本發(fā)明涉及一種噴嘴，尤其涉及一種雙流道匯聚式旁軸送粉噴嘴。

背景技術：

激光再制造作為一種綠色、前沿的技術，在大型工程裝備修復、重要部件再制造方面，產生了顯著的經濟效益和良好的社會效益。目前激光再制造過程廣泛采用同步送粉激光熔覆的方式，按照噴嘴結構以及噴嘴與激光束相對位置的不同，同步送粉方式又分為同軸送粉和旁軸側向送粉，對應的噴嘴結構分別稱為同軸送粉噴嘴和側向送粉噴嘴。其中同軸送粉可以滿足復雜零件的制造，適應性較強，國內外學者對此展開的研究也比較多，但是其成型效率比較低，特別是對于一些大型工件，如大型軸類零件表面、大面積平面激光熔覆等場合，而此時利用寬帶激光熔覆，能夠大大提高熔覆效率，并且寬帶熔覆可以減少搭接次數(shù)和熱輸入從而得到更好質量的熔覆層。

寬帶激光熔覆一般采用旁軸側向送粉的方式，送粉時，旁軸送粉噴嘴出口一般距熔池約20mm，噴嘴以與水平方向45°左右的角度向激光聚焦光斑內投送粉末，結合機床的定向運動完成激光熔覆。目前旁軸送粉存在的主要問題是粉末輸出的集中度不好，特別是寬帶粉末輸出時粉束窄邊側向發(fā)散度大，造成光粉耦合度差、粉末利用率低的問題。

載氣輸運固體顆粒屬于復雜的氣固兩相流，粉末顆粒受到載氣曳力、重力、浮力、附加質量力等多種力的作用，會在輸運過程中存在 懸浮、碰撞等復雜的運動狀態(tài)。在慣性力作用下，粉末隨載氣射流輸出時會存在不同方向的運動速度，這是粉束發(fā)散的一個原因；另外，目前旁軸送粉都采用單流道輸出，載氣在單束射流時因存在卷吸效應會向周圍擴散，此時粉末顆粒受到載氣的拖拽作用，會進一步加劇粉束的發(fā)散。

所以，減小射流載氣向兩側的擴散，會對粉束的匯聚度起到積極作用。與單束射流相比，近距離的雙射流間會存在相互的作用，在射流的初始階段，兩束射流之間會出現(xiàn)一個低壓區(qū)，從而引起兩束射流相互吸引并最終匯聚成一束射流。對于氣固兩相射流，顆粒的慣性力依然起主導作用，但是，雙射流載氣間的相互吸引并匯聚的過程同時會對粉末顆粒產生拖曳力作用，使得粉末顆粒會產生向中間匯聚的加速度，粉末向外側發(fā)散的趨勢由此受到抑制，粉末的匯聚性由此會有所改善。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種雙流道匯聚式旁軸送粉噴嘴。

本發(fā)明的技術方案是：

一種雙流道匯聚式旁軸送粉噴嘴，包括從上到下依次水平疊設且相互固定的頂板、楔形板和底板；

所述楔形板的大頭端設有總流道，總流道的入口端外露于楔形板的側面形成總入口；頂板與楔形板之間設有沿楔形板頂面延伸的上流道，底板與楔形板之間設有沿楔形板底面延伸的下流道，上流道的近端通過第一分流道與總流道的出口端相連通，下流道的近端通過第二 分流道與總流道的出口端相連通，上流道的遠端延伸至楔形板的小頭端端面形成上流道出口，下流道的遠端延伸至楔形板的小頭端端面形成下流道出口。

