CN220028677U - 一种能够提高金属粉末雾化效率的雾化喷嘴装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于冶金技术领域，具体公开一种能够提高金属粉末雾化效率的雾化喷嘴装置，雾化喷嘴基座固定在雾化设备熔炼室基座且设有环形孔，盖板嵌入在雾化喷嘴基座环形孔内且中部设有喷嘴孔，集流体固定在雾化喷嘴基座上端且中部设有伸至喷嘴孔的导流孔，集流体设有环绕导流孔的导热油腔，导热油腔中下部形成环绕导流孔的倒锥形油腔，集流体设有环绕倒锥形油腔的雾化腔，雾化腔下部内侧壁与喷嘴孔内壁形成倾斜环缝，导热油腔及雾化腔分别与导热油加热装置、高压供气装置连通。本实用新型在集流体的导流孔与雾化腔间设置导热油腔，可解决雾化高速气体过冷导致的喷嘴“堵嘴”现象，具有结构紧凑、不易堵塞、热量损失少、雾化效率高的特点。

Description

一种能够提高金属粉末雾化效率的雾化喷嘴装置

技术领域

本实用新型涉及冶金技术领域，具体涉及一种结构紧凑、不易堵塞、热量损失少、雾化效率高的能够提高金属粉末雾化效率的雾化喷嘴装置。

背景技术

金属球形粉体制备技术目前主要可以分为几类：气雾化法、离心雾化法、旋转电极法、激光球化法、等离子直流弧球化法、射频等离子炬球化法和造粒烧结法等。前述不同的金属粉体制备方法在制备粉体效率、成本、粉体性质和稳定性方面有所不同，但都已成功应用于工业生产，而气雾化法由于具有生产设备及工艺简单、能耗低及批量大等优点，已成为金属球形粉体的主要工业化制备方法，气雾化法生产的粉体比例已经占整体的80%。

气雾化法是利用气体在高速状态下对液态金属进行喷射，使金属液流被破碎成细小液滴，然后快速凝固形成粉末的过程。在气雾化法制粉及喷射成形制坯技术中，雾化喷嘴是使雾化介质获得高能、高速的核心部件，也是对雾化效率及雾化过程稳定性起重要作用的关键部件。高压气体经雾化喷嘴后转换成高速气流，高速气流冲击低速的金属或合金液流柱使之雾化，并且要求雾化成的液滴形状规则、尺寸细小及分布集中，因此设计结构合理的雾化喷嘴是获得好的雾化效果的前提。气体雾化法的雾化喷嘴目前主要可以分为两大类：自由降落式喷嘴和限制式喷嘴。自由降落式喷嘴由于喷嘴无限制，液流流量不稳定，雾化后粉体粒度不均匀，雾化效率较低。而限制式喷嘴能够保持相对较为稳定的液流，但雾化过程中高速冷气容易使导流管尤其是其端部热量快速耗散，不仅极易造成导流管中的金属液流因“过冷”而凝固堵塞，导致雾化过程中断，影响气体雾化连续性生产、雾化效率和雾化喷嘴使用寿命，而且导流管中的熔体热量损失过大还会降低熔体的冲击能量和增大粘稠度，使得熔融的金属液不容易被破碎成较小粒径的金属颗粒。

现有技术中，为了保证雾化过程的顺利进行，一般通过提高金属熔体的过热度来防止雾化时因“过冷”而冲击能量过低乃至凝固，但过高的温度将加剧熔体与耐火材料的反应和氧化，从而污染待喷雾的金属熔体。为了在降低熔体过热度的同时，还能兼顾金属熔体的“过冷”问题，还有通过尽量减少导流管与高速冷气的接触面积，以降低热量损失，但由于其导流管仍然是采用直接暴露在外的单层结构，导致导流管采用相对熔体为惰性的陶瓷材料时容易损坏，或者导流管的材质因不耐气体吹蚀而容易污染合金粉末。为此，还有在导流管的内芯与高速冷气通道之间设置具有微小间隙外套的复合导流管技术方案，从而减少导流管内芯与高速冷气接触面积的喷嘴结构，以降低热量损失，但由于外套直接暴露在空气或保护气氛中，内外较大的温差及微小间隙的间隔量过小，也会存在导流管的热量通过热辐射的方式经外套被大量带走，从而金属熔体仍然需要维持适当的过热度才能保证不会出现“过冷”导致的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、不易堵塞、热量损失少、雾化效率高的能够提高金属粉末雾化效率的雾化喷嘴装置。

