CN117840442A - 一种预成膜旋流扩散气雾化设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种预成膜旋流扩散气雾化设备，涉及增材制造技术领域。通过设置上导流部，能够使导流嘴流出的金属熔体形成金属熔体液膜，有利于提高导流嘴流出金属熔体流量的稳定性，以及提高金属熔体预成膜过程的稳定性，超音速雾化气流控制的回流区的气流由下导流部引导流向上导流部的边缘位置以冲击金属熔体液膜，增强了金属熔体液膜的扰动，有效提高雾化效果，由旋流喷盘喷出的旋流使超音速雾化气流交汇区下方的气液混合射流进行径向扩散，以降低气液混合射流在单位空间内雾化形成熔滴或粉末的数量密度，降低不同尺寸熔滴和粉末之间碰撞、融合以及黏连的机率，从而降低卫星粉比率，有利于提升预成膜旋流扩散气雾化设备的雾化效率。

Description

一种预成膜旋流扩散气雾化设备

技术领域

本申请涉及增材制造技术领域，具体而言，涉及一种预成膜旋流扩散气雾化设备。

背景技术

真空感应熔炼惰性气体雾化制粉技术是增材制造金属粉末原料的重要制备工艺之一，该工艺核心器件为紧耦合气雾化喷嘴，真空感应熔炼惰性气体雾化过程为：中间包内的高温金属熔体通过导流嘴形成液流，导流嘴出口处高温金属熔体液流与紧耦合环缝气雾化喷嘴或者环孔气雾化喷嘴喷出的超音速雾化气流相互作用，高温金属熔体液流发生破碎雾化并快速凝固形成金属粉末。雾化作业产生的气液混合射流的径向尺寸沿着气液混合射流的流动方向不断扩张，但金属熔体雾化发生在超音速雾化气流交汇区附近，此时气液混合射流的径向尺寸小，如果成倍数提高导流嘴出口处金属熔体液流流量，会导致单位空间内雾化产生的熔滴数量急剧增多，从而引起不同尺寸熔滴之间的相互碰撞、融合及黏连，限制了真空感应熔炼气雾化设备单位时间雾化效率进一步提升。紧耦合气雾化喷嘴雾化制备金属粉末过程中，导流嘴出口的金属熔体液流是一种预膜式破碎，一般通过降低导流嘴出口液膜的特征尺度（即导流嘴出口流出的液膜尺寸）以使得雾化粉末粒径更小，常规气雾化设备导流嘴出口直径一般处于2-6mm之间，紧耦合雾化喷盘用于安装导流嘴管道的中心通孔直径一般也处于20mm以下，难以通过对导流嘴出口液流进行被动式或者主动式控制来提高金属熔体液流预成膜的稳定性，金属熔体液流的预成膜过程受超音速雾化射流的控制，但是由于超音速射流的湍流脉动效应，这种控制也很难形成稳定的金属熔体液膜，造成制备的金属粉末收得率一直较低且不稳定。

针对上述问题，目前尚未有有效的技术解决方案。

发明内容

本申请的目的在于提供一种预成膜旋流扩散气雾化设备，能够增强金属熔体液膜的扰动，有效提高雾化效果，提高导流嘴流出金属熔体流量的稳定性，提高金属熔体预成膜过程的稳定性，降低卫星粉比率，从而有利于提升预成膜旋流扩散气雾化设备单位时间的雾化效率。

本申请提供了一种预成膜旋流扩散气雾化设备，包括：熔炼室、雾化室、导流嘴、雾化喷盘、导流体和旋流喷盘；

所述熔炼室包括熔炼坩埚和中间包，所述熔炼坩埚用于将金属母料熔炼成金属熔体，所述中间包用于盛接所述金属熔体；

所述雾化室设置在所述熔炼室的下方，所述导流嘴设置在所述中间包的下方且伸入所述雾化室，所述导流体同轴设置在所述导流嘴的出口处，所述导流体为回转体，所述导流体包括上导流部和下导流部，所述上导流部的母线为第一倾斜线，所述第一倾斜线从上至下逐渐远离所述导流嘴的中心轴线，所述下导流部的母线为第二倾斜线，所述第二倾斜线从上至下逐渐靠近所述导流嘴的中心轴线，所述导流嘴流出的所述金属熔体沿所述上导流部的周面流动形成金属熔体液膜，所述雾化喷盘同轴设置在所述导流嘴的下段，且所述雾化喷盘的喷射方向朝向所述上导流部的边缘位置，所述雾化喷盘用于喷出超音速雾化气流以雾化所述上导流部的边缘位置流出的所述金属熔体液膜，所述下导流部用于引导由超音速雾化气流控制的回流区的气流流向所述上导流部的边缘位置以冲击所述金属熔体液膜；

