【技术实现步骤摘要】
本申请涉及增材制造，具体而言，涉及一种惰性气体加热气雾化设备。
技术介绍
1、增材制造金属粉末原料的制备，一般都是通过使高温的金属熔液进入雾化室，雾化室中设置有雾化器，由雾化器喷出的超音速雾化气流与高温的金属熔液相互作用，高温的金属熔液射流或熔滴发生破碎雾化并快速凝固形成金属粉末。由于超音速雾化气流温度较低，熔滴球化不够充分，导致粉末球形度较低，同时由于雾化熔滴尺寸分布宽泛，较大尺寸熔滴未完全凝固时，微小尺寸的熔滴已经凝固，导致雾化制备的较大粒径粉末黏连一些小粒径粉末，从而形成卫星粉。另外，虽然可以通过增大超音速雾化气流速度来提升雾化效率以及提高细粉收得率，超音速雾化气流速度的提高可以通过优化雾化器和增大雾化压力来实现，但由于雾化器优化设计周期长且效果稳定性有待提高，一般是通过增大雾化压力来提高超音速雾化气流速度，由于雾化压力提升到一定水平后，进一步提升雾化压力难以有效提升超音速雾化气流流速，根据气体动力学理论可以通过提高雾化气体温度以进一步提升超音速雾化气流速度，并且提升雾化气体温度后有助于提高粉体的球形度。由于雾化气流流量大，管道或者雾化器内雾化气体流动速度快，常规电磁感应加热或者弯管换热器加热方式难以有效提高雾化气体温度。
2、针对上述问题，目前尚未有有效的技术解决方案。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种惰性气体加热气雾化设备，可以有效提高雾化效果，提高粉末的球形度，降低卫星粉比率，雾化效果的稳定性也更好，并且有利于提高雾化效率。
2、本申请
3、所述雾化室设置在所述熔液发生装置的下方，所述熔液发生装置用于向所述雾化室提供金属熔液，所述雾化器设置在所述雾化室中，所述等离子体发生装置与所述雾化器连接，所述雾化器与外部供气装置连接，所述外部供气装置用于向所述雾化器提供雾化气体，所述等离子体发生装置用于提供等离子体射流以对所述雾化气体进行加热，所述雾化器用于将所述雾化气体喷出形成超音速雾化气流，从而雾化所述金属熔液。
4、具体地，可以有效提高雾化效果，提高粉末的球形度，并且降低卫星粉比率, 雾化效果的稳定性也更好, 并且有利于提高雾化效率。
5、可选地，所述熔液发生装置包括熔炼坩埚和中间包，所述熔炼坩埚用于将金属母料熔炼成金属熔液，所述中间包用于盛接所述金属熔液，所述中间包通过导流嘴将所述金属熔液引流至所述雾化室。
6、可选地，所述熔液发生装置包括熔炼室，所述熔炼室下端与所述雾化室上端连通，所述熔炼室设置有合金母料棒和围绕所述合金母料棒下端设置的加热装置，所述加热装置用于将所述合金母料棒熔炼并形成所述金属熔液，所述金属熔液在重力或气流曳力的作用下流入所述雾化室。
7、可选地，所述雾化器同轴设置在所述熔液发生装置的金属熔液出口的中心轴线下方，所述雾化器为环缝型喷盘，所述雾化器通过供气管路与外部供气装置连接，所述等离子体发生装置与所述供气管路连接，所述供气管路设置有一回转体状的加热腔，所述加热腔包括依次连接的进气段、汇流段和出口段，所述等离子体发生装置的输出口与所述汇流段同轴设置，且所述等离子体发生装置的输出口朝向所述出口段，所述进气段的直径沿靠近所述汇流段的方向逐渐扩大，所述汇流段的直径不变，所述出口段的直径沿远离所述汇流段的方向逐渐减小。
8、通过上述设置，等离子体发生装置输出高温的等离子体射流在汇流段中与雾化气体发生互相掺混和能量传递，高温的等离子体射流对雾化气体进行高效加热，从而实现雾化气体的温度控制。
9、可选地，所述汇流段同轴设置有引流管，所述等离子体发生装置的输出口伸入所述引流管中，所述引流管的直径沿靠近所述出口段的方向逐渐减小，所述引流管用于将所述等离子体射流引导至所述出口段中。
10、通过上述设置，可以降低等离子体射流直接冲击供气管路的壁体的机率。
11、可选地，所述进气段的母线与所述加热腔的中心轴线具有第一夹角，所述第一夹角范围为2°-10°。
12、可选地，所述雾化器包括进气通道、气室和laval型加速通道，所述等离子体发生装置的输出口通过同轴设置的引流装置与所述进气通道或所述气室倾斜连接，所述引流装置的开口朝向所述进气通道或所述气室的气流方向，所述引流装置用于将所述等离子体发生装置喷出的所述等离子体射流引导至所述进气通道或所述气室中以对所述雾化器中的雾化气体进行加热。
13、可选地，所述雾化器包括至少两个围绕所述雾化室的中心轴线设置的喷管结构，所述喷管结构倾斜向下且开口朝向所述雾化室的中心轴线倾斜，所述喷管结构包括从上到下依次连接的收缩段、喉部和扩张段，每个所述喷管结构均设置有一个所述等离子体发生装置，所述等离子体发生装置包括等离子体火炬和等离子体喷嘴，所述等离子体火炬的输出口与所述等离子体喷嘴连接，所述等离子体喷嘴伸入所述喷管结构中，所述等离子体喷嘴喷出的所述等离子体射流对所述喷管结构的所述雾化气体加热。