本实用新型是这样实现的：包括雾化喷嘴基座、盖板、集流体，所述雾化喷嘴基座固定设置于雾化设备熔炼室的基座上且中部设置有环形孔，所述盖板为环形板且嵌入在雾化喷嘴基座的环形孔内，所述盖板的中部同轴设置有喷嘴孔，所述集流体为环形结构且固定设置于雾化喷嘴基座的上端，所述集流体的中部自上而下的贯穿设置有延伸至喷嘴孔内用于容纳导流管的导流孔，所述集流体设置有环绕导流孔的导热油腔，所述导热油腔的中下部形成环绕导流孔的倒锥形油腔，所述集流体设置有环绕倒锥形油腔的雾化腔，所述雾化腔下部内侧壁与盖板的喷嘴孔内壁形成倾斜环缝，所述导热油腔与导热油加热装置连通，所述雾化腔与高压供气装置连通。

优选的，所述环形孔为连通雾化腔的螺纹孔，所述盖板的外圆面上同轴设置有外螺纹，所述盖板螺纹连接的嵌入在雾化喷嘴基座的环形孔内。

优选的，所述喷嘴孔是锥角大于雾化腔下部内侧壁锥角的倒锥形孔。

优选的，所述盖板的底端绕喷嘴孔均布有至少三个调整盲孔或调整钉，所述环形孔的螺纹孔及盖板的外螺纹均为密封管螺纹。

优选的，所述雾化喷嘴基座上在集流体的外侧设置有固定通孔，所述雾化喷嘴基座通过穿过固定通孔的螺栓与雾化设备熔炼室的基座固定连接。

优选的，所述倾斜环缝的出口端缝隙宽度为0.1～0.5mm，所述倾斜环缝的环缝交汇点顶角为20～24°。

优选的，所述集流体由金属材质制成，所述导流孔、导热油腔及雾化腔均布置在雾化炉保温线圈的电磁感应加热范围内。

优选的，所述导热油腔的外侧壁上靠近倒锥形油腔的下部设置有与导热油加热装置供油口连通的进油管，所述导热油腔的外侧壁上远离倒锥形油腔的上部在进油管的对侧设置有与导热油加热装置回油口连通的出油管。

优选的，所述导热油腔靠近内环的侧壁为倒锥形结构，所述导热油腔倒锥形结构的内环侧壁上同轴环绕设置有螺旋状的鳍片。

优选的，所述雾化腔的外侧壁上均布有至少两个与高压供气装置的供气口连通的供气管。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型通过对现有雾化喷嘴进行设计和改造，在雾化喷嘴的导流孔与雾化腔之间增加设置导热油腔，以导热油腔中的导热油对中部导流孔内部的导流管进行加热，既能够避免导流管与高速冷气直接接触而使得熔体热量流失，而且可保证限制性喷嘴内的熔体不会“过冷”而出现堵塞，熔体的冲击能量和粘稠度也能够得到保障，使得熔融的金属液容易在雾化时被破碎成较小粒径的金属颗粒，从而可显著提高气体雾化法的雾化效率、提升雾化喷嘴的使用寿命和获得粒度较细的金属粉末。

2、本实用新型由于导流管内的熔体热量不易流失，因此也使得待雾化的金属熔体能够减少乃至无需提高过热度，不仅可有效减轻耐火材料反应物对熔体的污染和减少熔体被氧化，而且雾化腔及导热油腔环绕导流孔设置还可对陶瓷材质的导流管形成保护，从而可进一步提高雾化后金属粉末的质量和提升雾化喷嘴的使用寿命。

3、本实用新型通过将环形的盖板嵌入在雾化喷嘴基座的环形孔内，并与雾化腔下部的内侧壁形成倾斜环缝，从而可在盖板损坏后便于更换以减少更换成本；进一步使盖板与雾化喷嘴基座的环形孔形成螺纹连接，根据雾化熔体的不同性质可通过调整盖板在环形孔内的位置，来调节倾斜环缝的缝隙宽度，从而实现雾化气液比的调节，有效保证了雾化后金属粉末的收得率。

4、本实用新型进一步通过将传统金属雾化喷嘴进行反向设计，使雾化喷嘴基座设置于金属雾化喷嘴的最下方，可提高金属雾化喷嘴在雾化炉保温线圈内部的进深，不仅可实现熔体保温和升温，而且导流孔内部导流管中的熔体在雾化炉保温线圈的交变电磁场作用下还能产生紊流作用，可降低经喷嘴雾化的金属粉末融合几率，从而有利于最终雾化粉末尺寸的降低。

