本發明屬于金屬制粉技術領域，具體涉及一種基于水霧化法制粉的可調式霧化桶。

背景技術：

金屬粉末在現代工業發展中扮演著越來越重要的角色，被廣泛應用于噴涂、噴焊和激光熔覆等領域。目前所使用的制備金屬粉末的方法有機械粉碎法、水霧化法和氣霧化法等。機械粉碎法主要是通過壓碎、擊碎和磨削等作用將固態金屬碎化成粉末。水霧化法就是以水作為介質，利用高速水流將液態金屬流破碎成小液滴并冷凝成金屬顆粒的方法。氣霧化法就是以氣體為介質，其原理與水霧化法相似，利用高速氣流將液態金屬流破碎成小液滴并冷凝成為金屬顆粒的方法。由于水的比熱容大，冷卻速度快，且水霧化法制得的粉末的粒度、含氧量、結構和形狀等可以通過改變裝置的霧化參數進行調節控制，所以在金屬制粉領域中的應用最為廣泛。

霧化桶是水霧化法制粉核心部分，桶中的霧化水的噴射方式可分為V形噴射和環形噴射。環形噴嘴的夾角是固定的且縫寬均勻性難以保證，熔體易在圓錐內凝固。V形噴射的原理是由兩股呈板狀的霧化介質通過射流方式，讓金屬液流在交叉處(霧化焦點處)被高壓水霧霧化擊碎的過程。在同樣水壓下，V形噴射細粉率更高。霧化夾角是制粉工藝中的一個重要參數，研究表明，霧化夾角對粉末的球形度、粒度和松裝密度等都有一定的影響，對粉末性能的要求不同，所選用的霧化夾角也需隨之變化。目前已有的水霧化法制粉設備的霧化夾角不可調或者調節困難，難以滿足不同工藝的要求。

某些領域所使用的金屬粉末對含氧量還有一定的要求。研究表明，水霧化粉末氧化主要是發生在霧化過程中，金屬液流被擊碎的瞬間,溶液比表面迅速擴張,金屬與水及顆粒周圍的水蒸汽在高溫下發生急劇的氧化反應，采用惰性氣體保護，粉末的含氧量可以大幅降低。安裝惰性氣體噴射裝置，可使粉末氧含量從5000ppm降低到500ppm。

在傳統水霧化噴嘴下方增加額外冷卻水噴嘴，可實現對金屬流進行二次霧化。研究表明，二次霧化效應可使部分尚未凝固的粉末進一步被破碎從而使粉末細化；二次霧化的急冷效果可使粉末冷卻速度由10³K/s增加到10⁴K/s；由于粉末冷卻速度的提高，可使粉末含氧量降低,顆粒外形變得更加不規則。目前市場上已有的水霧化設備中很少設置有用于二次霧化的噴嘴，難以滿足某些工藝的需要。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種基于水霧化法制粉的可調式霧化桶。該可調式霧化桶結構簡單，設計新穎合理，通過設置惰性氣體保護系統，在制備含氧量要求較低的粉末時，開啟此系統可有效的抑制液態金屬在霧化過程發生氧化反應，從而有效的降低金屬粉末的含氧量；通過設置霧化水霧化夾角調節系統和冷卻水霧化夾角調節系統，可根據需要調整霧化夾角，操作簡單方便。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種基于水霧化法制粉的可調式霧化桶，其特征在于：包括桶體和安裝于桶體上的桶蓋，所述桶蓋包括與桶體內壁相配合的環形支架，所述環形支架的中心正上方設置有陶瓷坩堝安裝架，所述陶瓷坩堝安裝架上安裝有漏斗狀的陶瓷坩堝，所述陶瓷坩堝安裝架與環形支架之間設置有第一連接板和第二連接板，所述第一連接板和第二連接板的數量均為兩個，兩個第一連接板和兩個第二連接板間隔設置，兩個第一連接板和兩個第二連接板沿環形支架的圓周方向均勻分布，兩個所述第一連接板上均安裝有惰性氣體保護系統，兩個所述第二連接板上均安裝有霧化水霧化夾角調節系統和冷卻水霧化夾角調節系統，所述第一連接板下方設置有呈錐面的蓋板，所述蓋板包括相對設置的第一蓋板和第二蓋板，所述第一蓋板和第二蓋板分別通過第一螺釘安裝于第二連接板兩側，第一蓋板和第二蓋板的外緣均與環形支架的內壁緊密配合；所述桶體下方設置有倒錐形的出料斗，所述出料斗的底部設置有蝶閥。

