[go: up one dir, main page]

CN108856723A - 一种防反喷环缝式雾化器 - Google Patents

一种防反喷环缝式雾化器 Download PDF

Info

Publication number
CN108856723A
CN108856723A CN201811050944.4A CN201811050944A CN108856723A CN 108856723 A CN108856723 A CN 108856723A CN 201811050944 A CN201811050944 A CN 201811050944A CN 108856723 A CN108856723 A CN 108856723A
Authority
CN
China
Prior art keywords
atomization
circular seam
seam type
atomizer
counter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811050944.4A
Other languages
English (en)
Inventor
李景昊
周香林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN201811050944.4A priority Critical patent/CN108856723A/zh
Publication of CN108856723A publication Critical patent/CN108856723A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • B22F2009/088—Fluid nozzles, e.g. angle, distance

Landscapes

  • Nozzles (AREA)

Abstract

本发明提供一种防反喷环缝式雾化器，属于合金粉体雾化技术领域。该雾化器在现有的环缝式二流雾化喷嘴上增设了接近平行于合金熔体流方向的一级引流通道。首先雾化介质进入一级引流通道时制造一个负压环境以防止产生反压和反喷，使熔体流尽快达到稳定状态，然后转换雾化介质进入常规的大角度二级雾化通道，以充分保证雾化质量和效率。从而克服了现有限制式或紧耦合型雾化器存在的较小的雾化角度可预防反喷现象但使雾化质量与效率降低，相反较大的雾化角度有利于雾化效果但易引起反喷飞溅、阻塞导液管与雾化器喷口等矛盾和问题，使过程参数更易于稳定控制，在提高雾化效率效率的同时为高质量的合金粉体生产提供了保证。