综上所述，本实用新型具有结构紧凑、不易堵塞、热量损失少、雾化效率高的特点。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图之一；

图2为本实用新型结构示意图之二；

图中：1-雾化喷嘴基座，11-环形孔，12-固定通孔，2-盖板，21-喷嘴孔，22-调整盲孔，3-集流体，4-导流孔，5-导热油腔，51-倒锥形油腔，52-进油管，53-出油管，54-鳍片，6-雾化腔，61-供气管，7-倾斜环缝，8-雾化炉保温线圈。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1和2所示，本实用新型包括雾化喷嘴基座1、盖板2、集流体3，所述雾化喷嘴基座1固定设置于雾化设备熔炼室的基座上且中部设置有环形孔11，所述盖板2为环形板且嵌入在雾化喷嘴基座1的环形孔11内，所述盖板2的中部同轴设置有喷嘴孔21，所述集流体3为环形结构且固定设置于雾化喷嘴基座1的上端，所述集流体3的中部自上而下的贯穿设置有延伸至喷嘴孔21内用于容纳导流管的导流孔4，所述集流体3设置有环绕导流孔4的导热油腔5，所述导热油腔5的中下部形成环绕导流孔4的倒锥形油腔51，所述集流体3设置有环绕倒锥形油腔51的雾化腔6，所述雾化腔6下部内侧壁与盖板2的喷嘴孔21内壁形成倾斜环缝7，所述导热油腔5与导热油加热装置连通，所述雾化腔6与高压供气装置连通。

所述环形孔11为连通雾化腔6的螺纹孔，所述盖板2的外圆面上同轴设置有外螺纹，所述盖板2螺纹连接的嵌入在雾化喷嘴基座1的环形孔11内。

所述喷嘴孔21是锥角大于雾化腔6下部内侧壁锥角的倒锥形孔。

如图2所示，所述盖板2的底端绕喷嘴孔21均布有至少三个调整盲孔22或调整钉（图中未示出），所述环形孔11的螺纹孔及盖板2的外螺纹均为密封管螺纹。调整盲孔或调整钉便于与工具连接以调整倾斜环缝的大小和便于取出更换盖板。

如图1和2所示，所述雾化喷嘴基座1上在集流体3的外侧设置有固定通孔12，所述雾化喷嘴基座1通过穿过固定通孔12的螺栓与雾化设备熔炼室的基座固定连接。

所述倾斜环缝7的出口端缝隙宽度为0.1～0.5mm，所述倾斜环缝7的环缝交汇点顶角为20～24°。

所述集流体3由金属材质制成，所述导流孔4、导热油腔5及雾化腔6均布置在雾化炉保温线圈8的电磁感应加热范围内。

所述导热油腔5的外侧壁上靠近倒锥形油腔51的下部设置有与导热油加热装置供油口连通的进油管52，所述导热油腔5的外侧壁上远离倒锥形油腔51的上部在进油管52的对侧设置有与导热油加热装置回油口连通的出油管53。

如图2所示，所述导热油腔5靠近内环的侧壁为倒锥形结构，所述导热油腔5倒锥形结构的内环侧壁上同轴环绕设置有螺旋状的鳍片54。

如图1和2所示，所述雾化腔6的外侧壁上均布有至少两个与高压供气装置的供气口连通的供气管61。

本实用新型的工作原理和工作过程：

如图2所示，雾化前，通过将工具插入到盖板2的调整盲孔22内，以工具旋转盖板2以调整其在环形孔11内的位置，从而使得倾斜环缝7形成合适缝隙宽度。在雾化开始前1.5h，通过外部开启导热油加热装置，将导热油提前预热至100～200℃，然后通过外置导热油泵将导热油从进油管52泵入导热油腔5，随后导热油由出油管53回流至导热油加热装置中，完成循环。导热油腔5经充分预热，热量形成热扩散对导流孔4内部的陶瓷导流管进行加热，并逐步形成热平衡。开始雾化时，金属熔体通过导流孔4内部的陶瓷导流管进入雾化喷嘴基座1下部的有效雾化区，高压供气装置产生的高压气体介质从供气管61进入雾化腔6内部，最终通过雾化腔6下部内侧壁与喷嘴孔21内壁形成的倾斜环缝7形成锥角喷射气流，对陶瓷导流管流出的金属熔流进行雾化形成金属颗粒。

