一种基于水雾化法制粉的可调式雾化桶的制作方法

本发明属于金属制粉技术领域，具体涉及一种基于水雾化法制粉的可调式雾化桶。

背景技术：

金属粉末在现代工业发展中扮演着越来越重要的角色，被广泛应用于喷涂、喷焊和激光熔覆等领域。目前所使用的制备金属粉末的方法有机械粉碎法、水雾化法和气雾化法等。机械粉碎法主要是通过压碎、击碎和磨削等作用将固态金属碎化成粉末。水雾化法就是以水作为介质，利用高速水流将液态金属流破碎成小液滴并冷凝成金属颗粒的方法。气雾化法就是以气体为介质，其原理与水雾化法相似，利用高速气流将液态金属流破碎成小液滴并冷凝成为金属颗粒的方法。由于水的比热容大，冷却速度快，且水雾化法制得的粉末的粒度、含氧量、结构和形状等可以通过改变装置的雾化参数进行调节控制，所以在金属制粉领域中的应用最为广泛。

雾化桶是水雾化法制粉核心部分，桶中的雾化水的喷射方式可分为V形喷射和环形喷射。环形喷嘴的夹角是固定的且缝宽均匀性难以保证，熔体易在圆锥内凝固。V形喷射的原理是由两股呈板状的雾化介质通过射流方式，让金属液流在交叉处(雾化焦点处)被高压水雾雾化击碎的过程。在同样水压下，V形喷射细粉率更高。雾化夹角是制粉工艺中的一个重要参数，研究表明，雾化夹角对粉末的球形度、粒度和松装密度等都有一定的影响，对粉末性能的要求不同，所选用的雾化夹角也需随之变化。目前已有的水雾化法制粉设备的雾化夹角不可调或者调节困难，难以满足不同工艺的要求。

某些领域所使用的金属粉末对含氧量还有一定的要求。研究表明，水雾化粉末氧化主要是发生在雾化过程中，金属液流被击碎的瞬间,溶液比表面迅速扩张,金属与水及颗粒周围的水蒸汽在高温下发生急剧的氧化反应，采用惰性气体保护，粉末的含氧量可以大幅降低。安装惰性气体喷射装置，可使粉末氧含量从5000ppm降低到500ppm。

在传统水雾化喷嘴下方增加额外冷却水喷嘴，可实现对金属流进行二次雾化。研究表明，二次雾化效应可使部分尚未凝固的粉末进一步被破碎从而使粉末细化；二次雾化的急冷效果可使粉末冷却速度由10³K/s增加到10⁴K/s；由于粉末冷却速度的提高，可使粉末含氧量降低,颗粒外形变得更加不规则。目前市场上已有的水雾化设备中很少设置有用于二次雾化的喷嘴，难以满足某些工艺的需要。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于水雾化法制粉的可调式雾化桶。该可调式雾化桶结构简单，设计新颖合理，通过设置惰性气体保护系统，在制备含氧量要求较低的粉末时，开启此系统可有效的抑制液态金属在雾化过程发生氧化反应，从而有效的降低金属粉末的含氧量；通过设置雾化水雾化夹角调节系统和冷却水雾化夹角调节系统，可根据需要调整雾化夹角，操作简单方便。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于水雾化法制粉的可调式雾化桶，其特征在于：包括桶体和安装于桶体上的桶盖，所述桶盖包括与桶体内壁相配合的环形支架，所述环形支架的中心正上方设置有陶瓷坩埚安装架，所述陶瓷坩埚安装架上安装有漏斗状的陶瓷坩埚，所述陶瓷坩埚安装架与环形支架之间设置有第一连接板和第二连接板，所述第一连接板和第二连接板的数量均为两个，两个第一连接板和两个第二连接板间隔设置，两个第一连接板和两个第二连接板沿环形支架的圆周方向均匀分布，两个所述第一连接板上均安装有惰性气体保护系统，两个所述第二连接板上均安装有雾化水雾化夹角调节系统和冷却水雾化夹角调节系统，所述第一连接板下方设置有呈锥面的盖板，所述盖板包括相对设置的第一盖板和第二盖板，所述第一盖板和第二盖板分别通过第一螺钉安装于第二连接板两侧，第一盖板和第二盖板的外缘均与环形支架的内壁紧密配合；所述桶体下方设置有倒锥形的出料斗，所述出料斗的底部设置有蝶阀。

