CN110181067A - 一种复合式气雾化制粉设备 - Google Patents

Abstract

一种复合式气雾化制粉设备，涉及金属粉末材料制备技术领域，包括依次连接的送料系统、熔炼系统、雾化系统、循环气系统以及超声波发生器；熔炼系统包括熔炼室和加热线圈，加热线圈套设在金属料棒自由端的外侧；雾化系统包括雾化室、雾化喷盘；循环气系统包括多个套设的吹扫机构，吹扫机构包括环形管以及间隔设置在环形管上的吹气口，吹气口斜向下倾斜且指向环形管的中心线。上述复合式气雾化制粉设备在雾化室的顶壁上增加吹扫机构，在雾化室内壁上安装超声波发生器，其发出的超声波可将熔融的金属液滴分散破碎成更细的粉末。复合式气雾化制粉设备可减少卫星球的发生，提高细粉收得率和降低粉末的氧含量。

Description

一种复合式气雾化制粉设备

技术领域

本发明涉及金属粉末材料制备技术领域，具体而言，涉及一种复合式气雾化制粉设备。

背景技术

金属粉末是指尺寸小于1mm的金属颗粒，包括单一金属粉末、合金粉末以及具有金属性质的某些难熔化合物粉末，是粉末冶金的主要原材料。目前，随着科技的发展，注射成型、3D打印等技术已得到迅猛的发展，而金属粉末作为上述技术的原料，其形状、粒度分布、粒度大小和纯净度等质量情况，能够直接影响到注射成型、3D打印等技术成品的质量，也是限制上述技术发展的重要因素。

在实际的生产中，传统的制粉设备制备的金属粉末由于耐火材料的影响纯净度不够高，并且在金属液滴下降的凝固过程中很容易形成卫星球并最终形成卫星粉。上述纯度低、卫星粉严重的粉体材料影响了后续加工制品的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合式气雾化制粉设备，上述复合式气雾化制粉设备在雾化室的顶壁上增加吹扫机构加速金属液滴下降的速度，并在雾化室内壁上安装超声波发生器，其发出的超声波可将熔融的金属液滴分散破碎成更细的粉末。上述复合式气雾化制粉设备可减少卫星球的发生，提高细粉收得率和降低粉末的氧含量。

本发明的实施例是这样实现的：

一种复合式气雾化制粉设备，其包括依次密封连接的送料系统、熔炼系统和雾化系统，通过管道连接至熔炼系统和雾化系统的循环气系统，以及设置在雾化系统的超声波发生器；

熔炼系统包括熔炼室和锥形的加热线圈，加热线圈套设在金属料棒自由端的外侧；

雾化系统包括连接至熔炼室的雾化室、设置在熔炼室和雾化室连接处的雾化喷盘；

循环气系统包括依次首尾相连第一旋风除尘器、第二旋风除尘器、布袋除尘器、第一离心风机和设置在雾化室的顶壁的多个套设的吹扫机构，从吹扫机构吹出的常压气体经所述雾化室底部出口依次传送至第一旋风除尘器、第二旋风除尘器、布袋除尘器和第一离心风机后返回吹扫机构；

吹扫机构包括设置在雾化室的顶壁上的环形管以及间隔设置在环形管上的吹气口，吹气口斜向下倾斜且吹气口指向环形管的中心线；

超声波发生器设置在雾化室内壁上且靠近雾化喷盘。

在本发明较佳的实施例中，上述吹气口等距间隔设置在环形管上。

在本发明较佳的实施例中，上述环形管的中心线与吹气口的夹角为45-60°。

在本发明较佳的实施例中，上述雾化喷盘的中央开设有连通熔炼室和雾化室的拉瓦尔中间通道，熔炼室的内壁上环设有连接至气罐的喷气口，从所述喷气口流出的气体经所述拉瓦尔中间通道流入所述雾化室。

在本发明较佳的实施例中，上述拉瓦尔中间通道、加热线圈和金属料棒同轴心。

在本发明较佳的实施例中，上述拉瓦尔中间通道的雾化喷盘上设置有多组与高压气罐连接的喷嘴，每组喷嘴排列为同圆心且半径不同的环形。

在本发明较佳的实施例中，上述每组喷嘴包括一个圆环形通道或多个间隔设置且排列成环形的圆管形通道。

在本发明较佳的实施例中，上述循环气系统还包括第二离心风机，雾化室两侧对称设置有一对旁出口，旁出口均连接至第二离心风机的进口，第二离心风机的出口连接至第一旋风除尘器的进口。

