CN109520797B - 一种气悬浮加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气悬浮加热装置，其特征在于，包括气流系统、喷嘴、以及用于加热的激光器；所述气流系统，与喷嘴连接，用于输送悬浮用气流；所述喷嘴，用于喷出气体，悬浮物料；所述激光器用于对物料进行加热；所述喷嘴包括竖直方向上相对设置的上腔体和下腔体，所述上腔体为底面朝上的锥形腔体，其锥角在80°至100°之间；所述下腔体为底面朝下的锥形腔体，其锥角在60°至120°之间；所述上腔体与所述下腔体之间通过缢缩颈部相连。本发明提供的气悬浮加热装置，悬浮稳定性好，能有效避免样品与容器壁接触，从而制备较大直径的物料，且产品质量稳定重复性好，满足工业化生产的要求。

Description

一种气悬浮加热装置

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，更具体地，涉及一种气悬浮加热装置。

背景技术

熔体的凝固过程一直是材料科学与工程领域内最具研究价值的方向之一。一般而言，材料在熔化之后需要在一定的过冷度下才能进行凝固，发生固-液相变。在对材料常规的热处理过程中，过冷熔体自身热力学的不稳定性使得它极易受与之接触的容器壁诱导作用而发生快速的异质形核过程，而掩盖了熔体本征动力学特性的发挥，因而无法对材料的凝固过程进行有效调控。

无容器技术起源于地面对微重力环境的需求，逐步发展了包括电磁悬浮、声悬浮、光悬浮、静电悬浮、气悬浮、落管(落塔)实验等技术。利用无容器技术，可以实现在熔体凝固过程中样品与容器的分离，大大降低容器诱导熔体异质成核的影响，对熔体凝固过程的本征特性进行直接研究和调控，因而在研究和开发新型功能材料方面有着十分重要的意义。对于现有的无容器技术而言，电磁悬浮的加热和悬浮不能独立进行；光悬浮和声悬浮的悬浮力较弱，悬浮稳定性受温度影响较大；静电悬浮需要复杂的反馈系统才能实现稳定悬浮；落管(落塔)实验中，样品悬浮时间短，不可调控，加热也受到很大限制。气悬浮利用气流压力来平衡样品重力而实现无容器状态，悬浮和加热过程可以独立控制，几乎可以对所有材料进行悬浮和加热凝固，因而是调控熔体凝固过程来开发新型功能材料的理想无容器技术。

专利US 5215688公布了一种呈凹形分布的多气管气悬浮装置，控制径向气管流量大小，实现样品稳定悬浮。专利US 6967011公开了一种利用倒锥形喷嘴及单一CO₂激光器为加热源来实现样品悬浮加热的装置，实现了最高熔点约为2000℃Fe₂B的悬浮凝固。国内无容器技术以电磁悬浮、磁悬浮、落管法、超声悬浮为主，而对于气悬浮的专利较少，目前发展的气悬浮无容器装置还存在以下的缺点：

①样品在悬浮熔融凝固过程中容易与容器壁接触，悬浮稳定性差，使得无容器状态受到破坏，无容器优势无法得到体现。样品主要依靠在重力方向上的气流压力来平衡重力，控制手段有限，如果样品偏离平衡位置，其他方向上没有力来使样品恢复到平衡位置，而与容器壁发生接触，无法稳定悬浮。

②样品加热和冷却速度手动控制，气悬浮受温度波动影响，稳定性差，同时温度波动影响直接导致所制备样品的重复一致性差。由于熔体的加热冷却速度会严重影响材料组织的种类和分布，进而影响所制备材料性能的发挥，不能满足工业应用对材料重复一致性的要求。

③由于悬浮稳定性差，因此目前气悬浮能制备的材料体积非常有限，通常在直径3mm以下，满足不了工业应用的需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种气悬浮加热装置，其目的在于通过对气悬浮加热装置的喷嘴结构优化设计，改进喷嘴产生的流动气体，从而增强气悬浮稳定性，控制物料不与容器壁接触，提高适用的物料的量，达到工业化应用的要求，由此解决现有技术悬浮稳定性差、一致性不佳、制备材料体积有限的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种气悬浮加热装置，包括气流系统、喷嘴、以及用于加热的激光器；