上述的一種基于水霧化法制粉的可調式霧化桶，其特征在于：所述霧化水霧化夾角調節系統包括安裝于第二連接板一側的第一箱體，以及穿過第二連接板和第一箱體的第一軸，所述第一軸穿出第一箱體的一端固定安裝有第一指針，第一軸的另一端固定安裝有霧化水噴嘴，所述第一箱體上固定安裝有與第一指針相配合的第一刻度盤，所述第一刻度盤位于第一箱體與第一指針之間，所述第一箱體內設置有用于帶動第一軸轉動的第一蝸輪蝸桿機構，所述第一蝸輪蝸桿機構的第一蝸輪套裝于第一軸上，與第一蝸輪相配合的第一蝸桿的一端穿出第一箱體，所述第一蝸桿穿出第一箱體的一端套裝有第二刻度盤，第二刻度盤通過第一緊定螺釘緊固于第一蝸桿上，所述第一箱體外側固定安裝有與第二刻度盤相配合的第二指針。

上述的一種基于水霧化法制粉的可調式霧化桶，其特征在于：所述第一軸與第一蝸輪之間設置有鍵；所述第一軸與第二連接板之間和第一蝸桿與第一箱體之間均設置有軸承，所述第一軸上且位于第二連接板的外側和第一蝸桿上且位于第一箱體的外側均套裝有軸承端蓋，所述第一軸上且位于第一箱體的外側套裝有端蓋。

上述的一種基于水霧化法制粉的可調式霧化桶，其特征在于：所述第一軸與端蓋的內壁之間、第一軸與軸承端蓋的內壁之間和第一蝸桿與軸承端蓋的內壁之間均設置有氈圈。

上述的一種基于水霧化法制粉的可調式霧化桶，其特征在于：所述冷卻水霧化夾角調節系統包括安裝于第二連接板一側的第二箱體，以及穿過第二連接板和第二箱體的第二軸，所述第二軸穿出第二箱體的一端固定安裝有第三指針，第二軸的另一端固定安裝有加長板，所述加長板遠離第二軸的端部固定安裝有冷卻水噴嘴，所述第二箱體上固定安裝有與第三指針相配合的第三刻度盤，所述第三刻度盤位于第二箱體與第三指針之間，所述第二箱體內設置有用于帶動第二軸轉動的第二蝸輪蝸桿機構，所述第二蝸輪蝸桿機構的第二蝸輪套裝于第二軸上，與第二蝸輪相配合的第二蝸桿的一端穿出第二箱體，所述第二蝸桿穿出第二箱體的一端套裝有第四刻度盤，第四刻度盤通過第二緊定螺釘緊固于第二蝸桿上，所述第二箱體外側固定安裝有與第四刻度盤相配合的第四指針。

上述的一種基于水霧化法制粉的可調式霧化桶，其特征在于：所述第二軸與第二蝸輪之間設置有鍵；所述第二軸與第二連接板之間和第二蝸桿與第二箱體之間均設置有軸承，所述第二軸上且位于第二連接板的外側和第二蝸桿上且位于第二箱體的外側均套裝有軸承端蓋，所述第二軸上且位于第二箱體的外側套裝有端蓋。

上述的一種基于水霧化法制粉的可調式霧化桶，其特征在于：所述第二軸與端蓋的內壁之間、第二軸與軸承端蓋的內壁之間和第二蝸桿與軸承端蓋的內壁之間均設置有氈圈。

上述的一種基于水霧化法制粉的可調式霧化桶，其特征在于：所述第一連接板上設置有用于安裝惰性氣體保護系統的安裝塊，惰性氣體保護系統包括依次穿過安裝塊、第一連接板和蓋板的豎直設置的惰性氣體管，所述安裝塊的一側安裝有限位塊，所述惰性氣體管的外壁豎直開設有限位槽，惰性氣體管的外壁且位于限位槽的一側設置有刻度，所述限位塊上設置有與所述限位槽相配合的凸起。

上述的一種基于水霧化法制粉的可調式霧化桶，其特征在于：所述安裝塊上安裝有用于緊固惰性氣體管的惰性氣體管緊定螺釘。

上述的一種基于水霧化法制粉的可調式霧化桶，其特征在于：所述蝶閥與出料斗之間為螺紋連接。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1、本發明結構簡單，設計新穎合理，通過設置惰性氣體保護系統，在制備含氧量要求較低的粉末時，開啟此系統可有效的抑制液態金屬在霧化過程發生氧化反應，從而有效的降低金屬粉末的含氧量；通過設置霧化水霧化夾角調節系統和冷卻水霧化夾角調節系統，可根據需要調整霧化夾角，操作簡單方便。

