專利名稱：一種高效氣液雙層流水霧化制粉噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高壓水霧化法制備金屬粉末用噴嘴，特別是一種可制備粉末粒度分布相對(duì)集中的的水霧化制粉噴嘴。
背景技術(shù)：
金屬粉末是一種重要的基礎(chǔ)工業(yè)原料，高壓水霧化法是當(dāng)前制備金屬粉末，特別是鐵基粉末的最佳霧化方法，用水霧化生產(chǎn)的鐵及其合金粉末占據(jù)了全世界鐵基粉末總量的60% 70%。一般的，只要與水不發(fā)生激烈反應(yīng)的任何金屬或合金，均可用水霧化法制成粉末，同時(shí)，由于霧化介質(zhì)水價(jià)格低廉，用于增壓的能量比氣體低，可達(dá)到很高的生產(chǎn)率，因而水霧化工藝應(yīng)用廣泛。水霧化制粉的過(guò)程或基本原理如


圖1所示，高壓水3通過(guò)一具有一定結(jié)構(gòu)的噴嘴(或稱霧化器)，借助若干互成一定角度的噴嘴4產(chǎn)生高壓水射流5，多條水射流組成錐度會(huì)聚，在霧化焦點(diǎn)6對(duì)流經(jīng)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(jù)上述原理或過(guò)程，可見(jiàn)金屬液體的破碎完全取決于焦點(diǎn)處高速水射流與金屬液體的相互作用，也就是說(shuō)，金屬液體能否完整準(zhǔn)確地進(jìn)入水流匯聚的焦點(diǎn)是霧化過(guò)程的關(guān)鍵點(diǎn)。然而，實(shí)際的霧化生產(chǎn)中，由于水流的高速運(yùn)動(dòng)，對(duì)射流錐2中的氣體產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動(dòng)，同時(shí)，各個(gè)水射流之間的間隙使也提供了其中的氣體與外界對(duì)流的通道，這些氣流作用與液流，迫使金屬液流I失穩(wěn)波動(dòng)。因此，在大多數(shù)情況下，液流并沒(méi)有完全進(jìn)入到霧化焦點(diǎn)處，如
圖1中的已偏離，且偏離的狀態(tài)在整個(gè)霧化過(guò)程不斷的變化，造成的結(jié)果就是水流的能量沒(méi)有得到充分利用，霧化所制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(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)水霧化噴嘴進(jìn)行不斷的改進(jìn)，產(chǎn)生了不少各具特色的專利噴嘴，噴嘴的改進(jìn)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(jié)構(gòu)有雙排水流霧化、氣水聯(lián)合霧化、氣冷水霧化或氣噴水冷等等形式，在調(diào)整霧化效果和提高細(xì)粉收得率上取得了明顯的效果，但在能量的應(yīng)用率和粉末粒徑集中度上，水霧化仍然有待于提高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)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，并明顯提高能量利用率。為了解決由于在水射流錐中氣流擾動(dòng)使液流偏離中心，不能完全進(jìn)入霧化焦點(diǎn)而產(chǎn)生的霧化不充分，粉末粒度分布寬廣的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種內(nèi)層通入一定壓力的氣體形成環(huán)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(shè)了一氣流夾層，夾層中通入氣體，并形成一環(huán)形氣膜包圍金屬液流，使金屬液流不受干擾準(zhǔn)確進(jìn)入垂直下方的霧化焦點(diǎn)，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(shè)置一氣體夾層，氣體夾層8內(nèi)通入一定流量和壓力的氣體，氣體夾層順著導(dǎo)液管9平行向下，從氣流環(huán)縫10出口后形成一環(huán)形氣膜11，環(huán)形氣膜包圍繞著金屬液流1，并與之平行，使其與周圍的擾動(dòng)的氣體隔離，液流避免了波動(dòng)而順利進(jìn)入霧化焦點(diǎn)6中。所提供噴嘴的關(guān)鍵在于引入了層流保護(hù)氣流膜，該氣流對(duì)液體不能產(chǎn)生霧化甚至擾動(dòng)的效果。本實(shí)用新型的有益效果是，與單一流水霧化方法相比，該噴嘴所采用的霧化方法霧化效率更高，生產(chǎn)的粉末粒度更小，粉末粒徑分布更集中。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是水霧化原理圖圖2是本實(shí)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(diǎn)，
7.水霧化噴嘴，8.氣體夾層，9.導(dǎo)液管，10.氣流環(huán)縫，11.環(huán)形氣膜。
具體實(shí)施方式
采用圖2所示結(jié)構(gòu)原理，制備氣液雙層流水霧化噴嘴，其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)為:水射流夾角為30-60°，優(yōu)選為45° ;夾層厚度2mm;氣體出口環(huán)縫寬度為l-2mm，優(yōu)選為1.5mm;環(huán)縫直徑為25-35mm ;氣體膜與液流的夾角為1_2°，優(yōu)選為1.5° ;導(dǎo)液管直徑為8mm。采用工藝參數(shù)為:水噴嘴數(shù)量為24 ;水壓力150Kg/cm2 ;流量為133L/min ;采用瓶裝隊(duì)氣，氣體壓力為0.4-0.5MPa，優(yōu)選為0.45MPa ;流量為l_2L/min ;金屬熔體過(guò)熱度150°C，液流量為18Kg/min，并且在霧化過(guò)程中保證氣體壓力與流量與原噴嘴結(jié)構(gòu)和金屬液流量對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)，保證氣體出口后穩(wěn)定層流，進(jìn)行了 316不銹鋼粉末的制備。普通噴嘴水霧化法所制得的-325目粉末為48%，本實(shí)用新型所提出的氣液雙層流噴嘴霧化所制得的-325目粉末為65%，可見(jiàn)與普通噴嘴比較，粉末平均粒度較小；同時(shí)粉末在-100+400范圍內(nèi)由原來(lái)的53%提高至72%，分布集中度顯著提高。
權(quán)利要求1.一種氣液雙層流水霧化制粉噴嘴，其特征是:在普通水霧化噴嘴上增設(shè)了一氣流夾層，夾層中通入氣體，并形成一環(huán)形氣膜包圍金屬液流，使金屬液流不受干擾準(zhǔn)確進(jìn)入垂直下方的霧化焦點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣液雙層流水霧化制粉噴嘴，其特征是:氣體出口環(huán)縫寬度為l_2mm，環(huán)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣液雙層流水霧化制粉噴嘴，其特征是:水壓力為150Kg/cm2，流量為133L/min，水射流夾角為30-60°。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氣液雙層流水霧化制粉噴嘴，其特征是:氣體壓力與流量與原噴嘴結(jié)構(gòu)和金屬液流量對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)，保證氣體出口后穩(wěn)定層流。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高效氣液雙層流水霧化制粉噴嘴，其特征在于噴嘴內(nèi)層通入一定壓力的氣體形成環(huán)型層流氣膜，該環(huán)型層流氣膜包圍液流柱，使之不受周圍氣體擾動(dòng)，將整個(gè)液流柱“護(hù)送”至水射流匯聚的焦點(diǎn)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，該噴槍所采用的霧化方法霧化效率更高，生產(chǎn)的粉末粒度更小，粉末粒徑分布更集中。
文檔編號(hào)B22F9/08GK202951880SQ201220006798
公開日2013年5月29日 申請(qǐng)日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者吳旭升 申請(qǐng)人:吳旭升