本實用新型涉及氣霧化設(shè)備，特別是涉及氣霧化噴嘴及氣霧化裝置。
背景技術(shù)：
：近年來，3D打印技術(shù)由于可直接生產(chǎn)復(fù)雜形狀零件而發(fā)展迅猛，在航空航天、衛(wèi)生醫(yī)療、汽車、藝術(shù)、建筑等領(lǐng)域得到應(yīng)用。3D打印要求金屬粉末具有球形度好、粒度分布窄(粒度分布在15～53μm之間)、氧含量低、流動性好等特征?，F(xiàn)在成熟的技術(shù)都是氣霧化法生產(chǎn)金屬粉末，氣霧化技術(shù)霧化的重點在于霧化噴嘴的設(shè)計，現(xiàn)在使用的氣霧化噴嘴都是采用單一的噴環(huán)或者噴孔設(shè)計，這樣的設(shè)計在霧化過程中只能進行一次的霧化，或者是在一個焦點上的霧化，這對于3D打印金屬粉末來說是不利的。在霧化過程中容易產(chǎn)生大顆粒的尺寸，這些大顆粒的尺寸并不能利用現(xiàn)有3D打印技術(shù)進行使用，對材料的利用是不充分的。如將這些大尺寸的顆粒進行回爐重熔，然后再進行第二次的霧化處理，這對于成本及粉末都是及其不利的：其一，進行回爐重熔處理，本身就會增加金屬粉末的生產(chǎn)成本；其二，回爐處理后的金屬粉末的成分會比較難以控制，特別回爐處理的氧含量的增加會比較嚴(yán)重，這對于某些需要嚴(yán)格控制氧含量的金屬粉末而言是致命的。另外，如采用較高的霧化壓力以保證金屬液在霧化噴嘴處一次性完成霧化，讓熔融的金屬液在高速氣體的沖擊下分散成細小的金屬液滴，并在隨后的霧化塔中完成相關(guān)的球化與凝固過程，這種方法的細粉收得率較低，將大大的增加金屬粉末的生產(chǎn)成本，也不利于3D打印金屬粉末的快速獲得，并且霧化壓力的增加對設(shè)備的要求較高，這不僅僅在設(shè)備成本上是一種負擔(dān)，對后期的維護和保養(yǎng)也有著較為嚴(yán)苛的要求。技術(shù)實現(xiàn)要素：基于此，有必要提供一種無需額外增加霧化壓力，也能獲得較高細粉收得率的氣霧化噴嘴。一種氣霧化噴嘴，包括本體，所述本體內(nèi)設(shè)有氣流通道和液流通道；所述本體具有相對設(shè)置的第一面和第二面，所述液流通道具有開設(shè)于所述第一面的進口和開設(shè)于所述第二面的出口；所述氣流通道包括沿氣流方向依次設(shè)置的進氣通道、氣腔和出氣通道；所述出氣通道的數(shù)量為至少兩條，各所述出氣通道依次圍繞所述液流通道設(shè)置，并在所述第二面形成依次圍繞所述出口的出氣口；氣流由所述進氣通道進入所述氣腔后，由所述出氣口噴出形成霧化焦點。上述氣霧化噴嘴，設(shè)置至少兩條所述出氣通道，且所述出氣通道依次圍繞所述液流通道設(shè)置，由此形成至少兩個噴環(huán)的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可形成多個霧化焦點。在制備金屬粉末時，金屬液在第一霧化焦點處被氣體沖散，形成一定的金屬液膜和一定的金屬粉末，然后在高速氣流的攜帶下到達第二霧化焦點，使得金屬液膜或者未冷卻的金屬粉末完成第二次的沖擊，從而將金屬液膜或金屬粉末變成更細小的金屬粉末，進而完成金屬液的多重霧化過程，無需額外加壓，也能夠使制備得到的尺寸細小的金屬粉末的得率高。同時，采用噴環(huán)結(jié)構(gòu)，氣流較噴孔均勻，可以保證制備得到的金屬粉末在雙重霧化過程中，獲得較好的顆粒尺寸以及顆粒的表面形貌。在其中一個實施例中，所述霧化焦點均位于所述液流通道的中軸線上。由此可以獲得更好的霧化效果，優(yōu)化金屬顆粒的尺寸以及顆粒的表面形貌。在其中一個實施例中，所述出氣通道包括第一出氣通道和第二出氣通道，并在所述第二面形成依次圍繞所述出口的第一出氣口和第二出氣口；所述第一出氣口位于所述出口和第二出氣口之間。