所述旋流喷盘同轴设置在所述导流体的下方且位于所述超音速雾化气流的交汇处的正下方，所述旋流喷盘用于向上喷出旋流以使所述超音速雾化气流的交汇处的下方的气液混合射流进行径向扩散，所述超音速雾化气流的交汇处是指所述雾化喷盘的喷射方向矢量与所述雾化喷盘的中心轴线的交点。

通过上述设置，能够增强金属熔体液膜的扰动，有效提高雾化效果，提高导流嘴流出金属熔体流量的稳定性，提高金属熔体预成膜过程的稳定性，降低卫星粉比率，从而有利于提升预成膜旋流扩散气雾化设备单位时间的雾化效率。

可选地，所述第一倾斜线与所述导流嘴的中心轴线之间具有第一夹角，所述第一夹角的范围为90°-150°。

通过设置第一夹角，可有效保证金属熔体在重力作用下向下流出，避免金属熔体返喷导流嘴的可能性，从而防止堵塞导流嘴或者雾化喷盘。

可选地，所述第二倾斜线与所述导流嘴的中心轴线之间具有第二夹角，所述第二夹角满足以下关系：

60°≤A-B≤90°；

式中，A为第一夹角，B为第二夹角。

通过设置第二夹角，使下导流部引导由超音速雾化气流控制的回流区的气流更好地扰动上导流部的边缘位置流出的金属熔体液膜。

可选地，所述旋流喷盘位于所述超音速雾化气流的交汇处的正下方30mm-300mm处。

可选地，所述旋流喷盘从下至上依次连接有进气段、稳定段和出风段，所述进气段设置有倾斜朝上的输气口，所述进气段的流道宽度从下至上逐渐收缩，所述稳定段的流道宽度不变，所述出风段的流道宽度从下至上逐渐扩张。

可选地，所述导流嘴包括从上至下依次连接的引流段、中间段和出口段，所述出口段的内流道的横截面形状为圆环形。

可选地，所述引流段和所述中间段的内流道的横截面形状均为圆环形，所述中间段的内流道的宽度从上至下逐渐减小。

可选地，所述上导流部的顶部设置有第一凸起部，所述第一凸起部与所述中间段和/或所述引流段螺纹连接。

可选地，所述引流段的内流道的横截面形状为圆形。

可选地，所述中间段与所述引流段的下端的外壁面螺纹连接，所述上导流部的顶部设置有第二凸起部，所述第二凸起部设置有凹槽，所述凹槽沿径向贯通所述第二凸起部的左右两侧，所述第二凸起部与所述引流段的下端的内壁面螺纹连接，所述凹槽与所述引流段的内流道连通，所述中间段的壁体与所述第二凸起部的壁体之间形成间隙，且所述间隙与所述凹槽连通，所述间隙的下端为所述出口段，所述凹槽用于承接所述引流段流出的金属熔体并引导至所述间隙中。

可选地，所述间隙的宽度从上至下逐渐减小。

可选地，所述雾化室的顶部设置有布风器，所述布风器用于向所述雾化室提供气流以抑制未凝固熔滴撞击所述雾化室的内壁面以及抑制上升回流。

可选地，还包括第一收粉罐、第二收粉罐、第三收粉罐、旋风分离器、除尘器和引风机；

所述第一收粉罐设置在所述雾化室的出口的下方且与所述雾化室出口连通，所述雾化室的侧方通过第一管道与所述旋风分离器连通，所述旋风分离器的下方设置有第二收粉罐，所述旋风分离器的上方通过第二管道与所述除尘器连通，所述第三收粉罐设置在所述除尘器的下方，所述除尘器的侧方设置有第一开口与所述引风机连通；

