷射顶角，粉末得到二次破碎，破碎效果更佳，更加容易获得球形度好的微细粉末。
附图说明
图1为本发明气雾化整体式双喷嘴结构的主视剖面图。
图2为本发明气雾化整体式双喷嘴结构的俯视剖面图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1、2所示。本发明公开了一种气雾化整体式双喷嘴结构，包括喷嘴基体1、金属液流导流管2，所述金属液流导流管2的周围围绕有一截面形状呈拉瓦尔结构的环形气道11。
环形气道11的环内侧开设有两路喷射口，第一路喷射口由数个圆孔33阵列围成的环状内喷嘴3，第二路喷射口为圆形环缝44围成的外喷嘴4。
所述外喷嘴4将环状内喷嘴3包围在其内，即外喷嘴4的破碎区域直径大于环状内喷嘴3的破碎区域直径。当与来自金属液流导流管2的金属液流在喷口处相遇时，在圆形环缝44的气流喷射作用下形成圆锥形雾化幕。
所述圆孔33的数量为8～12个，孔径为1.0～2.0mm，喷射顶角为10°～20°范围内选择，如10°、15°或者20°，该角度主要用于形成风环，维持喷嘴附近气压平衡，不使金属液滴返回风口，避免金属液流烧坏导流管和喷嘴下体，使金属粉末的生产得以继续，保证生产的顺利进行。圆孔33的气体出口离金属液流导流管2的水平距离小于30mm。圆孔33的数量为8～12个时，可减小耗气量，当然具体角度可根据实际工艺要求而定。
圆孔33的孔径可在1.0～2.0mm范围内选择，如1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8或者2.0mm，具体孔径可根据实际工艺要求而定。
所述外喷嘴4的圆形环缝44宽度为0.5～1.0mm，喷射顶角为30°～50°范围内选择，如30°、35°、40°、45°或者50°。圆形环缝44的气体出口离金属液流导流管2的水平距离在40mm～80mm。圆形环缝44可喷出圆锥形雾化幕，在提高气流速度的同时保持气流不发散，并使二次强烈破碎雾化效果更好。减小环缝与导流管之间的距离后，进行雾化制备不锈钢粉316L、青铜合金粉和铝合金粉，粉末为球形，生产比较顺利，较少出现喷盘返风烧坏现象，喷盘寿命较长，细粉率较高(D90小于30微米大于25％)。具体角度可根据实际工艺要求而定。
圆形环缝44宽度可在0.5～1.0mm的范围内选择，如0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或者1.0mm，具体宽度可根据实际工艺要求而定。
环形气道11的外围对称安装有两个切向角为5°～10°的切向进气接头12。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种气雾化整体式双喷嘴结构，包括喷嘴基体(1)、金属液流导流管(2)，其特征在于：所述金属液流导流管(2)的周围围绕有一截面形状呈拉瓦尔结构的环形气道(11)；环形气道(11)的环内侧开设有两路喷射口，第一路喷射口由数个圆孔(33)阵列围成的环状内喷嘴(3)，第二路喷射口为圆形环缝(44)围成的外喷嘴(4)。
2.根据权利要求1所述气雾化整体式双喷嘴结构，其特征在于：所述外喷嘴(4)将环状内喷嘴(3)包围在其内；当与来自金属液流导流管(2)的金属液流在喷口处相遇时，在圆形环缝(44)的气流喷射作用下形成圆锥形雾化幕。
3.根据权利要求2所述气雾化整体式双喷嘴结构，其特征在于：所述圆孔(33)的数量为8～12个，孔径为1.0～2.0mm，喷射顶角为10°～20°；圆孔(33)的气体出口离金属液流导流管(2)的水平距离小于30mm。
4.根据权利要求2所述气雾化整体式双喷嘴结构，其特征在于：所述外喷嘴(4)的圆形环缝(44)宽度为0.5～1.0mm，喷射顶角为30°～50°；圆形环缝(44)的气体出口离金属液流导流管(2)的水平距离在40mm～80mm。
5.根据权利要求2所述气雾化整体式双喷嘴结构，其特征在于：所述环形气道(11)的外围对称安装有两个切向角为5°～10°的切向进气接头(12)。
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