CN113210619A - 一种雾化制粉方法、雾化装置及使用方法 - Google Patents

一种雾化制粉方法、雾化装置及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及雾化制粉技术领域，提出了一种雾化制粉方法，包括以下步骤，S1：将待制粉的金属原料在常压下熔融，形成金属液；S2：将金属液倒入雾化装置，使金属液在雾化装置内自由落体，雾化装置产生的高压水雾对金属液进行打击破碎，金属液经过高压水雾破碎形成粉末颗粒，粉末颗粒通过引导管落入冷却水中；在S2步骤中，引导管内壁上形成有向下流动的水流，且在引导管的任意横截面上水流完全覆盖引导管的内壁，粉末颗粒在水流内随水流流动落入冷却水中。通过上述技术方案，解决了现有技术中的雾化制粉过程中粉末颗粒粘附到管壁上，影响制粉甚至造成反溢现象，造成雾化装置损坏的问题。

Description

一种雾化制粉方法、雾化装置及使用方法
技术领域
本发明涉及雾化制粉技术领域，具体的，涉及一种雾化制粉方法、雾化装置及使用方法。
背景技术
雾化制粉法是以快速运动的流体(雾化介质)冲击或以其他方式将金属或合金液体破碎为细小液滴，继之冷凝为固体粉末的粉末制取方法。最广泛应用的是气雾化和水雾化法，其中，惰性气雾化粉末颗粒呈圆形，氧含量最低，可直接用热成形技术制成致密化产品，水雾化粉末颗粒多为不规则形状，氧含量高，须经退火处理，但其具有很好的压缩性，可冷压成形，然后烧结成机械零件。
水雾化制粉装置在制粉时，金属液体在导流管流下的过程中，通过超高压水将金属液体雾化破碎成大量细小的金属液滴，细小的液滴在飞行过程中在表面张力和水的快速冷却共同作用下下形成亚球形或不规则形颗粒，达到制粉的目的。但由于水雾的作用，制成的粉末颗粒会朝向管壁运动，容易发生粉末颗粒粘附到管壁上的问题，轻则影响制粉过程，影响成本的品质，重则会造成堵塞，出现反溢现象，造成雾化装置损坏。
发明内容
本发明提出了一种雾化制粉方法、雾化装置及使用方法，解决了现有技术中的雾化制粉过程中粉末颗粒粘附到管壁上，影响制粉甚至造成反溢现象，造成雾化装置损坏的问题。
本发明的技术方案如下：
一种雾化制粉方法，包括以下步骤，
S1：将待制粉的金属原料在常压下熔融，形成金属液；
S2：将金属液倒入雾化装置，使金属液在雾化装置内自由落体，雾化装置产生的高压水雾对金属液进行打击破碎，金属液经过高压水雾破碎形成粉末颗粒，粉末颗粒通过引导管落入冷却水中；
在S2步骤中，引导管内壁上形成有向下流动的水流，且在所述引导管的任意横截面上水流完全覆盖所述引导管的内壁，粉末颗粒在水流内随水流流动落入冷却水中。
一种雾化装置，包括：
第一安装座，所述第一安装座上设有第一进水通道，
引导管，所述引导管设置在所述第一安装座上，所述引导管与所述第一安装座间形成溢流腔，所述溢流腔与所述第一进水通道连通。
进一步，还包括第二安装座，所述第二安装座上设有弧形槽，所述第二安装座设置在所述第一安装座上，所述引导管的上端插入所述弧形槽内，所述引导管与所述弧形槽的槽壁在所述引导管上部形成缓冲腔，在所述引导管内部形成引导腔，所述缓冲腔连通所述溢流腔与所述引导腔。
进一步，所述第一安装座与所述第二安装座上上设有第二进水通道，还包括喷雾装置，所述喷雾装置包括：
第一水盘，设置在所述第二安装座上，
第二水盘，设置在所述第二安装座上，所述第二水盘与所述第一水盘间形成喷雾腔与喷雾口，所述喷雾腔连通所述第二进水通道与所述喷雾口，所述喷雾口的出口斜向下，使所述喷雾口的出水焦点位于所述引导管的轴线上。
进一步，还包括调整垫，所述调整垫设置在所述第一水盘与所述第二安装座之间，用于调整所述第一水盘的高度。
进一步，还设有保护气管道，所述保护气管道用于向所述引导管内通入惰性气体。
雾化装置的使用方法，包括以下步骤：
向第一通道内持续通入冷水，形成向引导管内的溢流，在引导管内壁形成水膜；
在引导管内壁上形成稳定的水膜后，向第二通道内通入高压水，产生喷雾；
在喷雾稳定后，从雾化装置上方向雾化装置内倒入金属液，使金属液沿引导管的轴线做自由落体。
本发明的工作原理及有益效果为：
