雾化室降温循环系统及采用该系统对雾化室降温的方法

摘要

本发明公开了一种雾化室降温循环系统以及采用该系统对雾化室降温的方法，该系统包括吸热结构、冷却装置、循环动力泵、导热介质和导热介质输送管路，所述导热介质输送管路依次连接所述吸热结构、所述冷却装置和所述循环动力泵并构成导热回路，所述导热介质在循环动力泵的作用下在所述导热回路内循环流动；所述吸热结构位于雾化室的腔室内，用以吸收雾化室内的热量，所述吸热结构具有供导热介质通过的吸热腔室；所述冷却装置位于雾化室外，用以降低由于吸收雾化室热量后温度升高的导热介质的温度。本发明的有益效果为：喷射成形过程中，提高雾化室内的降温速度，得到机械性能满足要求的锭坯。

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料锭坯喷射成形领域，具体涉及一种雾化室降温循环系 统及采用该系统对雾化室降温的方法。

背景技术

锭坯喷射成形技术是一种使液态的金属合金在惰性气体的作用下形成固 态、半固态、液态的雾状微小颗粒沉积在接收器上形成锭坯的一种先进技术。

现有技术中的锭坯喷射成形的雾化室结构如图1所示，其包括漏包，金属 液柱，雾化器，进气口，锭坯，托盘，旋转轴，移动轴，出气口，雾化箱体。 工作时雾化金属的惰性气体由进气口经雾化器喷入雾化室，在起雾化作用的惰 性气体的作用下，金属液体从漏包中受重力作用流出形成金属液柱，金属液柱 被从雾化器中喷射出来的惰性气体雾化成微小的固态、半固态或液态的细微金 属颗粒，这些金属颗粒沉积在托盘上，由于不断地雾化沉积，最终在托盘上堆 积成锭坯，在整个雾化堆积过程中，托盘随旋转轴做旋转运动，旋转轴安装在 移动轴上，移动轴随喷射成形过程的进行向下移动，以形成锭坯。在整个喷射 成形过程中金属液柱冷凝释放出大量的热量，其中一部分热量从安装在雾化箱 体上的出气口排出，但另一部分热量聚集在雾化室内，使雾化室的温度迅速升 高，雾化室温度过高，会影响冷却速度及锭坯自身的温度，锭坯的冷却速度过 慢，构成锭坯的晶体粗大，其力学性能和机加工性能受到很大影响，某些时候 甚至会造成得不到需要的组织。因此需要找出给雾化室降温的方法，现有设备 没有降温系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种雾化室降温循环系统及采用该系统对雾化室降温 的方法，本发明意在解决在喷射成形过程中雾化室的温度过高，影响雾状微小 颗粒的凝固速度，最终影响锭坯成型时的机械性能的问题，以克服现有技术存 在的上述不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种雾化室降温循环系统，包括吸热结构、冷却装置、循环动力泵、导热 介质和导热介质输送管路，所述导热介质输送管路依次连接所述吸热结构、所 述冷却装置和所述循环动力泵并构成导热回路，所述导热介质在循环动力泵的 作用下在所述导热回路内循环流动；

所述吸热结构位于雾化室的腔室内，用以吸收雾化室内的热量，所述吸热 结构具有供导热介质通过的吸热腔室；

所述冷却装置位于雾化室外，用以降低由于吸收雾化室热量后温度升高的 导热介质的温度。

优选的，所述导热介质为水。

优选的，所述冷却装置为冷却塔。

进一步的，本发明还包括导热介质存储容器，所述导热介质存储容器设置 在所述冷却装置与所述循环动力泵之间，用以接收经冷却装置冷却后的导热介 质并且进行存储。

优选的，所述吸热结构为由相互连通的吸热管构成的吸热笼，所述吸热笼 的形状与形成雾化室的内壁的形状一致，所述吸热笼通过连接结构固定在雾化 室的内壁。

优选的，所述吸热管为波纹管。

优选的，所述吸热结构包括内筒和外筒，所述外筒将所述内筒罩设在内形 成所述吸热腔室，所述内筒的形状和所述外筒的形状均为关于竖直方向的轴中 心对称，并且所述内筒的中心对称轴与所述外筒的中心对称轴重合。