实施例1

采用本实用新型图1中的雾化喷嘴装置生产铜粉粉末，雾化介质为氩气，氩气雾化压力为1.0MPa，铜液温度为1350℃，保温坩埚温度为1200℃。雾化得到的铜粉粉体中位径D（50）为39.46μm，雾化成粉率91%，金属雾化喷嘴使用寿命（次）提升36%。

实施例2

采用本实用新型图2中的雾化喷嘴装置生产铜粉粉末，雾化介质为氮气，氮气雾化压力1.4MPa，铜液温度为1350℃，保温坩埚温度为1200℃。雾化得到的铜粉粉体中位径D（50）为32.67μm，雾化成粉率95%，金属雾化喷嘴使用寿命（次）提升28%。

以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种能够提高金属粉末雾化效率的雾化喷嘴装置，其特征在于包括雾化喷嘴基座（1）、盖板（2）、集流体（3），所述雾化喷嘴基座（1）固定设置于雾化设备熔炼室的基座上且中部设置有环形孔（11），所述盖板（2）为环形板且嵌入在雾化喷嘴基座（1）的环形孔（11）内，所述盖板（2）的中部同轴设置有喷嘴孔（21），所述集流体（3）为环形结构且固定设置于雾化喷嘴基座（1）的上端，所述集流体（3）的中部自上而下的贯穿设置有延伸至喷嘴孔（21）内用于容纳导流管的导流孔（4），所述集流体（3）设置有环绕导流孔（4）的导热油腔（5），所述导热油腔（5）的中下部形成环绕导流孔（4）的倒锥形油腔（51），所述集流体（3）设置有环绕倒锥形油腔（51）的雾化腔（6），所述雾化腔（6）下部内侧壁与盖板（2）的喷嘴孔（21）内壁形成倾斜环缝（7），所述导热油腔（5）与导热油加热装置连通，所述雾化腔（6）与高压供气装置连通。

2.根据权利要求1所述能够提高金属粉末雾化效率的雾化喷嘴装置，其特征在于所述环形孔（11）为连通雾化腔（6）的螺纹孔，所述盖板（2）的外圆面上同轴设置有外螺纹，所述盖板（2）螺纹连接的嵌入在雾化喷嘴基座（1）的环形孔（11）内。

3.根据权利要求2所述能够提高金属粉末雾化效率的雾化喷嘴装置，其特征在于所述喷嘴孔（21）是锥角大于雾化腔（6）下部内侧壁锥角的倒锥形孔。

4.根据权利要求2所述能够提高金属粉末雾化效率的雾化喷嘴装置，其特征在于所述盖板（2）的底端绕喷嘴孔（21）均布有至少三个调整盲孔（22）或调整钉，所述环形孔（11）的螺纹孔及盖板（2）的外螺纹均为密封管螺纹。

5.根据权利要求2所述能够提高金属粉末雾化效率的雾化喷嘴装置，其特征在于所述雾化喷嘴基座（1）上在集流体（3）的外侧设置有固定通孔（12），所述雾化喷嘴基座（1）通过穿过固定通孔（12）的螺栓与雾化设备熔炼室的基座固定连接。

6.根据权利要求2所述能够提高金属粉末雾化效率的雾化喷嘴装置，其特征在于所述倾斜环缝（7）的出口端缝隙宽度为0.1～0.5mm，所述倾斜环缝（7）的环缝交汇点顶角为20～24°。

7.根据权利要求1至6任意一项所述能够提高金属粉末雾化效率的雾化喷嘴装置，其特征在于所述集流体（3）由金属材质制成，所述导流孔（4）、导热油腔（5）及雾化腔（6）均布置在雾化炉保温线圈（8）的电磁感应加热范围内。

8.根据权利要求7所述能够提高金属粉末雾化效率的雾化喷嘴装置，其特征在于所述导热油腔（5）的外侧壁上靠近倒锥形油腔（51）的下部设置有与导热油加热装置供油口连通的进油管（52），所述导热油腔（5）的外侧壁上远离倒锥形油腔（51）的上部在进油管（52）的对侧设置有与导热油加热装置回油口连通的出油管（53）。

9.根据权利要求8所述能够提高金属粉末雾化效率的雾化喷嘴装置，其特征在于所述导热油腔（5）靠近内环的侧壁为倒锥形结构，所述导热油腔（5）倒锥形结构的内环侧壁上同轴环绕设置有螺旋状的鳍片（54）。

10.根据权利要求8所述能够提高金属粉末雾化效率的雾化喷嘴装置，其特征在于所述雾化腔（6）的外侧壁上均布有至少两个与高压供气装置的供气口连通的供气管（61）。