CN209902258U - 具有拉乌尔结构喷口的石墨杯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有拉乌尔结构喷口的石墨杯；其包括杯本体和设置于杯本体中心轴线上的气流通道，所述气流通道具有进气口、出气口、连接进气口和出气口的蜂腰流道；所述进气口直径大于所述出气口直径，所述出气口直径大于所述蜂腰流道的最窄处直径；在水气联合雾化中氮气流通过具有拉乌尔结构的石墨杯被加速向下射出，在喷盘上下部形成压力差，增加的压力差会加强金属液流预破碎效果，得到规则近球形的粉末颗粒的比例就会更大，从而提高了粉末产品的球形率和良品率。

Description

具有拉乌尔结构喷口的石墨杯

技术领域

本实用新型涉及一种水雾化制粉设备中的石墨杯，尤其是指一种具有拉乌尔结构喷口的石墨杯。

背景技术

水气联合雾化制粉方法制备的金属粉末产品越来越多的应用于各种粉末冶金零件制造中，比如精密铸造、金属注射成型(MIM)、粉末模具钢、粉末高速钢等。这是因为水气联合雾化制粉方法得到的金属粉末具有超细粒径、规则近球形的形貌、以及较低的氧含量和较高的纯度。在水气联合雾化设备(如图1所示)中石墨杯放置于喷盘的顶端，其作用是使高温金属溶液流穿过的同时，将喷盘上部的氮气流汇集并伴随金属液流同时穿过；氮气流不仅有保护金属液流不被氧化的作用，同时氮气流在石墨杯中被加速向下射出，在喷盘上部形成一定真空负压，而在喷盘下部形成一定正压，这种压力差的作用是将金属液流在喷盘下部被预破碎，再经过从喷嘴射出的高速高压水流被破碎成细小的颗粒；因此氮气流在经过石墨杯时，被加速越大，喷盘上部的负压越大，下部的正压也越大，从而压力差就会增加；增加的压力差会加强金属液流预破碎效果，得到规则近球形的粉末颗粒的比例就会更大，从而提高了粉末产品的球形率和良品率。

目前一般传统使用的石墨杯是简单的倒锥形(如图2所示)，对气体的加速效果不理想；根据拉乌尔喷嘴原理，气体经过拉乌尔喷嘴，被压缩后再被射出，可以大幅度提高射流的速度；因此，拉乌尔喷嘴结构广泛应用于火箭、导弹尾喷管，液体喷枪(如农药喷射、冲洗设备)等领域。

目前随着MIM(金属注射成型)制造工艺的完善，使用雾化不锈钢粉末，如316L，304L，17-4PH粉末等作为原料，进行MIM工艺制造各种机械零件，装饰件，甚至军工产品；MIM制造技术对雾化不锈钢粉末的基本要求是粒度细，球形度好，流动性高，振实密度大；只有满足以上条件的雾化不锈钢粉末才能制造质量合格的不锈钢制品；而使用传统普通石墨杯进行水气联合雾化得到的不锈钢粉末振实密度只有4.4-4.6g/cm3，粉末形貌为近球形，且有不少粗大的非球形颗粒存在，筛分合格率仅有75-85％。

有鉴于此，本设计人针对上述石墨杯结构设计上未臻完善所导致的诸多缺失及不便，而深入构思，且积极研究改良试做而开发设计出本案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种石墨杯，在水气联合雾化过程中，大幅度提高氮气流经过石墨杯后的射速，增大喷盘上部的负压真空度，从而提高雾化效率，提高了金属粉末的球形率和良品率。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种具有拉乌尔结构喷口的石墨杯，其包括杯本体和设置于杯本体中心轴线上的气流通道，所述气流通道具有进气口、出气口、连接进气口和出气口的蜂腰流道；所述进气口直径大于所述出气口直径，所述出气口直径大于所述蜂腰流道的最窄处直径。

所述进气口直径为85mm，所述出气口直径为65mm，所述蜂腰流道的最窄处直径为40mm。

所述杯本体的总高度为80mm。

所述进气口到所述蜂腰流道的最窄处的距离小于所述出气口到所述蜂腰流道的最窄处的距离。

所述蜂腰流道的内壁是呈平滑过渡。

采用上述结构后，本实用新型石墨杯的所述进气口直径大于所述出气口直径，所述出气口直径大于所述蜂腰流道的最窄处直径；所述气流通道呈拉乌尔结构，根据拉乌尔喷射原理，将石墨杯内壁加工为拉乌尔喷嘴形状；其作用是在水气联合雾化过程中，大幅度提高氮气流经过石墨杯后的射速，增大喷盘上部的负压真空度，从而提高雾化效率，提高了金属粉末的球形率和良品率；其中，具有拉乌尔结构的石墨杯可将喷盘上部的负压真空度增加到-0.8Mpa，雾化粉末的筛分粒度合格率达到90％以上；本实用新型尔石墨杯可以提高水气联合雾化制造的粉末的球形度，将不锈钢粉末的振实密度提高到4.7g/cm3以上，粉末形貌为球形，极少有不规则形貌的颗粒；且通过提高N2气流速度，提高了雾化颗粒的预破碎压力差和冷却速度，因此也可以得到粒度更细的雾化粉末，从而提高了粉末产品的筛分粒度合格率，达90％以上；克服现有技术中使用传统普通石墨杯进行水气联合雾化得到的粉末振实密度不高，粉末形貌为近球形，且有不少粗大的非球形颗粒存在，筛分合格率仅有75-85％等缺陷。

