超声波金属制粉设备发明专利

专利名称：超声波金属制粉设备

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202011353267.0

专利申请（专利权）人：杭州嘉振超声波科技有限公司
权利人地址：浙江省杭州市富阳区富春街道高科路198号创业园9楼911室

专利发明（设计）人：蒋振兴,何季华,何建龙,陈豹

专利摘要：本发明公开了一种超声波金属制粉设备，其结构包括吹风罩和工具头，其特征在于所述工具头安装于吹风罩中，所述工具头上方设有换能器，所述吹风罩包括工具头座、吹风盘和出风口，所述工具头包括导震接头、密封层和出液口。本发明通过超声波振动对高温液态金属进行加工制取微米以下且一致性高的金属粉末。

主权利要求：
1.超声波金属制粉设备，包括吹风罩(100)和工具头(200)，其特征在于：所述工具头(200)安装于吹风罩(100)中，所述工具头(200)上方设有换能器(300)，所述吹风罩(100)包括工具头座(110)、吹风盘(120)和出风口(130)，所述工具头(200)包括导震接头(210)、密封层(220)和出液口(230)；
所述导震接头(210)为一个实体圆柱，所述导震接头(210)上端面开设有加长杆安装孔(211)，所述加长杆安装孔(211)的深度为导震接头(210)长的二分之一；
所述密封层(220)同样为一个实体圆柱，所述密封层(220)的圆径大于导震接头(210)的圆径，所述密封层(220)突出于导震接头(210)部分的环形面为压紧垫圈座槽(221)，所述密封层(220)的圆弧面上开设有进液孔(116)，所述进液孔(116)开孔路径平行于水平面且开孔方向朝向密封层(220)的圆心；
所述出液口(230)包括保温部(231)和雾化部(232)，所述保温部(231)外表面为倒锥台形，所述保温部(231)侧面呈圆弧形一直延伸至密封层(220)底部，所述密封层(220)底部未被保温部(231)延伸所覆盖的环形平面为密封圈座槽(222)，所述出液口(230)内开设有导液孔(233)，所述导液孔(233)垂直于圆心方向贯穿出液口(230)上下两端，所述导液孔(233)继续向上延伸穿过密封层(220)底部与进液孔(116)相连通，所述雾化部(232)底端设有扩散口(234)，所述扩散口(234)呈正置锥台形且与导液孔(233)处在同一圆心上，所述扩散口(234)上台面与导液孔(233)相连接，所述扩散口(234)锥台侧面与水平面呈45°夹角；
所述工具头座(110)整体呈一环形柱体，所述工具头座(110)内环具有一个多层镂空结构(111)，所述镂空结构(111)包括了第一镂空槽(112)和第二镂空槽(113)，所述第一镂空槽(112)和第二镂空槽(113)都是从工具头座(110)上端面开始向下延伸，所述第二镂空槽(113)圆径小于第一镂空槽(112)且镂空深度大于第一镂空槽(112)，所述镂空结构(111)之间的落差所形成第一环形平台(114)和第二环形平台(115)，所述第一镂空槽(112)的圆弧面上开设有进液孔(116)，所述进液孔(116)呈圆形且水平贯穿工具头座(110)外弧面与第一镂空槽(112)，所述镂空结构(111)下方开设有若干进风孔(117)，所述进风孔(117)呈圆形且水平贯穿工具头座(110)内外弧面，所述进风孔(117)俯视角投影中较长的一边与工具头座(110)内环面相切。
2.根据权利要求1所述的超声波金属制粉设备，其特征在于：所述吹风盘(120)在圆心处开设有涡流生成室(121)，所述涡流生成室(121)呈一倒置锥台形，所述涡流生成室(121)上开口与工具头座(110)内弧面是大小相等的圆且相互衔接，所述涡流生成室(121)侧壁与竖直面呈20°向下收缩。