进一步的，形成所述内筒的侧壁具有指向所述内筒的中心对称轴的褶皱结 构。

进一步的，所述吸热腔室的底部设有导热介质进口，所述吸热腔室通过所 述导热介质进口与所述导热介质输送管路连接，用以将低温的导热介质导入所 述吸热腔室内；

所述吸热腔室的顶部设有导热介质出口，所述吸热腔室通过所述导热介质 出口与所述导热介质输送管路连接，用以将由于吸收了雾化室内热量温度升高 的导热介质导出所述吸热腔室。

采用上述的系统对雾化室降温的方法，该方法包括如下步骤：

S1、在所述循环动力泵的作用下，将导热介质导入吸热结构内；

S2、在所述循环动力泵的作用下，导热介质在所述吸热结构内流动并且吸 收雾化室内的热量；

S3、在循环动力泵的作用下，将吸收雾化室内热量后温度升高的导热介质 从所述吸热结构内导入冷却装置内进行降温。

本发明的有益效果为：

1)喷射成形过程中，提高雾化室内的降温速度，得到机械性能满足要求的 锭坯

在雾化室的腔室内设置吸热结构，在循环动力泵的作用下，低温的导热介 质流经吸热结构过程中吸收雾化室的腔室内的热量，随着温度升高的导热介质 沿导热介质输送管路的流动，最后汇入冷却装置，经冷却装置降温导热介质的 温度下降，温度下降后的导热介质随介质输送管路继续流入吸热结构内，如此 循环，借以提高雾化室内的降温速度，对降温速度的控制会得到不同机械性能 的锭坯，一般情况下，冷却速度越快，晶体越均匀，其机械性能越好；

2)吸热效率高

①水是一种很好的冷却、导热介质，在所有的液体中水的比热容最大，为 4.18J/g·℃，因此水可以作为优质的热交换介质，本发明正是利用了水的这一 重要特性，通过水在导热回路内循环流动达到提高雾化室降温速度的目的；

②吸热结构采用由相互连通的吸热管形成的吸热笼，增大了与雾化室内空 间的接触面积，使吸热结构的吸热效率更高；

③所述吸热结构采用由内筒和外筒配合以形成吸热腔室的结构，该结构形 成的吸热腔室具有较大的体积，可以容纳体积更多的导热介质，另外，内筒上 设有褶皱结构，提高了与雾化室内空间的接触面积，从而提高了吸热结构的吸 热效率；

3)循环系统

所述导热介质输送管路依次连接所述吸热结构、所述冷却装置和所述循环 动力泵并构成导热回路，采用导热回路，节约水资源、方便系统维护，运营成 本低。

附图说明

图1是本发明中的背景技术的结构示意图；

图2是吸热结构安装在雾化室的结构示意图；

图3是吸热结构的结构示意图；

图4是雾化室降温循环系统的结构示意图。

图中，1、漏包；2、金属液柱；3、雾化器；4、进气口；5、锭坯；6、托 盘；7、旋转轴；8、移动轴；9、出气口；10、雾化箱体；11、进水口；12、水 套弯板；13、出水口；14、出水管；15、冷却塔；16、水箱；17、水泵；18、 进水管；19、吸热结构。

具体实施方式

实施例一

如图1-4所示，一种雾化室降温循环系统，包括吸热结构19、冷却装置、 循环动力泵、导热介质和导热介质输送管路，所述导热介质输送管路依次连接 所述吸热结构19、所述冷却装置和所述循环动力泵并构成导热回路，所述导热 介质在循环动力泵的作用下在所述导热回路内循环流动；所述吸热结构19位于 雾化室的腔室内，用以吸收雾化室内的热量，所述吸热结构19具有供导热介质 通过的吸热腔室；所述冷却装置位于雾化室外，用以降低由于吸收雾化室热量 后温度升高的导热介质的温度。

需要说明的是，所述导热介质选用水，所述冷却装置为冷却塔15。

本实施例还包括导热介质存储容器，所述导热介质存储容器设置在所述冷 却装置与所述循环动力泵之间，用以接收经冷却装置冷却后的导热介质并且进 行存储。

所述吸热结构19为由相互连通的吸热管构成的吸热笼，所述吸热笼的形状 与形成雾化室的内壁的形状一致，所述吸热笼通过连接结构固定在雾化室的内 壁，所述吸热管为波纹管。