所述气流系统，与喷嘴连接，用于输送悬浮用气流；所述喷嘴，用于喷出气体，悬浮物料；所述激光器用于对物料进行加热；

所述喷嘴包括竖直方向上相对设置的上腔体和下腔体，所述上腔体为底面朝上的锥形腔体，其锥角在80°至100°之间；所述下腔体为底面朝下的锥形腔体，其锥角在60°至120°之间；所述上腔体与所述下腔体之间通过缢缩颈部相连。

优选地，所述气悬浮加热装置，其所述缢缩颈部内径在0.5mm至5mm之间，优选1mm至3mm，所述缢缩颈部长0.5mm至3mm之间。

优选地，所述气悬浮加热装置，其所述上腔体的锥角为90°；所述下腔体的锥角为80°至100°。

优选地，所述气悬浮加热装置，其所述气流系统流量在0～20ln/min，优选为0～6ln/min。

优选地，所述气悬浮加热装置，其所述气流系统按照气流方向依次包括首尾相连的进气管道、稳流腔、出气管道；

所述出气管道内径与所述喷嘴下腔体底面直径匹配，出气管道出口与所述喷嘴下腔体在竖直方向上对准连接；

所述稳流腔，其内径与出气管道内径比为1～4:1；

所述进气管，其内径与稳流腔内径比为0.2～0.5:1。

优选地，所述气悬浮加热装置，其所述进气管道具有减压阀，当气压超过减压阀阈值时，则气体通过减压阀流出气流系统。

优选地，所述气悬浮加热装置，其所述减压阀包括设置在进气管道上的密封橡胶圈，所述橡胶圈与进气管道压紧程度可调。

优选地，所述气悬浮加热装置，其所述喷嘴与所述气流系统垂直固定于底座上，所属底座具有减震装置和/或调平装置，所述减震装置包括弹簧，所述调平装置用于维持底座水平从而维持喷嘴竖直。

优选地，所述气悬浮加热装置，其所述气悬浮加热装置还包括冷却系统，所述冷却系统与喷嘴外侧直接和/或间接进行热交换，控制喷嘴温度在60℃以下。

优选地，所述气悬浮加热装置，其所述冷却系统包括设置于喷嘴上腔体下方的环形冷却槽。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明提供的气悬浮加热装置，独创的对锥形喷嘴，形成稳定的悬浮气流，能实现样品稳定悬浮。优选方案，在气流系统上采取了一系列的稳流机构，如减压阀、稳流腔，使得气流进一步平稳可控，样品悬浮更加稳定。另外，由于冷却系统保证了温度相对稳定，避免了由于高温使得气体膨胀引起的气流紊乱。总体而言本发明提供的气悬浮加热装置，悬浮稳定性好，能有效避免样品与容器壁接触，从而制备较大直径的物料，且产品质量稳定重复性好，满足工业化生产的要求。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的气悬浮装置外观示意图；

图2是本发明实施例1提供的气悬浮装置剖面示意图；

图3是本发明实施例1提供的制备的ZrO₂球的粉末X射线衍射图谱；

图4是本发明实施例1提供的La₂O₃-TiO₂-Nb₂O₅玻璃球的粉末X射线衍射图谱；

图5是本发明实施例2提供的气悬浮装置剖面示意图；

图6是本发明实施例2提供的La₂O₃-TiO₂玻璃球的粉末X射线衍射图谱；

图7是本发明实施例2提供的SiO₂玻璃球的粉末X射线衍射图谱；

图8是本发明实施例3提供的气悬浮装置剖面示意图；

图9是本发明实施例3提供的Al₂O₃球的粉末X射线衍射图谱；

图10是本发明实施例3提供的Al₂O₃-SiO₂玻璃球的粉末X射线衍射图谱。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1为气流系统，101为进气管道，102为稳流腔，103为出气管道，104为减压阀，2为喷嘴，201为上腔体，202为下腔体，203为缢缩颈部，3为冷却系统，301为冷却管道，4为底座，401为减震装置，402为调平装置，

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供的气悬浮加热装置，包括气流系统、喷嘴、用于加热的激光器、以及冷却系统、红外测温系统、成像系统；