本发明中，通在导流管内壁上形成沿导流管内壁的长度方向向下流动的水流，形成一层覆盖在导流管内壁上的水膜，金属液在高压水雾的作用下打散成粉末颗粒，粉末颗粒同时在高压水雾的冲击作用下向管壁运动，进入水膜内，水膜可以有效的给粉末颗粒进行降温，同时也会给粉末颗粒提供缓冲，降低粉末颗粒的动能，使粉末颗粒在与导流管内壁接触时，其温度更低、动能更小，因此其粘附在导流管内壁上的可能性也更低，同时水流向下的流动也会带动粉末颗粒流动，避免粉末颗粒粘附在导流管内壁上，有效的解决了水雾化制粉工艺过程中粉末颗粒粘附在管壁上的问题；经过水膜缓冲后粉末颗粒与导流管内壁碰撞动能降低，对粉末颗粒的形状影响也更小，成品的形状更加稳定、统一；并且粉末颗粒在水膜内运动，减少在入水冷却前与空气的接触时间，可以有效避免空气环境下粉末颗粒的氧化，降低成品的含氧量，其产品质量更好，稳定性更高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为实施例一雾化装置结构示意图；
图2为图1中A处局部放大图；
图3为图1中B处局部放大图；
图4为实施例四雾化装置结构示意图；
图中：1、第一安装座，11、第一进水通道，2、第二安装座，21、第二进水通道，3、引导管，31、导管座，32、导流管，41、溢流腔，42、缓冲腔，43、引导腔，5、喷雾装置，51、第一水盘，52、第二水盘，53、喷雾腔，54、喷雾口，6、调整垫，7、顶盖，71、盖体，72、活塞，73、连杆，74、压板，8、弹性密封圈，9、保护气管道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都涉及本发明保护的范围。
实施例一：
本实施例提出了一种雾化制粉方法，包括以下步骤，
S1：将待制粉的金属原料在常压下熔融，形成金属液；
S2：将金属液倒入雾化装置，使金属液在雾化装置内自由落体，雾化装置产生的高压水雾对金属液进行打击破碎，金属液经过高压水雾破碎形成粉末颗粒，粉末颗粒通过引导管3落入冷却水中；
在S2步骤中，引导管3内壁上形成有向下流动的水流，且在引导管3的任意横截面上水流完全覆盖引导管3的内壁，粉末颗粒在水流内随水流流动落入冷却水中。
在水雾化制粉工艺中，金属液被高压喷雾打散形成粉末颗粒，但是粉末颗粒初始形成时其温度仍然比较高，流动性差的粉末颗粒其在与导流管32的管壁接触时容易粘附在导流管32的内壁上形成堵塞，影响制粉的工艺进行，甚至产生金属液反溢现象，使雾化装置损坏；而且粉末颗粒在导流管32内落入到冷却水池之间时一直在空气环境下，也会导致粉末颗粒的氧化，增加成品的含氧量，降低产品质量，并且粉末颗粒直接与导流管32的管壁碰撞也会影响粉末颗粒的形态，从而导致最终产品的含氧量高、形状不稳定，产品质量差，质量不稳定。
本实施例中，通在导流管32内壁上形成沿导流管32内壁的长度方向向下流动的水流，形成一层覆盖在导流管32内壁上的水膜，金属液在高压水雾的作用下打散成粉末颗粒，粉末颗粒同时在高压水雾的冲击作用下向管壁运动，进入水膜内，水膜可以有效的给粉末颗粒进行降温，同时也会给粉末颗粒提供缓冲，降低粉末颗粒的动能，使粉末颗粒在与导流管32内壁接触时，其温度更低、动能更小，因此其粘附在导流管32内壁上的可能性也更低，同时水流向下的流动也会带动粉末颗粒流动，避免粉末颗粒粘附在导流管32内壁上，有效的解决了水雾化制粉工艺过程中粉末颗粒粘附在管壁上的问题；经过水膜缓冲后粉末颗粒与导流管32内壁碰撞动能降低，对粉末颗粒的形状影响也更小，成品的形状更加稳定、统一；并且粉末颗粒在水膜内运动，减少在入水冷却前与空气的接触时间，可以有效避免空气环境下粉末颗粒的氧化，降低成品的含氧量，其产品质量更好，稳定性更高。
实施例二：
如图1-3所示，本实施例提出了一种雾化装置，包括：
第一安装座1，第一安装座1上设有第一进水通道11，
引导管3，引导管3设置在第一安装座1上，引导管3与第一安装座1间形成溢流腔41，溢流腔41与第一进水通道11连通。
引导管3包括导管座31和安装在导管座31上的导流管32，导流管32安装在导管座31上，导管座31的内壁与导管座31的内壁对齐，第一安装座1上设有用于安装导管座31的凸台，导管座31上对应设有用于安装的凸缘，导管座31安装在第一安装座1上形成溢流腔41，通过第一进水通过向溢流腔41内通入冷水，溢流腔41内的水的液位高度达到导管座31的上端面时，其内的水溢流到导管座31内，形成在引导管3内壁上向下流动的水流。
