一种制粉冷却装置及方法

摘要

本公开实施例是关于一种制粉冷却装置。该制粉冷却装置包括：制粉腔室；惰性气氛单元，惰性气氛单元与制粉腔室连通；多个喷嘴，每个喷嘴设置在制粉腔室的内壁，且每个喷嘴与惰性气氛单元连通，每个喷嘴用于对制粉腔室内喷惰性保护气体。本公开实施例可以通过多个喷嘴处喷出的惰性保护气体，对离开金属棒料的液滴形成对冲冷却气流，形成金属粉末，并对金属粉末进一步冷却，极大减缓金属粉末飞行速度，延长金属粉末到达制粉腔室内壁的时间，同时增强了金属粉末在各个飞行方向上的热交换，防止未完全凝固的金属粉末在制粉腔室内壁上粘结。

权利要求

1.一种制粉冷却装置，其特征在于，该装置包括：

制粉腔室；

惰性气氛单元，所述惰性气氛单元与所述制粉腔室连通；

多个喷嘴，每个所述喷嘴设置在所述制粉腔室的内壁，且每个所述喷嘴与所述惰性气氛单元连通，每个所述喷嘴用于对所述制粉腔室内喷惰性保护气体，可对离开金属棒料的液滴形成对冲气流，当所述液滴在对冲气流中冷却形成金属粉末后，所述金属粉末在惰性保护气体中进一步被冷却，防止未完全凝固的所述金属粉末在所述制粉腔室内壁上粘结；

收粉单元，所述收粉单元与所述制粉腔室通过排粉管连通；

蝶阀，所述蝶阀包括：

阀体；

阀板，所述阀板的内部中空，所述阀板可转动设置在所述阀体的内壁上，所述阀板的其中一个表面设置有多个网孔，所述网孔朝向所述制粉腔室的中心；

通气阀管，所述通气阀管设置在所述阀板上，所述通气阀管与所述惰性气氛单元连通，用于向内部中空的所述阀板提供惰性保护气体，且用于带动所述阀板旋转；

调节阀，所述调节阀设置在所述阀板上，用于调节所述蝶阀的开启或关闭；

其中，所述蝶阀设置在所述排粉管上。

2.根据权利要求1所述制粉冷却装置，其特征在于，每个所述喷嘴的角度沿所述制粉腔室径向的左右方向可调节，且所述喷嘴的角度调节范围为0 45°。

~

3.根据权利要求1所述制粉冷却装置，其特征在于，多个所述喷嘴的喷射范围重叠时，形成闭合环形面，所述闭合环形面以内的区域处于完全喷射区，且所述完全喷射区用于对金属粉末的冷却，所述闭合环形面以外的区域处于非完全喷射区。

4.根据权利要求1所述制粉冷却装置，其特征在于，该装置还包括：流速计，所述流速计设置在喷嘴处，用于对所述喷嘴处喷出的气体流量进行监测；

控制器，所述控制器分别与所述流速计、喷嘴连接，所述控制器用于根据流速计监测的气体流量情况调节所述喷嘴处的气体流量大小。

5.根据权利要求1所述制粉冷却装置，其特征在于，所述通气阀管上还设置有气体阀，所述气体阀用于调节所述阀板与所述惰性气氛单元的连通或不连通。

6.根据权利要求1所述制粉冷却装置，其特征在于，该装置还包括：放气阀，所述放气阀用于将所述制粉腔室内的过量惰性保护气体排出。

7.一种制粉冷却方法，应用于权利要求1‑6任一项所述制粉冷却装置，其特征在于，该方法包括：在制粉时，利用多个所述喷嘴喷出的惰性保护气体对离开金属棒料的液滴形成对冲气流，所述液滴在对冲气流中冷却形成所述金属粉末，所述金属粉末在惰性保护气体中进一步冷却，防止未完全凝固的所述金属粉末在所述制粉腔室内壁上粘结；

制粉结束后，通过调节所述蝶阀的气体阀，使惰性保护气体从所述阀板上表面的网孔喷出，对位于底部的所述制粉腔室内的所述金属粉末，进一步冷却，且通过调节所述调节阀，将最终冷却后的所述金属粉末通过所述收粉单元收集。

8.根据权利要求7所述制粉冷却方法，其特征在于，该方法还包括：所述喷嘴的角度沿所述制粉腔室径向的左右调节范围为0‑45°，所述喷嘴处的对冲气流速度为10 50m/s。

