一种提高雾化效率减小液滴直径的紧耦合雾化器制造技术

本发明专利技术提供了一种提高雾化效率的紧耦合雾化器，包括：上体，和套在述上体外且与上体之间形成有密闭的气体驻室空间的下体；以及设置在上体内的导液管，导液管的导液管末端内部为直筒状，或开口处为逐渐增大的倒锥台形状，该倒锥台形状的角度为30°～150°；其导液管末端的外圆周管径一致或为向轴心线方向倾斜收缩的锥台形状，在导液管末端的端面设置有非平面的以增强高速气流和低速液流形成涡流和紊流的修形结构。本发明专利技术通过对导液管末端出口形状的改变，使气流在出口处的流动形式产生扰动，从而提高了高速气流和低速液流产生涡流和紊流的强度，减小了雾化液滴直径，强化了中心回流区气液掺混和能量的转换效率。

A tightly coupled nebulizer for improving atomization efficiency and reducing droplet diameter

The present invention provides a tightly coupled nebulizer for improving the atomization efficiency, including the upper body, and the lower body of the upper body and the airtight gas chamber space between the upper body and the upper body, and the guide tube set in the upper body, the inner tube end inside the guide pipe end of the guide pipe, or the opening as the gradually increasing taper table. Shape, the angle of the inverted cone table is 30 to 150 degrees, and the outer circumference pipe diameter of the end of the guide pipe is the same or the shape of the cone table which is inclined to the axis direction, and the end face of the guide tube is set with a non planar modification structure which can strengthen the high speed air flow and the low velocity liquid flow to form the eddy current and turbulence. By changing the shape of the terminal outlet of the pilot pipe, the flow of air flow is disturbed in the flow form at the outlet, thus increasing the intensity of eddy current and turbulence, reducing the diameter of the atomization droplet and strengthening the conversion efficiency of the gas and liquid mixing and energy in the central reflux area.

