一種高效氣液雙層流水霧化制粉噴嘴的製作方法
2023-04-24 14:21:41 1
專利名稱：一種高效氣液雙層流水霧化制粉噴嘴的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高壓水霧化法製備金屬粉末用噴嘴，特別是一種可製備粉末粒度分布相對集中的的水霧化制粉噴嘴。
背景技術：
金屬粉末是一種重要的基礎工業原料，高壓水霧化法是當前製備金屬粉末，特別是鐵基粉末的最佳霧化方法，用水霧化生產的鐵及其合金粉末佔據了全世界鐵基粉末總量的60% 70%。一般的，只要與水不發生激烈反應的任何金屬或合金，均可用水霧化法製成粉末，同時，由於霧化介質水價格低廉，用於增壓的能量比氣體低，可達到很高的生產率，因而水霧化工藝應用廣泛。水霧化制粉的過程或基本原理如
圖1所示，高壓水3通過一具有一定結構的噴嘴(或稱霧化器)，藉助若干互成一定角度的噴嘴4產生高壓水射流5，多條水射流組成錐度會聚，在霧化焦點6對流經的金屬液流I切斷、分散、裂化而成為微小液滴繼而凝固獲得粉末。根據上述原理或過程，可見金屬液體的破碎完全取決於焦點處高速水射流與金屬液體的相互作用，也就是說，金屬液體能否完整準確地進入水流匯聚的焦點是霧化過程的關鍵點。然而，實際的霧化生產中，由於水流的高速運動，對射流錐2中的氣體產生強烈的擾動，同時，各個水射流之間的間隙使也提供了其中的氣體與外界對流的通道，這些氣流作用與液流，迫使金屬液流I失穩波動。因此，在大多數情況下，液流並沒有完全進入到霧化焦點處，如
圖1中的已偏離，且偏離的狀態在整個霧化過程不斷的變化，造成的結果就是水流的能量沒有得到充分利用，霧化所製得的粉末粒度分布寬。目前大多情況下，水霧化粉末的粒徑在30-150微米之間。長期以來，人們對水霧化噴嘴進行不斷的改進，產生了不少各具特色的專利噴嘴，噴嘴的改進改變了水射流的形狀及其組合方式，提高了水流的速度，噴嘴結構有雙排水流霧化、氣水聯合霧化、氣冷水霧化或氣噴水冷等等形式，在調整霧化效果和提高細粉收得率上取得了明顯的效果，但在能量的應用率和粉末粒徑集中度上，水霧化仍然有待於提高。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種有效改善粉末粒度分布集中度的高壓水霧化噴嘴，並明顯提高能量利用率。為了解決由於在水射流錐中氣流擾動使液流偏離中心，不能完全進入霧化焦點而產生的霧化不充分，粉末粒度分布寬廣的問題，本發明提出了一種內層通入一定壓力的氣體形成環型層流氣膜的氣液雙層流噴嘴，上述噴嘴在普通水霧化噴嘴上增設了一氣流夾層，夾層中通入氣體，並形成一環形氣膜包圍金屬液流，使金屬液流不受幹擾準確進入垂直下方的霧化焦點，從而使金屬液流同一瞬間充分霧化成金屬液滴。[0009]所提供噴嘴的原理示意圖如圖2所示:在原水霧化噴嘴7上設置一氣體夾層，氣體夾層8內通入一定流量和壓力的氣體，氣體夾層順著導液管9平行向下，從氣流環縫10出口後形成一環形氣膜11，環形氣膜包圍繞著金屬液流1，並與之平行，使其與周圍的擾動的氣體隔離，液流避免了波動而順利進入霧化焦點6中。所提供噴嘴的關鍵在於引入了層流保護氣流膜，該氣流對液體不能產生霧化甚至擾動的效果。本實用新型的有益效果是，與單一流水霧化方法相比，該噴嘴所採用的霧化方法霧化效率更高，生產的粉末粒度更小，粉末粒徑分布更集中。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖1是水霧化原理圖圖2是本實用新型所提供噴嘴的原理示意圖圖中1.金屬液流，2.射流錐，3.高壓水，4.噴嘴，5.高壓水射流，6.霧化焦點，
7.水霧化噴嘴，8.氣體夾層，9.導液管，10.氣流環縫，11.環形氣膜。
具體實施方式
採用圖2所示結構原理，製備氣液雙層流水霧化噴嘴，其主要結構參數為:水射流夾角為30-60°，優選為45° ;夾層厚度2mm;氣體出口環縫寬度為l-2mm，優選為1.5mm;環縫直徑為25-35mm ;氣體膜與液流的夾角為1_2°，優選為1.5° ;導液管直徑為8mm。採用工藝參數為:水噴嘴數量為24 ;水壓力150Kg/cm2 ;流量為133L/min ;採用瓶裝隊氣，氣體壓力為0.4-0.5MPa，優選為0.45MPa ;流量為l_2L/min ;金屬熔體過熱度150°C，液流量為18Kg/min，並且在霧化過程中保證氣體壓力與流量與原噴嘴結構和金屬液流量對應調節，保證氣體出口後穩定層流，進行了 316不鏽鋼粉末的製備。普通噴嘴水霧化法所製得的-325目粉末為48%，本實用新型所提出的氣液雙層流噴嘴霧化所製得的-325目粉末為65%，可見與普通噴嘴比較，粉末平均粒度較小；同時粉末在-100+400範圍內由原來的53%提高至72%，分布集中度顯著提高。
權利要求1.一種氣液雙層流水霧化制粉噴嘴，其特徵是:在普通水霧化噴嘴上增設了一氣流夾層，夾層中通入氣體，並形成一環形氣膜包圍金屬液流，使金屬液流不受幹擾準確進入垂直下方的霧化焦點。
2.根據權利要求1所述的一種氣液雙層流水霧化制粉噴嘴，其特徵是:氣體出口環縫寬度為l_2mm，環縫直徑為25-35mm，氣體壓力為0.4-0.5MPa，流量為l_2L/min，氣流膜與液流的夾角為1-2°。
3.根據權利要求1所述的一種氣液雙層流水霧化制粉噴嘴，其特徵是:水壓力為150Kg/cm2，流量為133L/min，水射流夾角為30-60°。
4.根據權利要求2所述的一種氣液雙層流水霧化制粉噴嘴，其特徵是:氣體壓力與流量與原噴嘴結構和金屬液流量對應調節，保證氣體出口後穩定層流。
專利摘要本實用新型公開了一種高效氣液雙層流水霧化制粉噴嘴，其特徵在於噴嘴內層通入一定壓力的氣體形成環型層流氣膜，該環型層流氣膜包圍液流柱，使之不受周圍氣體擾動，將整個液流柱「護送」至水射流匯聚的焦點處，全部液體為同一瞬間充分霧化成液滴。與單一流水霧化方法相比，該噴槍所採用的霧化方法霧化效率更高，生產的粉末粒度更小，粉末粒徑分布更集中。
文檔編號B22F9/08GK202951880SQ201220006798
公開日2013年5月29日 申請日期2012年1月10日 優先權日2012年1月10日
發明者吳旭升 申請人:吳旭升