所述气流系统，与喷嘴连接，用于输送悬浮用气流；所述喷嘴，用于喷出气体，悬浮物料；所述激光器用于对物料进行加热；

所述气流系统流量在0～20ln/min，优选为0～6ln/min。优选方案，所述气流系统按照气流方向依次包括首尾相连的进气管道、稳流腔、出气管道；所述出气管道内径与所述喷嘴下腔体底面直径匹配，出气管道出口与所述喷嘴下腔体在竖直方向上对准连接；所述稳流腔，其内径与出气管道内径比为1～4:1；所述进气管，其内径与稳流腔内径比为0.2～0.5:1。所述进气管道具有减压阀，当气压超过减压阀阈值时，则气体通过减压阀流出气流系统。

所述喷嘴包括竖直方向上相对设置的上腔体和下腔体，所述上腔体为底面朝上的锥形腔体，其锥角在80°至100°之间，优选90°；所述下腔体为底面朝下的锥形腔体，其锥角在60°至120°之间，优选80°至100°；所述上腔体与所述下腔体之间通过缢缩颈部相连。所述缢缩颈部内径在0.5mm至5mm之间，优选1mm至3mm，所述缢缩颈部长0.5mm至3mm之间。

优选方案，所述喷嘴与所述气流系统垂直固定于底座上，所属底座具有减震装置和/或调平装置，所述减震装置包括弹簧，所述调平装置用于维持底座水平从而维持喷嘴竖直。

喷嘴是气悬浮装置的重要组成，使气流在样品下方形成向上的推力，平衡样品重力，形成悬浮状态。同时气流对样品侧面形成向内的约束力，防止样品晃动碰壁。喷嘴采用对锥角设计，气体自喷嘴下腔体锥角进入，从上腔体锥角喷出，进气量通过质量流量计来控制，在稳定悬浮状态下调高气流量，样品位置上升，降低气流量，样品位置下降。

所述气悬浮加热装置还包括冷却系统，所述冷却系统与喷嘴外侧直接和/或间接进行热交换，控制喷嘴温度在60℃以下。所述冷却系统与喷嘴直接进行热交换，即冷却系统的冷却管道设置于喷嘴侧壁和/或底面；所述冷却系统与喷嘴简介进行热交换，即冷却系统的冷却管到设置于气流系统侧壁，从而降低气悬浮的气体温度，维持喷嘴温度。所述冷却系统优选为水冷系统，包括冷水机、冷水管及其阀门。

在加热过程中，热量以热辐射形式传递到喷嘴部分，会破坏喷嘴的表面光滑度，破坏气流稳定性以及样品在无容器状态下的稳定性，因此需要对喷嘴部分进行冷却。该装置优选采用循环水冷方式进行冷却，另外所述冷却系统还包括激光器冷却装置，用于维持激光器温度。

所述激光器，为CO₂激光器或半导体激光器，其产生的激光从上方辐照喷嘴中的样品，多路激光对称入射。

本发明提供的装置，由于喷嘴及气流系统的配合能提高悬浮稳定性，所支持的悬浮样品直径在小于或等于10mm，相较于现有的气悬浮加热装置的最大悬浮样品直径提高2至3倍，由于悬浮样品直径的明显提高，因此本发明提供的装置适合工业生产级别的玻璃、陶瓷等材料气悬浮凝固。

以下为实施例：

实施例1

一种气悬浮加热装置，如图1所示，其剖面结构图如图2所示，包括气流系统、喷嘴、用于加热的激光器、以及冷却系统；

所述气流系统，与喷嘴连接，用于输送悬浮用气流；所述喷嘴，用于喷出气体，悬浮物料；所述激光器用于对物料进行加热；

所述气流系统流量在0～20ln/min，优选为0～6ln/min，实际流量与样品质量直接相关。优选方案，所述气流系统按照气流方向依次包括首尾相连的进气管道、稳流腔、出气管道；所述出气管道内径与所述喷嘴下腔体底面直径匹配，出气管道出口与所述喷嘴下腔体在竖直方向上对准连接；所述稳流腔，其内径与出气管道内径比2:1；所述进气管，其内径与稳流腔内径比1：4。所述进气管道具有减压阀，当气压超过减压阀阈值时，则气体通过减压阀流出气流系统。

所述喷嘴包括竖直方向上相对设置的上腔体和下腔体，所述上腔体为底面朝上的锥形腔体，其锥角为90°；所述下腔体为底面朝下的锥形腔体，其锥角为80°；所述上腔体与所述下腔体之间通过缢缩颈部相连。所述缢缩颈部内径2.5mm，所述缢缩颈部长1mm。

