一种粉末冶金用制粉装置

技术领域

本申请涉及金属粉末加工领域，具体而言，涉及一种粉末冶金用制粉装置。

背景技术

粉末冶金材料是指不经熔炼和锻造，直接用几种金属粉末或金属粉末于非金属粉末，通过配置、压制成型，烧结和后处理等制成的材料。

粉末冶金用粉末的制备常见有雾化制粉法，即以快速运动的流体（雾化介质）冲击或以其他方式将金属或合金液体破碎为细小液滴，继之冷凝为固体粉末的制取方法，但是在雾化制粉过程中，因高速流体对金属熔液进行冲击的时候，会在雾化室内产生气场波动，造成金属溶液溅射到雾化出气口处，干扰流体对金属溶液的冲击，影响制粉效果以及效率。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种粉末冶金用制粉装置，安装于真空容器内，外接高压气源，用于对金属熔液导流并制造成粉末，还包括：

固接于真空容器内的安装座，所述安装座上同轴贯穿有导流管，所述导流管用于供金属熔液流通；

所述安装座底侧固接有过渡盘，所述过渡盘套设于所述导流管，所述过渡盘底侧转动连接有流体容纳舱，所述流体容纳舱底侧同轴连接有底座，所述底座和所述流体容纳舱密封转动配合，所述底座上同轴设置有倒锥形腔体，所述底座外接高压气源，所述导流管延伸至所述倒锥形腔体；

其中，所述流体容纳舱和所述导流管同轴套接，所述流体容纳舱呈环形设置，环形设置的所述流体容纳舱底侧同轴设置有环形豁口，所述环形豁口和所述底座连通，所述流体容纳舱的内部设置有和所述环形豁口相通的容纳腔，所述流体容纳舱的内壁底侧环形阵列设置有多个流体出口，所述流体出口的出口端和所述底座轴心处设置的所述倒锥形腔体连通，所述流体出口沿所述流体容纳舱的径向方向呈倾斜状设置，且所述流体出口的延伸线交汇于所述导流管的底端，且位于所述导流管的中轴线上；

所述流体出口沿所述流体容纳舱的轴向倾斜设置，所述流体出口从所述容纳腔到所述底座轴心处设置的所述倒锥形腔体方向，呈逐渐收拢状设置。

另外，根据本申请实施例的一种粉末冶金用制粉装置还具有如下附加的技术特征：

在本申请的一些具体实施例中，所述安装座轴心处设置于贯穿孔，所述安装座远离所述流体容纳舱的一侧同轴固接有内螺纹环。

在本申请的一些具体实施例中，所述过渡盘远离所述安装座的一侧同轴设置有环状T形槽。

在本申请的一些具体实施例中，所述导流管贯穿所述贯穿孔，所述导流管上转动连接有定位座，所述定位座上同轴固接有外螺纹环，所述外螺纹环和所述内螺纹环螺纹配合。

在本申请的一些具体实施例中，所述外螺纹环的内径大于所述安装座轴心处的所述贯穿孔的直径。

在本申请的一些具体实施例中，所述流体容纳舱顶底两侧分别同轴固接有上T形环和下T形环。

在本申请的一些具体实施例中，所述上T形环和所述过渡盘上同轴设置的所述环状T形槽滑动配合。

在本申请的一些具体实施例中，所述底座朝向所述流体容纳舱的一侧同轴设置有另一环状T形槽，该环状T形槽和所述下T形环密封滑动配合。

在本申请的一些具体实施例中，所述底座上设置有贯穿的流体进口，所述流体进口的一端外接高压气源，所述流体进口的另一端和所述环形豁口连通。

在本申请的一些具体实施例中，所述底座呈环状设置，其中其轴心处设置有呈向下敞口的扩张部，所述扩张部组成所述底座上同轴设置的所述倒锥形腔体。

在本申请的一些具体实施例中，所述过渡盘轴心处设置有收拢部，所述收拢部倾斜设置，所述收拢部组成环形通道，所述定位座上沿轴向均匀设置有多个通气口，所述通气口、所述外螺纹环、所述内螺纹环、所述安装座上同轴设置的所述贯穿孔、所述收拢部、环形设置的所述流体容纳舱的轴心处组成负压气流通道，所述导流管上固定套接有调节环，所述调节环在所述安装座上同轴设置的所述贯穿孔和所述收拢部之间位移。