在其中一個實施例中，所述第一出氣通道和第二出氣通道均環(huán)繞所述液流通道設(shè)置，且所述第一出氣通道和第二出氣通道的中軸線與所述液流通道的中軸線重合。在其中一個實施例中，所述第一出氣通道包括沿氣流方向依次設(shè)置的第一收縮段、第一喉部和第一擴散段；在所述第一出氣通道的縱截面上，所述第一收縮段呈維托辛基曲線形連續(xù)收縮，所述第一喉部呈等徑直線形，所述第一擴散段呈橢圓軸對稱位流式線形，且所述第一喉部的出口端至所述第一擴散段的出口端為連續(xù)平滑遞增。在其中一個實施例中，所述第一擴散段的中心線與所述液流通道的中軸線之間的夾角α為10～30°。在其中一個實施例中，所述第二出氣通道包括沿氣流方向依次設(shè)置的第二收縮段、第二喉部和第二擴散段；在所述第二出氣通道的縱截面上，所述第二收縮段呈維托辛基曲線形連續(xù)收縮，所述第二喉部呈等徑直線形，所述第二擴散段呈橢圓軸對稱位流式線形，且所述第二喉部的出口端至所述第二擴散段的出口端為連續(xù)平滑遞增。在其中一個實施例中，所述第二擴散段的中心線與所述液流通道的中軸線之間的夾角β為15～25°。在其中一個實施例中，所述第二面包括凹陷部，所述凹陷部包括平行于所述第一面的底面以及圍繞所述底面設(shè)置的側(cè)面；所述出口設(shè)置于所述底面，所述第一出氣口和第二出氣口設(shè)置于所述側(cè)面。進一步對第一出氣通道和/或第二出氣通道的結(jié)構(gòu)進行合理控制，可優(yōu)化所形成的金屬顆粒的尺寸以及顆粒的表面形貌。在其中一個實施例中，還包括石墨套；所述石墨套具有嵌設(shè)于所述液流通道內(nèi)的中空的管體，以及抵靠于所述進口的抵靠部。在液流通道中加設(shè)石墨套，石墨套耐高溫，可減少高溫金屬液在流經(jīng)液流通道時對氣霧化噴嘴的損害。本實用新型還提供一種氣霧化裝置，采用所述氣霧化噴嘴作為噴嘴。在其中一個實施例中，該氣霧化裝置包括所述氣霧化噴嘴、霧化塔和收集器；金屬液經(jīng)所述氣霧化噴嘴的液流通道流入所述氣霧化噴嘴，于所述霧化塔內(nèi)形成金屬液滴，凝固后再于收集器中收集。附圖說明圖1為本實用新型一實施例中的氣霧化噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a)為所述氣霧化噴嘴的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；(b)為所述氣霧化噴嘴的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；(c)為所述氣霧化噴嘴的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型一實施例中的氣霧化噴嘴的第一出氣通道和第二出氣通道角度設(shè)置示意圖；圖3為本實用新型一實施例中的氣霧化噴嘴中液流通道與石墨套的配合示意圖；圖4為本實用新型一實施例中的氣霧化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式為了便于理解本實用新型，下面將參照相關(guān)附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本實用新型的
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本實用新型。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。本實施例一種氣霧化噴嘴1，如圖1a-c所示，包括本體，該本體內(nèi)設(shè)有液流通道20和氣流通道30，并具有相對設(shè)置的第一面11和第二面12，液流通道20具有開設(shè)于第一面11的進口和開設(shè)于第二面12的出口。氣流通道30包括沿氣流方向依次設(shè)置的若干進氣通道31、氣腔32和出氣通道。