所述吸热腔室的底部设有导热介质进口，所述吸热腔室通过所述导热介质 进口与所述导热介质输送管路连接，用以将低温的导热介质导入所述吸热腔室 内；所述吸热腔室的顶部设有导热介质出口，所述吸热腔室通过所述导热介质 出口与所述导热介质输送管路连接，用以将由于吸收了雾化室内热量温度升高 的导热介质导出所述吸热腔室。

采用上述的系统对雾化室降温的方法，该方法包括如下步骤：

S1、在所述循环动力泵的作用下，将导热介质导入吸热结构19内；

S2、在所述循环动力泵的作用下，导热介质在所述吸热结构19内流动并且 吸收雾化室内的热量；

S3、在循环动力泵的作用下，将吸收雾化室内热量后温度升高的导热介质 从所述吸热结构19内导入冷却装置内进行降温。

使用本实施例时，选用水作为导热介质，同时介质存储容器为水箱16，循 环动力泵为水泵17，导热介质进口为进水口11，导热介质出口为出水口13， 介质输送管路包括进水管18和出水管14，吸热管选用水套弯板12焊接制成。 金属液体由漏包1自然流出形成金属液柱2，雾化用惰性气体经进气口4进入 雾化器3，再由雾化器3喷射到金属液柱2上，把金属液柱2雾化成很多微小 的固态、半固态、液态的金属颗粒，这些微小的金属颗粒沉积在托盘6上，托 盘6既可以随旋转轴7转动，也可以随移动轴8向下移动(喷射时向下移动) 通过托盘6的这种复合式运动使沉积在托盘6上的金属微小颗粒逐渐堆积成锭 坯5，同时散发出大量的热量。托盘6安装在旋转轴7上，旋转轴7安装在移 动轴8上，雾化箱体10内的热量随出气口9排出，热量被带走一部分，其余热 量就需要本发明雾化室水冷降温循环系统，通过水在雾化室中循环吸收热量， 再经冷却塔15冷却后再送回雾化室的通水管中吸收热量，达到水的吸热—冷却 —吸热的循环过程。

循环水是由水泵17把冷却后的水用水箱16中吸出，经进水管18通过进水 口11进入到雾化室循环通水管吸收雾化室内的热量，从雾化室出水口13流出， 吸收完热量的热水通过出水管14进入到冷却塔15内，散发水中的热量后又回 到水箱16中，这样就形成了一套完整的水循环冷却降温系统，冷却塔15，水 箱16，水泵17安装在室外，用进水管18和出水管14与雾化室连通

实施例二

本实施例中的吸热结构19与实施例一中的吸热结构19不同，本实施例的 吸热结构19包括内筒和外筒，所述外筒将所述内筒罩设在内形成所述吸热腔 室，所述内筒的形状和所述外筒的形状均为关于竖直方向的轴中心对称，并且 所述内筒的中心对称轴与所述外筒的中心对称轴重合。形成所述内筒的侧壁具 有指向所述内筒的中心对称轴的褶皱结构。

实施例三

本实施例相比实施例一，所述雾化室降温循环系统还包括自动控制装置， 所述自动控制装置包括：温度传感器、水位传感器、流量调节阀和控制单元。 所述温度传感器包括第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第 四温度传感器，所述第一温度传感器安装在导热介质进口，用以检测进入吸热 腔室的导热介质的温度，所述第二温度传感器安装在导热介质出口，用以检测 从吸热腔室流出的导热介质的温度，所述第三温度传感器设置在雾化室的腔室 内，用以检测雾化室内的温度，所述第四传感器安装在所述介质存储容器内， 用以检测导热介质经冷却装置降温后的导热介质的温度，所述流量调节阀设置 在与导热介质进口连接的介质输送管路上，用以调节进入吸热结构19内的导热 介质的流量。

所述温度传感器的信号输出端、所述水位传感器的信号输出端和所述流量 调节阀的控制端均与所述控制单元电性连接。

应用本实施例的雾化室降温循环系统对雾化室降温的方法还包括，根据温 度传感器的实测温度，控制器通过控制流量调节阀控制进入导热腔室内的导热 介质的流量，流量大则降温速度快，流量小则降温速度慢，从而达到对雾化室 降温速度的控制。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其 他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请 相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。