【技术实现步骤摘要】
一种提高雾化效率减小液滴直径的紧耦合雾化器
本专利技术涉及压力气体雾化液体领域，特别是涉及一种可以强化高速气流和低速液流形成涡流和紊流的掺混结构，可以提高雾化效率减小液滴平均直径的紧耦合雾化器。
技术介绍
紧耦合式雾化器大多采用环缝式和环孔式结构，由于气体喷嘴出口距离中心被雾化的液体很近，雾化效率大大提高，在工业上广泛采用。提高雾化效率，减少气体消耗，降低雾化液滴(冷却后成固体粉末)粒径，始终是人们追求的目标。在雾化效率上环孔式雾化器明显优于环缝式雾化器，以往的环孔式雾化器多采用轴对称圆孔式气体喷嘴。人们关注的焦点是如何提高雾化气体的动能，也就是提高气流出口速度，期望提高雾化效率减小粉末粒径(提高冷却速度)，因此都在气体喷管上下功夫作文章。例如：中国专利CN200520045506.0；CN200620039329.X；CN201210291596.6；CN200420023889.7；CN200710175831.2；CN200910304166.1；CN94221583.4；CN200720149810.9；CN2001110005163.5；美国专利US6142382等。以上专利披露的紧耦合式雾化器主要关注的是气体喷嘴的改进，如何提高喷嘴出口的气流速度等，在提高雾化效率，减少气体消耗，降低雾化液滴(冷却后成固体粉末)粒径方面有很大进步，但对于喷制平均粒度小于10～20μm的金属粉末仍有困难。最早60年代瑞典人Kohlswa提出，后经美国麻省理工学院(MIT)Grant教授在80年代改进完善后提出的美国专利US4778516，在紧耦合式雾化器气体喷嘴的上游附加了Hartman气流哨式的超声波发生装置，让喷出的超声速气流负载一个一定频率的超声波振动，参与对液体的雾化。90年代中国北京科技大学和中国科学院金属所也提出了类似的专利CN94247337.X；CN96239232.4；CN99250106.7。其目的也是想提高雾化效率获取更细(冷却速度更高)的金属粉末。但是在驻室压力高达8.3MPa时，仅能生产出平均粒度22μm的金属粉末。这种雾化器结构复杂加工困难，工业上没有应用的报到。90年代德国人冈特·舒尔茨专利技术了《通过用气体雾化熔液制造细粉的方法和装置》申请了德国专利DE19758111.0、欧洲专利WO99/30858和中国专利CN1282282A，提出了熔液从基本为矩形截面喷嘴流出，接着一起与喷雾气体通过一截面为矩形的Laval喷嘴，此时按层流被加速的气流在Laval喷嘴的收敛部分使熔液薄膜稳定，并同时将其伸出直至在通过最狭的横截面之后，才使熔液薄膜均匀地沿其整个长度雾化。根据专利描述，此方法和装置能够用小的气体消耗量，获得高的生产效率。一定压力的雾化气体和溶液在矩形Laval喷管内以层流状态逐渐加速运动，熔液被气体压缩和拉伸成薄膜，然后在出口雾化。业内称之为“层流雾化”。但经过喉道后压力气体迅速膨胀加速，不可压缩的熔液在惯性力的作用下与高速气流产生剪切分离，出现掺混和雾化。形成了复杂的混合流动，雾化过程不可能在层流状态下进行。在其案例中说明在铝熔液800℃时，压力氮气30bar，喷溅塔即气体室(雾化室)内有0.2bar的负压，铝液流量2826kg/h，每公斤铝液消耗5.9kg的氮气，得到10.1μm的平均颗粒直径。该专利熔液和雾化气体都需要密封在一个能够承受雾化压力的罐内。生产一公斤铝粉的氮气消耗量高达5.9kg。如要连续生产，需配置的氮气源和气体压缩机非常庞大，生产成本大大提高，很难实现工业化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种高速气流和低速液流形成涡流和紊流的强化掺混的结构，可以提高雾化效率，减小液滴平均直径的紧耦合雾化器。特别地，本专利技术提供一种提高雾化效率减小液滴直径的紧耦合雾化器，包括：上体，为中空管体结构；下体，为中空管体结构，套在所述上体外且与所述上体之间形成有密闭的能够稳定气体压力的气体驻室空间；与所述上体之间的端口处设有环缝式或环孔式气体喷嘴；导液管，设置在所述上体内，导液管末端的内部为圆直筒状或开口逐渐增大的圆锥台形状，其倾斜扩张角度为30°～150°；导液管末端的外圆周管径一致或为向轴心线方向倾斜收缩的圆锥台形状，其收缩角度为8°～80°；在导液管末端的管壁上设置有增强高速气流和低速液流形成涡流和紊流的修形结构。在本专利技术的一个实施方式中，所述修形结构为在所述导液管末端的圆周端面，加工出的多个相同深度的连接外侧壁和内侧壁的三角形凹槽，所述三角形凹槽的深度为0.1～6mm，数量为2～40，且相邻所述三角形凹槽之间通过梯形圆弧面连接。在本专利技术的一个实施方式中，所述修形结构为在所述导液管末端的圆周端面，加工出的多个相同深度以连接外侧壁和内侧壁的三角形凹槽，所述三角形凹槽的深度为0.1～6mm，数量为2～40，且相邻所述三角形凹槽之间通过三角形圆弧面连接。在本专利技术的一个实施方式中，所述修形结构为在所述导液管末端的圆周端面上加工出的多个形状相同连续波浪形凹槽，所述波浪形凹槽的深度为0.1～6mm，数量为2～40。在本专利技术的一个实施方式中，所述修形结构为由所述导液管末端的外侧壁向内侧壁方向倾斜延伸的多个槽形外凹面，和多个由所述导液管末端的内侧壁向外侧壁方向倾斜延伸的多个槽形内凹面构成；槽形外凹面和槽形内凹面相互间隔设置且两者之间弧形过度，槽形外凹面的倾斜角度为8°～80°，槽形内凹面的倾斜角度为30°～150°；槽形外凹面的高度为0.1～6mm，槽形内凹面和槽形外凹面的数量分别为2～40，两者之间端面的厚度为0.1～2mm。在本专利技术的一个实施方式中，所述修形结构为由所述导液管末端的外侧壁向内侧壁方向倾斜延伸的弧形收缩结构，倾斜角度为8°～80°，该弧形收缩结构的高度为0.1～6mm，所述导液管末端的端面上保留有厚度为0.1～2mm未收缩的保留层，所述保留层的外圆周在径向上设置有2～40个向圆心方向凹进以与弧形收缩结构连接的梯形凹口，各梯形凹口之间不直接连接，剩余的保留层为多个梯形圆弧面。在本专利技术的一个实施方式中，所述修形结构为由所述导液管末端的外侧壁向内侧壁方向倾斜延伸的环形收缩结构，倾斜角度为8°～80°，该环形收缩结构的高度为0.1～6mm，所述导液管末端的端面上保留有厚度为0.1～2mm未收缩的保留层，所述保留层的外圆周在径向上设置有2～40个向圆心方向凹进的梯形凹口，梯形凹口与环形收缩结构连接，各梯形凹口之间通过相邻的侧边直接连接，剩余的保留层为多个三角形圆弧面。在本专利技术的一个实施方式中，所述修形结构为由所述导液管末端的外侧壁向内侧壁方向倾斜延伸的多个斜平面构成的平面收缩结构，斜平面的倾斜角度为8°～80°，该斜平面的高度为0.1～6mm，数量为2～40个，各斜平面的顶端相互之间不直接连接。在本专利技术的一个实施方式中，所述修形结构为由所述导液管末端的外侧壁向内侧壁方向倾斜延伸的多个斜平面构成的平面收缩结构，斜平面的角度为8°～80°，斜平面的高度为0.1～6mm，数量为2～40个，且各斜平面的顶端相互连接。在本专利技术的一个实施方式中，所述导液管末端的外径为2～40mm，内径为0.5～20mm，端面的宽度为0.05～2mm，外侧壁向内侧壁方向收缩形成的圆锥台角度为8°～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高雾化效率减小液滴直径的紧耦合雾化器，其特征在于，包括：上体，为中空管体结构；下体，为中空管体结构，套在所述上体外且与所述上体之间形成有密闭的能够稳定气体压力的气体驻室空间；与所述上体之间的端口处设有环缝式或环孔式气体喷嘴；导液管，设置在所述上体内，导液管末端的内部为圆直筒状或开口逐渐增大的圆锥台形状，其倾斜扩张角度为30°～150°；导液管末端的外圆周管径一致或为向轴心线方向倾斜收缩的圆锥台形状，其收缩角度为8°～80°；在导液管末端的管壁上设置有增强高速气流和低速液流形成涡流和紊流的修形结构。

