CN202951880U - 一种高效气液双层流水雾化制粉喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高效气液双层流水雾化制粉喷嘴，其特征在于喷嘴内层通入一定压力的气体形成环型层流气膜，该环型层流气膜包围液流柱，使之不受周围气体扰动，将整个液流柱“护送”至水射流汇聚的焦点处，全部液体为同一瞬间充分雾化成液滴。与单一流水雾化方法相比，该喷枪所采用的雾化方法雾化效率更高，生产的粉末粒度更小，粉末粒径分布更集中。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高压水雾化法制备金属粉末用喷嘴，特别是一种可制备粉末粒度分布相对集中的的水雾化制粉喷嘴。
背景技术
金属粉末是一种重要的基础工业原料，高压水雾化法是当前制备金属粉末，特别是铁基粉末的最佳雾化方法，用水雾化生产的铁及其合金粉末占据了全世界铁基粉末总量的60％～70％。一般的，只要与水不发生激烈反应的任何金属或合金，均可用水雾化法制成粉末，同时，由于雾化介质水价格低廉，用于增压的能量比气体低，可达到很高的生产率，因而水雾化工艺应用广泛。
水雾化制粉的过程或基本原理如图1所示，高压水3通过一具有一定结构的喷嘴(或称雾化器)，借助若干互成一定角度的喷嘴4产生高压水射流5，多条水射流组成锥度会聚，在雾化焦点6对流经的金属液流1切断、分散、裂化而成为微小液滴继而凝固获得粉末。
根据上述原理或过程，可见金属液体的破碎完全取决于焦点处高速水射流与金属液体的相互作用，也就是说，金属液体能否完整准确地进入水流汇聚的焦点是雾化过程的关键点。
然而，实际的雾化生产中，由于水流的高速运动，对射流锥2中的气体产生强烈的扰动，同时，各个水射流之间的间隙使也提供了其中的气体与外界对流的通道，这些气流作用与液流，迫使金属液流1失稳波动。因此，在大多数情况下，液流并没有完全进入到雾化焦点处，如图1中的已偏离，且偏离的状态 在整个雾化过程不断的变化，造成的结果就是水流的能量没有得到充分利用，雾化所制得的粉末粒度分布宽。目前大多情况下，水雾化粉末的粒径在30-150微米之间。
长期以来，人们对水雾化喷嘴进行不断的改进，产生了不少各具特色的专利喷嘴，喷嘴的改进改变了水射流的形状及其组合方式，提高了水流的速度，喷嘴结构有双排水流雾化、气水联合雾化、气冷水雾化或气喷水冷等等形式，在调整雾化效果和提高细粉收得率上取得了明显的效果，但在能量的应用率和粉末粒径集中度上，水雾化仍然有待于提高。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种有效改善粉末粒度分布集中度的高压水雾化喷嘴，并明显提高能量利用率。
为了解决由于在水射流锥中气流扰动使液流偏离中心，不能完全进入雾化焦点而产生的雾化不充分，粉末粒度分布宽广的问题，本发明提出了一种内层通入一定压力的气体形成环型层流气膜的气液双层流喷嘴，上述喷嘴在普通水雾化喷嘴上增设了一气流夹层，夹层中通入气体，并形成一环形气膜包围金属液流，使金属液流不受干扰准确进入垂直下方的雾化焦点，从而使金属液流同一瞬间充分雾化成金属液滴。
所提供喷嘴的原理示意图如图2所示：在原水雾化喷嘴7上设置一气体夹层，气体夹层8内通入一定流量和压力的气体，气体夹层顺着导液管9平行向下，从气流环缝10出口后形成一环形气膜11，环形气膜包围绕着金属液流1，并与之平行，使其与周围的扰动的气体隔离，液流避免了波动而顺利进入雾化焦点6中。
所提供喷嘴的关键在于引入了层流保护气流膜，该气流对液体不能产生雾化 甚至扰动的效果。
本实用新型的有益效果是，与单一流水雾化方法相比，该喷嘴所采用的雾化方法雾化效率更高，生产的粉末粒度更小，粉末粒径分布更集中。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是水雾化原理图
图2是本实用新型所提供喷嘴的原理示意图
图中1.金属液流，2.射流锥，3.高压水，4.喷嘴，5.高压水射流，6.雾化焦点，7.水雾化喷嘴，8.气体夹层，9.导液管，10.气流环缝，11.环形气膜。
具体实施方式
采用图2所示结构原理，制备气液双层流水雾化喷嘴，其主要结构参数为：水射流夹角为30-60°，优选为45°；夹层厚度2mm；气体出口环缝宽度为1-2mm，优选为1.5mm；环缝直径为25-35mm；气体膜与液流的夹角为1-2°，优选为1.5°；导液管直径为8mm。采用工艺参数为：水喷嘴数量为24；水压力150Kg/cm2；流量为133L/min；采用瓶装N2气，气体压力为0.4-0.5MPa，优选为0.45MPa；流量为1-2L/min；金属熔体过热度150℃，液流量为18Kg/min，并且在雾化过程中保证气体压力与流量与原喷嘴结构和金属液流量对应调节，保证气体出口后稳定层流，进行了316不锈钢粉末的制备。
普通喷嘴水雾化法所制得的-325目粉末为48％，本实用新型所提出的气液双层流喷嘴雾化所制得的-325目粉末为65％，可见与普通喷嘴比较，粉末平均粒度较小；同时粉末在-100+400范围内由原来的53％提高至72％，分布集中度显著提高。
Claims (4)
1.一种气液双层流水雾化制粉喷嘴，其特征是：在普通水雾化喷嘴上增设了一气流夹层，夹层中通入气体，并形成一环形气膜包围金属液流，使金属液流不受干扰准确进入垂直下方的雾化焦点。
2.根据权利要求1所述的一种气液双层流水雾化制粉喷嘴，其特征是：气体出口环缝宽度为1-2mm，环缝直径为25-35mm，气体压力为0.4-0.5MPa，流量为1-2L/min，气流膜与液流的夹角为1-2°。
3.根据权利要求1所述的一种气液双层流水雾化制粉喷嘴，其特征是：水压力为150Kg/cm2，流量为133L/min，水射流夹角为30-60°。
4.根据权利要求2所述的一种气液双层流水雾化制粉喷嘴，其特征是：气体压力与流量与原喷嘴结构和金属液流量对应调节，保证气体出口后稳定层流。
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