所述第一收粉罐用于收集所述雾化室中的粗粒径粉末，所述第二收粉罐用于收集所述旋风分离器中的细粒径粉末，所述第三收粉罐用于收集所述除尘器中的超细粒径粉末，所述引风机用于对所述雾化室的排气提供流动的抽吸力，其中，所述粗粒径粉末的平均粒径比所述细粒径粉末大，所述细粒径粉末的平均粒径比所述超细粒径粉末大。

可选地，还包括第一回风机和换热器，所述第一回风机与所述除尘器连通，所述第一回风机用于将所述除尘器排出的气体进行升压，所述换热器与所述第一回风机连接，所述换热器用于对所述第一回风机排出的气体进行换热，并通过第三管道与所述布风器连通。

可选地，还包括第四管道和第二回风机，所述第二回风机与所述换热器的输出口连通，所述第二回风机与所述第四管道连通，所述第四管道与所述旋流喷盘连通。

由上可知，本申请提供的预成膜旋流扩散气雾化设备，通过设置上导流部，能够使导流嘴流出的金属熔体形成金属熔体液膜，超音速雾化气流控制的回流区的气流由下导流部引导流向上导流部的边缘位置而冲击金属熔体液膜，增强了金属熔体液膜的扰动，有效提高雾化效果，由于导流体隔绝了超音速雾化气流控制的回流区的气流对导流嘴出口的直接冲击，能够防止金属熔体的液流返喷导流嘴或雾化喷盘，同时有利于提高导流嘴流出金属熔体流量的稳定性，以及提高金属熔体预成膜过程的稳定性，由旋流喷盘喷出的旋流使超音速雾化气流交汇区下方的气液混合射流进行径向扩散，以降低气液混合射流在单位空间内雾化形成熔滴或粉末的数量密度，降低不同尺寸熔滴和粉末之间碰撞、融合以及黏连的机率，从而降低卫星粉比率，有利于提升预成膜旋流扩散气雾化设备的雾化效率。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本申请实施例提供的预成膜旋流扩散气雾化设备的整体结构图。

图2为本申请实施例提供的导流嘴、雾化喷盘和导流体的位置示意图。

图3为本申请实施例提供的雾化喷盘和旋流喷盘的位置示意图。

图4为本申请实施例提供的其中一种导流嘴和导流体的结构示意图。

图5为本申请实施例提供的第一凸起部的结构示意图。

图6为本申请实施例提供的另一种导流嘴和导流体的结构示意图。

图7为本申请实施例提供的引流段的结构示意图。

图8为本申请实施例提供的中间段的结构示意图。

图9为本申请实施例提供的第二凸起部的结构示意图。

标号说明：100、熔炼室；101、熔炼坩埚；102、中间包；110、雾化室；120、导流嘴；121、引流段；122、中间段；123、出口段；130、雾化喷盘；140、导流体；141、上导流部；1411、第一凸起部；1412、第二凸起部；1413、凹槽；142、下导流部；150、旋流喷盘；151、进气段；1511、输气口；152、稳定段；153、出风段；160、间隙；170、布风器；171、第一收粉罐；172、第二收粉罐；173、第三收粉罐；174、旋风分离器；175、除尘器；176、引风机；177、第一回风机；178、换热器；179、第二回风机；180、第三管道；181、第四管道。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

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。同时，在本申请的描述中，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。

请参照图1，图1是本申请一些实施例中的预成膜旋流扩散气雾化设备的整体结构图。能够增强金属熔体液膜的扰动，有效提高雾化效果，提高导流嘴流出金属熔体流量的稳定性，提高金属熔体预成膜过程的稳定性，降低卫星粉比率，从而有利于提升预成膜旋流扩散气雾化设备的雾化效率。

