CN111438366A - 一种制备超细金属粉末的雾化设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种制备超细金属粉末的雾化设备及方法，属于金属粉末制备领域。上述雾化设备用于通过水雾化法来制备超细金属粉末；上述雾化设备包括钢液漏包、高压水雾化喷盘、雾化筒和供水装置。其中，高压水雾化喷盘设置在钢液漏包下方，雾化筒设置在高压水雾化喷盘的下方，而供水装置通过输送管与高压水雾化喷盘的雾化喷嘴连通。钢液漏包中的金属溶液通过高压水雾化喷盘中部的通道落入到雾化筒的过程中，雾化喷嘴能够将高压水喷到下落的金属溶液上，从而将金属溶液击碎形成金属粉末。上述雾化设备其整体结构比较简单，便于实验室中使用。

Description

一种制备超细金属粉末的雾化设备及方法
技术领域
本发明涉及金属粉末加工领域，具体而言，涉及一种制备超细金属粉末的雾化设备及方法。
背景技术
金属粉末雾化法是通过高速的气流或者水流将从漏眼中流出的熔融金属液流击碎成小液滴并在飞行过程中冷却成金属粉末的方法，前者称之为气雾化法，后者称之为水雾化法。
水雾化法其适用于大批量生产，其在金属粉末制备过程中使用比较普遍，而水雾化法需要专用的雾化设备；因此，提供一种雾化设备具有比较重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备超细金属粉末的雾化设备，其能够用于金属粉末的制备。
本发明的另一目的在于提供一种雾化方法，其采用了上述雾化设备。
本发明是这样实现的：
一种制备超细金属粉末的雾化设备，包括：
钢液漏包，用于储存熔融的金属液，所述钢液漏包的底部设置有漏孔，高压水雾化喷盘，所述高压水雾化喷盘设置有雾化喷嘴，所述高压水雾化喷盘的中部还设置有竖直通道；所述高压水雾化喷盘设置在所述钢液漏包的下方，所述钢液漏包的漏孔中落下的金属液能够落入到所述竖直通道中；所述雾化喷嘴中喷出的水能够将所述漏孔中落下的金属液击碎；
雾化筒，所述雾化筒位于所述高压水雾化喷盘的下方，并与所述竖直通道连通；
供水装置，所述供水装置包括筒体、推水活塞和输送管，所述推水活塞滑动设置于所述筒体内，所述输送管的一端与所述筒体的底部连通，另一端与所述雾化喷嘴连通；所述推水活塞朝下运动时，所述筒体内的水能够被加压并输送到所述雾化喷嘴中。
进一步，所述供水装置包括液压系统和固定架，所述液压系统包括液压缸，所述液压缸的缸体与所述固定架连接，所述液压缸的活塞杆与所述推水活塞的中部连接。
进一步，所述液压系统还包括液压泵、三位四通阀、油箱和溢流阀，所述三位四通阀的A口与所述液压缸的无杆腔连通，B口与所述液压缸的有杆腔连通，P口与所述液压泵连通，T口与所述油箱连通；所述液压泵为斜盘式柱塞泵，所述液压泵包括流量调节螺钉。
进一步，还包括变频电机、控制器和水流传感器，所述变频电机与所述液压泵的流量调节螺钉传动连接；所述水流传感器设置在所述输送管上，所述控制器与所述水流传感器及所述变频电机电连接，用于根据所述输送管上的水流的压力来调节所述液压泵的流量。
进一步，所述推水活塞上设置有注水孔；所述注水孔的下部设置有密封板和弹性拉伸件，所述密封板通过所述弹性拉伸件与所述推水活塞的底部连接，所述弹性拉伸件使得所述密封板将所述注水孔封堵。
进一步，所述注水孔的下部还设置有密封管，所述密封管与所述注水孔同轴设置，并与所述推水活塞密封连接；所述弹性拉伸件使得所述密封板与所述密封管的下端抵接。
进一步，所述密封板的上表面设置有安装槽，所述安装槽的底部设置有密封圈；所述密封管的下端能够与所述密封圈配合。
进一步，还包括注水枪，所述注水枪包括注水管和限位板，所述限位板套设在所述注水管上；所述注水管靠近出水端的管壁上设置有条形的出水孔；所述注水枪朝所述注水孔中注水时，所述限位板与所述注水活塞的上表面抵接，所述注水管的下端与所述密封板抵接，并推动所述密封板使得所述密封板与出水孔分离。
进一步，所述注水孔的上部设置有第一磁铁，所述限位板上设置第一磁铁，所述第一磁铁能够与所述第二磁铁吸合。所述第一磁铁与所述第二磁铁直接的磁力大于所述弹性拉伸件的拉力。
一种制备超细金属粉末的雾化方法，采用了所述的制备超细金属粉末的雾化设备，包括以下步骤：
a.朝所述筒体内注水，并使得推水活塞的下端面与所述筒体内的液面之间留有空气；
