CN208495809U

CN208495809U - 一种高压超声紧耦合喷嘴

Info

Publication number: CN208495809U
Application number: CN201821017343.9U
Authority: CN
Inventors: 王玄哲; 杨云冬; 邓诗志
Original assignee: MIANYANG WESTMAG TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: MIANYANG WESTMAG TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2018-06-27
Filing date: 2018-06-27
Publication date: 2019-02-15
Anticipated expiration: 2028-06-27

Abstract

本实用新型公开了一种高压超声紧耦合喷嘴，涉及雾化喷嘴技术领域，本实用新型包括喷管，喷管中心开设有溶液孔，喷管内开设有环绕溶液孔的环形气腔，环形气腔底部均布有若干与喷管外部相通的气流喷道，气流喷道包括上部的收缩段和下部的扩张段，收缩段内壁线型为维托辛思基曲线，扩张段包括从上到下依次连接的过渡段、直线段和消波段，过渡段与收缩段相连，过渡段孔径逐渐递增，直线段为圆柱形孔，消波段内壁为向外扩张的曲面，本实用新型具有结构合理、喷出的气体稳定性好、制得的金属粉末产品质量高的优点。

Description

一种高压超声紧耦合喷嘴

技术领域

本实用新型涉及雾化喷嘴技术领域，更具体的是涉及一种高压超声紧耦合喷嘴。

背景技术

在制备金属粉末行业中，气雾化技术成为生产高性能金属粉末的主要方法之一，气雾化的基本原理是用喷嘴产生的高速、高压气流将金属熔体粉碎成细小的熔滴，随后经过球化、冷却和凝固成为金属粉末的过程，因此，雾化过程中喷嘴的结构是非常关键的因素，直接决定着雾化粉末的形貌与大小、冷却速度，进而影响粉末内部的晶粒结构，最终影响产品的磁性能。

为了得到高速气流，雾化气流的线型必须是先收缩后扩张，否则即使上下游压强差再大也不可能在喷嘴出口处产生超音速气流，现有气雾化喷嘴结构设计还存在一定缺陷，喷管的前段为亚声速收缩段，作用是使气流加速，同时要保证收缩段的出口气流均匀、平直而且稳定，而现有气雾化喷嘴中收缩段的曲线结构设计不规范，而且扩张段结构简单，大多为简单的直线型或曲线型，使得喷出的气流不稳定、不均匀，导致制备的金属粉末粒径分布不均匀、粒度不够细，雾化出来的产品不规则，影响产品质量。

故如何解决上述技术问题，对于本领域技术人员来说很有现实意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为了解决现有气雾化喷嘴由于结构设计不合理导致喷出的气体不稳定、不均匀，从而影响产品质量的技术问题，本实用新型提供一种高压超声紧耦合喷嘴。

本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种高压超声紧耦合喷嘴，包括喷管，喷管中心开设有溶液孔，喷管内开设有环绕溶液孔的环形气腔，环形气腔底部均布有若干与喷管外部相通的气流喷道，气流喷道包括上部的收缩段和下部的扩张段，收缩段内壁线型为维托辛思基曲线，扩张段包括从上到下依次连接的过渡段、直线段和消波段，过渡段与收缩段相连，过渡段孔径逐渐递增，直线段为圆柱形孔，消波段内壁为向外扩张的曲面。

进一步地，气流喷道的中心轴线与溶液孔的中心轴线的夹角为θ，θ＝30-60°。

进一步地，气流喷道的数量为4-8个。

进一步地，气流喷道的总长度为L，L＝20-40mm。

进一步地，收缩段的底部为喉部，喉部的孔径为a，a＝0.6-0.8mm，直线段的孔径为b，b＝1mm-1.2mm，消波段末端的喷口处孔径为c，c＝1.4-1.5mm。

