专利名称：自吸式超声速环形射流雾化器的制作方法
技术领域：
本发明属于金属粉末雾化装置，主要用于微细金属粉末的制造。
目前用于生产微细金属粉末的雾化器，多数为自由沉降式下喷雾化器，即金属液流靠自身重力垂直流下，气体射流冲击液柱将其击碎，其存在的主要缺点是当金属液面较低时，气体出口处超压大于液柱静压，雾化气体从导管向上鼓泡，使液流流动不稳定，甚至造成事故。从苏联引进的水平抽吸式雾化器避免了上述缺点，但其气流出口内声速射流能量利用率不高，雾化性能较差。美国麻省理工学院N.T.Grant教授发明的超声波雾化器(US.Patent No4778516)，采用了3Mpa左右的雾化气体在喷嘴出口处为具有100KHz超声波的马赫数M＝2.5的超声速环孔或环缝射流，这种雾化器同样受到液面高度的影响，且结构复杂，能量利用率不高。
本发明的目的在于提供一种不受金属液面影响，能量利用率高，雾化性能好的雾化器。
针对已有技术存在的问题，本发明采用水平喷射自吸式结构，雾化器气体喷嘴采用外扩张环形喷嘴，使喷嘴出口气流流速达到超声速。
图1是本发明的结构示意图及实施例图。
图2为图1的A-A面剖图。
下面结合附图对发明的结构和原理加以详细介绍本发明为一种超声速环形射流雾化器，由金属熔液喷嘴(2)和环绕于其外的气腔(5)和气体喷嘴(3)所构成。气体喷嘴(3)为外扩张环形喷嘴。气体喷嘴(3)可以是采用环缝形结构，也可采用环孔形结构。气体喷嘴(3)的最小截面积为声速喉道，其出口的最大截面积Ae与喉道截面积A＊之比确定气体出口的马赫数Me，最大截面积Ae与喉道截面积A＊之比应满足于1.1≤Ae/A＊≤1.7。本发明的工作原理是压缩气体由进气道(7)进入环形气腔(5)，经气体喷嘴(3)形成超声速射流喷出;金属熔液流由入口(6)进入金属熔液喷嘴(2)，被气体喷嘴(3)射出的气体射流引射出并击碎使之雾化。根据激波管实验结果表明，当液滴韦伯数We(We= (ρu2d)/(σ) ，ρ，u分别为气体密度和速度，d为滴液直径，σ为液体表面张力)增大到某一临界值后，即发生剥离破碎，能够形成微细的颗粒，韦伯数越大生产的颗粒越细，为提高雾化性能，气体喷嘴(3)的射流平均流向与金属熔液喷嘴(2)轴线之间的夹角α选值范围为5°～20°。采用本发明的雾化器，当气腔(5)内压力P0≥0.2Mpa表压时，就可工作，当P0≥0.4Mpa表压时，即可获得较佳的雾化效果。为提高雾化性能，可采用涡旋管式进气方式，形成环形气流。
本发明的一个实施例采用图1、图2所示结构，采用锥形金属熔液喷嘴(2)，利用金属熔液喷嘴(2)的外锥形体与构件(4)构成环形气腔(5)和环缝形气体喷嘴(3)，气体喷嘴(3)的喉道面积A＊＝20πmm2，采用涡旋管式进气使气流具有一定的周向转速，加强了气流与液柱的相互作用。金属熔液喷嘴(2)出口直径Φ＝6mm，其轴线与气体喷嘴(3)中轴线之间的夹角α为15°，当气腔(5)内压力选用P0＝0.6Mpa，气体喷嘴(3)的出口马赫数Me＝2.0，使用后可得到≤125μ粉末占70%和≤45μ粉末占20%的铝粉GAI＝4kg/Min。
采用本发明所述的雾化器，在相同的雾化压力P0＝6atm，气体流量Gg＝5m3/M的条件下，产量相等时，与现有的声速喷嘴雾化器相比，细粉率明显高于声速雾化器。如粒度≤125μ的约占70%，而声速雾化器的得率仅在45%左右，小于45μ的得率也明显高于声速雾化器。本发明不仅雾化性能好且结构简单，操作方便，可连续生产，造价低，可适用于铝、铅等多种金属粉末的制造。
权利要求
1.一种超声速环形射流雾化器，由金属熔液喷嘴(2)和环绕于其外的气腔(5)和气体喷嘴(3)构成，其特征在于环绕于金属熔液喷嘴(2)之外的气体喷嘴(3)为外扩张喷嘴。
2.根据权利要求1所述的雾化器，其特征在于气体喷嘴(3)的出口最大截面积与喉道截面积之比应满足于1.1≤Ae/A＊≤1.7。
3.根据权利要求1和2所述的雾化器，其特征在于气体喷嘴(3)的射流平均流向与金属熔液喷嘴(2)轴线之间的夹角α选值范围为5°～20°。
4.根据权利要求1和2所述的雾化器，其特征在于气体喷嘴(3)为环缝形喷嘴。
5.根据权利要求1和2所述的雾化器，其特征在于气体喷嘴(3)为环孔形喷嘴。
全文摘要
一种超声速环形射流雾化器，由金属熔液喷嘴和环绕于其外的气腔和气体喷嘴组成，喷嘴为外扩张环形喷嘴，利用其产生的超声速气流引射加速金属熔液流，使其雾化破碎。可在较低的气体压力下工作，能量利用率高，雾化性能好，可连续生产，结构简单，操作方便，价格低。适用于铝、铅等多种金属粉末的制造。
文档编号B22F9/08GK1078928SQ9210375
公开日1993年12月1日 申请日期1992年5月21日 优先权日1992年5月21日
发明者俞鸿儒, 李仲发, 国相杰 申请人:中国科学院力学研究所