b.给推水活塞施加推力，使得推水活塞将筒体内的水加压，并根据出水压力调节所述推力的大小。
本发明的有益效果是：
本发明通过上述设计得到的制备超细金属粉末的雾化设备及方法，使用时，先在供水装置的筒体的注入一定量的水，并使得液面与推水活塞的下表面之间留有一定的空气。当需要给雾化喷嘴供应高压水时，给推水活塞施加向下的作用力，从而使得高压水流通过雾化喷嘴喷出，并击打在从钢液漏包中落下的金属溶液上，从而将金属溶液击碎成细小粉末。上述雾化设备其整体结构比较简单，便于实验室中使用；并且检修比较方便。
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是本发明实施方式提供的雾化设备的整体结构示意图；
图2是本发明实施方式提供的供水装置的整体结构示意图；
图3是本发明实施方式提供的推水活塞的局部剖视图；
图4是本发明实施方式提供的推水活塞与注水枪的装配结构示意图；
图5是本发明实施方式提供的液压系统原理图；
图标：100-雾化设备；110-钢液漏包；120-高压水雾化喷盘；121-雾化喷嘴；122-竖直通道；130-雾化筒；140-供水装置；141-筒体；142-推水活塞；1421-注水孔；1422-密封板；1423-弹性拉伸件；1424-密封管；143-输送管；144-液压系统；1441-液压缸；1442-液压泵；1443-溢流阀；1444-三位四通阀；150-注水枪；152-注水管；154-限位板；1541-排气孔；156-出水孔。
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，指示方位或位置关系的术语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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例1：
请参考图1，本实施例提供了一种雾化设备100，其用于通过水雾化法来制备超细金属粉末；上述雾化设备100包括钢液漏包110、高压水雾化喷盘120、雾化筒130和供水装置140，其中，高压水雾化喷盘120设置在钢液漏包110下方，雾化筒130设置在高压水雾化喷盘120的下方，而供水装置140通过输送管143与高压水雾化喷盘120的雾化喷嘴121连通。钢液漏包110中的金属溶液通过高压水雾化喷盘120中部的通道落入到雾化筒130的过程中，雾化喷嘴121能够将高压水喷到下落的金属溶液上，从而将金属溶液击碎形成金属粉末。
钢液漏包110为一筒状的容器，其用于储存熔融的金属溶液；钢液漏包110的底部设置有漏孔；金属液能够通过上述漏孔流出。
高压水雾化喷盘120整体为圆筒状结构，其中部设置有竖直通道122；高压水雾化喷盘120包括对称设置的两个雾化喷嘴121，从雾化喷嘴121中喷出的水呈扇形分布。
雾化筒130设置在高压水雾化喷盘120的下方，并与竖直通道122连接；金属溶液通过竖直通道122落入到雾化筒130中时，雾化喷嘴121喷出的高压水能够将其击碎形成金属粉末。
为了给雾化喷嘴121提供高压水，上述雾化设备100还设置了供水装置140。上述供水装置140包括筒体141、推水活塞142和输送管143，推水活塞142滑动设置于筒体141内，输送管143的一端与筒体141的底部可拆卸连接，另一端与雾化喷嘴121可拆卸连接。向下推动推水活塞142，其能够使得推水活塞142与筒体141底板之间的空间减小，从而给筒体141底部的水加压，并使得其通过输送管143被输送到雾化喷嘴121中。
具体地，上述推水活塞142为圆柱状结构，其圆周面与筒体141的内壁滑动配合，并能够保持密封。为了便于给筒体141补水，在推水活塞142上设置有注水孔1421。注水孔1421竖直设置，注水孔1421的下部设置有密封板1422和多个弹性拉伸件1423；其中密封板1422为圆形板，弹性拉伸件1423均匀分布在密封板1422的圆周；弹性拉伸件1423的一端与密封板1422连接，另一端与推水活塞142连接。当不需要注水时，弹性拉伸件1423使得密封板1422将注水孔1421封堵。
当注水完毕后，推水活塞142向下推动时，筒体141内的流体被压缩，其内部压强增大；而筒体141内的流体使得密封板1422与注水口处的接触应力增大，从而防止流体从密封板1422的配合面处泄露而影响高压水的提供。