进一步地，溶液孔的孔径为d，d＝15-20mm。

工作原理：金属溶液从溶液孔流出时，同时气流进入环形气腔，并通过气流喷道的作用形成高速、高压气流将金属熔体粉碎成细小的熔滴，随后经过球化、冷却和凝固成为金属粉末。

本实用新型的有益效果如下：

1、收缩段的性能取决于收缩段进口面积和出口面积的比值及收缩段曲线形状，将收缩段内壁线型设计成维托辛思基曲线，能使气流加速，保证了收缩段的出口气流均匀、平直而且稳定，气流到达收缩段底部即喉部时，气流从亚声速变成超声速，然后依次经过扩张段中的过渡段、直线段和消波段，过渡段设计成孔径逐渐递增结构，直线段设计成圆柱形孔结构，目的都是使气流持续加速，消波段内壁设计成向外扩张的曲面结构，能将膨胀波在壁面的反射消灭，以保证实现出口气流均匀，稳定性高，最后制得的金属粉末粉体粒径分布均匀，粒度细，雾化出来的产品呈规则的圆球状，粉体材料内部多为微晶纳米晶，晶粒大小均匀，粉体的结构性能与磁性能加强，产品表面氧化少，可达到300PPM以下，能极大的提高后续成型后的产品变形量与结构强度，提高了产品质量。

2、气流喷道的中心轴线与溶液孔的中心轴线的夹角为θ，6＝30-60°，气流喷道的数量为4-8个，气流喷道的总长度为L，L＝20-40mm，收缩段的底部为喉部，喉部的孔径为a，a＝0.6-0.8mm，直线段的孔径为b，b＝1mm-1.2mm，消波段末端的喷口处孔径为c，c＝1.4-1.5mm，溶液孔的孔径为d，d＝15-20mm，根据空气动力学原理，优化设计气流喷道及溶液孔各结构参数，使喷射的气流速度超过音速，气流稳定性高、均匀性好，经过高压超音速成型技术制备的超细金属粉末，形貌大部分呈圆球形，表面光滑，可去除卫星颗粒附着，材料内部晶粒大小均匀、晶界清晰，外部磁性能可显现为Bs高、高耐直流偏置、低损耗、高抗饱和。

附图说明

图1是本实用新型一种高压超声紧耦合喷嘴的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大结构示意图；

图3是收缩段的维托辛思基曲线线型结构示意图；

图4是通过本实用新型制得的金属粉末的样貌图。

附图标记：1-喷管，2-溶液孔，3-环形气腔，4-气流喷道，4.1-收缩段，4.2-扩张段，4.2.1-过渡段，4.2.2-直线段，4.2.3-消波段。

具体实施方式

为了本技术领域的人员更好的理解本实用新型，下面结合附图和以下实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

如图1到2所示，本实施例提供一种高压超声紧耦合喷嘴，包括喷管1，喷管1中心开设有溶液孔2，喷管1内开设有环绕溶液孔2的环形气腔3，环形气腔3底部均布有若干与喷管1外部相通的气流喷道4，气流喷道4包括上部的收缩段4.1和下部的扩张段4.2，收缩段4.1内壁线型为维托辛思基曲线，扩张段4.2包括从上到下依次连接的过渡段4.2.1、直线段4.2.2和消波段4.2.3，过渡段4.2.1与收缩段4.1相连，过渡段4.2.1孔径逐渐递增，直线段4.2.2为圆柱形孔，消波段4.2.3内壁为向外扩张的曲面。

本实施例中，收缩段的性能取决于收缩段进口面积和出口面积的比值及收缩段曲线形状，将收缩段内壁线型设计成维托辛思基曲线，能使气流加速，保证了收缩段的出口气流均匀、平直而且稳定，气流到达收缩段底部即喉部时，气流从亚声速变成超声速，然后依次经过扩张段中的过渡段、直线段和消波段，过渡段设计成孔径逐渐递增结构，直线段设计成圆柱形孔结构，目的都是使气流持续加速，消波段内壁设计成向外扩张的曲面结构，能将膨胀波在壁面的反射消灭，以保证实现出口气流均匀，稳定性高，最后制得的金属粉末粉体粒径分布均匀，粒度细，雾化出来的产品呈规则的圆球状，粉体材料内部多为微晶纳米晶，晶粒大小均匀，粉体的结构性能与磁性能加强，产品表面氧化少，可达到300PPM以下，能极大的提高后续成型后的产品变形量与结构强度，提高了产品质量。