在本发明较佳的实施例中，上述送料系统包括驱动装置、管体以及用于夹持金属料棒的夹持件，驱动装置与夹持件连接，夹持件套设在管体中，启动驱动装置夹持件可实现在管体中的上下运动和顺逆时针旋转。

本发明实施例的有益效果是：

(1)在雾化室的顶壁上增加吹扫机构，通过吹扫机构吹出的净化后的循环常压气体加速金属液滴的下降速度，较少了前后金属液滴的碰撞几率，进而减少了卫星球的发生，降低了粉末的氧含量。

(2)雾化喷盘的中央开设有连通熔炼室和雾化室的拉瓦尔中间通道，拉瓦尔中间通道俗称流速增大器，气体的冲力带动熔融的金属液滴通过拉瓦尔中间通道时，金属液滴的速度进一步加快。拉瓦尔中间通道、气体对金属液滴进行“预雾化”，对通过拉瓦尔中间通道的金属液滴提供了强大的预破碎扰动，使得金属液滴被进一步分散和细化。

(3)雾化室两侧对称设置有一对旁出口，上述旁出口均连接至第二离心风机的进口。第二离心风机的出口连接至第一旋风除尘器的进口。金属细粉由于质量轻，容易悬浮在气体中，在金属液滴下降的过程中，采用第二离心风机在雾化室稍上部两侧进行抽离，能够有效的将金属细粉抽走，有效的避免悬浮的金属细粉与其它金属细粉或者金属液滴碰撞，实现反卫星球的技术效果。

(4)在雾化室内壁上增加超声波发生器。通过超声波发生器发出的超声波可实现超声波能场耦合气体雾化协同作用，进一步将熔融的金属液滴分散破碎，从而提高金属细粉的收率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例复合式气雾化制粉设备的结构示意图；

图2为图1中A处的放大示意图；

图3为本发明实施例雾化喷盘的结构示意图；

图4为本发明实施例两组吹扫机构的结构示意图。

图标：100-复合式气雾化制粉设备；110-送料系统；120-熔炼系统；130-雾化系统；140-循环气系统；160-金属料棒；111-驱动装置；112-管体；113-夹持件；121-熔炼室；122-加热线圈；123-喷气口；131-雾化室；132-雾化喷盘；133-超声波发生器；134-拉瓦尔中间通道；135-进气口；136-出气口；137-喷嘴；138-圆环形通道；139-圆管形通道；141-第一旋风除尘器；142-第二旋风除尘器；143-布袋除尘器；144-第一离心风机；151-吹扫机构；152-第二离心风机；153-底部出口；154-环形管；155-吹气口；170-第一气体流向；180-第二气体流向。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例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例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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装置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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参照图1，本实施例提供一种复合式气雾化制粉设备100，其包括送料系统110、熔炼系统120、雾化系统130、循环气系统140和超声波发生器133。送料系统110、熔炼系统120和雾化系统130依次密封连接。循环气系统140通过管道连接至熔炼系统120和雾化系统130。超声波发生器133设置在雾化系统130。超声波发生器133发出的超声波可实现超声波能场耦合气体雾化协同作用，进一步将熔融的金属液滴分散破碎。

请继续参照图1，送料系统110包括驱动装置111、管体112以及用于夹持金属料棒160的夹持件113。驱动装置111与夹持件113连接，夹持件113套设在管体112中。启动驱动装置111，夹持件113在驱动装置111的带动下可以在管体112中的上下移动和顺逆时针旋转。随着金属原料棒的熔融，夹持件113逐渐将金属料棒160下移。

请继续参照图1，熔炼系统120包括熔炼室121、锥形的加热线圈122。上述熔炼室121与进料系统连接，金属料棒160在夹持件113的夹持下深入熔炼室121中。锥形的加热线圈122套设在金属料棒160自由端的外侧，通过加热线圈122的加热，金属料棒160能够被熔化。其中，加热线圈122和金属料棒160同轴心，加热线圈122大的一端指向金属料棒160。熔炼室121的内壁上环设有连接至气罐的喷气口123。

请继续参照图1，雾化系统130包括连接至熔炼室121的雾化室131和雾化喷盘132。雾化喷盘132设置在熔炼室121和雾化室131的连接处。超声波发生器133设置在雾化室131靠近雾化喷盘132的内壁上。超声波发生器133发出的超声波可实现超声波能场耦合气体雾化协同作用，进一步将熔融的金属液滴分散破碎。