本申请提供的一种预成膜旋流扩散气雾化设备，包括：熔炼室100、雾化室110、导流嘴120、雾化喷盘130、导流体140和旋流喷盘150；

熔炼室100包括熔炼坩埚101和中间包102，熔炼坩埚101用于将金属母料熔炼成金属熔体，中间包102用于盛接金属熔体；

雾化室110设置在熔炼室100的下方，导流嘴120设置在中间包102的下方且伸入雾化室110，导流体140同轴设置在导流嘴120的出口处，导流体140为回转体，导流体140包括上导流部141和下导流部142，上导流部141的母线为第一倾斜线，第一倾斜线从上至下逐渐远离导流嘴120的中心轴线，下导流部142的母线为第二倾斜线，第二倾斜线从上至下逐渐靠近导流嘴120的中心轴线，导流嘴120流出的金属熔体沿上导流部141的周面流动形成金属熔体液膜，雾化喷盘130同轴设置在导流嘴120的下段，且雾化喷盘130的喷射方向朝向上导流部141的边缘位置，雾化喷盘130用于喷出超音速雾化气流以雾化上导流部141的边缘位置流出的金属熔体液膜，下导流部142用于引导由超音速雾化气流控制的回流区的气流流向上导流部141的边缘位置以冲击金属熔体液膜；

旋流喷盘150同轴设置在导流体140的下方且位于超音速雾化气流的交汇处的正下方，旋流喷盘150用于向上喷出旋流以使超音速雾化气流的交汇处的下方的气液混合射流进行径向扩散，超音速雾化气流的交汇处是指雾化喷盘130的喷射方向矢量与雾化喷盘130的中心轴线的交点（即图3中O点）。

具体地，如图1-图3所示，通过设置上导流部141和下导流部142，导流嘴120流出的金属熔体沿上导流部141的周面流动，金属熔体的厚度在流动过程中不断减薄，最后从上导流部141的边缘位置流出以形成更薄的金属熔体液膜，薄金属熔体液膜随后被雾化喷盘130喷出的超音速雾化气流雾化，其中，超音速雾化气流控制的回流区的气流由下导流部142引导流向上导流部141的边缘位置而冲击金属熔体液膜，增强了金属熔体液膜的扰动，有效提高雾化效果，由于导流体140隔绝了超音速雾化气流控制的回流区的气流对导流嘴120出口的直接冲击，能够防止金属熔体的液流返喷导流嘴120或雾化喷盘130，同时有利于提高导流嘴120流出金属熔体流量的稳定性，以及提高金属熔体预成膜过程的稳定性；通过在导流体140的下方且位于超音速雾化气流的交汇处的正下方设置旋流喷盘150，由旋流喷盘150喷出的旋流使超音速雾化气流交汇区下方的气液混合射流（由超音速雾化气流和雾化产生的金属熔滴组成的气液混合射流）进行径向扩散，以降低气液混合射流在单位空间内雾化形成熔滴或粉末的数量密度，降低不同尺寸熔滴和粉末之间碰撞、融合以及黏连的机率，从而降低卫星粉比率，有利于提升预成膜旋流扩散气雾化设备的雾化效率。

工作过程：导流嘴120出口处的高温金属熔体液流首先落在导流体140的上导流部141，并在上导流部141的表面流动形成满足雾化工艺要求的薄液膜（金属熔体液膜），随后金属熔体液膜在流动过程形成的初速度和超音速雾化气流控制的回流区的气流作用下进入雾化区，被超音速雾化气流雾化，从而与超音速雾化气流形成第一次气液混合射流，第一次气液混合射流继续向下方发展，并在流动极短的空间距离后被旋流喷盘150喷出的强旋流沿径向扩散，第一气液混合射流在径向上的尺寸受到强旋流的作用而突然增大，极大降低单位空间内不同尺寸熔滴和粉末之间碰撞、融合以及黏连的机率，从而降低卫星粉比率，强旋流和第一次气液混合射流形成第二次气液混合射流，第二次气液混合射流的不同尺寸熔滴在随后飞行过程中完成冷却和凝固，最终全部形成粉末。

其中，雾化喷盘130的气流通道可以是环缝型，也可以是环孔型，雾化喷盘130的中心通孔直径为D，D值范围为20mm-100mm之间，可根据实际需要设置，在雾化喷盘130的径向截面上，雾化喷盘130喷出的超音速雾化气流的中心轴线（即喷射方向矢量所在的直线）与中心通孔的中轴线之间的气流冲角为第三夹角C，第三夹角C处于15°-60°之间。