上述的一种基于水雾化法制粉的可调式雾化桶，其特征在于：所述雾化水雾化夹角调节系统包括安装于第二连接板一侧的第一箱体，以及穿过第二连接板和第一箱体的第一轴，所述第一轴穿出第一箱体的一端固定安装有第一指针，第一轴的另一端固定安装有雾化水喷嘴，所述第一箱体上固定安装有与第一指针相配合的第一刻度盘，所述第一刻度盘位于第一箱体与第一指针之间，所述第一箱体内设置有用于带动第一轴转动的第一蜗轮蜗杆机构，所述第一蜗轮蜗杆机构的第一蜗轮套装于第一轴上，与第一蜗轮相配合的第一蜗杆的一端穿出第一箱体，所述第一蜗杆穿出第一箱体的一端套装有第二刻度盘，第二刻度盘通过第一紧定螺钉紧固于第一蜗杆上，所述第一箱体外侧固定安装有与第二刻度盘相配合的第二指针。

上述的一种基于水雾化法制粉的可调式雾化桶，其特征在于：所述第一轴与第一蜗轮之间设置有键；所述第一轴与第二连接板之间和第一蜗杆与第一箱体之间均设置有轴承，所述第一轴上且位于第二连接板的外侧和第一蜗杆上且位于第一箱体的外侧均套装有轴承端盖，所述第一轴上且位于第一箱体的外侧套装有端盖。

上述的一种基于水雾化法制粉的可调式雾化桶，其特征在于：所述第一轴与端盖的内壁之间、第一轴与轴承端盖的内壁之间和第一蜗杆与轴承端盖的内壁之间均设置有毡圈。

上述的一种基于水雾化法制粉的可调式雾化桶，其特征在于：所述冷却水雾化夹角调节系统包括安装于第二连接板一侧的第二箱体，以及穿过第二连接板和第二箱体的第二轴，所述第二轴穿出第二箱体的一端固定安装有第三指针，第二轴的另一端固定安装有加长板，所述加长板远离第二轴的端部固定安装有冷却水喷嘴，所述第二箱体上固定安装有与第三指针相配合的第三刻度盘，所述第三刻度盘位于第二箱体与第三指针之间，所述第二箱体内设置有用于带动第二轴转动的第二蜗轮蜗杆机构，所述第二蜗轮蜗杆机构的第二蜗轮套装于第二轴上，与第二蜗轮相配合的第二蜗杆的一端穿出第二箱体，所述第二蜗杆穿出第二箱体的一端套装有第四刻度盘，第四刻度盘通过第二紧定螺钉紧固于第二蜗杆上，所述第二箱体外侧固定安装有与第四刻度盘相配合的第四指针。

上述的一种基于水雾化法制粉的可调式雾化桶，其特征在于：所述第二轴与第二蜗轮之间设置有键；所述第二轴与第二连接板之间和第二蜗杆与第二箱体之间均设置有轴承，所述第二轴上且位于第二连接板的外侧和第二蜗杆上且位于第二箱体的外侧均套装有轴承端盖，所述第二轴上且位于第二箱体的外侧套装有端盖。

上述的一种基于水雾化法制粉的可调式雾化桶，其特征在于：所述第二轴与端盖的内壁之间、第二轴与轴承端盖的内壁之间和第二蜗杆与轴承端盖的内壁之间均设置有毡圈。

上述的一种基于水雾化法制粉的可调式雾化桶，其特征在于：所述第一连接板上设置有用于安装惰性气体保护系统的安装块，惰性气体保护系统包括依次穿过安装块、第一连接板和盖板的竖直设置的惰性气体管，所述安装块的一侧安装有限位块，所述惰性气体管的外壁竖直开设有限位槽，惰性气体管的外壁且位于限位槽的一侧设置有刻度，所述限位块上设置有与所述限位槽相配合的凸起。