進一步，上流道出口和下流道出口距離熔池的距離為L，上流道出口和下流道出口的距離為d，上流道和下流道的夾角為A，則有：

進一步，上流道出口和下流道出口上下對齊，下流道出口位于上流道出口的正下方。

進一步，頂板、楔形板和底板上均開設有相互貫通的螺孔，頂板、楔形板和底板通過螺釘相互固定。

進一步，楔形板的頂面設有第一凹槽，楔形板的底面設有第二凹槽，頂板與第一凹槽圍合成上流道，底板與第二凹槽圍合成下流道。

進一步，第一分流道和第二分流道均傾斜設置在楔形板上。

進一步，第一分流道和第二分流道的幾何形狀、尺寸均相同。

進一步，第一分流道和第二分流道以總流道的中心軸為對稱軸對稱設置。

本發(fā)明的有益效果是：

采用上下兩個流道輸送氣粉，上、下氣粉束相互吸引匯聚，解決了現(xiàn)有的單流道輸送氣粉存在的因載氣向周圍擴散而加劇粉末發(fā)散的問題，提高了粉末利用率；

調節(jié)上流道出口和下流道出口距離熔池的距離L、上流道出口和 下流道出口的距離d，上流道M和下流道N的夾角A，使之滿足 能確保上下兩粉末相交時正好落入熔池Q內。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖。

圖2是本發(fā)明的剖視圖。

圖3是楔形板的正視圖。

圖4是楔形板的仰視圖。

圖5是楔形板的俯視圖。

圖6是本發(fā)明工作原理圖。

具體實施方式

如圖所示，一種雙流道匯聚式旁軸送粉噴嘴，包括從上到下依次水平疊設且相互固定的頂板1、楔形板2和底板3；

所述楔形板2的大頭端設有總流道21，總流道21的入口端外露于楔形板2的側面形成總入口；頂板1與楔形板2之間設有沿楔形板2頂面延伸的上流道M，底板3與楔形板2之間設有沿楔形板2底面延伸的下流道N，上流道M的近端通過第一分流道22與總流道21的出口端相連通，下流道N的近端通過第二分流道23與總流道21的出口端相連通，上流道M的遠端延伸至楔形板2的小頭端端面形成上流道出口m，下流道N的遠端延伸至楔形板2的小頭端端面形成下流道出口n。

上流道出口m和下流道出口n距離熔池Q的距離為L，上流道 出口m和下流道出口n的距離為d，上流道M和下流道N的夾角為A，則有：

上流道出口m和下流道出口n上下對齊，下流道出口n位于上流道出口m的正下方。

頂板1、楔形板2和底板3上均開設有相互貫通的螺孔4，頂板1、楔形板2和底板3通過螺釘相互固定。

楔形板2的頂面設有第一凹槽24，楔形板2的底面設有第二凹槽25，頂板1與第一凹槽24圍合成上流道M，底板3與第二凹槽25圍合成下流道N。

第一分流道22和第二分流道23均傾斜設置在楔形板2上。

第一分流道22和第二分流道23的幾何形狀、尺寸均相同。

第一分流道22和第二分流道23以總流道21的中心軸為對稱軸對稱設置。

本實施例中，上流道出口m和下流道出口n距離熔池Q的距離L＝20mm，上流道出口m和下流道出口n的距離d＝2mm，上流道M和下流道N的夾角A＝6°。

如圖6所示，氣載粉末從總入口輸入，經第一分流道22和第二分流道23被均分成兩束氣載粉末R，分別經過上流道M、下流道N從上流道出口m和下流道出口n輸出。粉末在隨載氣射流輸出時，在慣性力的作用下，兩束粉末的中心在距上流道出口m和下流道出口n約20mm處相交，兩束粉末正好落入激光束P輻照所形成的 熔池Q。

同時，因上下雙射流之間相互吸引，兩束射流載氣在相互吸引匯聚的同時，會對粉末顆粒產生拖曳作用，粉末顆粒由此產生朝向中間的加速度，粉末向外側發(fā)散的趨勢受到抑制，于是兩束粉末在匯聚的中心可以達到較高的濃度。

本發(fā)明克服了因氣粉在單流道輸出即單束射流的情況下因載氣向周圍擴散而加劇粉末發(fā)散的缺陷，提高了粉末利用率。

本說明書實施例所述的內容僅僅是對發(fā)明構思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也包括本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明構思所能夠想到的等同技術手段。