3.根据权利要求1所述的超声波金属制粉设备，其特征在于：所述出风口(130)整体呈漏斗形状，所述出风口(130)内部可分为涡流生成室延伸部(131)、气流加压部(132)和气流扩散部(133)，所述出风口(130)外表面上半部分呈圆弧状并与吹风盘(120)下端所衔接，所述出风口(130)外表面下半部分为圆柱形，所述涡流生成室延伸部(131)与涡流生成室(121)形状相同且衔接于涡流生成室(121)下端，所述涡流生成室延伸部(131)下端与气流加压部(132)连接，所述气流加压部(132)呈圆柱形镂空且下端与气流扩散部(133)连接，所述气流扩散部(133)呈正置的锥台镂空，所述气流扩散部(133)侧壁与竖直面有7°的夹角。
4.根据权利要求1所述的超声波金属制粉设备，其特征在于：所述工具头(200)通过密封圈座槽(222)和第一环形平台(114)的相互配合被安装在吹风罩(100)中，所述密封圈座槽(222)和第一环形平台(114)通过密封铜圈(400)进行密封，所述工具头(200)的压紧垫圈座槽(221)上设有压紧铜垫圈(401)，所述压紧铜垫圈(401)上设有环形压盖(402)，所述环形压盖(402)通过与工具头座(110)的连接来压紧工具头(200)使之固定于吹风罩(100)内。
5.根据权利要求1所述的超声波金属制粉设备，其特征在于：所述工具头座(110)和密封层(220)中的进液孔(116)相互连通，所述保温部(231)在进风孔(117)孔口处，所述雾化部(232)向下依次穿过涡流生成室(121)、涡流生成室延伸部(131)和气流加压部(132)并最终与气流扩散部(133)底部平齐，所述雾化部(232)与气流加压部(132)之间留有间隙。
6.根据权利要求1所述的超声波金属制粉设备，其特征在于：所述换能器(300)下端与加长杆(403)相连接，所述换能器(300)外设有换能器罩(301)，所述加长杆(403)下端与导震接头(210)顶端相互连接，所述换能器罩(301)外套设有固定板(404)，所述固定板(404)的一端设有固定杆(405)，所述固定杆(405)将吹风盘(120)与固定板(404)相互连接。 说明书 : 超声波金属制粉设备技术领域[0001] 本发明属于超声波应用领域，具体涉及超声波金属制粉设备。背景技术[0002] 超声波是一种频率高于20000Hz赫兹的声波，它的方向性好，反射能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离比空气中远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限超过人的听觉上限而得名。通常金属制粉分为机械法和物理化学法两类，既可从固、液、气态金属直接细化获得，又可从其不同状态下的金属化合物经还原、热解、电解而转变制取。难熔金属的碳化物、氮化物、硼化物、硅化物一般可直接用化合或还原－化合方法制取。但常规金属制粉的方法，不但无法控制微米以下颗粒制取，而且对成品的一致性没有保障。发明内容[0003] 本发明通过超声波振动对高温液态金属进行加工制取微米以下且一致性高的金属粉末。[0004] 本发明的内容为以下：[0005] 超声波金属制粉设备，包括吹风罩和工具头，其特征在于所述工具头安装于吹风罩中，所述工具头上方设有换能器，所述吹风罩包括工具头座、吹风盘和出风口，所述工具头包括导震接头、密封层和出液口。[0006] 作为优选，所述导震接头为一个实体圆柱，所述导震接头上端面开设有加长杆安装孔，所述加长杆安装孔的深度为导震接头长的二分之一。