上述的一种基于水雾化法制粉的可调式雾化桶，其特征在于：所述安装块上安装有用于紧固惰性气体管的惰性气体管紧定螺钉。

上述的一种基于水雾化法制粉的可调式雾化桶，其特征在于：所述蝶阀与出料斗之间为螺纹连接。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明结构简单，设计新颖合理，通过设置惰性气体保护系统，在制备含氧量要求较低的粉末时，开启此系统可有效的抑制液态金属在雾化过程发生氧化反应，从而有效的降低金属粉末的含氧量；通过设置雾化水雾化夹角调节系统和冷却水雾化夹角调节系统，可根据需要调整雾化夹角，操作简单方便。

2、本发明在雾化水雾化夹角调节系统和冷却水雾化夹角调节系统中优选蜗轮蜗杆机构，巧妙的利用到了蜗轮蜗杆机构的自锁性，使得调节后的雾化夹角不会变化，利用蜗轮蜗杆大传动比的特点，结合指针和刻度盘，可实现雾化夹角的可视化和数字化调节，且调节精度高达0.1度，用户可根据不同的工艺要求选择使用最佳的雾化夹角。

3、本发明设置有冷却水雾化夹角调节系统，当工艺要求需要时，开启此系统即可实现对液态金属流的二次雾化。

4、本发明的可调式雾化桶加工制造方便，易于大批量生产，适用性强，可满足多种不同工艺的使用要求。

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细说明。

附图说明

图1为本发明可调式雾化桶的结构示意图。

图2为本发明桶体与桶盖的分解示意图。

图3为本发明桶盖的结构示意图。

图4为本发明桶盖的分解示意图。

图5为本发明安装有惰性气体保护系统、雾化水雾化夹角调节系统和冷却水雾化夹角调节系统的桶盖去除盖板后的结构示意图。

图6为本发明雾化水雾化夹角调节系统的结构示意图。

图7为图6的A-A剖视图。

图8为图6的B-B剖视图。

图9为本发明冷却水雾化夹角调节系统的立体结构示意图。

图10为本发明冷却水雾化夹角调节系统的结构示意图。

图11为图10的C-C剖视图。

图12为本发明惰性气体保护系统的结构示意图。

图13为本发明惰性气体保护系统的分解示意图。

图14为采用本发明的可调式雾化桶进行水、水组合雾化(二次雾化)的原理图。

图15为采用本发明的可调式雾化桶开启惰性气体保护系统的原理图。

附图标记说明：

1—惰性气体保护系统； 1-1—惰性气体管； 1-1-1—限位槽；

1-1-2—刻度； 1-2—限位块； 1-2-1—凸起；

2—陶瓷坩埚； 3-1—雾化水雾化夹角调节系统；

3-1-1—第一蜗杆； 3-1-2—第一蜗轮； 3-1-3—第一刻度盘；

3-1-5—第一指针； 3-1-6—第一轴； 3-1-7—第二刻度盘；

3-1-8—第一箱体； 3-1-9—第二指针； 3-1-10—雾化水喷嘴；

3-1-11—第一键； 3-1-12—第一紧定螺钉；

3-2—冷却水雾化夹角调节系统； 3-2-1—第二蜗杆；

3-2-2—第二蜗轮； 3-2-3—加长板； 3-2-4—第三刻度盘；

3-2-5—第三指针； 3-2-6—第二轴； 3-2-7—第四刻度盘；

3-2-8—第二箱体； 3-2-9—第四指针； 3-2-10—冷却水喷嘴；

3-2-11—第二键； 3-2-12—第二紧定螺钉； 4—桶盖；

4-1—环形支架； 4-2—第一盖板； 4-3—第一螺钉；

4-4—第二盖板； 4-5—陶瓷坩埚安装架； 4-6—第一连接板；

4-7—第二连接板； 5—桶体； 6—蝶阀；

7—出料斗； 9—液态金属流； 10—雾化水；

11—冷却水； 12—安装块；

13—惰性气体管紧定螺钉； 14—第一端盖；

15—第一轴承端盖； 16—第一毡圈； 17—第二端盖；