進氣通道31開設(shè)于氣霧化噴嘴1的側(cè)面。在本實施例中，出氣通道包括第一出氣通道33和第二出氣通道34，第一出氣通道33和第二出氣通道34依次圍繞液流通道20設(shè)置，并在第二面12形成依次圍繞出口的第一出氣口和第二出氣口。高壓氣流由進氣通道31進入氣腔32后，由第一出氣通道33的第一出氣口噴出形成第一霧化焦點，同時由第二出氣通道34的第二出氣口噴出形成第二霧化焦點。上述氣霧化噴嘴1，設(shè)置第一出氣通道33和第二出氣通道34，且第一出氣通道33和第二出氣通道34依次圍繞液流通道20設(shè)置，形成依次圍繞出口的第一出氣口和第二出氣口，由此形成雙噴環(huán)的結(jié)構(gòu)，該雙噴環(huán)的結(jié)構(gòu)可形成第一霧化焦點和第二霧化焦點。在制備金屬粉末時，金屬液在第一霧化焦點處被氣體沖散，形成一定的金屬液膜和一定的金屬粉末，然后在高速氣流的攜帶下到達第二霧化焦點，使得金屬液膜或者未冷卻的金屬粉末完成第二次的沖擊，從而將金屬液膜或金屬粉末變成更細小的金屬粉末，完成金屬液的雙重霧化過程，使制備得到的金屬粉末更加細小。同時，采用噴環(huán)結(jié)構(gòu)，氣流較噴孔均勻，可以保證制備得到的金屬粉末在雙重霧化過程中，獲得較好的顆粒尺寸以及顆粒的表面形貌。在其它實施例中，根據(jù)需要，也可設(shè)置兩條以上的出氣通道。在本實施例中，氣腔32、第一出氣通道33和第二出氣通道34均環(huán)繞液流通道20設(shè)置，且第一出氣通道33和第二出氣通道34的中軸線與液流通道20的中軸線重合。同時，經(jīng)第一出氣口和第二出氣口噴出的氣體所形成的第一霧化焦點和第二霧化焦點均位于液流通道20的中軸線上。由此可以獲得更好的霧化效果，優(yōu)化金屬顆粒的尺寸以及顆粒的表面形貌。在本實施例中，第二面12包括凹陷部，該凹陷部包括平行于第一面11的底面以及圍繞該底面設(shè)置的側(cè)面。出口設(shè)置于該底面，第一出氣口和第二出氣口設(shè)置于該側(cè)面。由此更有利于氣流的噴出和第一霧化焦點和第二霧化焦點的形成。在本實施例中，進氣通道31的數(shù)量為2個，兩個進氣通道對稱設(shè)置于本體的兩側(cè)?？衫斫?，在其它實施例中，進氣通道31的數(shù)量也可為1個或2個以上。在本實施了中，本體呈圓柱形?？衫斫猓谄渌鼘嵤├?，也可以采用其它形狀。在本實施例中，氣腔32的側(cè)壁設(shè)置為流線弧形，以便于氣流流經(jīng)氣腔32時的順利流通至第一出氣通道33和第二出氣通道34，其尺寸可根據(jù)氣霧化噴嘴的尺寸進行常規(guī)設(shè)計?？衫斫猓谄渌鼘嵤├?，也可采用其它形狀的側(cè)壁設(shè)置。進一步如圖1b、1c和圖2所示，第一出氣通道33包括沿氣流方向依次設(shè)置第一收縮段331、第一喉部332和第一擴散段333；在第一出氣通道33的縱截面上，第一收縮段331為維托辛基曲線形連續(xù)收縮結(jié)構(gòu)，第一喉部332為等徑直線形結(jié)構(gòu)，第一擴散段333為橢圓軸對稱位流式結(jié)構(gòu)，第一擴散段333沿第一出氣通道33軸線的截面為一段橢圓曲線，且第一喉部332的出口端至第一擴散段333的出口端為連續(xù)平滑遞增。第一收縮段331、第一喉部332和第一擴散段333三者之間均平滑過渡。在本實施例中，第一擴散段333的中心線與液流通道20的中軸線之間的夾角α為20°?？衫斫?，在其它實施例中，也可采用其它夾角設(shè)置，優(yōu)選為10～30°。類似的，第二出氣通道34包括沿氣流方向依次設(shè)置的第二收縮段341、第二喉部342和第二擴散段343；在第二出氣通道34的縱截面上，第二收縮段341為維托辛基曲線形連續(xù)收縮結(jié)構(gòu)，第二喉部342為等徑直線形結(jié)構(gòu)，第二擴散段343為橢圓軸對稱位流式結(jié)構(gòu)，第二擴散段343沿第二出氣通道34軸線的截面為一段橢圓曲線，且第二喉部342的出口端至第二擴散段343的出口端為連續(xù)平滑遞增。