请参照图1和图2，雾化喷盘132的中央开设有连通熔炼室121和雾化室131的拉瓦尔中间通道134。上述拉瓦尔中间通道134的进气口135设置在熔炼室121内，拉瓦尔中间通道134的出气口136设置在雾化室131内。拉瓦尔中间通道134、加热线圈122和金属料棒160同轴心。熔炼室121的内壁上环设有连接至气罐的喷气口123，喷气口123指向拉瓦尔中间通道134。打开控制喷气口123的阀门，气体从喷气口123吹出沿第一气体流向170快速流向拉瓦尔中间通道134。由于拉瓦尔中间通道134具有流速增大器的作用，气体的冲力带动熔融的金属液滴通过拉瓦尔中间通道134时，金属液滴的速度进一步加快。拉瓦尔中间通道134、气体对金属液滴进行“预雾化”，对通过拉瓦尔中间通道134的金属液滴提供了强大的预破碎扰动，使得金属液滴被进一步分散和细化。

请参照图1-图3，拉瓦尔中间通道134的雾化喷盘132上设置有3组与高压气罐连接的喷嘴137，上述喷嘴137指向拉瓦尔中间通道134的轴心，每组喷嘴137排列为同圆心且半径不同的环形。其中，中间一组喷嘴137为包括一个圆环形通道138，高压气体通过上述圆环形通道138流出形成高压气体圆锥面。两边的两组喷嘴137分别包括4-8个间隔设置且排列成环形的圆管形通道139。通过上述圆管形通道139喷出的气体为一直线，每组高压气体直线都指向雾化喷盘132的中心。金属液滴每经过一组喷嘴137，高压气体均对金属液滴产生一次冲击，实现一次雾化。在本实施例中，金属液滴经过3组喷嘴137，进行了三次雾化。应当理解，在本实施例中，上述喷嘴137为3组，在其他实施例中，上述喷嘴137还可以为更多组，都能实现本实施例对金属液滴多次雾化的技术效果，都在本实施例的保护范围中。同时，应当理解在本实施例中，中间一组喷嘴137包括一个圆环形通道138，外侧的两组喷嘴137分别包括4-8个间隔设置且排列成环形的圆管形通道139，都能实现本实施例利用高压气体对金属液滴实现雾化的技术效果，都在本实施例的保护范围中，在其他实施例中，每组喷嘴137可以都只包括一个圆环形通道138，或者都只包括4-8个间隔设置且排列成环形的圆管形通道139，或者其他的组合都能实现本实施例进行每组喷嘴137雾化一次的技术效果，都在本实施例的保护范围中。

请参照图1和图4，循环气系统140包括依次首尾相连的第一旋风除尘器141、第二旋风除尘器142、布袋除尘器143、第一离心风机144和设置在雾化室131的顶壁的两个套设的吹扫机构151。吹扫机构151能够提供与金属液滴下降方向相近的吹力，增大了金属液滴的运动速度，减小了卫星球现象，同时由于惰性气体的吹扫，降低了金属液滴的氧含量，制得的金属粉末氧含量较低。在本实施例中，上述吹扫机构151的个数为两个，在其他实施例中，吹扫机构151的个数可以是多个都能实现本实施例加速金属液滴下降速度的技术效果，都在本实施例的保护范围中。

吹扫机构151设置在雾化室131的顶壁上，从吹扫机构151吹出的常压气体经雾化室131底部出口153依次传送至第一旋风除尘器141、第二旋风除尘器142、布袋除尘器143和第一离心风机144后，返回吹扫机构151。常压气体不断在上述闭合的循环气系统140中循环，达到了环保和节约的效果。循环气系统140还包括第二离心风机152。雾化室131稍上部两侧对称设置有一对旁出口，上述旁出口均连接至第二离心风机152的进口。第二离心风机152的出口连接至第一旋风除尘器141的进口。金属细粉由于质量轻，容易悬浮在气体中，在金属液滴下降的过程中，采用第二离心风机152在雾化室131稍上部两侧进行抽离，能够及时的将金属细粉抽走，有效的避免悬浮的金属细粉与其它金属细粉或者金属液滴的碰撞，减少了卫星球发生，降低了粉末氧含量。

请继续参照图1和图4，吹扫机构151包括环形管154和吹气口155。上述环形管154设置在雾化室131的顶壁上，吹气口155等间距间隔设置在环形管154上。其中，吹气口155斜向下倾斜且吹气口155指向环形管154的中心线。环形管154的中心线与吹气口155的夹角为45-60°时制得的金属颗粒粒度较小，从吹气口155吹出的常压气体沿第二气体流向180经底部出口153流出并进入第一旋风除尘器141。在通常情况下，金属液滴在重力作用下缓慢下降，由于金属液滴的运动速度比较慢，前后的金属液滴容易粘结到一起形成卫星球，造成制得的金属粉末粒度不均匀，且颗粒太大的缺陷。通过吹气口155向金属液滴吹惰性气体，增大了金属液滴的运动速度，减小了卫星球现象，同时由于惰性气体的吹扫，降低了金属液滴的氧含量。需要说明的是，在本实施例中，吹气口155等间距间隔设置在环形管154上，不仅起到增大金属液滴下降速度的技术效果，且使得雾化室131内不同位置下降的金属液滴得到的扰动一致，在其他实施例中吹气口155也可以不等间距间隔设置在环形管154上，都能达到本实施例加快金属液滴下降速度的技术效果，都在本实施例的保护范围中。