所述喷嘴与所述气流系统垂直固定于底座上，所属底座具有减震装置和调平装置，所述减震装置包括弹簧，所述调平装置采用可调螺母调节水平，以维持底座水平从而维持喷嘴竖直。

气源经减压阀、气管达到气体流量计，程序控制气体流量计实现连续可调及数值可调功能，不同质量、直径的样品稳定悬浮需要不同的气流大小，连续调节气流开度以寻找最佳气流流量点及区间。在样品碰壁、粘壁等非稳定状态，可以按数值调节气流大小，破坏样品非稳定状态进入初始位置，并重新开始悬浮。气体经过气体流量计后，经过固定的管道进入气流系统。经过三通管道，进入稳流腔，达到喷嘴，通过喷嘴喷出使样品悬浮。气流压力超过一定值时，三通管道另一端的减压阀会释放压力，气体压强范围0.1～0.3MPa。

所述气悬浮加热装置还包括冷却系统，所述冷却系统与喷嘴外侧直接进行热交换，控制喷嘴温度在60℃以下。所述冷却系统优选为水冷系统，包括冷水机、冷水管及其阀门。冷却水流经喷嘴下方的环形冷水槽对喷嘴进行降温，冷却水流经激光器对激光器进行降温。

所述激光器，为CO₂激光器或半导体激光器，其产生的激光从上方辐照喷嘴中的样品，多路激光对称入射。

利用本实施例的气悬浮加热装置制备ZrO₂氧化物晶体球

ZrO₂的熔点是2680℃。称取150mg ZrO₂粉体，用压片机预压成块体，通过该装置的进样系统将样品放入腔体内喷嘴中，打开CO₂激光器和半导体激光器，将样品熔化成球后，用气体流量计控制进气量，使得样品稳定悬浮后，程序控制加热、保温、降温速率和时间，得到直径4.2mm的ZrO₂球。图3是通过本实施例制备的ZrO₂球的粉末X射线衍射图谱。

利用本实施例的气悬浮加热装置制备La₂O₃-TiO₂-Nb₂O₅玻璃球

按0.3La₂O₃-0.3TiO₂-0.4Nb₂O₅配方称量三种原料，使用自动混料机混合均匀，使用自动压片机将原料压制成柱状，控制单块重量380mg，将柱状原料放入样品盘样品槽中，通过该装置进样系统将样品导入腔体内喷嘴中，喷嘴孔径2.5mm。开始执行各项程序，气流量2.2ln/min，三路100W CO₂激光器及顶部60W半导体激光器开始提升功率，功率比40％时，样品熔融成球并稳定悬浮，激光逐步降低至结束，之后再逐步升高至样品熔融功率，反复进行3次，用时约1min，保温1min使熔体均化，激光关闭，熔体迅速降温形成玻璃体。最终得到直径为6.5mm的La₂O₃-TiO₂-Nb₂O₅玻璃椭球体。图4是通过本实施例制备的La₂O₃-TiO₂-Nb₂O₅玻璃球的粉末X射线衍射图谱。

实施例2

一种气悬浮加热装置，如图5所示，包括气流系统、喷嘴、用于加热的激光器、以及冷却系统；

所述气流系统，与喷嘴连接，用于输送悬浮用气流；所述喷嘴，用于喷出气体，悬浮物料；所述激光器用于对物料进行加热；

所述气流系统流量在0～6ln/min。所述气流系统按照气流方向依次包括首尾相连的进气管道、出气管道；所述出气管道内径与所述喷嘴下腔体底面直径匹配，出气管道出口与所述喷嘴下腔体在竖直方向上对准连接。所述进气管道具有减压阀，当气压超过减压阀阈值时，则气体通过减压阀流出气流系统。

所述喷嘴包括竖直方向上相对设置的上腔体和下腔体，所述上腔体为底面朝上的锥形腔体，其锥角为90°；所述下腔体为底面朝下的锥形腔体，其锥角在为100°；所述上腔体与所述下腔体之间通过缢缩颈部相连。所述缢缩颈部内径1.5mm，所述缢缩颈部长0.5mm。

气源经减压阀、气管达到气体流量计，程序控制气体流量计实现连续可调及数值可调功能，不同质量、直径的样品稳定悬浮需要不同的气流大小，连续调节气流开度以寻找最佳气流流量点及区间。在样品碰壁、粘壁等非稳定状态，可以按数值调节气流大小，破坏样品非稳定状态进入初始位置，并重新开始悬浮。气体经过气体流量计后，经过固定的管道进入气流系统。经过进气管道、出气管道通过喷嘴喷出使样品悬浮。