如图3所示，收缩段上任意截面半径采用如下公式进行设计：

式中：R1、R2、R分别为收缩段进口、出口及任意x处的截面半径，L1为收缩段长度。

实施例2

如图1到2所示，本实施例是在实施例1的基础上做了进一步优化，具体是，气流喷道4的中心轴线与溶液孔2的中心轴线的夹角为θ，θ＝30-60°，气流喷道4的数量为4-8个，气流喷道4的总长度为L，L＝20-40mm，收缩段4.1的底部为喉部，喉部的孔径为a，a＝0.6-0.8mm，直线段4.2.2的孔径为b，b＝1mm-1.2mm，消波段4.2.3末端的喷口处孔径为c，c＝1.4-1.5mm，溶液孔2的孔径为d，d＝15-20mm。

本实施例中，根据空气动力学原理，优化设计气流喷道及溶液孔各结构参数，使喷射的气流速度超过音速，气流稳定性高、均匀性好，经过高压超音速成型技术制备的超细金属粉末，形貌大部分呈圆球形，表面光滑，可去除卫星颗粒附着，材料内部晶粒大小均匀、晶界清晰，外部磁性能可显现为Bs高、高耐直流偏置、低损耗、高抗饱和。

实施例3

如图1到2所示，本实施例是在实施例2的基础上做了进一步优化，具体是，气流喷道4的中心轴线与溶液孔2的中心轴线的夹角为θ，θ＝45°，气流喷道4的数量为6个，气流喷道4的总长度为L，L＝30mm，收缩段4.1的底部为喉部，喉部的孔径为a，a＝0.6mm，直线段4.2.2的孔径为b，b＝1mm，消波段4.2.3末端的喷口处孔径为c，c＝1.4mm，溶液孔2的孔径为d，d＝20mm。

经过实施例3制得的金属粉末的样貌图如图4所示。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种高压超声紧耦合喷嘴，包括喷管(1)，喷管(1)中心开设有溶液孔(2)，喷管(1)内开设有环绕溶液孔(2)的环形气腔(3)，环形气腔(3)底部均布有若干与喷管(1)外部相通的气流喷道(4)，其特征在于，气流喷道(4)包括上部的收缩段(4.1)和下部的扩张段(4.2)，收缩段(4.1)内壁线型为维托辛思基曲线，扩张段(4.2)包括从上到下依次连接的过渡段(4.2.1)、直线段(4.2.2)和消波段(4.2.3)，过渡段(4.2.1)与收缩段(4.1)相连，过渡段(4.2.1)孔径逐渐递增，直线段(4.2.2)为圆柱形孔，消波段(4.2.3)内壁为向外扩张的曲面。

2.根据权利要求1所述的一种高压超声紧耦合喷嘴，其特征在于，气流喷道(4)的中心轴线与溶液孔(2)的中心轴线的夹角为θ，θ＝30-60°。

3.根据权利要求2所述的一种高压超声紧耦合喷嘴，其特征在于，气流喷道(4)的数量为4-8个。

4.根据权利要求2或3所述的一种高压超声紧耦合喷嘴，其特征在于，气流喷道(4)的总长度为L，L＝20-40mm。

5.根据权利要求4所述的一种高压超声紧耦合喷嘴，其特征在于，收缩段(4.1)的底部为喉部，喉部的孔径为a，a＝0.6-0.8mm，直线段(4.2.2)的孔径为b，b＝1mm-1.2mm，消波段(4.2.3)末端的喷口处孔径为c，c＝1.4-1.5mm。

6.根据权利要求5所述的一种高压超声紧耦合喷嘴，其特征在于，溶液孔(2)的孔径为d，d＝15-20mm。