14、可选地，所述等离子体喷嘴伸入所述喷管结构的所述收缩段中，所述等离子体喷嘴的开口朝向所述喉部，且所述等离子体喷嘴的出口的中心轴线与所述喉部的中心轴线重合。
15、可选地，所述等离子体喷嘴伸入所述喷管结构的所述喉部中，所述等离子体喷嘴的开口朝向所述喉部，且所述等离子体喷嘴的出口的中心轴线与所述喉部的中心轴线重合。
16、可选地，所述等离子体喷嘴伸入所述喷管结构的所述扩张段中，所述等离子体喷嘴的开口的朝向与所述喷管结构的气流方向相同，且所述等离子体喷嘴的出口的中心轴线与所述喉部的中心轴线重合。
17、可选地，所述等离子体喷嘴伸入所述喷管结构中并延伸至所述喷管结构的出口下方，且所述等离子体喷嘴的出口的中心轴线与所述喷管结构的中心轴线重合。
18、可选地，所述等离子体喷嘴的直径从上至下逐渐减小。
19、可选地，所述等离子体喷嘴为laval型结构，所述等离子体喷嘴的直径从上至下先逐渐减小后逐渐增大。
20、可选地，还包括第一收粉罐、第二收粉罐、第三收粉罐、旋风分离器、除尘器和引风机；
21、所述第一收粉罐设置在所述雾化室的出口的下方且与所述雾化室出口连通，所述雾化室的侧方通过第一管道与所述旋风分离器连通，所述旋风分离器的下方设置有第二收粉罐，所述旋风分离器的上方通过第二管道与所述除尘器连通，所述第三收粉罐设置在所述除尘器的下方，所述除尘器的侧方设置有第一开口与所述引风机连通；
22、所述第一收粉罐用于收集所述雾化室中的颗粒，所述第二收粉罐用于收集所述旋风分离器中的粉末，所述第三收粉罐用于收集所述除尘器中的粉末，所述引风机用于对所述雾化室的排气提供流动的抽吸力。
23、由上可知，本申请提供的惰性气体加热气雾化设备，通过设置等离子体发生装置，使等离子体发生装置与雾化器连接，由等离子体发生装置提供高温的等离子体射流对雾化气体进行直本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种惰性气体加热气雾化设备，其特征在于，包括：熔液发生装置（100）、雾化室（110）、雾化器（120）和等离子体发生装置（130）；
2.根据权利要求1所述的惰性气体加热气雾化设备，其特征在于，所述熔液发生装置（100）包括熔炼坩埚（101）和中间包（102），所述熔炼坩埚（101）用于将金属母料熔炼成金属熔液，所述中间包（102）用于盛接所述金属熔液，所述中间包（102）通过导流嘴（103）将所述金属熔液引流至所述雾化室（110）。
3.根据权利要求1所述的惰性气体加热气雾化设备，其特征在于，所述熔液发生装置（100）包括熔炼室（104），所述熔炼室（104）下端与所述雾化室（110）上端连通，所述熔炼室（104）设置有合金母料棒（105）和围绕所述合金母料棒（105）下端设置的加热装置（106），所述加热装置（106）用于将所述合金母料棒（105）熔炼并形成所述金属熔液，所述金属熔液在重力或气流曳力的作用下流入所述雾化室（110）。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的惰性气体加热气雾化设备，其特征在于，所述雾化器（120）同轴设置在
5.根据权利要求4所述的惰性气体加热气雾化设备，其特征在于，所述汇流段（143）同轴设置有引流管（145），所述等离子体发生装置（130）的输出口伸入所述引流管（145）中，所述引流管（145）的直径沿靠近所述出口段（144）的方向逐渐减小，所述引流管（145）用于将所述等离子体射流引导至所述出口段（144）中。
6.根据权利要求4所述的惰性气体加热气雾化设备，其特征在于，所述进气段（142）的母线与所述加热腔（141）的中心轴线具有第一夹角，所述第一夹角范围为2°-10°。
7.根据权利要求2或权利要求3所述的惰性气体加热气雾化设备，其特征在于，所述雾化器（120）包括进气通道（121）、气室（122）和LAVAL型加速通道（123），所述等离子体发生装置（130）的输出口通过同轴设置的引流装置（146）与所述进气通道（121）或所述气室（122）倾斜连接，所述引流装置（146）的开口朝向所述进气通道（121）或所述气室（122）的气流方向，所述引流装置（146）用于将所述等离子体发生装置（130）喷出的所述等离子体射流引导至所述进气通道（121）或所述气室（122）中以对所述雾化器（120）中的雾化气体进行加热。