在本申请的一些具体实施例中，所述安装座上同轴设置的所述贯穿孔的直径和所述收拢部的最大直径相同，环形设置的所述流体容纳舱的轴心处的通孔直径和所述收拢部的最小直径相同。

在本申请的一些具体实施例中，所述调节环呈柱状设置，所述调节环的直径小于所述收拢部的最小直径。

在本申请的一些具体实施例中，所述导流管上设置有环形凹槽，所述定位座的轴心处固接有卡环，所述卡环和所述环形凹槽转动卡合。

在本申请的一些具体实施例中，所述导流管延伸至所述底座的一端转动连接有被动喷头，所述被动喷头包含连通于所述导流管的喷嘴，所述喷嘴的周侧均匀固接有异形叶，所述喷嘴的内侧固接有轴承，所述轴承固定套设于所述导流管。

在本申请的一些具体实施例中，所述喷嘴远离所述导流管的一端设置有收拢端，所述收拢端呈锥形设置。

在本申请的一些具体实施例中，所述异形叶沿所述喷嘴的轴向倾斜设置，且所述异形叶沿所述喷嘴的轴向呈弧形设置，所述异形叶靠近所述导流管的一端小于所述异形叶远离所述导流管的一端。

在本申请的一些具体实施例中，所述异形叶的顶端位于所述流体容纳舱中心处的环形通道处,所述异形叶的底端延伸至所述底座并位于所述流体出口的延伸线上方。

根据本申请实施例的一种粉末冶金用制粉装置，有益效果是：

1.利用底座外接的高压气源使气体进入流体容纳舱内，最终经过流体出口高速喷射出，交汇于导流管底侧，对导流管排出的金属熔液进行冲击，利用高压气流的冲击力使金属熔液击碎，形成细小液滴，在下落过程中逐渐冷凝成型，形成粉末；

2.利用流体出口在流体容纳舱轴向的倾斜设置，使得高速喷出的气流对流体出口施加沿轴向旋转的力，继而在持续气流的作用下，使得流体容纳舱在过渡盘和底座之间转动，转动的流体容纳舱使得因高速气流对金属熔液冲击过程中而产生的飞溅金属液不易粘附在流体出口处，继而减缓了金属熔液溅射到流体出口而造成的气流受堵情况，减少了溅射的金属熔液对流体出口的干扰，继而一定程度上保证了制粉的效率和效果；

3.利用旋转的流体容纳舱，使高速气流对流出导流管的金属液柱进行尽可能全面的冲击，提升制粉效率。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是根据本申请实施例的一种粉末冶金用制粉装置的剖视图；

图2是根据本申请实施例的一种粉末冶金用制粉装置的爆炸图一；

图3是根据本申请实施例的一种粉末冶金用制粉装置的爆炸图二；

图4是根据本申请实施例的一种粉末冶金用制粉装置的局部结构剖视图；

图5是根据本申请实施例的流体容纳舱的剖视结构爆炸图；

图6是根据本申请实施例的流体容纳舱的主体结构侧视图；

图7是根据本申请实施例的流体出口在流体容纳舱内的结构示意图；

图8是根据本申请实施例的一种粉末冶金用制粉装置的局部结构侧视图；

图9是根据本申请实施例的导流管和定位座的结构爆炸图；

图10是根据本申请实施例的一种粉末冶金用制粉装置的整体结构侧视图；

图11是根据本申请实施例的图1中A的放大图；

图12是根据本申请实施例的图2中B的放大图；

图13是根据本申请实施例的金属熔液雾化过程示意图。

图标：1、安装座；11、内螺纹环；12、过渡盘；121、收拢部；2、导流管；201、环形凹槽；21、定位座；211、外螺纹环；212、卡环；213、通气口；22、调节环；3、流体容纳舱；301、环形豁口；302、容纳腔；303、流体出口；304、上T形环；305、下T形环；31、底座；311、流体进口；312、扩张部；4、被动喷头；41、喷嘴；411、收拢端；42、异形叶；43、轴承。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