所述气悬浮加热装置还包括冷却系统，所述冷却系统与喷嘴外侧直接进行热交换，控制喷嘴温度在60℃以下。所述冷却系统为水冷系统，包括冷水机、冷水管及其阀门，冷水管部设在喷嘴外侧。

所述激光器，为CO₂激光器或半导体激光器，其产生的激光从上方辐照喷嘴中的样品，多路激光对称入射。

利用本实施例的气悬浮加热装置制备La₂O₃-TiO₂氧化物玻璃

按0.3La₂O₃-0.3TiO₂配方称量三种原料，使用自动混料机混合均匀，使用自动压片机将原料压制成柱状，控制单块重量150mg，将柱状原料放入样品盘样品槽中，通过该装置进样系统将样品导入腔体内喷嘴中，喷嘴孔径1.5mm。开始执行各项程序，气流量1.2ln/min，三路100W CO₂激光器及顶部60W半导体激光器开始提升功率，功率比25％时，样品熔融成球并稳定悬浮，激光逐步降低至结束，之后再逐步升高至样品熔融功率，反复进行3次，用时约1min，保温1min使熔体均化，激光关闭，熔体迅速降温形成玻璃体，电控阀门关闭2s后打开，近球形玻璃样品在高压气流冲击下，弹出喷嘴落入主腔体中，玻璃滚入储样盒。电控开关打开后，步进马达带动样品盘旋转，将下一个样品送入喷嘴，进入下一个制备循环。最终得到长直径为4mm，短直径为3.5mm的La₂O₃-TiO₂玻璃椭球体。图6是通过本实施例制备的La₂O₃-TiO₂玻璃球的粉末X射线衍射图谱。

利用本实施例的装置制备SiO₂氧化物玻璃

称取56.5mg SiO₂粉体，用压片机预压成块体，通过该装置的进样系统将样品放入腔体内喷嘴中，打开三台100W CO₂激光器，激光器功率比50％，将样品熔化成球后，用气体流量计控制进气量，使得样品稳定悬浮后，程序控制保温30s，关闭激光，得到直径3.7mm的透明SiO₂玻璃球。图7是通过本实施例制备的SiO₂玻璃球的粉末X射线衍射图谱。

实施例3

一种气悬浮加热装置，如图8所示，包括气流系统、喷嘴、用于加热的激光器、以及冷却系统；

所述气流系统，与喷嘴连接，用于输送悬浮用气流；所述喷嘴，用于喷出气体，悬浮物料；所述激光器用于对物料进行加热；

所述气流系统流量在0～20ln/min。所述气流系统按照气流方向依次包括首尾相连的进气管道、稳流腔、出气管道；所述出气管道内径与所述喷嘴下腔体底面直径匹配，出气管道出口与所述喷嘴下腔体在竖直方向上对准连接；所述稳流腔，其内径与出气管道内径比为1:1；所述进气管，其内径与稳流腔内径比为0.5:1。所述进气管道具有减压阀，当气压超过减压阀阈值时，则气体通过减压阀流出气流系统。所述减压阀为两截进气管道之间压紧的O型橡胶圈，通过压紧程度调节橡胶圈气密性阈值，从而调节减压阀阈值。

所述喷嘴包括竖直方向上相对设置的上腔体和下腔体，所述上腔体为底面朝上的锥形腔体，其锥角在80°之间；所述下腔体为底面朝下的锥形腔体，其锥角在60°之间；所述上腔体与所述下腔体之间通过缢缩颈部相连。所述缢缩颈部内径1mm，所述缢缩颈部长3mm。

气源经减压阀、气管达到气体流量计，程序控制气体流量计实现连续可调及数值可调功能，不同质量、直径的样品稳定悬浮需要不同的气流大小，连续调节气流开度以寻找最佳气流流量点及区间。在样品碰壁、粘壁等非稳定状态，可以按数值调节气流大小，破坏样品非稳定状态进入初始位置，并重新开始悬浮。气体经过气体流量计后，经过固定的管道进入气流系统。经过减压阀、进气管道、稳流腔、出气管道通过喷嘴喷出使样品悬浮。

