專利名稱：自吸式超聲速環(huán)形射流霧化器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬粉末霧化裝置，主要用于微細金屬粉末的制造。
目前用于生產(chǎn)微細金屬粉末的霧化器，多數(shù)為自由沉降式下噴霧化器，即金屬液流靠自身重力垂直流下，氣體射流沖擊液柱將其擊碎，其存在的主要缺點是當金屬液面較低時，氣體出口處超壓大于液柱靜壓，霧化氣體從導管向上鼓泡，使液流流動不穩(wěn)定，甚至造成事故。從蘇聯(lián)引進的水平抽吸式霧化器避免了上述缺點，但其氣流出口內(nèi)聲速射流能量利用率不高，霧化性能較差。美國麻省理工學院N.T.Grant教授發(fā)明的超聲波霧化器(US.Patent No4778516)，采用了3Mpa左右的霧化氣體在噴嘴出口處為具有100KHz超聲波的馬赫數(shù)M＝2.5的超聲速環(huán)孔或環(huán)縫射流，這種霧化器同樣受到液面高度的影響，且結構復雜，能量利用率不高。
本發(fā)明的目的在于提供一種不受金屬液面影響，能量利用率高，霧化性能好的霧化器。
針對已有技術存在的問題，本發(fā)明采用水平噴射自吸式結構，霧化器氣體噴嘴采用外擴張環(huán)形噴嘴，使噴嘴出口氣流流速達到超聲速。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖及實施例圖。
圖2為圖1的A-A面剖圖。
下面結合附圖對發(fā)明的結構和原理加以詳細介紹本發(fā)明為一種超聲速環(huán)形射流霧化器，由金屬熔液噴嘴(2)和環(huán)繞于其外的氣腔(5)和氣體噴嘴(3)所構成。氣體噴嘴(3)為外擴張環(huán)形噴嘴。氣體噴嘴(3)可以是采用環(huán)縫形結構，也可采用環(huán)孔形結構。氣體噴嘴(3)的最小截面積為聲速喉道，其出口的最大截面積Ae與喉道截面積A＊之比確定氣體出口的馬赫數(shù)Me，最大截面積Ae與喉道截面積A＊之比應滿足于1.1≤Ae/A＊≤1.7。本發(fā)明的工作原理是壓縮氣體由進氣道(7)進入環(huán)形氣腔(5)，經(jīng)氣體噴嘴(3)形成超聲速射流噴出;金屬熔液流由入口(6)進入金屬熔液噴嘴(2)，被氣體噴嘴(3)射出的氣體射流引射出并擊碎使之霧化。根據(jù)激波管實驗結果表明，當液滴韋伯數(shù)We(We= (ρu2d)/(σ) ，ρ，u分別為氣體密度和速度，d為滴液直徑，σ為液體表面張力)增大到某一臨界值后，即發(fā)生剝離破碎，能夠形成微細的顆粒，韋伯數(shù)越大生產(chǎn)的顆粒越細，為提高霧化性能，氣體噴嘴(3)的射流平均流向與金屬熔液噴嘴(2)軸線之間的夾角α選值范圍為5°～20°。采用本發(fā)明的霧化器，當氣腔(5)內(nèi)壓力P0≥0.2Mpa表壓時，就可工作，當P0≥0.4Mpa表壓時，即可獲得較佳的霧化效果。為提高霧化性能，可采用渦旋管式進氣方式，形成環(huán)形氣流。
本發(fā)明的一個實施例采用圖1、圖2所示結構，采用錐形金屬熔液噴嘴(2)，利用金屬熔液噴嘴(2)的外錐形體與構件(4)構成環(huán)形氣腔(5)和環(huán)縫形氣體噴嘴(3)，氣體噴嘴(3)的喉道面積A＊＝20πmm2，采用渦旋管式進氣使氣流具有一定的周向轉速，加強了氣流與液柱的相互作用。金屬熔液噴嘴(2)出口直徑Φ＝6mm，其軸線與氣體噴嘴(3)中軸線之間的夾角α為15°，當氣腔(5)內(nèi)壓力選用P0＝0.6Mpa，氣體噴嘴(3)的出口馬赫數(shù)Me＝2.0，使用后可得到≤125μ粉末占70%和≤45μ粉末占20%的鋁粉GAI＝4kg/Min。
采用本發(fā)明所述的霧化器，在相同的霧化壓力P0＝6atm，氣體流量Gg＝5m3/M的條件下，產(chǎn)量相等時，與現(xiàn)有的聲速噴嘴霧化器相比，細粉率明顯高于聲速霧化器。如粒度≤125μ的約占70%，而聲速霧化器的得率僅在45%左右，小于45μ的得率也明顯高于聲速霧化器。本發(fā)明不僅霧化性能好且結構簡單，操作方便，可連續(xù)生產(chǎn)，造價低，可適用于鋁、鉛等多種金屬粉末的制造。
權利要求
1.一種超聲速環(huán)形射流霧化器，由金屬熔液噴嘴(2)和環(huán)繞于其外的氣腔(5)和氣體噴嘴(3)構成，其特征在于環(huán)繞于金屬熔液噴嘴(2)之外的氣體噴嘴(3)為外擴張噴嘴。
2.根據(jù)權利要求1所述的霧化器，其特征在于氣體噴嘴(3)的出口最大截面積與喉道截面積之比應滿足于1.1≤Ae/A＊≤1.7。
3.根據(jù)權利要求1和2所述的霧化器，其特征在于氣體噴嘴(3)的射流平均流向與金屬熔液噴嘴(2)軸線之間的夾角α選值范圍為5°～20°。
4.根據(jù)權利要求1和2所述的霧化器，其特征在于氣體噴嘴(3)為環(huán)縫形噴嘴。
5.根據(jù)權利要求1和2所述的霧化器，其特征在于氣體噴嘴(3)為環(huán)孔形噴嘴。
全文摘要
一種超聲速環(huán)形射流霧化器，由金屬熔液噴嘴和環(huán)繞于其外的氣腔和氣體噴嘴組成，噴嘴為外擴張環(huán)形噴嘴，利用其產(chǎn)生的超聲速氣流引射加速金屬熔液流，使其霧化破碎?？稍谳^低的氣體壓力下工作，能量利用率高，霧化性能好，可連續(xù)生產(chǎn)，結構簡單，操作方便，價格低。適用于鋁、鉛等多種金屬粉末的制造。
文檔編號B22F9/08GK1078928SQ9210375
公開日1993年12月1日 申請日期1992年5月21日 優(yōu)先權日1992年5月21日
發(fā)明者俞鴻儒, 李仲發(fā), 國相杰 申請人:中國科學院力學研究所