可选地，为了进一步提高密封板1422的密封效果，在注水孔1421的下部还设置有密封管1424，密封管1424与注水孔1421同轴设置。密封管1424的上端与推水活塞142密封连接，其下端用于与密封板1422配合。
具体地，密封板1422的上表面设置有圆形的安装槽，安装槽的底部设置有密封圈。在弹性拉伸件1423的作用下，密封板1422被向上拉动，使得密封管1424的下端插接到上述安装槽中，并且密封管1424的下端与密封圈抵接。此时，筒体141内高压流体的压强越大，密封板1422与密封管1424端部的接触应力越大，而密封圈的密封效果越好。
进一步地，为了便于密封管1424插接到安装槽中，密封管1424的下端设置有倒角；安装槽的槽口处设置有扩口。
由于推水活塞142注水孔1421的特殊设计，现有的进水管难以适用于注水孔1421。因此，雾化设备100还设置了专用注水枪150。注水枪150包括注水管152和限位板154，限位板154套设在注水管152上；注水管152靠近出水端的管壁上设置有条形的出水孔156。另外，限位板154上还设置有排气孔1541，以便于注水。
注水枪150朝注水孔1421中注水时，限位板154与注水活塞的上表面抵接，注水管152的下端与密封板1422抵接，并推动密封板1422使得密封板1422与密封管1424的下端分离。此时，由于密封管1424的下端被打开，并且，注水管152的出水孔156设置在其管壁上；因此水流通过注水管152的出水孔156流出后能够通过密封板1422与密封管1424下端的间隙流入到筒体141内。即上述注水管152既起到注水的作用，同时起到了打开密封板1422的作用。而限位板154的设计，其一方面能便于将注水管152进行固定，另一方面还能防止注水管152伸入到注水孔1421中过深导致拉伸连接件被拉断。
可选地，为了便于限位板154与推水活塞142的固定和拆卸；注水孔1421的上部设置有第一磁铁，限位板154上设置第一磁铁，第一磁铁能够与第二磁铁吸合。第一磁铁与第二磁铁吸合时，注水枪150被固定在注水孔1421中；当注水完毕时，直接将注水枪150移走即可。
为了给推水活塞142施加压力，以便于给筒体141内的水加压，供水装置140设置有液压系统144和固定架，液压系统144包括液压缸1441。液压缸1441竖直设置，其缸体与固定架连接，液压缸1441的活塞杆与推水活塞142的中部铰接。
具体地，液压系统144还包括液压泵1442、三位四通阀1444、油箱和溢流阀1443；三位四通阀1444的A口与液压缸1441的无杆腔连通，B口与液压缸1441的有杆腔连通，P口与液压泵1442连通，T口与油箱连通。上述液压泵1442为斜盘式柱塞泵，液压泵1442包括流量调节螺钉，通过转动流量调节螺钉能够调节液压泵1442的流量，从而调整推水活塞142的运动速度；进而调节输送管143上水流的压力。当提高液压泵1442的流量时，液压缸1441的活塞杆运动速度加快，推力活塞向下运动的速度也相应加快，从而使得推水活塞142与筒体141底板之间的流体被快速加压，从而提高出水压力；反之，则降低出水压力。
可选地，为了实现自动化控制，雾化设备100还包括变频电机（图中未示出）、控制器（图中未示出）和水流传感器（图中未示出），变频电机与液压泵1442的流量调节螺钉传动连接。具体地，调节螺钉的端部设置有链轮，变频电机通过传动链驱动调节螺钉转动；或者，调节螺钉的端部设置有齿轮，变频电机通过齿轮箱驱动调节螺钉转动。
水流传感器设置在输送管143上，控制器与水流传感器及变频电机电连接，用于根据输送管143上的水流的压力来调节液压泵1442的流量。水流传感器设置在输送管143上，控制器与水流传感器及变频电机电连接，用于根据输送管143上水流的压力来调节液压泵1442的流量。当水流传感器检测到压力过小时，其通过控制器控制变频电机输出扭矩，从而带动调节螺钉转动来提高液压泵1442的流量，进而提高水流压力。
实施例2：
本实施例提供了一种制备超细金属粉末的雾化方法，采用了实施例1中的制备超细金属粉末的雾化设备100，包括以下步骤：