如图1-图13所示，根据本申请实施例的一种粉末冶金用制粉装置，安装于真空容器内，外接高压气源，用于对金属熔液导流并制造成粉末。

需要说明的是，高压气源为惰性气体，金属原材采用坩埚加热熔炼后在重力作用下从导流管2顶端进入导流管2，并沿导流管2流淌出。

具体的，本申请实施例的一种粉末冶金用制粉装置还包含固接于真空容器内的安装座1，安装座1上同轴贯穿有导流管2，导流管2用于供金属熔液流通。

安装座1底侧固接有过渡盘12，过渡盘12套设于导流管2，过渡盘12底侧转动连接有流体容纳舱3，流体容纳舱3底侧同轴连接有底座31，底座31和流体容纳舱3密封转动配合，避免高压气体在两者之间出现泄露，影响气体流速，底座31上同轴设置有倒锥形腔体，需要说明的是，该倒锥形腔体为气流冲击金属液柱区域，底座31外接高压气源，导流管2延伸至倒锥形腔体。

其中，如图4-图7所示，流体容纳舱3和导流管2同轴套接，流体容纳舱3呈环形设置，环形设置的流体容纳舱3底侧同轴设置有环形豁口301，环形豁口301和底座31连通，以供高压气体流通，流体容纳舱3的内部设置有和环形豁口301相通的容纳腔302，流体容纳舱3的内壁底侧环形阵列设置有多个流体出口303，流体出口303的出口端和底座31轴心处设置的倒锥形腔体连通，以使得高压气体喷出，流体出口303沿流体容纳舱3的径向方向呈倾斜状设置，使得气流的冲击方向和流体出口303的倾斜方向一致，且流体出口303的延伸线交汇于导流管2的底端，且位于导流管2的中轴线上，继而使得高速气流可对流出导流管2的金属熔液进行冲击。

其中，容纳腔302的容积明显大于多个流体出口303的容积，当高压气源的压力不变，气体从容纳腔302经过流体出口303喷出的时候，流通的体积骤减，压力不变的情况下，气体的流速增加，故而形成高速气流。

如图7所示，流体出口303沿流体容纳舱3的轴向倾斜设置，流体出口303从容纳腔302到底座31轴心处设置的倒锥形腔体方向，呈逐渐收拢状设置，可以理解的是，高压气体从流体出口303喷出的过程中，将会对倾斜的流体出口303施加轴向旋转的力，且因流体出口303逐渐缩小，故而流速进一步提升。

另外，根据本申请实施例的一种粉末冶金用制粉装置还具有如下附加的技术特征：

如图2-图4所示，安装座1轴心处设置于贯穿孔，安装座1远离流体容纳舱3的一侧同轴固接有内螺纹环11。

进一步的，过渡盘12远离安装座1的一侧同轴设置有环状T形槽。

其中，导流管2贯穿安装座1上的贯穿孔，导流管2上转动连接有定位座21，定位座21上同轴固接有外螺纹环211，外螺纹环211和内螺纹环11螺纹配合。

可以理解的是，通过外螺纹环211和内螺纹环11的螺纹配合，可将定位座21固定在安装座1上，并通过外螺纹环211和内螺纹环11之间的螺纹配合，可在轴向调整定位座21和安装座1之间的具体位置。

进一步的，外螺纹环211的内径大于安装座1轴心处的贯穿孔的直径，使得外螺纹环211内部形成大于贯穿孔处的空腔。

进一步的，流体容纳舱3顶底两侧分别同轴固接有上T形环304和下T形环305。

其中，上T形环304和过渡盘12上同轴设置的环状T形槽滑动配合，继而使得流体容纳舱3和过渡盘12转动连接。

进一步的，底座31朝向流体容纳舱3的一侧同轴设置有另一环状T形槽，该环状T形槽和下T形环305密封滑动配合，如此，使得流体容纳舱3和底座31之间转动配合。

其中，底座31上设置有贯穿的流体进口311，流体进口311的一端外接高压气源，流体进口311的另一端和环形豁口301连通，如此，便于将高压气源输送向转动的流体容纳舱3内。