其中，上导流部141和下导流部142优选是一体成型结构，但不仅限于此。

在一些实施方式中，第一倾斜线与导流嘴120的中心轴线之间具有第一夹角A，第一夹角A的范围为90°-150°。

具体地，通过设置第一夹角A，可有效保证金属熔体在重力作用下向下流出，避免金属熔体返喷导流嘴120的可能性，从而防止堵塞导流嘴120或者雾化喷盘130。

在一些实施方式中，第二倾斜线与导流嘴120的中心轴线之间具有第二夹角B，第二夹角B满足以下关系：

60°≤A-B≤90°；

式中，A为第一夹角，B为第二夹角。

具体地，通过设置第二夹角B，使下导流部142引导由超音速雾化气流控制的回流区的气流更好地扰动上导流部141的边缘位置流出的金属熔体液膜。

在一些实施方式中，旋流喷盘150位于超音速雾化气流的交汇处的正下方30mm-300mm处（图3中的H距离）。

具体地，通过设置旋流喷盘150位于超音速雾化气流的交汇处的正下方30mm-300mm处，从而可以对刚雾化作业形成的第一次气液混合射流进行突然的径向扩散，此外，旋流喷盘150喷出的强旋流会在旋流喷盘150的上方产生负压区，从而使得第一次气液混合射流加速向下流动，有利于提高雾化效率。

在一些实施方式中，旋流喷盘150从下至上依次连接有进气段151、稳定段152和出风段153，进气段151设置有倾斜朝上的输气口1511，进气段151的流道宽度从下至上逐渐收缩，稳定段152的流道宽度不变，出风段153的流道宽度从下至上逐渐扩张。

具体地，如图3所示，惰性气体从输气口1511进入旋流喷盘150的进气段151，其中，可以在进气段151流道内壁上设置螺旋引流件或者使输气口1511沿进气段151流道内壁的切向流入进气段151流道，随后形成的旋流向上依次经过稳定段152和出风段153，最后形成发散的强旋流喷出，强旋流直接推动雾化作业形成的第一次气液混合射流进行径向扩散，从而降低气液混合射流中单位空间内不同尺寸熔滴的数量密度，降低不同尺寸熔滴和粉末之间碰撞、融合以及黏连的机率，从而使得预成膜旋流扩散气雾化设备在单位时间内雾化更多的金属熔体，也即可以实现预成膜旋流扩散气雾化设备在单位时间内雾化效率的提升，其中，旋流喷盘150为回转体。

其中，本申请的上下方向是基于附图所示的方向，并不代表实际使用方向。

在一些实施方式中，导流嘴120包括从上至下依次连接的引流段121、中间段122和出口段123，出口段123的内流道的横截面形状为圆环形。

具体地，如图4和图6所示，通过设置出口段123的内流道的横截面形状为圆环形，使导流嘴120流出的金属熔体能够均匀地流向上导流部141。

其中，出口段123的内流道的宽度不小于8mm。

在一些实施方式中，引流段121和中间段122的内流道的横截面形状均为圆环形，中间段122的内流道的宽度从上至下逐渐减小。

具体地，如图4所示，通过设置引流段121和中间段122的内流道的横截面形状均为圆环形，可以大幅度提高预成膜旋流扩散气雾化设备在单位时间内雾化的金属熔体流量，也即提高了预成膜旋流扩散气雾化设备的生产效率；通过设置中间段122的内流道的宽度从上至下逐渐减小，可以平缓过渡引流段121与出口段123之间的内流道宽度，降低出口段123流出的金属熔体发生飞溅的机率。

在一些实施方式中，上导流部141的顶部设置有第一凸起部1411，第一凸起部1411与中间段122和/或引流段121螺纹连接。

具体地，如图5所示，通过在上导流部141的顶部设置有第一凸起部1411，第一凸起部1411的周面上设置有外螺纹，导流嘴120同轴地设置有中心孔（可以是从下向上延伸的盲孔，也可以是沿轴向贯通导流嘴120上下端的通孔），该中心孔的下部设置有内螺纹，由第一凸起部1411与中间段122和/或引流段121螺纹连接，从而实现上导流部141的可拆卸，其中，第一凸起部1411与中间段122螺纹连接，也可以第一凸起部1411与引流段121螺纹连接，还可以第一凸起部1411与中间段122和引流段121均用螺纹连接。