Description

一种防反喷环缝式雾化器
技术领域
本发明涉及合金粉体雾化技术领域，特别是指一种防反喷环缝式雾化器。
背景技术
先进的粉体制备技术与装备是现代粉末冶金产业的基础，也是相关新兴产业发展的先导。气体雾化和水雾化(统称二流雾化)制粉技术因其生产高效、成本低廉、环保以及制粉优质而获得广泛应用，生产的合金粉体广泛应用于粉末冶金、表面涂层及增材制造等众多工业及国防领域，现已成为生产金属与合金粉末的主要方法和高性能与特种合金粉末制备技术的主要发展方向。由于雾化制粉具有粉末球形度高，杂质含量低等特点，越来越多地得到应用和重视。
早期的金属粉末雾化技术使用的是非限制式(也称自由落体式)雾化器，这种雾化器的特点是雾化介质出口与合金熔体流之间有一段较长的距离，自由落体式喷嘴设计简单，但雾化能力较差，只适合粒度较大的合金粉末生产。在非限制喷嘴的基础上，随后发展出限制式雾化喷嘴(紧耦合式)，这种喷嘴的最大特点是结构紧凑，大大缩短了雾化介质与熔体之间的作用距离，减小了雾化介质的动能损失，能够得到更为细小且粒度分布窄的粉末，熔滴冷却速度快，雾化效率显著提高，是目前雾化器的主流结构形式。但是这种喷嘴设计较为复杂，其中使用较多的环缝式雾化喷嘴存在反喷及导流管堵塞等问题。
在雾化开始时，系统过程将随着合金熔体注入与雾化介质的接触而发生瞬态改变，并随着雾化过程的持续进行逐渐达成稳定，相关参数也接近常数。雾化开始时，雾化介质的回流将产生一个向上的压力。如果该向上的压力足够大，将对从导流管末端流出的合金熔体流向下的流动产生阻力并使熔体流温度快速下降甚至凝固，造成导流管末端的堵塞；不稳定熔滴向上飞溅还会造成雾化器喷口的阻塞，最终导致雾化过程被迫终止，提高雾化成本甚至发生危险；另外，反压的存在还会使粉体粒度变粗，反喷造成的开仓清理以及重熔过程会提高粉末中杂质含量，影响粉末质量。
发明内容
本发明在分析二流雾化过程特点、雾化器结构及主要参数的基础上，提供一种防反喷环缝式雾化器。
该雾化器包括双级雾化介质流动通道，即在传统环缝式喷嘴特别是限制式或紧耦合环缝式雾化器基础上增设了近平行于合金熔体流方向的一级引流通道，具体为传统环缝式雾化器雾化通道作为二级常规雾化通道，在金属液流和二级常规雾化通道之间设置一级引流气体通道，一级引流气体通道紧贴导流管，金属液流位于导流管中，一级引流气体通道与金属液流方向接近平行。
其中，一级引流气体通道角度α为0-10°，二级常规雾化通道角度β为25-35°。
导流管外壁直径为15-30mm，内壁直径为6-10mm，呈40-50°直倒角过渡。
导流管伸出长度为2-4mm。
首先雾化介质进入接近平行于熔体流动方向的一级引流气体通道时制造一个负压环境以防止产生反压和反喷，使熔体流尽快达到稳定状态；然后转换雾化介质进入常规的大角度二级常规雾化通道，以充分保证雾化质量和效率。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，双级雾化介质通道设计适用于环缝式雾化制粉工艺，旨在减小和避免回流区产生、抑制合金熔体反喷和熔滴飞溅堵塞导液管和雾化器喷口等问题，使过程参数更易于稳定控制，进而更有利于优化雾化制粉工艺参数，提高制备粉体的质量与生产效率。
附图说明
图1为本发明的防反喷环缝式雾化器结构示意图；
图2为本发明实施例中现有的限制式或紧耦合环缝式雾化器在气雾化时产生的回流区示意图。
其中：1-金属液流；2-一级引流气体通道；3-二级常规雾化通道；4-导流管；5-金属液膜；6-气体回流区。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种防反喷环缝式雾化器。
如图1所示，该雾化器包括双级雾化介质流动通道，传统环缝式雾化器雾化通道作为二级常规雾化通道3，在金属液流1和二级常规雾化通道3之间设置一级引流气体通道2，一级引流气体通道2紧贴导流管4，金属液流1位于导流管4中，一级引流气体通道2与金属液流1方向接近平行。
本发明设计的思路如下：