进一步的，底座31呈环状设置，其中其轴心处设置有呈向下敞口的扩张部312，扩张部312组成底座31上同轴设置的倒锥形腔体。

下面参考附图描述根据本申请实施例的一种粉末冶金用制粉装置的使用过程：

通过坩埚将金属原料进行热熔，在重力作用下，熔化的金属熔液进入导流管2，并从导流管2底部流出，在扩张部312组成的倒锥形腔体内形成液柱，而外接的高压气源通过流体进口311和环形豁口301输送向容纳腔302内，经过体积骤减的流体出口303，高压气体形成高压气流，并沿着流体出口303的延伸线方向喷射出，对液柱进行冲击，此过程中，因高压气体经过流体出口303的时候，会对倾斜的流体出口303施加侧向力，使得其沿着轴向发生转动，继而可使得高压气流尽可能全面的对液柱形成冲击，在真空环境中高速气流的冲击下，将液柱击碎为细小液滴，继而冷凝成形，液滴在飞行中受表面张力自凝固成球形或近球形颗粒，形成粉末，具体的见图13，其中C处为减压紊流区，D处为一次液滴形成区，E处为雾化中心区，F处为冷却凝固区，因高速气流成倾斜状冲击向液柱，会在导流管2的出口处形成减压紊流区，使得气流形成波动，易导致部分金属熔液形成溅射，溅射的金属熔液一旦粘连在流体出口303处，会导致流体出口303的堵塞，影响高速气流对金属液柱的冲击，而在本申请实施例中，因高压气体从流体出口303处喷出的时候，会带动整个流体容纳舱3快速转动，故而当金属熔液溅射向流体出口303处的时候，快速转动的流体容纳舱3会和溅射来的金属熔液之间形成切向力，增加了金属熔液在流体出口303处的粘连难度，故而减少了金属熔液对流体出口303造成堵塞的几率。

在相关技术中，该一种粉末冶金用制粉装置，利用转动的流体容纳舱3虽然可以减少金属熔液对流体出口303造成堵塞的几率，但是，在高速气流的冲击下，导流管2出口区域仍会存在减压紊流区域，气流的流速不变的情况下，减压紊流区域处的负压大小无法控制，金属液柱仍会出现一定程度的溅射，且金属液柱的流速也无法控制，导致粉末制造的颗粒大小单一，降低了该粉末冶金用制粉装置的适用性。

根据本申请的一些实施例，如图4、图8和图9所示，过渡盘12轴心处设置有收拢部121，收拢部121倾斜设置，收拢部121组成环形通道，定位座21上沿轴向均匀设置有多个通气口213，通气口213、外螺纹环211、内螺纹环11、安装座1上同轴设置的贯穿孔、收拢部121、环形设置的流体容纳舱3的轴心处组成负压气流通道，导流管2上固定套接有调节环22，调节环22在安装座1上同轴设置的贯穿孔和收拢部121之间位移，如图9所示，具体的，调节环22位移到最底端的时候可位于环形设置的流体容纳舱3的轴心处。