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说明书

一种制粉冷却装置及方法

技术领域

[0001] 本公开实施例涉及金属合金技术领域，尤其涉及一种制粉冷却装置及方法。

背景技术

[0002] 等离子旋转电极技术是制备高品质金属粉末的重要技术手段，其基本原理是等离子枪将高速旋转的棒料前端熔化成液膜，液膜在离心力的作用下，甩出液线，液线形成小液
滴。液滴在表面张力的作用下呈球形，在飞行的过程中凝固成粉末，但是粉末在小直径制粉
腔室因为得不到足够的冷却而相互粘结形成卫星粉或粘结到制粉腔室内壁形成块状粉。

[0003] 相关技术中，一种是加大制粉腔室直径，保证粉末在飞行过程中有足够的冷却时间，但针对易沾壁粉末如钛合金类粉末，制粉腔室直径需要设计到3 5m，该直径制粉腔室极
~
大增加加工成本，增大占地面积，同时增加了使用过程中清炉维护成本。另外一种是快速置
换制粉腔室内高温气体，以降低制粉腔室内气体温度，加强粉末在飞行路径上的冷却；或者
在粉末下落到粉桶的过程中进行冷却，保证粉末在粉桶内不粘结，但制粉腔室内壁依然会
有结块粉。

[0004] 关于上述技术方案，发明人发现至少存在如下一些技术问题：例如加工极大的制粉腔室，易造成增加成本和占地面积；冷却不够彻底，在制粉腔室内壁形成粘壁。

[0005] 因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。

[0006] 需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的技术方案提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

[0007] 本公开实施例的目的在于提供一种制粉冷却装置及方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

[0008] 根据本公开实施例的第一方面，提供一种制粉冷却装置，该装置包括：

[0009] 制粉腔室；

[0010] 惰性气氛单元，所述惰性气氛单元与所述制粉腔室连通；

[0011] 多个喷嘴，每个所述喷嘴设置在所述制粉腔室的内壁，且每个所述喷嘴与所述惰性气氛单元连通，每个所述喷嘴用于对所述制粉腔室内喷惰性保护气体，可对离开金属棒
料的液滴形成对冲气流，当所述液滴在对冲气流中冷却形成金属粉末后，所述金属粉末在
惰性保护气体中进一步被冷却，防止未完全凝固的所述金属粉末在所述制粉腔室内壁上粘
结。

[0012] 本公开的一实施例中，每个所述喷嘴的角度沿所述制粉腔室径向的左右方向可调节，且所述喷嘴的角度调节范围为0 45°。
~

[0013] 本公开的一实施例中，多个所述喷嘴的喷射范围重叠时，形成闭合环形面，所述闭合环形面以内的区域处于完全喷射区，且所述完全喷射区用于对金属粉末的冷却，所述闭
合环形面以外的区域处于非完全喷射区。

[0014] 本公开的一实施例中，该装置还包括：

[0015] 流速计，所述流速计设置在喷嘴处，用于对所述喷嘴处喷出的气体流量进行监测；

[0016] 控制器，所述控制器分别与所述流速计、喷嘴连接，所述控制器用于根据流速计监测的气体流量情况调节所述喷嘴处的气体流量大小。

[0017] 本公开的一实施例中，该装置还包括：

[0018] 收粉单元，所述收粉单元与所述制粉腔室通过排粉管连通。

[0019] 本公开的一实施例中，该装置还包括：

[0020] 蝶阀，所述蝶阀包括：

[0021] 阀体；

[0022] 阀板，所述阀板的内部中空，所述阀板可转动设置在所述阀体的内壁上，所述阀板的其中一个表面设置有多个网孔，所述网孔朝向所述制粉腔室的中心；

[0023] 通气阀管，所述通气阀管设置在所述阀板上，所述通气阀管与所述惰性气氛单元连通，用于向内部中空的所述阀板提供惰性保护气体，且用于带动所述阀板旋转；

[0024] 调节阀，所述调节阀设置在所述阀板上，用于调节所述蝶阀的开启或关闭；

[0025] 其中，所述蝶阀设置在所述排粉管上。

[0026] 本公开的一实施例中，所述蝶阀还包括：所述通气阀管上还设置有气体阀，所述气体阀用于调节所述阀板与所述惰性气氛单元的连通或不连通。

[0027] 本公开的一实施例中，该装置还包括：

[0028] 放气阀，所述发气阀用于将所述制粉腔室内的过量惰性保护气体排出。

[0029] 根据本公开实施例的第二方面，提供一种制粉冷却方法，该方法包括：

[0030] 在制粉时，利用多个所述喷嘴喷出的惰性保护气体对离开金属棒料的液滴形成对冲气流，所述液滴在对冲气流中冷却形成所述金属粉末，所述金属粉末在惰性保护气体中
进一步冷却，防止未完全凝固的所述金属粉末在所述制粉腔室内壁上粘结；