18—第二轴承端盖； 19—第二毡圈。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示，本发明的基于水雾化法制粉的可调式雾化桶，包括桶体5和安装于桶体5上的桶盖4，所述桶盖4包括与桶体5内壁相配合的环形支架4-1，所述环形支架4-1的中心正上方设置有陶瓷坩埚安装架4-5，所述陶瓷坩埚安装架4-5上安装有漏斗状的陶瓷坩埚2，所述陶瓷坩埚安装架4-5与环形支架4-1之间设置有第一连接板4-6和第二连接板4-7，所述第一连接板4-6和第二连接板4-7的数量均为两个，两个第一连接板4-6和两个第二连接板4-7间隔设置，两个第一连接板4-6和两个第二连接板4-7沿环形支架4-1的圆周方向均匀分布，两个所述第一连接板4-6上均安装有惰性气体保护系统1，两个所述第二连接板4-7上均安装有雾化水雾化夹角调节系统3-1和冷却水雾化夹角调节系统3-2，所述第一连接板4-6下方设置有呈锥面的盖板，所述盖板包括相对设置的第一盖板4-2和第二盖板4-4，所述第一盖板4-2和第二盖板4-4分别通过第一螺钉4-3安装于第二连接板4-7两侧，第一盖板4-2和第二盖板4-4的外缘均与环形支架4-1的内壁紧密配合；所述桶体5下方设置有倒锥形的出料斗7，所述出料斗7的底部设置有蝶阀6。

本实施例中，所述蝶阀6与出料斗7之间为螺纹连接。

如图5、图6、图7和图8所示，本实施例中，所述雾化水雾化夹角调节系统3-1包括安装于第二连接板4-7一侧的第一箱体3-1-8，以及穿过第二连接板4-7和第一箱体3-1-8的第一轴3-1-6，所述第一轴3-1-6穿出第一箱体3-1-8的一端固定安装有第一指针3-1-5，第一轴3-1-6的另一端固定安装有雾化水喷嘴3-1-10，所述第一箱体3-1-8上固定安装有与第一指针3-1-5相配合的第一刻度盘3-1-3，所述第一刻度盘3-1-3位于第一箱体3-1-8与第一指针3-1-5之间，所述第一箱体3-1-8内设置有用于带动第一轴3-1-6转动的第一蜗轮蜗杆机构，所述第一蜗轮蜗杆机构的第一蜗轮3-1-2套装于第一轴3-1-6上，与第一蜗轮3-1-2相配合的第一蜗杆3-1-1的一端穿出第一箱体3-1-8，所述第一蜗杆3-1-1穿出第一箱体3-1-8的一端套装有第二刻度盘3-1-7，第二刻度盘3-1-7通过第一紧定螺钉3-1-12紧固于第一蜗杆3-1-1上，所述第一箱体3-1-8外侧固定安装有与第二刻度盘3-1-7相配合的第二指针3-1-9。

本实施例中，所述第一轴3-1-6与第一蜗轮3-1-2之间设置有键；所述第一轴3-1-6与第二连接板4-7之间和第一蜗杆3-1-1与第一箱体3-1-8之间均设置有轴承，第一轴3-1-6上且位于第二连接板4-7的外侧和第一蜗杆3-1-1上且位于第一箱体3-1-8的外侧均套装有第一轴承端盖15，所述第一轴3-1-6上且位于第一箱体3-1-8的外侧套装有第一端盖14。

本实施例中，所述第一轴3-1-6与第一端盖14的内壁之间、第一轴3-1-6与第一轴承端盖15的内壁之间和第一蜗杆3-1-1与第一轴承端盖15的内壁之间均设置有第一毡圈16。

如图5、图9、图10和图11所示，本实施例中，所述冷却水雾化夹角调节系统3-2包括安装于第二连接板4-7一侧的第二箱体3-2-8，以及穿过第二连接板4-7和第二箱体3-2-8的第二轴3-2-6，所述第二轴3-2-6穿出第二箱体3-2-8的一端固定安装有第三指针3-2-5，第二轴3-2-6的另一端固定安装有加长板3-2-3，所述加长板3-2-3远离第二轴3-2-6的端部固定安装有冷却水喷嘴3-2-10，所述第二箱体3-2-8上固定安装有与第三指针3-2-5相配合的第三刻度盘3-2-4，所述第三刻度盘3-2-4位于第二箱体3-2-8与第三指针3-2-5之间，所述第二箱体3-2-8内设置有用于带动第二轴3-2-6转动的第二蜗轮蜗杆机构，所述第二蜗轮蜗杆机构的第二蜗轮3-2-2套装于第二轴3-2-6上，与第二蜗轮3-2-2相配合的第二蜗杆3-2-1的一端穿出第二箱体3-2-8，所述第二蜗杆3-2-1穿出第二箱体3-2-8的一端套装有第四刻度盘3-2-7，第四刻度盘3-2-7通过第二紧定螺钉3-2-12紧固于第二蜗杆3-2-1上，所述第二箱体3-2-8外侧固定安装有与第四刻度盘3-2-7相配合的第四指针3-2-9。