雾化器结构上喷射角度是一个重要几何参数；雾化器喷口多采用环形结构设计，环形雾化介质流冲击自上而下流出的合金熔体流而形成液膜，最终破碎成细小熔滴。当喷射角度过大或气流、水流方向过于接近水平，雾化锥就会过宽，作用在合金熔体流的反压力就会过大，从而阻止金属液膜5的形成甚至引起反流回，气体回流区6的产生如图2所示。相反，较小的喷射角度对应着较窄的雾化锥和较低的反压力，有利于液膜的形成和引流作用。但此时雾化介质到达熔体流的距离加长，导致不稳定性增加，雾化质量和效率变差。因此，较小的雾化角度有利于避免反喷，较大的雾化角度有利于雾化质量与效率，在实际生产中这一对矛盾难以平衡，为保证雾化粉末的细粉收得率，只能根据雾化材料的要求使雾化角度在一定范围调整。另外，回流区强度也受流体压力的影响，合金熔体液面高度随雾化过程的不断变化也将导致过程参数的不稳定性。只有较大的流体压力才能避免回流区，而且回流区强度和结构并不是随着雾化压力的增加而单调增加，这无形中增加了雾化消耗与加工成本。
为了克服上述矛盾，提高雾化质量并预防反喷现象，我们设计一种双级环缝式雾化器结构。增设了接近平行于合金熔体流方向的一级引流气体通道2。首先雾化介质进入一级引流气体通道2，制造一个负压环境以防止产生反压和反喷，起到引流作用，使合金熔体流尽快达到稳定状态；然后转换雾化介质进入常规的大角度二级常规雾化通道3，以充分保证雾化质量和效率，如图1所示。
在具体设计过程中，在金属熔体被倒入中间包之前，打开一级引流气体通道2，缓缓倒入金属熔体，当金属液流1稳定之后，切换至二级常规雾化通道3直至雾化过程结束。由于一级引流气体通道2雾化区压力较低，破碎力量不足，只起到引流作用，避免反喷现象的发生。
经过计算与模拟研究，以50Kg级环缝式气雾化喷嘴为例，确定雾化器一级引流气体通道2角度范围为0-10°，二级常规雾化通道3角度为30°。导流管4外壁直径为16mm，内壁直径为8mm，45°直倒角过渡。导流管4伸出长度为4mm。模拟结果以显示，环缝式雾化器的气体入口压力为1.9MPa,当保持导流管4伸出长度为4mm时，随着气体通道倾斜角度的增加，导流出口处压力快速提高。对雾化区域进行了理想气体韦伯数(Weber number)分析，发现引流通道的破碎能力处于纤维状区域(Fiber type region)，会产生不完全破碎的金属亮片，这些金属片可以在粉末筛分过程中去除。实验通过压缩空气作为雾化介质，在导流管处连接u型管从而测试导流出口处压力。实验表明，引流通道可以有效避免反喷现象，当切换至原有雾化通道可以顺利进行正常雾化。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种防反喷环缝式雾化器，其特征在于：包括双级雾化介质流动通道，传统环缝式雾化器雾化通道作为二级常规雾化通道(3)，在金属液流(1)和二级常规雾化通道(3)之间设置一级引流气体通道(2)，一级引流气体通道(2)紧贴导流管(4)，金属液流(1)位于导流管(4)中，一级引流气体通道(2)与金属液流(1)方向接近平行。
2.根据权利要求1所述的防反喷环缝式雾化器，其特征在于：所述一级引流气体通道(2)角度α为0-10°，二级常规雾化通道(3)角度β为25-35°。
3.根据权利要求1所述的防反喷环缝式雾化器，其特征在于：所述导流管(4)外壁直径为15-30mm，内壁直径为6-10mm，呈40-50°直倒角过渡。
4.根据权利要求1所述的防反喷环缝式雾化器，其特征在于：所述导流管(4)伸出长度为2-4mm。
5.根据权利要求1所述的防反喷环缝式雾化器，其特征在于：所述雾化介质首先进入一级引流气体通道(2)，待金属液流(1)稳定后，开启二级常规雾化通道(3)，雾化介质进入二级常规雾化通道(3)。
6.根据权利要求1所述的防反喷环缝式雾化器，其特征在于：所述传统环缝式雾化器为限制式或紧耦合环缝式雾化器。
CN201811050944.4A 2018-09-10 2018-09-10 一种防反喷环缝式雾化器 Pending CN108856723A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811050944.4A CN108856723A (zh) 2018-09-10 2018-09-10 一种防反喷环缝式雾化器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811050944.4A CN108856723A (zh) 2018-09-10 2018-09-10 一种防反喷环缝式雾化器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108856723A true CN108856723A (zh) 2018-11-23

