[發明專利]一種提高霧化效率的緊耦合環矩形孔氣體噴嘴霧化器

有效

• 申請號: 201711102587.7
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107983964B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 王吉南
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明提供了一種提高霧化效率的緊耦合環矩形孔氣體噴嘴霧化器，包括：導液管，下體，套在所述導液管外表面；上體，為套在下體外的中空管體結構，且與下體之間形成有密閉的能夠穩定氣體壓力的氣體駐室空間；上體的端口內表面為向導液管末端方向傾斜的圓錐面或圓錐型面，下體的端口外表面與上體的圓錐面或圓錐型面通過相應的圓錐臺型面密封接觸，在下體與上體的接觸處，沿圓周均勻設置有多個連通外部與氣體駐室空間的矩形氣體噴嘴。本發明中的矩形通道可以是二維收縮型，也可以是二維收縮?膨脹(laval)型氣體噴嘴。本發明的結構可以提高將高速氣流的動能作用到相對靜止的液體和液滴上效率，使其霧化為更細小的液滴。

技術領域

本發明涉及壓力氣體霧化液體領域，特別是涉及一種可以強化高速氣流和低速液流形成渦流和紊流的摻混結構，可以提高霧化效率減小液滴平均直徑的緊耦合環矩形孔氣體噴嘴霧化器。

背景技術

緊耦合式霧化器大多采用環縫式和環圓孔式結構，由于氣體噴嘴出口距離中心被霧化的液體很近，霧化效率大大提高，在工業上廣泛采用。

提高霧化效率，減少氣體消耗，降低霧化液滴(冷卻后成固體粉末)粒徑，始終是人們追求的目標。在霧化效率上環圓孔式霧化器明顯優于環縫式霧化器，以往的環孔式霧化器多采用軸對稱圓孔式氣體噴嘴。人們關注的焦點是如何提高霧化氣體的動能，也就是提高氣流出口速度，期望提高霧化效率減小粉末粒徑(提高冷卻速度)，因此都在氣體噴管上下功夫作文章。

例如中國專利CN200620039329.X；CN201210291596.6；CN200420023889.7；CN200710175831.2；CN200910304166.1；CN94221583.4；CN200720149810.9；CN2001110005163.5；美國專利US6142382等。以上專利披露的緊耦合式霧化器在提高霧化效率，減少氣體消耗，降低霧化液滴(冷卻后成固體粉末)粒徑方面雖有進步，但改進有限，對于噴制平均粒度小于10～20μm的金屬粉末仍有困難。

最早60年代瑞典人Kohlswa提出，后經美國麻省理工學院(MIT)Grant教授在80年代改進完善后提出的美國專利US4778516，在緊耦合式霧化器氣體噴嘴的上游附加了Hartman氣流哨式的超聲波發生裝置，讓噴出的超聲速氣流負載一個一定頻率的超聲波振動，參與對液體的霧化。90年代中國北京科技大學和中國科學院金屬所也提出了類似的專利CN94247337.X；CN96239232.4；CN99250106.7。其目的也是想提高霧化效率獲取更細(冷卻速度更高)的金屬粉末。但是在駐室壓力高達8.3MPa時，僅能生產出平均粒度22μm的金屬粉末。實驗研究的結果表明(第六屆全國金屬粉末學術會論文《超聲波在氣動霧化制取金屬粉末過程中的作用的實驗研究》王吉南1993年9月22-25日于黃山)，在駐室壓力達5.0-8.0MPa時，氣流式Hartman哨的超聲波能量轉換率很低，大約在10^-3～10^-4量級，超聲波再轉化為對液體霧化的能量就更低，氣流流場中的噪聲幅值完全淹沒了超聲波發生器發出的超聲波的幅值，以至于在流場中檢測不到此頻率的超聲波的存在。霧化鋁合金粉末基本沒有效果，這種霧化器結構復雜加工困難，工業上沒有應用的報到。