还包括第二安装座2，第二安装座2上设有弧形槽，第二安装座2设置在第一安装座1上，引导管3的上端插入弧形槽内，引导管3与弧形槽的槽壁在引导管3上部形成缓冲腔42，在引导管3内部形成引导腔43，缓冲腔42连通溢流腔41与引导腔43。
仅通过溢流腔41的溢流作用形成在引导管3内壁上向下流动的水流需要对加水的流量进行严格控制，进水流量过小无法形成覆盖整个引导管3的水膜或水膜厚度太小，进水流量过大又容易出现水滴飞溅的情况，影响雾化制粉。
第二安装座2底部设有弧形槽，弧形槽在水平截面上呈现环形，在竖直截面上呈现弧形，第二安装座2安装在第一安装座1上，位于导管座31的上方，弧形槽与导管座31的管壁形成在导管座31上方的缓冲腔42和在导管座31内的引导腔43，缓冲腔42和引导腔43均以弧形槽的槽壁作为一侧的腔壁，缓冲腔42连通溢流腔41和引导腔43，且溢流腔41、缓冲腔42和引导腔43均为环形腔，其中，作为缓冲腔42的腔壁的弧形槽的部分槽壁距引导管3轴线的最近距离小于作为引导腔43的腔壁的弧形槽的部分槽壁距离引导管3轴线的距离。
从第一进水通道11加入的冷水进入溢流腔41内，当溢流腔41内的水的液面高度高于导管座31的上端面时，产生溢流，溢流的冷水通过缓冲腔42和引导腔43的引导形成在引导管3的内壁上向下流动的水流，不需要十分严格的控制加水的流量即可形成满足需要的水膜，使用更加方便。
第一安装座1与第二安装座2上上设有第二进水通道21，还包括喷雾装置5，喷雾装置5包括：
第一水盘51，设置在第二安装座2上，
第二水盘52，设置在第二安装座2上，第二水盘52与第一水盘51间形成喷雾腔53与喷雾口54，喷雾腔53连通第二进水通道21与喷雾口54，喷雾口54的出口斜向下，使喷雾口54的出水焦点位于引导管3的轴线上。
第一水盘51与第二水盘52间的环腔形成喷雾腔53，喷雾腔53与第二进水道连通，第一水盘51与第二水盘52的出口处的环形窄缝形成喷雾口54，高压水通过第二进水通道21进入喷雾腔53，再经过喷雾口54喷射出，形成高速的喷射流，高速的喷射流的焦点在引导管3的轴线上，从焦点上方自由落下的金属液在在喷射流的作用下被粉碎成粉末颗粒，并在喷射流的作用下向外侧运动去碰撞引导管3的管壁，落入在管壁上向下流动的水流内，随着水流向下落入冷却水中。
还包括调整垫6，调整垫6设置在第一水盘51与第二安装座2之间，用于调整第一水盘51的高度。
通过更换不同厚度的调整垫6可以调整第一水盘51的高度，进而调整第一水盘51与第二水盘52的间距，从而调整喷雾口54的环缝大小，以此来调整喷雾的压力，适应不同颗粒形式的金属粉末颗粒制作。
还设有保护气管道9，保护气管道9用于向引导管3内通入惰性气体。
通过保护气管道9向金属液下落的管道内通入惰性气体，如氩气，通过通入惰性气体排出管道内的空气，降低管道内的氧气含量，减少对金属粉末颗粒的氧化作用，降低成品的氧含量，提升成品质量。还可以在引导管3的下方设置引风机，通过引风机抽取引导管3内的空气，是引风管内空气流速加快，可以将金属液与水雾接触时产生的大量水蒸气从引风管的底部抽出，配合在引导管3的上方充入惰性气体，降低金属粉末颗粒的氧化作用的效果更好。
还包括顶盖7，顶盖7固定在第一安装座1上，可以通过螺栓固定，并且顶盖7可以将第二安装座2压在第一安装座1上，将第二水盘52压在第二安装座2上，实现第二安装座2和第二水盘52的固定。
实施例三：
如图4所示，作为一种实施方式，
顶盖7包括盖体71，盖体71内具有环形腔，环形腔内设有活塞72，活塞72可在环形腔内滑动，活塞72的一侧连接有压板74，压板74位于盖体71的外侧，压板74与活塞72间通过多根连杆73连接，活塞72将环形腔隔断为相互隔离的第一腔和第二腔，第一腔和第二腔内均充有油液并分别设有第一油液口和第二油液口。
盖体71固定安装在第一安装座1上，并压在第二安装座2上，将第二安装座2固定，压板74压在第二水盘52上，通过调整第一油腔和第二油腔内的油液量可以使第二水盘52压紧在第二安装座2上，实现第二水盘52的固定。