[0031] 制粉结束后，通过调节所述蝶阀的所述气体阀，使惰性保护气体从所述阀板上表面的网孔喷出，对位于底部的所述制粉腔室内的所述金属粉末，进一步冷却，且通过调节所
述调节阀，将最终冷却后的所述金属粉末通过所述收粉单元收集。

[0032] 本公开的一实施例中，该方法还包括：所述喷嘴的角度沿所述制粉腔室径向的左右调节范围为0‑45°，所述喷嘴处的对冲气流速度为10 50m/s。
~

[0033] 本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

[0034] 本公开的实施例中，通过上述制粉冷却装置及方法，一方面在制粉过程中通过多个喷嘴处喷出的惰性保护气体，对离开金属棒料的液滴形成对冲冷却气流，使液滴形成金
属粉末，并对金属粉末进一步冷却，极大地减缓了金属粉末飞行速度，延长了金属粉末到达
制粉腔室内壁的时间，同时增强了金属粉末在各个飞行方向上的热交换；另一方面，通过该
方法对金属粉末进行冷却，可以减少未完全凝固的金属粉末在制粉腔室内壁上粘结。

附图说明

[0035] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开
的一些实施例，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
这些附图获得其他的附图。

[0036] 图1示出本公开示例性实施例中制粉冷却装置结构示意图；

[0037] 图2示出本公开示例性实施例中蝶阀关闭状态示意图；

[0038] 图3示出本公开示例性实施例中蝶阀开启状态示意图；

[0039] 图4示出本公开示例性实施例中闭合环形面示意图；

[0040] 图5出本公开示例性实施例喷嘴的角度最大调节范围示意图；

[0041] 图6示出本公开示例性实施例中制粉冷却方法流程图。

[0042] 图中：100‑制粉腔室；110‑制粉腔室内壁；200‑惰性气氛单元；300‑收粉单元；400‑喷嘴；500‑蝶阀；510‑阀体；520‑阀板；521‑网孔；522‑通气阀管；530‑调节阀；600‑排粉管；
700‑金属棒料；800‑流速计；900‑真空单元；1000‑闭合环形面。

具体实施方式

[0043] 现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加
全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结
构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

[0044] 此外，附图仅为本公开实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框
图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。

[0045] 本示例实施方式中首先提供了一种冷却金属粉末装置。参考图1中所示，该装置可以包括：制粉腔室100、惰性气氛单元200、喷嘴400；

[0046] 其中，所述制粉腔室100用于提供制备和冷却金属粉末的腔室；惰性气氛单元200，所述惰性气氛单元200与所述制粉腔室100连通；多个喷嘴400，每个所述喷嘴400设置在所
述制粉腔室100的内壁，且每个所述喷嘴400与所述惰性气氛单元200连通，每个所述喷嘴
400用于对所述制粉腔室100内喷惰性保护气体，可对离开金属棒料700的液滴形成对冲气
流，当所述液滴在对冲气流中冷却形成金属粉末后，所述金属粉末在惰性保护气体中进一
步被冷却，防止未完全凝固的所述金属粉末在所述制粉腔室内壁110上粘结。

[0047] 通过上述制粉冷却装置，在制粉过程中通过多个喷嘴400处喷出的惰性保护气体，对离开金属棒料700的液滴形成对冲冷却气流，使液滴形成金属粉末，并对金属粉末进一步
冷却，极大地减缓了金属粉末飞行速度，延长了金属粉末到达制粉腔室内壁110的时间，同
时增强了金属粉末在各个飞行方向上的热交换，防止未完全凝固的金属粉末在制粉腔室内
壁110上粘结粘壁。