8.根据权利要求3所述的惰性气体加热气雾化设备，其特征在于，所述雾化器（120）包括至少两个围绕所述雾化室（110）的中心轴线设置的喷管结构（150），所述喷管结构（150）倾斜向下且开口朝向所述雾化室（110）的中心轴线倾斜，所述喷管结构（150）包括从上到下依次连接的收缩段（151）、喉部（152）和扩张段（153），每个所述喷管结构（150）均设置有一个所述等离子体发生装置（130），所述等离子体发生装置（130）包括等离子体火炬（161）和等离子体喷嘴（162），所述等离子体火炬（161）的输出口与所述等离子体喷嘴（162）连接，所述等离子体喷嘴（162）伸入所述喷管结构（150）中，所述等离子体喷嘴（162）喷出的所述等离子体射流对所述喷管结构（150）的所述雾化气体加热。
9.根据权利要求8所述的惰性气体加热气雾化设备，其特征在于，所述等离子体喷嘴（162）伸入所述喷管结构（150）的所述收缩段（151）中，所述等离子体喷嘴（162）的开口朝向所述喉部（152），且所述等离子体喷嘴（162）的出口的中心轴线与所述喉部（152）的中心轴线重合。
10.根据权利要求8所述的惰性气体加热气雾化设备，其特征在于，所述等离子体喷嘴（162）伸入所述喷管结构（150）的所述喉部（152）中，所述等离子体喷嘴（162）的开口朝向所述喉部（152），且所述等离子体喷嘴（162）的出口的中心轴线与所述喉部（152）的...
【技术特征摘要】
1.一种惰性气体加热气雾化设备，其特征在于，包括：熔液发生装置（100）、雾化室（110）、雾化器（120）和等离子体发生装置（130）；
2.根据权利要求1所述的惰性气体加热气雾化设备，其特征在于，所述熔液发生装置（100）包括熔炼坩埚（101）和中间包（102），所述熔炼坩埚（101）用于将金属母料熔炼成金属熔液，所述中间包（102）用于盛接所述金属熔液，所述中间包（102）通过导流嘴（103）将所述金属熔液引流至所述雾化室（110）。
3.根据权利要求1所述的惰性气体加热气雾化设备，其特征在于，所述熔液发生装置（100）包括熔炼室（104），所述熔炼室（104）下端与所述雾化室（110）上端连通，所述熔炼室（104）设置有合金母料棒（105）和围绕所述合金母料棒（105）下端设置的加热装置（106），所述加热装置（106）用于将所述合金母料棒（105）熔炼并形成所述金属熔液，所述金属熔液在重力或气流曳力的作用下流入所述雾化室（110）。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的惰性气体加热气雾化设备，其特征在于，所述雾化器（120）同轴设置在所述熔液发生装置（100）的金属熔液出口的中心轴线下方，所述雾化器（120）为环缝型喷盘，所述雾化器（120）通过供气管路（140）与外部供气装置连接，所述等离子体发生装置（130）与所述供气管路（140）连接，所述供气管路（140）设置有一回转体状的加热腔（141），所述加热腔（141）包括依次连接的进气段（142）、汇流段（143）和出口段（144），所述等离子体发生装置（130）的输出口与所述汇流段（143）同轴设置，且所述等离子体发生装置（130）的输出口朝向所述出口段（144），所述进气段（142）的直径沿靠近所述汇流段（143）的方向逐渐扩大，所述汇流段（143）的直径不变，所述出口段（144）的直径沿远离所述汇流段（143）的方向逐渐减小。
5.根据权利要求4所述的惰性气体加热气雾化设备，其特征在于，所述汇流段（143）同轴设置有引流管（145），所述等离子体发生装置（130）的输出口伸入所述引流管（145）中，所述引流管（145）的直径沿靠近所述出口段（144）的方向逐渐减小，所述引流管（145）用于将所述等离子体射流引导至所述出口段（144）中。
6.根据权利要求4所述的惰性气体加热气雾化设备，其特征在于，所述进气段（142）的母线与所述加热腔（141）的中心轴线具有第一夹角，所述第一夹角范围为2°-10°。
7.根据权利要求2或权利要求3所述的惰性气体加热气雾化设备，其特征在于，所述雾化器（120）包括进气通道（121）、气室（122）和laval型加速通道（123），所述等离子体发生装置（130）的输出口通过同轴设置的引流装置（146）与所述进气通道（121）或所述气室（122）倾斜连接，所述引流装置（146）的开口朝向所述进气通道（121）或所述气室（122）的气流方...
【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，农晓东，熊孝经，孟宪钊，余立滨，毕云杰，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。