[0007] 作为优选，所述密封层同样为一个实体圆柱，所述密封层的圆径大于导震接头的圆径，所述密封层突出于导震接头部分的环形面为压紧垫圈座槽，所述密封层的圆弧面上开设有进液孔，所述进液孔开孔路径平行于水平面且开孔方向朝向密封层的圆心[0008] 作为优选，所述出液口包括保温部和雾化部，所述保温部外表面为倒锥台形，所述保温部侧面呈圆弧形一直延伸至密封层底部，所述密封层底部未被保温部延伸所覆盖的环形平面为密封圈座槽，所述出液口内开设有导液孔，所述导液孔垂直于圆心方向贯穿出液口上下两端，所述导液孔继续向上延伸穿过密封层底部与进液孔相连通，所述雾化部底端设有扩散口，所述扩散口呈正置锥台形且与导液孔处在同一圆心上，所述扩散口上台面与导液孔相连接，所述扩散口锥台侧面与水平面呈45°夹角。[0009] 作为优选，所述工具头座整体呈一环形柱体，所述工具头座内环具有一个多层镂空结构，所述镂空结构包括了第一镂空槽和第二镂空槽，所述第一镂空槽和第二镂空槽都是从工具头座上端面开始向下延伸，所述第二镂空槽圆径小于第一镂空槽且镂空深度大于第一镂空槽，所述镂空结构之间的落差所形成第一环形平台和第二环形平台，所述第一镂空槽的圆弧面上开设有进液孔，所述进液孔呈圆形且水平贯穿工具头座外弧面与第一镂空槽，所述镂空结构下方开设有若干进风孔，所述进风孔呈圆形且水平贯穿工具头座内外弧面，所述进风孔俯视角投影中较长的一边与工具头座内环面相切。[0010] 作为优选，所述吹风盘在圆心处开设有涡流生成室，所述涡流生成室呈一倒置锥台形，所述涡流生成室上开口与工具头座内弧面是大小相等的圆且相互衔接，所述涡流生成室侧壁与竖直面呈20°向下收缩。[0011] 作为优选，所述出风口整体呈漏斗形状，所述出风口内部可分为涡流生成室延伸部、气流加压部和气流扩散部，所述出风口外表面上半部分呈圆弧状并与吹风盘下端所衔接，所述出风口外表面下半部分为圆柱形，所述涡流生成室延伸部与涡流生成室形状相同且衔接于涡流生成室下端，所述涡流生成室延伸部下端与气流加压部连接，所述气流加压部呈圆柱形镂空且下端与气流扩散部连接，所述气流扩散部呈正置的锥台镂空，所述气流扩散部侧壁与竖直面有7°的夹角。[0012] 作为优选，所述工具头通过密封圈座槽和第一环形平台的相互配合被安装在吹风罩中，所述密封圈座槽和第一环形平台通过密封铜圈进行密封，所述工具头的压紧垫圈座槽上设有压紧铜垫圈，所述压紧铜垫圈上设有环形压盖，所述环形压盖通过与工具头座的连接来压紧工具头使之固定于吹风罩内。[0013] 作为优选，所述工具头座和密封层中的进液孔相互连通，所述保温部在进风孔孔口处，所述雾化部向下依次穿过涡流生成室、涡流生成室延伸部和气流加压部并最终与气流扩散部底部平齐，所述雾化部与气流加压部之间留有间隙。[0014] 作为优选，所述换能器下端与加长杆相连接，所述换能器外设有换能器罩，所述加长杆下端与导震接头顶端相互连接，所述环能器罩外套设有固定板，所述固定板的一端设有固定杆，所述固定杆将吹风盘与固定板相互连接。[0015] 本发明的优点有：[0016] 利用超声雾化原理不仅雾化颗粒可以控制在30微米以下，而且还能保证金属微粒形状、大小的一致性。还能通过调节超声波功率、频率来达到不同材料，不同颗粒大小的变换。[0017] 通过吹风罩内部构造使热气流在下端产生向外扩散的涡流，出料口刚被超声波雾化的小液滴下落到涡流中，涡流承载着小液滴螺旋式向外均匀扩散，加大了下落时与空气接触的冷却时间，在落至收集箱底之前凝结，使小液滴之间不会相互粘连。附图说明[0018] 图1为频率可调超声波制粉设备的结构图。[0019] 图2为超声波金属制粉设备的结构图。[0020] 图3为超声波金属制粉设备吹风罩的结构图。[0021] 图4为超声波金属制粉设备工具头的结构图。[0022] 图5为超声波金属制粉设备吹风罩剖面的结构图。[0023] 图6为超声波金属制粉设备工具头剖面的结构图。[0024] 图7为超声波金属制粉设备吹风罩和工具头配合的结构图。