在一些实施方式中，引流段121的内流道的横截面形状为圆形。

在一些实施方式中，中间段122与引流段121的下端的外壁面螺纹连接，上导流部141的顶部设置有第二凸起部1412，第二凸起部1412设置有凹槽1413，凹槽1413沿径向贯通第二凸起部1412的左右两侧，第二凸起部1412与引流段121的下端的内壁面螺纹连接，凹槽1413与引流段121的内流道连通，中间段122的壁体与第二凸起部1412的壁体之间形成间隙160，且间隙160与凹槽1413连通，间隙160的下端为出口段123，凹槽1413用于承接引流段121流出的金属熔体并引导至间隙160中。

具体地，如图6-图9所示，当引流段121的内流道的横截面形状为圆形时，中间段122与引流段121的下端的外壁面螺纹连接（具体地，引流段121的下端外周设置有外螺纹，中间段122设置有对应的内螺纹），通过在第二凸起部1412设置有凹槽1413，凹槽1413沿径向贯通第二凸起部1412的左右两侧，第二凸起部1412与引流段121的下端的内壁面（如图7所示）螺纹连接，从而实现导流嘴120与上导流部141的连接，使导流嘴120流出的金属熔体能够均匀地流向上导流部141，其中，在图8中，中间段122和出口段123可以是一体成型结构，但不限于此。

在一些实施方式中，间隙160的宽度从上至下逐渐减小。

具体地，如图6所示，通过设置间隙160的宽度从上至下逐渐减小，从而可以降低导流嘴120流出的金属熔体发生飞溅的机率。

在一些实施方式中，雾化室110的顶部设置有布风器170，布风器170用于向雾化室110提供气流以抑制未凝固熔滴撞击雾化室110的内壁面以及抑制上升回流。

具体地，如图1所示，由于旋流喷盘150喷出的强旋流会使第一次气液混合射流进行突然的径向扩散，可能导致第二次气液混合射流内未凝固的熔滴撞击雾化室110的内壁面以及形成向上的回流区，向上的回流区可能会导致卫星粉比率大幅度增加，因此，在雾化室110的顶部设置布风器170，布风器170向雾化室110提供向下的气流以抑制未凝固熔滴撞击雾化室110的内壁面以及抑制上升回流，从而有效降低卫星粉比率。

在一些实施例中，还包括第一收粉罐171、第二收粉罐172、第三收粉罐173、旋风分离器174、除尘器175和引风机176；

第一收粉罐171设置在雾化室110的出口的下方且与雾化室110出口连通，雾化室110的侧方通过第一管道与旋风分离器174连通，旋风分离器174的下方设置有第二收粉罐172，旋风分离器174的上方通过第二管道与除尘器175连通，第三收粉罐173设置在除尘器175的下方，除尘器175的侧方设置有第一开口与引风机176连通；

第一收粉罐171用于收集雾化室110中的粗粒径粉末，第二收粉罐172用于收集旋风分离器174中的细粒径粉末，第三收粉罐173用于收集除尘器175中的超细粒径粉末，引风机176用于对雾化室110的排气提供流动的抽吸力，其中，粗粒径粉末的平均粒径比细粒径粉末大，细粒径粉末的平均粒径比超细粒径粉末大（本文中的粗粒径粉末、细粒径粉末、超细粒径粉末是相对概念，不同粒径的粉末中，平均粒径较大的粉末就是粗粒径粉末，平均粒径比粗粒径粉末的平均粒径小的是细粒径粉末，平均粒径比细粒径粉末的平均粒径小的是超细粒径粉末）。

具体地，如图1所示，雾化室110内的粗粒径粉末会落入第一收粉罐171中，在引风机176的抽吸力作用下，雾化室110内的气流伴随一些细粒径粉末和超细粒径粉末通过第一管道进入旋风分离器174内，旋风分离器174分离排风中的细粒径粉末和超细粒径粉末，细粒径粉末由旋风分离器174下方的第二收粉罐172收集，还有超细粒径粉末继续随气流通过第二管道离开旋风分离器174，随后进入除尘器175中，除尘器175通过过滤芯拦截气流中不能排放到大气环境的超细粒径粉末，并落入除尘器175下方的第三收粉罐173中。

在一些实施例中，还包括第一回风机177和换热器178，第一回风机177与除尘器175连通，第一回风机177用于将除尘器175排出的气体进行升压，换热器178与第一回风机177连接，换热器178用于对第一回风机177排出的气体进行换热，并通过第三管道180与布风器170连通。