[0048] 下面，将参考图1至图5对本示例实施方式中的上述制粉冷却装置的各个部分进行更详细的说明。

[0049] 在一个实施例中，制粉腔室100用于提供制备及冷却金属粉末的腔室。

[0050] 在一个实施例中，还包括真空单元900，真空单元900设置在制粉腔室100内，用于抽取制粉腔室100内的空气，为后续向制粉腔室100通入惰性保护气体做准备。

[0051] 在一个实施例中，惰性气氛单元200与制粉腔室100连通，惰性气氛单元200用于向制粉腔室100内提供惰性保护气体，惰性气氛单元200可以是瓶状或罐状，对此，本发明不做
限制。

[0052] 在一个实施例中，喷嘴400均匀设置在制粉腔室100的内壁，每个喷嘴400与惰性气氛单元200连通，每个喷嘴400用于对制粉腔室100内喷惰性保护气体，多个喷嘴400喷出的
惰性保护气体在金属粉末飞行路径上形成对冲冷却气流，对离开金属棒料700的液滴形成
对冲冷却气流，使液滴形成金属粉末，并对金属粉末进一步冷却，极大地减缓了金属粉末的
飞行速度，延长了金属粉末到达制粉腔室内壁110的时间，同时增强了金属粉末在各个方向
上的热交换，防止未完全凝固的金属粉末在制粉腔室内壁110上的粘结，其中，多个喷嘴400
可以设置在制粉腔室100的内腔，喷嘴400向制粉腔室100的中心方向凸出在制粉腔室100的
内壁，或者多个喷嘴400设置在一个环形状空腔上，通过环形空腔设置在制粉腔室100的内
壁，喷嘴400的形状可为圆、矩形等，对此，本发明不做限制。

[0053] 在一个实施例中，每个所述喷嘴400的角度沿所述制粉腔室100径向的左右方向可调节，且所述喷嘴400的角度调节范围为0 45°。具体的，喷嘴400的角度可以在制粉腔室100
~
径向上沿左右调节，且调节角度范围为0 45°，通过调节喷嘴400的角度，可调节喷出气流的
~
方向，极大限度地实现对各个方向上的金属粉末对冲冷却作用，防止未完全凝固的金属粉
末在制粉腔室内壁110上粘结。

[0054] 在一个实施例中，多个所述喷嘴400的喷射范围重叠时，形成闭合环形面1000，所述闭合环形面1000以内的区域处于完全喷射区，且所述完全喷射区用于对金属粉末的冷
却，所述闭合环形面1000以外的区域处于非完全喷射区。具体的，闭合环形面1000以内的区
域处于完全喷射区，即闭合环形面1000到金属棒料700之间的区域处于完全喷射区，闭合环
形面1000以外的区域处于非完全喷射区，即闭合环形面1000到制粉腔室内壁110之间的区
域为非完全喷射区，对处于完全喷射区的金属粉末进行喷射冷却，而处于非完全喷射区的
金属粉末中，对部分的金属粉末进行喷射冷却；喷嘴400的数量及喷嘴400半径，与制粉腔室
100半径、金属棒料700的线速度及金属粉末粒度有关，各个喷嘴400的射流影响区刚开始重
叠时，恰好形成闭合环形面1000，金属粉末的速度飞到闭合环形面1000的速度减速到0，因
此金属粉末不会撞到制粉腔室内壁110上，同时金属粉末得到充分冷却，使得制粉腔室内壁
110将不会出现未完全凝固的金属粉末。

[0055] 在一个实施例中，该装置还包括：流速计800，所述流速计800设置在喷嘴400处，用于对所述喷嘴400处喷出的气体流量进行监测；控制器，所述控制器分别与所述流速计800、
喷嘴400连接，所述控制器用于根据流速计800监测的气体流量情况调节所述喷嘴400处的
气体流量大小。具体的，流速计800设置在喷嘴400处，对喷嘴400处喷出的惰性保护气体流
量进行监测，并将气体流量监测信息发送给控制器，控制器根据接收的气体流量监测信息，
判断是否对喷嘴400处的气体流量进行调节，若气体流量过小，会使得金属粉末冷却不够彻
底，容易形成粘壁，此时需要控制喷嘴400将气体流量调大；若气体流量过大，影响金属粉末
的正常冷却，此时需要控制喷嘴400将气体流量调小。