附图说明

图1为现有水气联合雾化设备的示意图；

图2为现有石墨杯的剖视示意图；

图3为本实用新型具有拉乌尔结构的石墨杯的剖视示意图。

符号说明

杯本体 1 进气口 11

出气口 12 蜂腰流道 13

进气口直径 D1

出气口直径 D2

蜂腰流道的最窄处直径 D3

总高度 H。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

请参阅图3，本实用新型揭示了一种具有拉乌尔结构喷口的石墨杯，其包括杯本体1和设置于杯本体1中心轴线上的气流通道，所述气流通道具有进气口11、出气口12、连接进气口11和出气口12的蜂腰流道13；所述进气口直径D1大于所述出气口直径D2，所述出气口直径D2大于所述蜂腰流道的最窄处直径D3。

本实用新型石墨杯的所述进气口直径D1大于所述出气口直径D2，所述出气口直径D2大于所述蜂腰流道的最窄处直径D3；所述气流通道呈拉乌尔结构，根据拉乌尔喷射原理，将石墨杯内壁加工为拉乌尔喷嘴形状；其作用是在水气联合雾化过程中，大幅度提高氮气流经过石墨杯后的射速，增大喷盘上部的负压真空度，从而提高雾化效率，提高了金属粉末的球形率和良品率；其中，具有拉乌尔结构的石墨杯可将喷盘上部的负压真空度增加到-0.8Mpa，雾化粉末的筛分粒度合格率达到90％以上；本实用新型尔石墨杯可以提高水气联合雾化制造的粉末的球形度，将不锈钢粉末的振实密度提高到4.7g/cm3以上，粉末形貌为球形，极少有不规则形貌的颗粒；且通过提高N2气流速度，提高了雾化颗粒的预破碎压力差和冷却速度，因此也可以得到粒度更细的雾化粉末，从而提高了粉末产品的筛分粒度合格率，达90％以上；克服现有技术中使用传统普通石墨杯进行水气联合雾化得到的粉末振实密度不高，粉末形貌为近球形，且有不少粗大的非球形颗粒存在，筛分合格率仅有75-85％等缺陷。

本实用新型的所述进气口直径D1为85mm，所述出气口直径D2为65mm，所述蜂腰流道的最窄处的直径D3为40mm。

本实用新型的所述杯本体1的总高度H为80mm。

本实用新型的所述进气口11到所述蜂腰流道13的最窄处的距离小于所述出气口12到所述蜂腰流道13的最窄处的距离。

本实用新型的所述蜂腰流道13的内壁是呈平滑过渡。

具体实施例1

将加工好的具有拉乌尔结构喷口的石墨杯安装在水气联合雾化系统喷盘中；将100kg不锈钢316L钢锭在中频感应炉中熔化，当钢液熔化温度达到1600℃，启动高压水泵，高压水泵流量设定为140L/min，高压水管上的压力表读数为110MPa；打开N2气阀门，通过浮子流量计调节N2输入量为10L/min；测量喷盘上部负压为-0.8MPa。开始倾倒钢液至中间包，钢液通过中间包流入石墨杯中，并从石墨杯中间向下流入喷盘被雾化；经沉淀，脱水，过滤，干燥过程，得到雾化不锈钢316L粉；检测不锈钢316L粉的粒度如下：

雾化不锈钢316L粉粒度约10微米；振实密度和松装密度都比使用普通传统石墨杯得到316L粉末高，充分满足MIM制造需要的不锈钢粉末粒度要求；筛分后粒度合格率达到93.3％。

具体实施例2

将加工好的具有拉乌尔结构喷口的石墨杯安装在水气联合雾化系统喷盘中；将100kg不锈钢304L钢锭在中频感应炉中熔化，当钢液熔化温度达到1620℃，启动高压水泵，高压水泵流量设定为140L/min，高压水管上的压力表读数为115MPa；打开N2气阀门，通过浮子流量计调节N2输入量为8L/min；测量喷盘上部负压为-0.6MPa。开始倾倒钢液至中间包，钢液通过中间包流入石墨杯中，并从石墨杯中间向下流入喷盘被雾化。经沉淀，脱水，过滤，干燥过程，得到雾化不锈钢304L粉；检测不锈钢304L粉的检测结果如下：

雾化不锈钢304L粉粒度约10微米；振实密度和松装密度都比使用普通传统石墨杯得到304L粉末高，充分满足MIM制造需要的不锈钢粉末粒度要求；筛分后粒度合格率达到95.2％。

上述实施例和附图并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

Claims (5)

1.一种具有拉乌尔结构喷口的石墨杯，其特征在于：包括杯本体和设置于杯本体中心轴线上的气流通道，所述气流通道具有进气口、出气口、连接进气口和出气口的蜂腰流道；所述进气口直径大于所述出气口直径，所述出气口直径大于所述蜂腰流道的最窄处直径。

2.如权利要求1所述具有拉乌尔结构喷口的石墨杯，其特征在于：所述进气口直径为85mm，所述出气口直径为65mm，所述蜂腰流道的最窄处直径为40mm。

3.如权利要求1所述具有拉乌尔结构喷口的石墨杯，其特征在于：所述杯本体的总高度为80mm。

4.如权利要求1所述具有拉乌尔结构喷口的石墨杯，其特征在于：所述进气口到所述蜂腰流道的最窄处的距离小于所述出气口到所述蜂腰流道的最窄处的距离。

5.如权利要求1所述具有拉乌尔结构喷口的石墨杯，其特征在于：所述蜂腰流道的内壁是呈平滑过渡。

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