2、本發明在霧化水霧化夾角調節系統和冷卻水霧化夾角調節系統中優選蝸輪蝸桿機構，巧妙的利用到了蝸輪蝸桿機構的自鎖性，使得調節后的霧化夾角不會變化，利用蝸輪蝸桿大傳動比的特點，結合指針和刻度盤，可實現霧化夾角的可視化和數字化調節，且調節精度高達0.1度，用戶可根據不同的工藝要求選擇使用最佳的霧化夾角。

3、本發明設置有冷卻水霧化夾角調節系統，當工藝要求需要時，開啟此系統即可實現對液態金屬流的二次霧化。

4、本發明的可調式霧化桶加工制造方便，易于大批量生產，適用性強，可滿足多種不同工藝的使用要求。

下面結合附圖和實施例，對本發明的技術方案作進一步的詳細說明。

附圖說明

圖1為本發明可調式霧化桶的結構示意圖。

圖2為本發明桶體與桶蓋的分解示意圖。

圖3為本發明桶蓋的結構示意圖。

圖4為本發明桶蓋的分解示意圖。

圖5為本發明安裝有惰性氣體保護系統、霧化水霧化夾角調節系統和冷卻水霧化夾角調節系統的桶蓋去除蓋板后的結構示意圖。

圖6為本發明霧化水霧化夾角調節系統的結構示意圖。

圖7為圖6的A-A剖視圖。

圖8為圖6的B-B剖視圖。

圖9為本發明冷卻水霧化夾角調節系統的立體結構示意圖。

圖10為本發明冷卻水霧化夾角調節系統的結構示意圖。

圖11為圖10的C-C剖視圖。

圖12為本發明惰性氣體保護系統的結構示意圖。

圖13為本發明惰性氣體保護系統的分解示意圖。

圖14為采用本發明的可調式霧化桶進行水、水組合霧化(二次霧化)的原理圖。

圖15為采用本發明的可調式霧化桶開啟惰性氣體保護系統的原理圖。

附圖標記說明：

1—惰性氣體保護系統； 1-1—惰性氣體管； 1-1-1—限位槽；

1-1-2—刻度； 1-2—限位塊； 1-2-1—凸起；

2—陶瓷坩堝； 3-1—霧化水霧化夾角調節系統；

3-1-1—第一蝸桿； 3-1-2—第一蝸輪； 3-1-3—第一刻度盤；

3-1-5—第一指針； 3-1-6—第一軸； 3-1-7—第二刻度盤；

3-1-8—第一箱體； 3-1-9—第二指針； 3-1-10—霧化水噴嘴；

3-1-11—第一鍵； 3-1-12—第一緊定螺釘；

3-2—冷卻水霧化夾角調節系統； 3-2-1—第二蝸桿；

3-2-2—第二蝸輪； 3-2-3—加長板； 3-2-4—第三刻度盤；

3-2-5—第三指針； 3-2-6—第二軸； 3-2-7—第四刻度盤；

3-2-8—第二箱體； 3-2-9—第四指針； 3-2-10—冷卻水噴嘴；

3-2-11—第二鍵； 3-2-12—第二緊定螺釘； 4—桶蓋；

4-1—環形支架； 4-2—第一蓋板； 4-3—第一螺釘；

4-4—第二蓋板； 4-5—陶瓷坩堝安裝架； 4-6—第一連接板；

4-7—第二連接板； 5—桶體； 6—蝶閥；

7—出料斗； 9—液態金屬流； 10—霧化水；

11—冷卻水； 12—安裝塊；

13—惰性氣體管緊定螺釘； 14—第一端蓋；

15—第一軸承端蓋； 16—第一氈圈； 17—第二端蓋；

18—第二軸承端蓋； 19—第二氈圈。

具體實施方式

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發明的基于水霧化法制粉的可調式霧化桶，包括桶體5和安裝于桶體5上的桶蓋4，所述桶蓋4包括與桶體5內壁相配合的環形支架4-1，所述環形支架4-1的中心正上方設置有陶瓷坩堝安裝架4-5，所述陶瓷坩堝安裝架4-5上安裝有漏斗狀的陶瓷坩堝2，所述陶瓷坩堝安裝架4-5與環形支架4-1之間設置有第一連接板4-6和第二連接板4-7，所述第一連接板4-6和第二連接板4-7的數量均為兩個，兩個第一連接板4-6和兩個第二連接板4-