【技术特征摘要】
1.一种提高雾化效率减小液滴直径的紧耦合雾化器，其特征在于，包括：上体，为中空管体结构；下体，为中空管体结构，套在所述上体外且与所述上体之间形成有密闭的能够稳定气体压力的气体驻室空间；与所述上体之间的端口处设有环缝式或环孔式气体喷嘴；导液管，设置在所述上体内，导液管末端的内部为圆直筒状或开口逐渐增大的圆锥台形状，其倾斜扩张角度为30°～150°；导液管末端的外圆周管径一致或为向轴心线方向倾斜收缩的圆锥台形状，其收缩角度为8°～80°；在导液管末端的管壁上设置有增强高速气流和低速液流形成涡流和紊流的修形结构。2.根据权利要求1所述的紧耦合雾化器，其特征在于，所述修形结构为在所述导液管末端的圆周端面，加工出的多个相同深度的连接外侧壁和内侧壁的三角形凹槽，所述三角形凹槽的深度为0.1～6mm，数量为2～40，且相邻所述三角形凹槽之间通过梯形圆弧面连接。3.根据权利要求1所述的紧耦合雾化器，其特征在于，所述修形结构为在所述导液管末端的圆周端面，加工出的多个相同深度以连接外侧壁和内侧壁的三角形凹槽，所述三角形凹槽的深度为0.1～6mm，数量为2～40，且相邻所述三角形凹槽之间通过三角形圆弧面连接。4.根据权利要求1所述的紧耦合雾化器，其特征在于，所述修形结构为在所述导液管末端的圆周端面上加工出的多个形状相同连续波浪形凹槽，所述波浪形凹槽的深度为0.1～6mm，数量为2～40。5.根据权利要求1所述的紧耦合雾化器，其特征在于，所述修形结构为由所述导液管末端的外侧壁向内侧壁方向倾斜延伸的多个槽形外凹面，和多个由所述导液管末端的内侧壁向外侧壁方向倾斜延伸的多个槽形内凹面构成；槽形外凹面和槽形内凹面相互间隔设置且两者之间弧形过度，槽形外凹面的倾斜角度为8°～80°，槽形内凹面的倾斜角度为30°～150°；槽形外凹面的高度为0.1～6mm，槽形内凹面和槽形外凹面的数量分别为2～40，两者之...

【专利技术属性】
技术研发人员：王吉南，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11