[0025] 图示中，吹风罩100、工具头座110、镂空结构111、第一镂空槽112、第二镂空槽113、第一环形平台114、第二环形平台115、进液孔116、进风孔117、盖子安装孔118、吹风盘120、涡流生成室121、预安装孔122、固定杆安装孔123、出风口130、涡流生成室延伸部131、气流加压部132、气流扩散部133、工具头200、导震接头210、加长杆安装孔211、卡隼212、密封层220、压紧垫圈座槽221、密封圈座槽222、出液口230、保温部231、雾化部232、导液孔233、扩散口234、换能器300、换能器罩301、密封铜圈400、压紧铜垫圈401、环形压盖402、加长杆403、固定板404、固定杆405、单频率制粉器500、变频箱600、隔热层601、通孔602、吹风罩安装孔603、制冷器604。具体实施方式[0026] 一种超声波金属制粉设备，包括吹风罩100和工具头200，其特征在于所述工具头200安装于吹风罩100中，所述工具头200上方设有换能器300，所述吹风罩100包括工具头座110、吹风盘120和出风口130，所述工具头200包括导震接头210、密封层220和出液口230。[0027] 本实施例中，所述导震接头210为一个实体圆柱，所述导震接头210上端面开设有加长杆安装孔211，所述加长杆安装孔211的深度为导震接头210长的二分之一，加强声波的传导效果，减少传导中的能量损失。[0028] 本实施例中，所述密封层220同样为一个实体圆柱，所述密封层220的圆径大于导震接头210的圆径，所述密封层220突出于导震接头210部分的环形面为压紧垫圈座槽221，所述密封层220的圆弧面上开设有进液孔116，所述进液孔116开孔路径平行于水平面且开孔方向朝向密封层220的圆心。[0029] 本实施例中，所述出液口230包括保温部231和雾化部232，所述保温部231外表面为倒锥台形，所述保温部231侧面呈圆弧形一直延伸至密封层220底部，所述密封层220底部未被保温部231延伸所覆盖的环形平面为密封圈座槽222，所述出液口230内开设有导液孔233，所述导液孔233垂直于圆心方向贯穿出液口230上下两端，所述导液孔233继续向上延伸穿过密封层220底部与进液孔116相连通，所述雾化部232底端设有扩散口234，所述扩散口234呈正置锥台形且与导液孔233处在同一圆心上，所述扩散口234上台面与导液孔233相连接，所述扩散口234锥台侧面与水平面呈45°夹角，更好的配合涡流的形成，使流出的小液滴直接进入涡流中。[0030] 本实施例中，所述工具头座110整体呈一环形柱体，所述工具头座110内环具有一个多层镂空结构111，所述镂空结构111包括了第一镂空槽112和第二镂空槽113，所述第一镂空槽112和第二镂空槽113都是从工具头座110上端面开始向下延伸，所述第二镂空槽113圆径小于第一镂空槽112且镂空深度大于第一镂空槽112，所述镂空结构111之间的落差所形成第一环形平台114和第二环形平台115，所述第一镂空槽112的圆弧面上开设有进液孔116，所述进液孔116呈圆形且水平贯穿工具头座110外弧面与第一镂空槽112，所述镂空结构111下方开设有若干进风孔117，所述进风孔117呈圆形且水平贯穿工具头座110内外弧面，所述进风孔117俯视角投影中较长的一边与工具头座110内环面相切，使进入的热气流能沿涡流生成室121侧壁流动。[0031] 本实施例中，所述吹风盘120在圆心处开设有涡流生成室121，所述涡流生成室121呈一倒置锥台形，所述涡流生成室121上开口与工具头座110内弧面是大小相等的圆且相互衔接，所述涡流生成室121侧壁与竖直面呈20°向下收缩，使热气流向下聚集，产生流速更大的涡流。