[0056] 在一个实施例中，该装置还包括：收粉单元300，所述收粉单元300与所述制粉腔室100通过排粉管600连通。具体的，经冷却后的金属粉末，通过收粉单元300收集，收粉单元
300与排粉管600可拆卸连接，当前一个收粉单元300收集满后，可以用后一个收粉单元300
将替换下来，以用来继续收集粉末，收粉单元300可为收粉瓶、收粉罐等，对此，本发明不做
限制。

[0057] 在一个实施例中，该装置还包括：蝶阀500，所述蝶阀500包括：阀体510、阀板520、通气阀管522、调节阀530；其中，阀板520，所述阀板520的内部中空，所述阀板520可转动设
置在所述阀体510的内壁上，所述阀板520的其中一个表面设置有多个网孔521，所述网孔
521朝向所述制粉腔室100的中心；通气阀管522，所述通气阀管522设置在所述阀板520上，
所述通气阀管522与所述惰性气氛单元200连通，用于向内部中空的所述阀板520提供惰性
保护气体，且用于带动所述阀板520旋转；调节阀530，所述调节阀530设置在所述阀板520
上，用于调节所述蝶阀500的开启或关闭；其中，所述蝶阀500设置在所述排粉管600上。具体
的，当蝶阀500的调节阀530关闭状态时，惰性气体单元中的惰性保护气体通过通气阀管522
进入阀板520内，最后通过阀板520上的网孔521向上喷射，对制粉腔室100底部即将收集的
金属粉末进一步冷却。

[0058] 在一个实施例中，所述通气阀管522上还设置有气体阀，所述气体阀用于调节所述阀板520与所述惰性气氛单元200的连通或不连通。具体的，气体阀打开时，惰性气氛单元
200与阀板520连通，惰性保护气体通过通气阀管522进入阀板520内，最后通过阀板520上的
网孔521向上喷射，对制粉腔室100底部即将收集的金属粉末进一步冷却；气体阀门关闭时，
惰性气氛单元200与阀板520不连通，此时蝶阀500的调节阀530打开，对制粉腔室100的冷却
后的金属粉末通过收粉单元300收集。

[0059] 在一个实施例中，该装置还包括：放气阀，所述放气阀用于将所述制粉腔室100内的过量惰性保护气体排出。具体的，持续对制粉腔室100内进行喷射惰性保护气体，会导致
制粉腔室100内的气压过大，而造成危险，因此需要将制粉腔室100内的过量惰性保护气体
排出，使得制粉腔室100的压力不会过大，适合制粉和冷却粉末。此过程中，压力通过压力传
感器监测判断制粉腔室100内的压力。

[0060] 本示例实施方式中还提供了一种制粉冷却方法，该方法包括以下步骤：

[0061] 步骤S101：在制粉时，利用多个所述喷嘴400喷出的惰性保护气体对离开金属棒料700的液滴形成对冲气流，当所述液滴在对冲气流中冷却形成所述金属粉末后，所述金属粉
末在惰性保护气体中进一步被冷却，防止未完全凝固的所述金属粉末在所述制粉腔室内壁
110上粘结；

[0062] 步骤S102：制粉结束后，通过调节所述蝶阀500的所述气体阀，使惰性保护气体从所述阀板520上表面的网孔521喷出，对位于底部的所述制粉腔室100内的所述金属粉末，进
一步冷却，且通过调节所述调节阀530，将最终冷却后的所述金属粉末通过所述收粉单元
300收集。

[0063] 通过上述提供的制粉冷却方法，在制粉过程中通过喷嘴400处喷出的惰性保护气体，对制备的金属粉末形成对冲冷却气流，极大地减缓了金属粉末飞行速度，延长了金属粉
末到达制粉腔室内壁110的时间，同时增强了金属粉末在各个飞行方向上的热交换，防止未
完全凝固的所述金属粉末在所述制粉腔室内壁110上粘结；同时制粉结束后，通过蝶阀500
从制粉腔室100的底部向上吹惰性保护气体，对金属粉末进行进一步冷却。

[0064] 下面将参考图6对本示例实施方式中的上述制粉冷却方法的各步骤进行更详细的说明。

[0065] 在步骤S101中，喷嘴400设置有多个，设置在制粉腔室100内部，喷嘴400与惰性气氛单元200连通，喷嘴400用于对制粉腔室100内喷惰性保护气体，喷嘴400喷出的惰性保护
气体在金属粉末飞行路径上形成对冲冷却气流，极大地减缓了金属粉末的飞行速度，延长
了金属粉末到达制粉腔室内壁110的时间，同时增强了金属粉末在各个方向上的热交换，防
止未完全凝固的金属粉末在制粉腔室内壁110上粘结。