具体地，除尘器175中除去粉末后的气流会有一部分直接通过第一回风机177进行升压，由于该气体的温度较高，所以由换热器178进行温度处理（除尘器175输出的气体的温度比较高，需要对温度进行调整，具体温度要求可根据实际需要设置），然后通过第三管道180向布风器170提供气体，一方面，可以防止布风器170直接使用常温的气体对液膜产生较大温降影响雾化效果，另一方面，无需额外加热布风器170的气体，将较高温度的气体进行换热处理后循环使用，有利于降低生产成本。

在一些实施例中，还包括第四管道181和第二回风机179，第二回风机179与换热器178的输出口连通，第二回风机179与第四管道181连通，第四管道181与旋流喷盘150连通。

具体地，由于旋流喷盘150对供气有一定压力要求，因此，对换热器178处理后的气体再通过第二回风机179处理以升高压力，然后再由第四管道181向旋流喷盘150输送气体，实现气体的循环使用，有利于降低生产成本。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种预成膜旋流扩散气雾化设备，其特征在于，包括：熔炼室（100）、雾化室（110）、导流嘴（120）、雾化喷盘（130）、导流体（140）和旋流喷盘（150）；

所述熔炼室（100）包括熔炼坩埚（101）和中间包（102），所述熔炼坩埚（101）用于将金属母料熔炼成金属熔体，所述中间包（102）用于盛接所述金属熔体；

所述雾化室（110）设置在所述熔炼室（100）的下方，所述导流嘴（120）设置在所述中间包（102）的下方且伸入所述雾化室（110），所述导流体（140）同轴设置在所述导流嘴（120）的出口处，所述导流体（140）为回转体，所述导流体（140）包括上导流部（141）和下导流部（142），所述上导流部（141）的母线为第一倾斜线，所述第一倾斜线从上至下逐渐远离所述导流嘴（120）的中心轴线，所述下导流部（142）的母线为第二倾斜线，所述第二倾斜线从上至下逐渐靠近所述导流嘴（120）的中心轴线，所述导流嘴（120）流出的所述金属熔体沿所述上导流部（141）的周面流动形成金属熔体液膜，所述雾化喷盘（130）同轴设置在所述导流嘴（120）的下段，且所述雾化喷盘（130）的喷射方向朝向所述上导流部（141）的边缘位置，所述雾化喷盘（130）用于喷出超音速雾化气流以雾化所述上导流部（141）的边缘位置流出的所述金属熔体液膜，所述下导流部（142）用于引导由超音速雾化气流控制的回流区的气流流向所述上导流部（141）的边缘位置以冲击所述金属熔体液膜；

所述旋流喷盘（150）同轴设置在所述导流体（140）的下方且位于所述超音速雾化气流的交汇处的正下方，所述旋流喷盘（150）用于向上喷出旋流以使所述超音速雾化气流的交汇处的下方的气液混合射流进行径向扩散，所述超音速雾化气流的交汇处是指所述雾化喷盘（130）的喷射方向矢量与所述雾化喷盘（130）的中心轴线的交点。

2.根据权利要求1所述的预成膜旋流扩散气雾化设备，其特征在于，所述第一倾斜线与所述导流嘴（120）的中心轴线之间具有第一夹角，所述第一夹角的范围为90°-150°。

3.根据权利要求2所述的预成膜旋流扩散气雾化设备，其特征在于，所述第二倾斜线与所述导流嘴（120）的中心轴线之间具有第二夹角，所述第二夹角满足以下关系：

60°≤A-B≤90°；

式中，A为第一夹角，B为第二夹角。

4.根据权利要求1所述的预成膜旋流扩散气雾化设备，其特征在于，所述旋流喷盘（150）位于所述超音速雾化气流的交汇处的正下方30mm-300mm处。

5.根据权利要求1所述的预成膜旋流扩散气雾化设备，其特征在于，所述旋流喷盘（150）从下至上依次连接有进气段（151）、稳定段（152）和出风段（153），所述进气段（151）设置有倾斜朝上的输气口（1511），所述进气段（151）的流道宽度从下至上逐渐收缩，所述稳定段（152）的流道宽度不变，所述出风段（153）的流道宽度从下至上逐渐扩张。