[0032] 本实施例中，所述出风口130整体呈漏斗形状，所述出风口130内部可分为涡流生成室延伸部131、气流加压部132和气流扩散部133，所述出风口130外表面上半部分呈圆弧状并与吹风盘120下端所衔接，所述出风口130外表面下半部分为圆柱形，所述涡流生成室延伸部131与涡流生成室121形状相同且衔接于涡流生成室121下端，所述涡流生成室延伸部131下端与气流加压部132连接，所述气流加压部132呈圆柱形镂空且下端与气流扩散部133连接，所述气流扩散部133呈正置的锥台镂空，所述气流扩散部133侧壁与竖直面有7°的夹角，引导流过的热气流慢慢形成向外扩散的涡流。[0033] 本实施例中，所述工具头200通过密封圈座槽222和第一环形平台114的相互配合被安装在吹风罩100中，所述密封圈座槽222和第一环形平台114通过密封铜圈400进行密封，所述工具头200的压紧垫圈座槽221上设有压紧铜垫圈401，所述压紧铜垫圈401上设有环形压盖402，所述环形压盖402通过与工具头座110的连接来压紧工具头200使之固定于吹风罩100内。[0034] 本实施例中，所述工具头座110和密封层220中的进液孔116相互连通，所述保温部231在进风孔117孔口处，所述雾化部232向下依次穿过涡流生成室121、涡流生成室延伸部131和气流加压部132最终与气流扩散部133底部平齐，所述雾化部232与气流加压部132之间留有间隙，供被加速的气流通过，更加精准的引导气流产生所预想的涡流形状。[0035] 本实施例中，所述换能器300下端与加长杆403相连接，所述换能器300外设有换能器罩301，所述加长杆403下端与导震接头210顶端相互连接，所述环能器罩301外套设有固定板404，所述固定板404的一端设有固定杆405，所述固定杆405将吹风盘120与固定板404相互连接，通过固定杆405和固定板404来额外增加设备的强度，保护加长杆403在意外情况下断裂。[0036] 首先通入高温气流将吹风罩100和工具头200预热，被高温加热的气流从吹风罩100进风孔117吹入，首先气流会接触涡流生成室121的侧壁并沿着侧边流动，绕着侧壁旋转流动的气流逐渐有形成涡流的趋势，热气流的不断吹入并伴随着气流加压部132孔径的逐渐缩小，热气流的涡流流速加快。热气流从上述涡流生成室121进入气流加压部132，所述气流加压部132与导液管之间只留有一圈细小的环形通道，在后续涌进的热气流的推动下，流经气流加压室132的热气流被加速向下移动，到达上述气流扩散部133时孔径又逐步扩大，热气流通过孔径的引导形成向外扩散的趋势，热气流排出气流扩散部133时，热气流脱离孔壁的约束保持在吹风罩内获得的向下与螺旋方向的速度持续向四周均匀扩散。[0037] 将加热至液态的金属从吹风罩100进液孔116注入，液态金属从吹风罩100过度到工具头中的进液孔116中再从进液孔116流入孔径更小的导液孔233中，在导液孔233中流动时受到吹风罩100内高温热流的加热保温，通过细小的导液孔233控制流动速度并在波段峰值处液态金属被雾化，在导液孔233下端扩散口234的引导下雾化金属被分散到空气中，流出扩散口234的小液滴附载在吹风罩100排出的气流上，所述气流带着小液滴螺旋式扩散降落，通过空气的冷却凝结成小颗粒，最后落在密闭的收集箱中。[0038] 在需要对不同材料或是要加工不同大小粉末时，可通过控制电脑将物料注入技术指标所对应的设备中，与其他设备一起生产，所产出的成品会进入不同的收集箱中区分存放。因换能器300中的压电陶瓷在过高的温度下会失去电能转换声波的能力，变频箱600中的隔热层601就能起到阻挡加工端向上传导高温的作用，而且顶端的制冷器604也保证了适合换能器300正常运作的温度环境。[0039] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：浙江

专利申请日期：2020-11-26

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN112404444B