第二水盘52与第二安装座2之间设置有弹性密封圈8，借助弹性密封圈8可以适当调整第二水盘52的高度，调整喷雾口54的大小，同时通过压板74仍能够保证第二水盘52的固定，并且弹性密封圈8也可以保持二者间的密封，调整喷雾口54大小十分方便。
第一水盘51的出水口处设置为弧面，越靠近轴线处弧面的切线与轴线的夹角越小，通过调整第一水盘51与第二水盘52的间隙调整喷雾口54的大小以调整喷雾压力，在二者间隙更小、喷雾压力更大时，喷雾的出口处会更靠下，使得喷雾的焦点也会相对向下移，在更高的压力下，产生的粉末颗粒以更高的速度朝向管壁运动，而喷雾焦点的下移会使粉末颗粒以与轴线更小夹角的方向运动，可以降低在与管壁碰撞时的撞击力，并且能够使粉末颗粒进入水膜中。
实施例四：
本实施例提出了上述雾化装置的使用方法，包括以下步骤：
向第一通道内持续通入冷水，形成向引导管3内的溢流，在引导管3内壁形成水膜；
在引导管3内壁上形成稳定的水膜后，向第二通道内通入高压水，产生喷雾；
在喷雾稳定后，从雾化装置上方向雾化装置内倒入金属液，使金属液沿引导管3的轴线做自由落体。
以上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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种雾化制粉方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1：将待制粉的金属原料在常压下熔融，形成金属液；
S2：将金属液倒入雾化装置，使金属液在雾化装置内自由落体，雾化装置产生的高压水雾对金属液进行打击破碎，金属液经过高压水雾破碎形成粉末颗粒，粉末颗粒通过引导管(3)落入冷却水中；
在S2步骤中，引导管(3)内壁上形成有向下流动的水流，且在所述引导管(3)的任意横截面上水流完全覆盖所述引导管(3)的内壁，粉末颗粒在水流内随水流流动落入冷却水中。
2.一种雾化装置，其特征在于，包括：
第一安装座(1)，所述第一安装座(1)上设有第一进水通道(11)，
引导管(3)，所述引导管(3)设置在所述第一安装座(1)上，所述引导管(3)与所述第一安装座(1)间形成溢流腔(41)，所述溢流腔(41)与所述第一进水通道(11)连通。
3.根据权利要求2所述的雾化装置，其特征在于，还包括第二安装座(2)，所述第二安装座(2)上设有弧形槽，所述第二安装座(2)设置在所述第一安装座(1)上，所述引导管(3)的上端插入所述弧形槽内，所述引导管(3)与所述弧形槽的槽壁在所述引导管(3)上部形成缓冲腔(42)，在所述引导管(3)内部形成引导腔(43)，所述缓冲腔(42)连通所述溢流腔(41)与所述引导腔(43)。
4.根据权利要求3所述的雾化装置，其特征在于，所述第一安装座(1)与所述第二安装座(2)上设有第二进水通道(21)，还包括喷雾装置(5)，所述喷雾装置(5)包括：
第一水盘(51)，设置在所述第二安装座(2)上，
第二水盘(52)，设置在所述第二安装座(2)上，所述第二水盘(52)与所述第一水盘(51)间形成喷雾腔(53)与喷雾口(54)，所述喷雾腔(53)连通所述第二进水通道(21)与所述喷雾口(54)，所述喷雾口(54)的出口斜向下，使所述喷雾口(54)的出水焦点位于所述引导管(3)的轴线上。
5.根据权利要求4所述的雾化装置，其特征在于，还包括调整垫(6)，所述调整垫(6)设置在所述第一水盘(51)与所述第二安装座(2)之间，用于调整所述第一水盘(51)的高度。
6.根据权利要求2所述的雾化装置，其特征在于，还设有保护气管道(9)，所述保护气管道(9)用于向所述引导管(3)内通入惰性气体。
7.雾化装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
向第一通道内持续通入冷水，形成向引导管(3)内的溢流，在引导管(3)内壁形成水膜；
在引导管(3)内壁上形成稳定的水膜后，向第二通道内通入高压水，产生喷雾；
在喷雾稳定后，从雾化装置上方向雾化装置内倒入金属液，使金属液沿引导管(3)的轴线做自由落体。
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