[0066] 在步骤S102中，制粉结束后，当蝶阀500上的调节阀530处于关闭状态时，惰性气氛单元200内的惰性保护气体通过内部空心的阀板520及网孔521通入制粉腔室100的底部，对
制粉腔室100的金属粉末进一步冷却；冷却结束，当蝶阀500上的调节阀530处于打开状态
时，制粉腔室100的冷却后的金属粉末通过收粉单元300收集。

[0067] 在一个实施例中，该方法还包括：所述喷嘴400的角度沿所述制粉腔室100径向的左右调节范围为0‑45°，所述喷嘴400处的对冲气流速度为10 50m/s。具体的，喷嘴400的角
~
度可以在径向上沿左右调节，且在左右方向上的调节角度范围为0 45°，通过调节喷嘴400
~
的角度，可调节喷出气流的方向，极大限度地实现对各个方向上的金属粉末对冲冷却作用，
减少未完全凝固的金属粉末在制粉腔室内壁110上粘结。多个喷嘴400的喷射范围重叠时，
恰好形成闭合环形面1000，闭合环形面1000以内的区域处于完全喷射区，即闭合环形面
1000到金属棒料700之间的区域处于完全喷射区，且完全喷射区用于对金属粉末的冷却，闭
合环形面1000以外的区域处于非完全喷射区，即闭合环形面1000到制粉腔室内壁110之间
的区域为非完全喷射区，且非完全喷射区对部分的金属粉末进行喷射冷却。

[0068] 需要注意的是，在制粉腔室100内无喷嘴400时，金属粉末在制粉腔室100内运动的计算过程如下：

[0069] 液滴离开金属棒料700后在制粉腔室100内受到重力、浮力和气体阻力的作用；

[0070] 即                                       （1）

[0071] 其中， 表示液滴离开金属棒料700后的气体阻力， 表示液滴离开金属棒料700后的重力， 表示液滴离开金属棒料700后的重力， 表示液滴的质量，表示液滴离开
金属棒料700后的加速度。

[0072] 气体阻力为：                      （2）

[0073] 其中，表示液滴截面积， 表示制粉腔室100内的气体的密度；

[0074] 液滴离开金属棒料700后与气体的径向速度差为：

[0075] 其中， 表示液滴离开金属棒料700时由中心向四周的径向速度， 表示四周气体向中心方向的径向平均气流速度； 表示液滴离开金属棒料700与气体的径向速度差；

[0076] 拖拽系数 ， ， 表示制粉腔室100内的气体的粘度， 表示液滴直径。

[0077] 计算过程中，气体阻力比重力和浮力大的多，常见的制粉腔室100直径约为2 3米，~
所以金属粉末在制粉腔室100内运动时间很短，可以忽略重力和浮力，只考虑气体阻力作
用，而金属棒料700高速旋转会带动制粉腔室100内气体旋转运动，不影响金属粉末到达制
粉腔室内壁110的径向速度，对气体到达腔室内壁时间无影响。

[0078] 故                    （3）

[0079] 整理得                               （4）

[0080] 由（3）式得                           （5）

[0081] 由（4）和（5）得出金属粉末到达制粉腔室100边缘的速度 ，金属粉末到达制粉腔室100边缘的时间 。

[0082] 当制粉腔室100四周密布排列内有喷嘴400时，按照喷射气流从四周向中心计算制粉腔室100内气体运动，喷嘴400喷射出的射流影响区如图4所示，制粉腔室100内径向气体
的平均速度随着制粉腔室100的半径的变化而变化。制粉腔室100内的主体段的气体平均速
度 如下：

[0083]                        （6）

[0084] 其中， 常数， 为气流从喷嘴400出来时的初速度， 为喷嘴400半径，为距离径向方向上距离喷嘴400的距离。

[0085] 当 时，根据公式（4）得出此时制粉腔室100内四周到中心的气体运动 ，进而由（6）得出 。根据公式（5）得出此时金属粉末飞行到闭合环形面
1000的时间 ，其中， 表示气体飞行到闭合环形面1000边界处的径向距离， 表示制粉腔
室100的直径。