第二收縮段341、第二喉部342和第二擴散段343三者之間均平滑過渡。在本實施例中，第二擴散段343的中心線與液流通道20的中軸線之間的夾角β為15°。可理解，在其它實施例中，也可采用其它夾角設(shè)置，優(yōu)選為15～25°。另外，在本實施例中，第一出氣通道33和第二出氣通道34之間的間隔部35，通過連接部351與第一出氣通道33的側(cè)邊連接固定。可理解，在其它實施例中，也可采用其它方式對第一出氣通道33和第二出氣通道34之間的間隔部35進行固定。進一步對第一出氣通道33和第二出氣通道34的結(jié)構(gòu)進行合理控制，可優(yōu)化所形成的金屬顆粒的尺寸以及顆粒的表面形貌。如圖3所示，本實施例的氣霧化噴嘴1還包括石墨套40。在本實施例中，石墨套40具有嵌設(shè)于液流通道20內(nèi)的中空管狀的管體42，以及抵靠于進口的抵靠部41。石墨套40的尺寸與液流通道20相匹配，管體42的中空部分尺寸可根據(jù)需要進行常規(guī)設(shè)置。另外，石墨套40的管體42和抵靠部41之間還設(shè)置有支撐部43，用于保證抵靠部41和管體42之間結(jié)合的強度。在液流通道20中加設(shè)石墨套40，石墨材質(zhì)耐高溫，可減少高溫金屬液在流經(jīng)液流通道20時對氣霧化噴嘴1的損害?？衫斫猓谄渌鼘嵤├?，也可不設(shè)置該石墨套40。本實施例還提供一種以氣霧化噴嘴1作為噴嘴的氣霧化裝置，如圖4所示，氣霧化裝置包括氣霧化噴嘴1、霧化塔2和集粉罐3。金屬液經(jīng)氣霧化噴嘴1的液流通道20流入氣霧化噴嘴1，于霧化塔2內(nèi)形成金屬液滴，球化凝固后再于集粉罐3中收集。該氣霧化裝置制備得到的金屬粉末尺寸適宜，且表面形貌較好，能夠應(yīng)用于3D打印技術(shù)。進一步地，該氣霧化裝置還包括設(shè)置于霧化噴嘴1之上真空感應(yīng)熔煉爐4，氣霧化噴嘴1和真空感應(yīng)熔煉爐4之間通過中間包5連接。該感應(yīng)熔煉爐4用于將金屬熔煉為金屬液，以便金屬液直接流入氣霧化噴嘴1形成噴霧。按照相同的制備方法，分別采用上述氣霧化噴嘴，以及單噴環(huán)(未設(shè)置第一通道33)和雙噴孔(將實施例中的環(huán)狀第一出氣通道和第二出氣通道分別替換為對稱設(shè)置的4個噴孔)的噴嘴進行金屬粉末(316L不銹鋼金屬粉末、Co基合金金屬粉末、Ti64合金金屬粉末)的制備，對比結(jié)果如表1-3所示。表1316L不銹鋼金屬粉末生產(chǎn)對比實施例單噴環(huán)雙噴孔細粉收得率70％50％45％霧化氣體的壓力1.0MPa～1.5MPa1.2MPa～1.8MPa1.2～1.7MPa氣液比5:1～8:15:1～10:15:1～10:1表2Co基合金金屬粉末生產(chǎn)對比實施例單噴環(huán)雙噴孔細粉收的率72％55％50％霧化氣體的壓力1.3MPa～2.0MPa1.5MPa～2.3MPa1.5MPa～2.1MPa氣液比7:1～11:18:1～13:18:1～13:1表3Ti64合金金屬粉末生產(chǎn)對比實施例單噴環(huán)雙噴孔細粉收得率70％50％45％霧化氣體的壓力1.0MPa～1.5MPa1.2MPa～1.8MPa1.2MPa～1.7MPa氣液比5:1～8:15:1～10:15:1～10:1以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認為是本說明書記載的范圍。以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁1 2 3