综上所述，本发明涉及的复合式气雾化制粉设备，上述复合式气雾化制粉设备通过在雾化室131的顶壁上增加吹扫机构151，通过吹扫机构151吹出的常压气体加速金属液滴的下降速度，较少了前后金属液滴的碰撞粘结概率，进而较少了卫星球的发生，降低了金属粉末氧含量；雾化喷盘132的中央开设有连通熔炼室121和雾化室131的拉瓦尔中间通道134，气体的冲力带动熔融的金属液滴通过拉瓦尔中间通道134时，金属液滴的速度进一步加快，带给金属液滴强大的预破碎扰动，使得金属液滴被进一步分散和细化；采用第二离心风机152在雾化室131两侧进行抽离，能够及时的将金属细粉抽走，有效的避免悬浮的金属细粉与其它金属细粉或者金属液滴的碰撞；增加超声波发生器133将熔融的金属液体进一步打碎。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，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。

Claims (9)

1.一种复合式气雾化制粉设备，其特征在于，其包括依次密封连接的送料系统、熔炼系统和雾化系统，通过管道连接至所述熔炼系统和所述雾化系统的循环气系统，以及设置在所述雾化系统的超声波发生器；

所述熔炼系统包括熔炼室和锥形的加热线圈，所述加热线圈套设在所述金属料棒自由端的外侧；

所述雾化系统包括连接至所述熔炼室的雾化室、设置在所述熔炼室和所述雾化室连接处的雾化喷盘；

所述循环气系统包括依次首尾相连第一旋风除尘器、第二旋风除尘器、布袋除尘器、第一离心风机和设置在所述雾化室的顶壁的多个套设的吹扫机构，从所述吹扫机构吹出的常压气体经所述雾化室底部出口依次传送至所述第一旋风除尘器、所述第二旋风除尘器、所述布袋除尘器和所述第一离心风机后返回所述吹扫机构；

所述吹扫机构包括设置在所述雾化室的所述顶壁上的环形管以及间隔设置在所述环形管上的吹气口，所述吹气口斜向下倾斜且所述吹气口指向所述环形管的中心线；

所述超声波发生器设置在所述雾化室内壁上且靠近所述雾化喷盘。

2.根据权利要求1所述的一种复合式气雾化制粉设备，其特征在于，所述吹气口等距间隔设置在所述环形管上。

3.根据权利要求2所述的一种复合式气雾化制粉设备，其特征在于，所述环形管的中心线与所述吹气口的夹角为45-60°。

4.根据权利要求1所述的一种复合式气雾化制粉设备，其特征在于，所述雾化喷盘的中央开设有连通所述熔炼室和所述雾化室的拉瓦尔中间通道，所述熔炼室的内壁上环设有连接至气罐的喷气口，从所述喷气口流出的气体经所述拉瓦尔中间通道流入所述雾化室。

5.根据权利要求4所述的一种复合式气雾化制粉设备，其特征在于，所述拉瓦尔中间通道、所述加热线圈和所述金属料棒同轴心。

6.根据权利要求5所述的一种复合式气雾化制粉设备，其特征在于，所述拉瓦尔中间通道的雾化喷盘上设置有多组与所述气罐连接的喷嘴，每组所述喷嘴排列为同圆心且半径不同的环形。

7.根据权利要求6所述的一种复合式气雾化制粉设备，其特征在于，每组所述喷嘴包括一个圆环形通道或多个间隔设置且排列成环形的圆管形通道。

8.根据权利要求1所述的一种复合式气雾化制粉设备，其特征在于，所述循环气系统还包括第二离心风机，所述雾化室两侧对称设置有一对旁出口，所述旁出口均连接至所述第二离心风机的进口，所述第二离心风机的出口连接至所述第一旋风除尘器的进口。

9.根据权利要求1所述的一种复合式气雾化制粉设备，其特征在于，所述送料系统包括驱动装置、管体以及用于夹持金属料棒的夹持件，所述驱动装置与所述夹持件连接，所述夹持件套设在所述管体中，启动所述驱动装置，所述夹持件可实现在所述管体中的上下运动和顺逆时针旋转。