7間隔設置，兩個第一連接板4-6和兩個第二連接板4-7沿環形支架4-1的圓周方向均勻分布，兩個所述第一連接板4-6上均安裝有惰性氣體保護系統1，兩個所述第二連接板4-7上均安裝有霧化水霧化夾角調節系統3-1和冷卻水霧化夾角調節系統3-2，所述第一連接板4-6下方設置有呈錐面的蓋板，所述蓋板包括相對設置的第一蓋板4-2和第二蓋板4-4，所述第一蓋板4-2和第二蓋板4-4分別通過第一螺釘4-3安裝于第二連接板4-7兩側，第一蓋板4-2和第二蓋板4-4的外緣均與環形支架4-1的內壁緊密配合；所述桶體5下方設置有倒錐形的出料斗7，所述出料斗7的底部設置有蝶閥6。

本實施例中，所述蝶閥6與出料斗7之間為螺紋連接。

如圖5、圖6、圖7和圖8所示，本實施例中，所述霧化水霧化夾角調節系統3-1包括安裝于第二連接板4-7一側的第一箱體3-1-8，以及穿過第二連接板4-7和第一箱體3-1-8的第一軸3-1-6，所述第一軸3-1-6穿出第一箱體3-1-8的一端固定安裝有第一指針3-1-5，第一軸3-1-6的另一端固定安裝有霧化水噴嘴3-1-10，所述第一箱體3-1-8上固定安裝有與第一指針3-1-5相配合的第一刻度盤3-1-3，所述第一刻度盤3-1-3位于第一箱體3-1-8與第一指針3-1-5之間，所述第一箱體3-1-8內設置有用于帶動第一軸3-1-6轉動的第一蝸輪蝸桿機構，所述第一蝸輪蝸桿機構的第一蝸輪3-1-2套裝于第一軸3-1-6上，與第一蝸輪3-1-2相配合的第一蝸桿3-1-1的一端穿出第一箱體3-1-8，所述第一蝸桿3-1-1穿出第一箱體3-1-8的一端套裝有第二刻度盤3-1-7，第二刻度盤3-1-7通過第一緊定螺釘3-1-12緊固于第一蝸桿3-1-1上，所述第一箱體3-1-8外側固定安裝有與第二刻度盤3-1-7相配合的第二指針3-1-9。

本實施例中，所述第一軸3-1-6與第一蝸輪3-1-2之間設置有鍵；所述第一軸3-1-6與第二連接板4-7之間和第一蝸桿3-1-1與第一箱體3-1-8之間均設置有軸承，第一軸3-1-6上且位于第二連接板4-7的外側和第一蝸桿3-1-1上且位于第一箱體3-1-8的外側均套裝有第一軸承端蓋15，所述第一軸3-1-6上且位于第一箱體3-1-8的外側套裝有第一端蓋14。

本實施例中，所述第一軸3-1-6與第一端蓋14的內壁之間、第一軸3-1-6與第一軸承端蓋15的內壁之間和第一蝸桿3-1-1與第一軸承端蓋15的內壁之間均設置有第一氈圈16。

如圖5、圖9、圖10和圖11所示，本實施例中，所述冷卻水霧化夾角調節系統3-2包括安裝于第二連接板4-7一側的第二箱體3-2-8，以及穿過第二連接板4-7和第二箱體3-2-8的第二軸3-2-6，所述第二軸3-2-6穿出第二箱體3-2-8的一端固定安裝有第三指針3-2-5，第二軸3-2-6的另一端固定安裝有加長板3-2-3，所述加長板3-2-3遠離第二軸3-2-6的端部固定安裝有冷卻水噴嘴3-2-10，所述第二箱體3-2-8上固定安裝有與第三指針3-2-5相配合的第三刻度盤3-2-4，所述第三刻度盤3-2-4位于第二箱體3-2-8與第三指針3-2-5之間，所述第二箱體3-2-8內設置有用于帶動第二軸3-2-6轉動的第二蝸輪蝸桿機構，所述第二蝸輪蝸桿機構的第二蝸輪3-2-2套裝于第二軸3-2-6上，與第二蝸輪3-2-2相配合的第二蝸桿3-2-1的一端穿出第二箱體3-2-8，所述第二蝸桿3-2-1穿出第二箱體3-2-8的一端套裝有第四刻度盤3-2-7，第四刻度盤3-2-7通過第二緊定螺釘3-2-12緊固于第二蝸桿3-2-1上，所述第二箱體3-2-8外側固定安裝有與第四刻度盤3-2-7相配合的第四指針3-2-9。