本实施例中，所述第二轴3-2-6与第二蜗轮3-2-2之间设置有键；所述第二轴3-2-6与第二连接板4-7之间和第二蜗杆3-2-1与第二箱体3-2-8之间均设置有轴承，所述第二轴3-2-6上且位于第二连接板4-7的外侧和第二蜗杆3-2-1上且位于第二箱体3-2-8的外侧均套装有第二轴承端盖18，所述第二轴3-2-6上且位于第二箱体3-2-8的外侧套装有第二端盖17。

本实施例中，所述第二轴3-2-6与第二端盖17的内壁之间、第二轴3-2-6与第二轴承端盖18的内壁之间和第二蜗杆3-2-1与第二轴承端盖18的内壁之间均设置有第二毡圈19。

本实施例中，第一蜗轮蜗杆机构和第二蜗轮蜗杆机构的蜗轮蜗杆的传动比均优选36:1，即蜗杆每转一圈，蜗轮转动10度，第四刻度盘3-2-7和第二刻度盘3-1-7上均设有100个小格，因此，蜗杆上的刻度盘每转过1个小格，蜗轮旋转0.1度，即雾化夹角的调节精度可达到0.1度。

如图5、图12和图13所示，本实施例中，所述第一连接板4-6上设置有用于安装惰性气体保护系统1的安装块12，惰性气体保护系统1包括依次穿过安装块12、第一连接板4-6和盖板的竖直设置的惰性气体管1-1，所述安装块12的一侧安装有限位块1-2，所述惰性气体管1-1的外壁竖直开设有限位槽1-1-1，惰性气体管1-1的外壁且位于限位槽1-1-1的一侧设置有刻度1-1-2，可以显示出惰性气体管1-1所处的高度，所述限位块1-2上设置有与所述限位槽1-1-1相配合的凸起1-2-1，该凸起1-2-1可卡在惰性气体管1-1的限位槽1-1-1中，限制惰性气体管1-1的旋转自由度。

本实施例中，所述安装块12上安装有用于紧固惰性气体管1-1的惰性气体管紧定螺钉13。

图14是本发明的雾化桶进行水、水组合雾化(二次雾化)的原理图，原理具体描述如下：通过两个雾化水喷嘴3-1-10向雾化桶内喷入两股呈板状的高压雾化水10，其雾化夹角为α，通过两个冷却水喷嘴3-2-10向雾化桶内喷入两股高压冷却水11，其雾化夹角为β，液态金属通过陶瓷坩埚2进入雾化桶内形成液态金属流9，液态金属流9在两股高压雾化水10的交叉处(雾化焦点处)被击碎成小液滴，两个冷却水喷嘴3-2-10喷出的高压冷却水11紧接着又将雾化后的金属液滴迅速冷却，从而抑制其在高温下发生氧化反应。利用水、水组合雾化(二次雾化)的方法制得的粉末的含氧量低，粒度小。雾化水雾化夹角α和冷却水雾化夹角β对粉末的球形度、粒度和松装密度等都有一定的影响，因此，对粉末性能的要求不同时，所选用的雾化夹角也需随之变化。

图15为采用本发明的可调式雾化桶开启惰性气体保护系统的原理图，原理具体描述如下：通过冷却水喷嘴3-2-10向雾化桶内喷入的两股高压冷却水11可抑制氧化反应并细化粉末，但是会降低粉末的球形度。若要求所制粉末的球形度较高且含氧量较低时，可关闭冷却水雾化夹角调节系统3-2，开启惰性气体保护系统1向雾化桶内喷入惰性气体，液态金属流9即可在惰性气体的笼罩下被雾化水破碎成小液滴，如此一来，便可抑制液态金属流在雾化的过程中发生氧化反应，从而得到含氧量较低、球形度较好的粉末。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。