Family

ID=64323722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811050944.4A Pending CN108856723A (zh) 2018-09-10 2018-09-10 一种防反喷环缝式雾化器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108856723A (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4128670A1 (de) * 1991-08-29 1993-03-04 Ike Inst Fuer Kerntechnik Und Verfahren und vorrichtung zum zerstaeuben einer fluessigkeit
US5480097A (en) * 1994-03-25 1996-01-02 General Electric Company Gas atomizer with reduced backflow
CN202701384U (zh) * 2012-08-19 2013-01-30 长沙拓智金属材料科技有限责任公司 一种高压气体双层非限制式雾化制粉喷嘴装置
CN202951880U (zh) * 2012-01-10 2013-05-29 吴旭升 一种高效气液双层流水雾化制粉喷嘴
CN106513692A (zh) * 2016-12-30 2017-03-22 湖南航天新材料技术研究院有限公司 一种用于生产粉末的雾化喷嘴及方法
CN107900367A (zh) * 2017-12-28 2018-04-13 北京康普锡威科技有限公司 一种3d打印用钛及钛合金粉末的新型雾化器
CN108274013A (zh) * 2018-04-23 2018-07-13 安徽哈特三维科技有限公司 一种气雾化法制备3d打印钛合金球形粉体的专用雾化器
CN208772463U (zh) * 2018-09-10 2019-04-23 北京科技大学 一种防反喷环缝式雾化器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4128670A1 (de) * 1991-08-29 1993-03-04 Ike Inst Fuer Kerntechnik Und Verfahren und vorrichtung zum zerstaeuben einer fluessigkeit
US5480097A (en) * 1994-03-25 1996-01-02 General Electric Company Gas atomizer with reduced backflow
CN202951880U (zh) * 2012-01-10 2013-05-29 吴旭升 一种高效气液双层流水雾化制粉喷嘴
CN202701384U (zh) * 2012-08-19 2013-01-30 长沙拓智金属材料科技有限责任公司 一种高压气体双层非限制式雾化制粉喷嘴装置
CN106513692A (zh) * 2016-12-30 2017-03-22 湖南航天新材料技术研究院有限公司 一种用于生产粉末的雾化喷嘴及方法
CN107900367A (zh) * 2017-12-28 2018-04-13 北京康普锡威科技有限公司 一种3d打印用钛及钛合金粉末的新型雾化器
CN108274013A (zh) * 2018-04-23 2018-07-13 安徽哈特三维科技有限公司 一种气雾化法制备3d打印钛合金球形粉体的专用雾化器
CN208772463U (zh) * 2018-09-10 2019-04-23 北京科技大学 一种防反喷环缝式雾化器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101596601B (zh) 用于高效率制备微细金属及合金粉末的雾化喷嘴
CN106378461A (zh) 一种制备3d打印球形金属粉末的双喷嘴雾化装置及方法
CN201913249U (zh) 一种用于金属气体雾化的环缝型超音速喷嘴
CN202639334U (zh) 一种制备超细金属粉体的气水两用雾化喷嘴装置
CN206215920U (zh) 一种制备3d打印球形金属粉末的双喷嘴雾化装置
CN108971505A (zh) 一种金属粉末制备装置及制备方法
CN105618772B (zh) 一种结构参数可调的超音速雾化喷嘴
CN201900264U (zh) 一种非限制性高压气体雾化喷嘴
JP2021098893A (ja) 新規の密結合気噴霧化ノズル
CN109570517A (zh) 一种超音速拉瓦尔喷管结构合金熔体雾化器的设计方法
CN202763046U (zh) 一种制备微细金属粉末的雾化器
CN106513692A (zh) 一种用于生产粉末的雾化喷嘴及方法
CN207013685U (zh) 一种超高压水气组合雾化制粉装置
CN109894623A (zh) 一种适用于金属粉末制备领域的双层气雾化喷嘴
CN207840135U (zh) 一种开放式雾化器
CN108247075A (zh) 一种用于气雾化法制备超高温金属球形粉体的雾化器装置
CN107598178A (zh) 带气体自循环功能的多级自由式气雾化喷盘
CN201082470Y (zh) 一种气流雾化喷嘴装置
CN105903975A (zh) 一种雾化金属粉末生产方法及设备
CN108856723A (zh) 一种防反喷环缝式雾化器
CN208772463U (zh) 一种防反喷环缝式雾化器
CN218591817U (zh) 金属粉末制粉用紧耦合环缝喷嘴
CN113714505B (zh) 贵金属合金熔炼造粉水循环一体机
CN215544920U (zh) 一种不易堵包的气雾化制粉漏嘴
CN103658667B (zh) 一种制备微细金属粉体用雾化器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181123