其中，安装座1上同轴设置的贯穿孔的直径和收拢部121的最大直径相同，环形设置的流体容纳舱3的轴心处的通孔直径和收拢部121的最小直径相同。

具体的，调节环22呈柱状设置，调节环22的直径小于收拢部121的最小直径，便于气流通过负压气流通道。

进一步的，导流管2上设置有环形凹槽201，定位座21的轴心处固接有卡环212，卡环212和环形凹槽201转动卡合。

可以理解的是，转动定位座21，使外螺纹环211在内螺纹环11上发生轴向位移的时候，可带动导流管2同步发生轴向位移，继而使得调节环22跟随导流管2发生轴向位移。

因高速气流对液柱进行冲击的时候，在导流管2出口端会形成减压紊流区，即负压区，而通气口213、外螺纹环211、内螺纹环11、安装座1上同轴设置的贯穿孔、收拢部121、环形设置的流体容纳舱3的轴心处组成负压气流通道，故可使得该负压区从负压气流通道处吸入气流，具体使用的时候，可通过转动定位座21，调整外螺纹环211在内螺纹环11上轴向位置，使得固定套设在导流管2上的调节环22发生轴向位置变化，可以理解的是，当调节环22位于安装座1上的贯穿孔内的时候，此时负压区可吸入的气流量最大，负压区的紊流最弱，当调节环22位于流体容纳舱3的轴心处时，此时的负压区可吸入的气流量最小，负压区的紊流最强，进一步可以理解的是，紊流的强弱变化，将影响到液柱中产生的溅射量的多少，同时，负压区的吸力大小变化，可对导流管2内的金属熔液的流速起到一定的改变，即负压区吸力大的时候，金属熔液的流速增加，负压区吸力小的时候，金属熔液的流速降低，而在高压气源压力值固定的情况下，即高速气流的流速不变的时候，金属熔液流速的变化，将会影响到成型粉末的颗粒大小（金属液柱的破碎程度取决于气流的动能，尤其是气流对金属液滴的相对速度、以及金属液柱的表面张力和运动粘度，改变金属熔液的流速，亦可改变雾化过程中的气液比，从而能够改变金属粉末的粒径分布，使该粉末冶金用制粉装置能够制备不同粒径分布的金属粉末），同时，负压气流通道处吸入的气流，可在一定程度上对溅射金属熔液起到阻断的作用，进一步降低了溅射金属熔液对流体出口303处造成的堵塞几率。

在相关技术中，该一种粉末冶金用制粉装置，通过导流管2对金属熔液进行引流，使其进入到雾化区域受到高速气流冲击进行雾化操作，但是在使用结束的时候，金属熔液会存在部分残留粘附于导流管2的出液端，一旦不及时处理，金属熔液冷却后，将会造成导流管2的出液端逐渐缩小，最终堵塞，影响导流管2的使用寿命，且导流管2 的出液端的逐渐缩小也会影响到正常使用的时候，金属熔液的正常流速，继而影响雾化的效果以及制成粉末的粒径大小。

根据本申请的一些实施例，如图1和图10-图12所示，导流管2延伸至底座31的一端转动连接有被动喷头4，被动喷头4包含连通于导流管2的喷嘴41，喷嘴41的周侧均匀固接有异形叶42，喷嘴41的内侧固接有轴承43，轴承43固定套设于导流管2，减小喷嘴41和导流管2之间的摩擦力。

其中，喷嘴41远离导流管2的一端设置有收拢端411，收拢端411呈锥形设置，可以理解的是，雾化工作结束后，残留的金属熔液可在该收拢端411的作用下进行引流，最终汇聚向收拢端411，且逐渐缩小的收拢端411，更加便于残留金属熔液在自身重力作用下从收拢端411处滑落。

具体的，如图12所示，异形叶42沿喷嘴41的轴向倾斜设置，且异形叶42沿喷嘴41的轴向呈弧形设置，异形叶42靠近导流管2的一端小于异形叶42远离导流管2的一端。

可以理解的是，倾斜设置且自身成弧形设置的异形叶42，可增强自身接受气流带来的冲击力。

进一步的，异形叶42的顶端位于流体容纳舱3中心处的环形通道处,异形叶42的底端延伸至底座31并位于流体出口303的延伸线上方，避免异形叶42底端影响到高速气流对液柱的冲击。

由此，实施例一，在正常使用的时候，负压气流通道处吸入的气流将会对异形叶42形成一定程度的冲击，继而在冲击力的作用下，将会驱动喷嘴41在导流管2上发生转动，转动的喷嘴41，将会对流经此处的金属熔液形成一定的离心力，加速金属熔液脱离喷嘴41，使得金属溶液排出的更加通畅，同时，离心力将会使得排出后的液柱径向面积增加，相对密度降低，更加有利于高速气流对液柱的冲击；

实施例二，进一步的，转动的喷嘴41，可使得其内的金属熔液黏连量尽可能的减少，待设备停止运转后，残余在喷嘴41内的金属熔液，也会在收拢端411的引流作用下汇聚向收拢端411底部，更加便于残留金属熔液在自身重力作用下从收拢端411处滑落，进一步减少金属熔液的残留，尽可能的避免残留的金属熔液因冷凝而导致出现的堵塞现象。

需要说明的是，图13中所示的高速流体在本申请实施例中为高速气流（惰性气体）。

需要说明的是，内螺纹环11、外螺纹环211和轴承43具体的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。