本實施例中，所述第二軸3-2-6與第二蝸輪3-2-2之間設置有鍵；所述第二軸3-2-6與第二連接板4-7之間和第二蝸桿3-2-1與第二箱體3-2-8之間均設置有軸承，所述第二軸3-2-6上且位于第二連接板4-7的外側和第二蝸桿3-2-1上且位于第二箱體3-2-8的外側均套裝有第二軸承端蓋18，所述第二軸3-2-6上且位于第二箱體3-2-8的外側套裝有第二端蓋17。

本實施例中，所述第二軸3-2-6與第二端蓋17的內壁之間、第二軸3-2-6與第二軸承端蓋18的內壁之間和第二蝸桿3-2-1與第二軸承端蓋18的內壁之間均設置有第二氈圈19。

本實施例中，第一蝸輪蝸桿機構和第二蝸輪蝸桿機構的蝸輪蝸桿的傳動比均優選36:1，即蝸桿每轉一圈，蝸輪轉動10度，第四刻度盤3-2-7和第二刻度盤3-1-7上均設有100個小格，因此，蝸桿上的刻度盤每轉過1個小格，蝸輪旋轉0.1度，即霧化夾角的調節精度可達到0.1度。

如圖5、圖12和圖13所示，本實施例中，所述第一連接板4-6上設置有用于安裝惰性氣體保護系統1的安裝塊12，惰性氣體保護系統1包括依次穿過安裝塊12、第一連接板4-6和蓋板的豎直設置的惰性氣體管1-1，所述安裝塊12的一側安裝有限位塊1-2，所述惰性氣體管1-1的外壁豎直開設有限位槽1-1-1，惰性氣體管1-1的外壁且位于限位槽1-1-1的一側設置有刻度1-1-2，可以顯示出惰性氣體管1-1所處的高度，所述限位塊1-2上設置有與所述限位槽1-1-1相配合的凸起1-2-1，該凸起1-2-1可卡在惰性氣體管1-1的限位槽1-1-1中，限制惰性氣體管1-1的旋轉自由度。

本實施例中，所述安裝塊12上安裝有用于緊固惰性氣體管1-1的惰性氣體管緊定螺釘13。

圖14是本發明的霧化桶進行水、水組合霧化(二次霧化)的原理圖，原理具體描述如下：通過兩個霧化水噴嘴3-1-10向霧化桶內噴入兩股呈板狀的高壓霧化水10，其霧化夾角為α，通過兩個冷卻水噴嘴3-2-10向霧化桶內噴入兩股高壓冷卻水11，其霧化夾角為β，液態金屬通過陶瓷坩堝2進入霧化桶內形成液態金屬流9，液態金屬流9在兩股高壓霧化水10的交叉處(霧化焦點處)被擊碎成小液滴，兩個冷卻水噴嘴3-2-10噴出的高壓冷卻水11緊接著又將霧化后的金屬液滴迅速冷卻，從而抑制其在高溫下發生氧化反應。利用水、水組合霧化(二次霧化)的方法制得的粉末的含氧量低，粒度小。霧化水霧化夾角α和冷卻水霧化夾角β對粉末的球形度、粒度和松裝密度等都有一定的影響，因此，對粉末性能的要求不同時，所選用的霧化夾角也需隨之變化。

圖15為采用本發明的可調式霧化桶開啟惰性氣體保護系統的原理圖，原理具體描述如下：通過冷卻水噴嘴3-2-10向霧化桶內噴入的兩股高壓冷卻水11可抑制氧化反應并細化粉末，但是會降低粉末的球形度。若要求所制粉末的球形度較高且含氧量較低時，可關閉冷卻水霧化夾角調節系統3-2，開啟惰性氣體保護系統1向霧化桶內噴入惰性氣體，液態金屬流9即可在惰性氣體的籠罩下被霧化水破碎成小液滴，如此一來，便可抑制液態金屬流在霧化的過程中發生氧化反應，從而得到含氧量較低、球形度較好的粉末。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制，凡是根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍內。