a.朝所述筒体141内注水，并使得推水活塞142的下端面与所述筒体141内的液面之间留有部分空气。由于水的可压缩比较小，如不留部分空气；当液压缸1441推动推水活塞142时，筒体141瞬间受到较大的压力冲击，可能导致筒体141突然破损。并且，如不留部分空气，液压缸1441受到的负载瞬间增大，随着高压水的排出，液压缸1441的负载又急剧缩小；这导致溢流阀1443频繁开启关闭，增大了溢流损失。
b.给推水活塞142施加推力，使得推水活塞142将筒体141内的水加压，并根据出水压力调节所述推力的大小。
c.当需要将推水活塞142向上拉动复位时，将输送管143与筒体141底部拆开，使得空气能够通过筒体141底部的通孔进入到筒体141内即可。
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 (10)

1.一种制备超细金属粉末的雾化设备，其特征在于，包括：钢液漏包，用于储存熔融的金属液，所述钢液漏包的底部设置有漏孔，高压水雾化喷盘，所述高压水雾化喷盘设置有雾化喷嘴，所述高压水雾化喷盘的中部还设置有竖直通道；所述高压水雾化喷盘设置在所述钢液漏包的下方，所述钢液漏包的漏孔中落下的金属液能够落入到所述竖直通道中；所述雾化喷嘴中喷出的水能够将所述漏孔中落下的金属液击碎；
雾化筒，所述雾化筒位于所述高压水雾化喷盘的下方，并与所述竖直通道连通；
供水装置，所述供水装置包括筒体、推水活塞和输送管，所述推水活塞滑动设置于所述筒体内，所述输送管的一端与所述筒体的底部连通，另一端与所述雾化喷嘴连通；所述推水活塞朝下运动时，所述筒体内的水能够被加压并输送到所述雾化喷嘴中。
2.根据权利要求1所述的制备超细金属粉末的雾化设备，其特征在于：所述供水装置包括液压系统和固定架，所述液压系统包括液压缸，所述液压缸的缸体与所述固定架连接，所述液压缸的活塞杆与所述推水活塞的中部连接。
3.根据权利要求2所述的制备超细金属粉末的雾化设备，其特征在于：所述液压系统还包括液压泵、三位四通阀、油箱和溢流阀，所述三位四通阀的A口与所述液压缸的无杆腔连通，B口与所述液压缸的有杆腔连通，P口与所述液压泵连通，T口与所述油箱连通；所述液压泵为斜盘式柱塞泵，所述液压泵包括流量调节螺钉。
4.根据权利要求3所述的制备超细金属粉末的雾化设备，其特征在于：还包括变频电机、控制器和水流传感器，所述变频电机与所述液压泵的流量调节螺钉传动连接；所述水流传感器设置在所述输送管上，所述控制器与所述水流传感器及所述变频电机电连接，用于根据所述输送管上的水流的压力来调节所述液压泵的流量。
5.根据权利要求1所述的制备超细金属粉末的雾化设备，其特征在于：所述推水活塞上设置有注水孔；所述注水孔的下部设置有密封板和弹性拉伸件，所述密封板通过所述弹性拉伸件与所述推水活塞的底部连接，所述弹性拉伸件使得所述密封板将所述注水孔封堵。
6.根据权利要求5所述的制备超细金属粉末的雾化设备，其特征在于：所述注水孔的下部还设置有密封管，所述密封管与所述注水孔同轴设置，并与所述推水活塞密封连接；所述弹性拉伸件使得所述密封板与所述密封管的下端抵接。
7.根据权利要求5所述的制备超细金属粉末的雾化设备，其特征在于：所述密封板的上表面设置有安装槽，所述安装槽的底部设置有密封圈；所述密封管的下端能够与所述密封圈配合。
8.根据权利要求5所述的制备超细金属粉末的雾化设备，其特征在于：还包括注水枪，所述注水枪包括注水管和限位板，所述限位板套设在所述注水管上；所述注水管靠近出水端的管壁上设置有条形的出水孔；所述限位板上设置有排气孔；所述注水枪朝所述注水孔中注水时，所述限位板与所述注水活塞的上表面抵接，所述注水管的下端与所述密封板抵接，并推动所述密封板使得所述密封板与出水孔分离。
9.根据权利要求8所述的制备超细金属粉末的雾化设备，其特征在于：所述注水孔的上部设置有第一磁铁，所述限位板上设置第一磁铁，所述第一磁铁能够与所述第二磁铁吸合；所述第一磁铁与所述第二磁铁直接的磁力大于所述弹性拉伸件的拉力。
10.一种制备超细金属粉末的雾化方法，采用了权利要求1-9任一项所述的制备超细金属粉末的雾化设备，其特征在于，包括以下步骤：
a.朝所述筒体内注水，并使得推水活塞的下端面与所述筒体内的液面之间留有可压缩空间；
b.给推水活塞施加推力，使得推水活塞将筒体内的水加压，并根据出水压力调节所述推力的大小。
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