所述气悬浮加热装置还包括冷却系统，所述冷却系统与喷嘴外侧间接进行热交换，控制喷嘴温度在60℃以下。所述冷却系统优选为水冷系统，包括冷水机、冷水管及其阀门。所述冷水管布设在稳流腔和出气管道壁，呈环形，降低气流温度从而维持喷嘴温度。

所述激光器，为CO₂激光器或半导体激光器，其产生的激光从上方辐照喷嘴中的样品，多路激光对称入射。

利用本实施例的装置制备Al₂O₃氧化物晶体

Al₂O₃的熔点是2015℃。称取43mg Al₂O₃粉体，用压片机预压成块体，通过该装置的进样系统将样品放入腔体内喷嘴中，打开CO₂激光器和半导体激光器，将样品熔化成球后，用气体流量计控制进气量，使得样品稳定悬浮后，程序控制加热、保温、降温速率和时间，得到直径3.1mm的Al₂O₃球。图9是通过本实施例制备的Al₂O₃球的粉末X射线衍射图谱。

利用本实施例的装置制备Al₂O₃-SiO₂氧化物玻璃

称取18mg Al₂O₃粉体和11mg SiO₂粉体，用压片机预压成块体，通过该装置进样系统将样品放入腔体内喷嘴中，打开两台对称的100W CO₂激光器和顶部60W半导体激光器，将样品熔化成球后，用气体流量计控制进气量，使得样品稳定悬浮后，程序控制加热、保温、降温速率和时间，得到直径2.8mm的透明Al₂O₃-SiO₂玻璃球。图10是通过本实施例制备的Al₂O₃-SiO₂玻璃球的粉末X射线衍射图谱。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种用于制备玻璃、陶瓷材料的气悬浮加热装置，其特征在于，包括气流系统、喷嘴、以及用于加热的激光器；

所述气流系统，与喷嘴连接，用于输送悬浮用气流；所述喷嘴，用于喷出气体，悬浮物料；所述激光器用于对物料进行加热；

所述喷嘴包括竖直方向上相对设置的上腔体和下腔体，所述上腔体为底面朝上的锥形腔体，其锥角在80°至100°之间；所述下腔体为底面朝下的锥形腔体，其锥角在80°至100°之间；所述上腔体与所述下腔体之间通过缢缩颈部相连，所述缢缩颈部内径在0.5mm至5mm之间，所述缢缩颈部长0.5mm至3mm之间。

2.如权利要求1所述的气悬浮加热装置，其特征在于，所述缢缩颈部内径在1mm至3mm之间。

3.如权利要求1所述的气悬浮加热装置，其特征在于，所述上腔体的锥角为90°。

4.如权利要求1所述的气悬浮加热装置，其特征在于，所述气流系统流量在0~20 ln/min。

5.如权利要求4所述的气悬浮加热装置，其特征在于，所述气流系统流量在0~6 ln/min。

6.如权利要求1所述的气悬浮加热装置，其特征在于，所述气流系统按照气流方向依次包括首尾相连的进气管道、稳流腔、出气管道；

所述出气管道内径与所述喷嘴下腔体底面直径匹配，出气管道出口与所述喷嘴下腔体在竖直方向上对准连接；

所述稳流腔，其内径与出气管道内径比为1~4:1；

所述进气管，其内径与稳流腔内径比为0.2~0.5:1。

7.如权利要求6所述的气悬浮加热装置，其特征在于，所述进气管道具有减压阀，当气压超过减压阀阈值时，则气体通过减压阀流出气流系统。

8.如权利要求7所述的气悬浮加热装置，其特征在于，所述减压阀包括设置在进气管道上的密封橡胶圈，所述橡胶圈与进气管道压紧程度可调。

9.如权利要求1所述的气悬浮加热装置，其特征在于，所述喷嘴与所述气流系统垂直固定于底座上，所属底座具有减震装置和/或调平装置，所述减震装置包括弹簧，所述调平装置用于维持底座水平从而维持喷嘴竖直。

10.如权利要求1所述的气悬浮加热装置，其特征在于，所述气悬浮加热装置还包括冷却系统，所述冷却系统与喷嘴外侧直接和/或间接进行热交换，控制喷嘴温度在60℃以下。

11.如权利要求10所述的气悬浮加热装置，其特征在于，所述冷却系统包括设置于喷嘴上腔体下方的环形冷却槽。

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