[0086] 实施实例一

[0087] 制备TC4粉末

[0088] 按照TC4棒料长度300mm，直径50mm，工作转速40000rpm，所以TC4棒料线速度约，液滴离开TC4棒料时与TC4棒料线速度一致，液滴的线速度 ，
3
TC4粉末密度 为4.51g/cm ，制粉腔室100直径 ，内部充氩气，气体密度 为
3
1.63kg/m ，粘度 为 ，圆形喷嘴400半径为0.01m，正对中心，偏转角度为
0。在初始段边界恰好形成的闭合环形面1000，喷嘴400数量为87个，制粉腔室100底部为金
属粉末收集装置，所以该处不设置喷嘴400。

[0089] 根据公式（4）得出TC4粉末到达制粉腔室100边缘的速度 。

[0090] 根据公式（5）得出TC4粉末到达制粉腔室100边缘的时间 。

[0091] 所以此时250umTC4粉末在飞行0.21s后会以35m/s速度撞向制粉腔室内壁110。

[0092] 当制粉腔室100四周密布排列内有喷嘴400时，喷射气流在采用四周向中心充气后，TC4粉末以 离开棒料到达闭合环形面1000的径向速度为0，可以得出此时 ，
TC4粉末完全凝固，喷嘴400处吹气速度为 。

[0093] 采用如上工艺，在制粉前四周喷嘴400以34m/s的吹气速度向中心充气，直径50mmTC4棒料开始以40000rpm制粉时，当制粉完成后，只打开蝶阀500充气。整个过程TC4粉
末到达闭合环形面1000的时间为0.33s，径向速度为0，不会撞击到内壁，同时TC4粉末得到
充分冷却，制粉腔室内壁110无粘结成块现象，TC4粉末最终落到制粉腔室100底部经气流进
一步冷却后，关闭蝶阀500充气，打开蝶阀500，冷却后的TC4粉末落入收粉单元300。

[0094] 实施实例二

[0095] 制备Zr2.5Nb粉末

[0096] 按照Zr2.5Nb棒料长度300mm，直径50mm，工作转速35000rpm，所以Zr2.5Nb棒料线速度约 ，液滴离开Zr2.5Nb棒料时速度 ，Zr2.5Nb粉末密度 为
3 3
5.89g/cm ，制粉腔室100直径 ，内部充氩气，气体密度 为1.63kg/m ，粘度 为
，圆形喷嘴400半径为0.01m，正对中心，偏转角度为0。在初始段边界恰好
形成的闭合环形面1000，喷嘴400数量为87个，制粉腔室100底部为Zr2.5Nb粉末收集装置，
所以该处不设置喷嘴400。

[0097] 根据公式（4）得出Zr2.5Nb粉末到达制粉腔室100边缘的速度 。

[0098] 根据公式（5）得出Zr2.5Nb粉末到达制粉腔室100边缘的时间 。

[0099] 所以此时250umZr2.5Nb粉末在冷却0.18s后会以32m/s速度撞向制粉腔室内壁110。

[0100] 当制粉腔室100四周密布排列内有喷嘴400时，喷射气流在采用四周向中心充气后，Zr2.5Nb粉末以 速度运动到闭合环形面1000速度为0，可以得出此时 ，喷
嘴400处吹气速度为 。

[0101] 采用如上工艺，在制粉前四周喷嘴400以32m/s充气，直径50mmZr2.5Nb棒料开始以35000rpm制粉时，当制粉完成后，只打开蝶阀500充气。整个过程Zr2.5Nb粉末到达闭合环形
面1000的时间为0.23s，速度为0，不会撞击到内壁，同时Zr2.5Nb粉末得到充分冷却，制粉腔
室内壁110无粘结成块现象，Zr2.5Nb粉末最终落到制粉腔室100底部经气流进一步冷却后，
关闭蝶阀500充气，打开改进的蝶阀500，冷却后的Zr2.5Nb粉末落入收粉单元300。

[0102] 需要理解的是，上述描述中的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述
本公开实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以
特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开实施例的限制。

[0103] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两
个以上，除非另有明确具体的限定。

[0104] 在本公开实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以
是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两
个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根
据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

[0105] 在本公开实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是
通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括
第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一
特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅
仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0106] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说
明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

[0107] 本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或
者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识
或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的
权利要求指出。