6.根据权利要求1所述的预成膜旋流扩散气雾化设备，其特征在于，所述导流嘴（120）包括从上至下依次连接的引流段（121）、中间段（122）和出口段（123），所述出口段（123）的内流道的横截面形状为圆环形。

7.根据权利要求6所述的预成膜旋流扩散气雾化设备，其特征在于，所述引流段（121）和所述中间段（122）的内流道的横截面形状均为圆环形，所述中间段（122）的内流道的宽度从上至下逐渐减小。

8.根据权利要求7所述的预成膜旋流扩散气雾化设备，其特征在于，所述上导流部（141）的顶部设置有第一凸起部（1411），所述第一凸起部（1411）与所述中间段（122）和/或所述引流段（121）螺纹连接。

9.根据权利要求6所述的预成膜旋流扩散气雾化设备，其特征在于，所述引流段（121）的内流道的横截面形状为圆形。

10.根据权利要求9所述的预成膜旋流扩散气雾化设备，其特征在于，所述中间段（122）与所述引流段（121）的下端的外壁面螺纹连接，所述上导流部（141）的顶部设置有第二凸起部（1412），所述第二凸起部（1412）设置有凹槽（1413），所述凹槽（1413）沿径向贯通所述第二凸起部（1412）的左右两侧，所述第二凸起部（1412）与所述引流段（121）的下端的内壁面螺纹连接，所述凹槽（1413）与所述引流段（121）的内流道连通，所述中间段（122）的壁体与所述第二凸起部（1412）的壁体之间形成间隙（160），且所述间隙（160）与所述凹槽（1413）连通，所述间隙（160）的下端为所述出口段（123），所述凹槽（1413）用于承接所述引流段（121）流出的金属熔体并引导至所述间隙（160）中。

11.根据权利要求10所述的预成膜旋流扩散气雾化设备，其特征在于，所述间隙（160）的宽度从上至下逐渐减小。

12.根据权利要求1所述的预成膜旋流扩散气雾化设备，其特征在于，所述雾化室（110）的顶部设置有布风器（170），所述布风器（170）用于向所述雾化室（110）提供气流以抑制未凝固熔滴撞击所述雾化室（110）的内壁面以及抑制上升回流。

13.根据权利要求12所述的预成膜旋流扩散气雾化设备，其特征在于，还包括第一收粉罐（171）、第二收粉罐（172）、第三收粉罐（173）、旋风分离器（174）、除尘器（175）和引风机（176）；

所述第一收粉罐（171）设置在所述雾化室（110）的出口的下方且与所述雾化室（110）出口连通，所述雾化室（110）的侧方通过第一管道与所述旋风分离器（174）连通，所述旋风分离器（174）的下方设置有第二收粉罐（172），所述旋风分离器（174）的上方通过第二管道与所述除尘器（175）连通，所述第三收粉罐（173）设置在所述除尘器（175）的下方，所述除尘器（175）的侧方设置有第一开口与所述引风机（176）连通；

所述第一收粉罐（171）用于收集所述雾化室（110）中的粗粒径粉末，所述第二收粉罐（172）用于收集所述旋风分离器（174）中的细粒径粉末，所述第三收粉罐（173）用于收集所述除尘器（175）中的超细粒径粉末，所述引风机（176）用于对所述雾化室（110）的排气提供流动的抽吸力，其中，所述粗粒径粉末的平均粒径比所述细粒径粉末大，所述细粒径粉末的平均粒径比所述超细粒径粉末大。

14.根据权利要求13所述的预成膜旋流扩散气雾化设备，其特征在于，还包括第一回风机（177）和换热器（178），所述第一回风机（177）与所述除尘器（175）连通，所述第一回风机（177）用于将所述除尘器（175）排出的气体进行升压，所述换热器（178）与所述第一回风机（177）连接，所述换热器（178）用于对所述第一回风机（177）排出的气体进行换热，并通过第三管道（180）与所述布风器（170）连通。

15.根据权利要求14所述的预成膜旋流扩散气雾化设备，其特征在于，还包括第四管道（181）和第二回风机（179），所述第二回风机（179）与所述换热器（178）的输出口连通，所述第二回风机（179）与所述第四管道（181）连通，所述第四管道（181）与所述旋流喷盘（150）连通。