[实用新型]一种铝熔体除氢旋转喷吹装置

说明书

一、技术领域

本发明属于铝熔体净化处理领域，特别涉及一种用于铝熔体除氢的旋转喷吹装置。

二、背景技术

用于高压输配电和医疗器械的铝合金铸件，应承受高的内压，除了必须严格控制化学成分、物理性能、力学性能和尺寸精度外，还不允许有表面和内在质量方面的缺陷，如缩孔、气孔、疏松等。铝合金铸件的质量直接取决于熔体质量的好坏。因此，铝合金熔体净化非常重要。氢是唯一能大量溶解于铝熔体中的气体，在铝熔体中的气体，氢气占了80％以上，这一观点已被萃取气体的光谱分析数据以及用钯片过滤氢气所得的试验结果所证实，因此可以认为对铝熔体的除气就是指除氢。

目前应用于铝熔体除氢的旋转喷吹装置大致采用三个凸台结构，利用三个凸台将喷出的气泡进行粉碎，并带动底部铝熔体的旋转产生紊流，进一步减小气泡。上述目前常用的旋转喷吹装置的缺点之处为：一方面，三个凸台对气泡的粉碎能力不足，不能得到很细小的气泡；另一方面，三个凸台的搅拌能力有限，不能使底部的铝熔体产生很大的紊流；即使增加喷头的旋转速度，可以提高底部铝熔体的紊流，但同时带动了表面铝熔体的转动，形成很大的漩涡，导致铝熔体的吸气。

三、发明内容

技术问题：

本发明针对现有技术的不足，提供一种结构更为合理的铝熔体除氢旋转喷头，该喷头在进行除氢过程中能产生更为细小、均匀的气泡，达到增加除氢气泡的比表面积、增加传质扩散能力，从而产生较好的除氢效果。

技术方案：本发明的技术解决方案为：

一种铝熔体除氢旋转喷吹装置，包括导气管和气体喷头，气体喷头位于导气管的下端，气体喷头的圆心处设有与导气管相通的气孔；气体喷头的圆周上均匀分布6-10个边齿，每个边齿以及相邻两边齿之间的气体喷头本体上，形成径向凹槽，导气管中的气体通过气孔后向四周扩散，被凹槽打碎，然后沿凹槽向外运动。

作为本发明的一种优选，所述气孔的直径为5-8mm。

作为本发明的一种优选，所述凹槽的宽度为3-5mm。

作为本发明的一种优选，在气体喷头的圆周上均匀形成边齿的数目为6个。

作为本发明的一种优选，所述气体喷头通过螺纹连接于导气管的下端。

有益效果：

本发明提供了一种用于铝熔体除氢的旋转喷头。

依据气泡浮游法除氢净化的原理，铝液的除氢过程应该发生在熔体内部，溶于铝液中的氢原子向惰性气泡周边迁移，在气泡周边被吸附，并结合为氢分子而进入气泡，最后随气泡向上浮游而逸出铝液.本发明的旋转喷头在设计上主要达到以下几点效果：

(1)在除氢过程中尽可能增加气泡数量，气泡数目越大，气液接触作用的比表面积就越大。

(2)在除氢过程中尽可能减少气泡直径，在相同供气流量下，气泡尺寸小，则气泡数目自然多，从而有效增大气液接触作用的比表面，并在不引起铝液表面飞溅的前提下增加气泡在铝液中的运动速度，即增加搅动强度，强化气液表面更新率，增大传质系数。

(3)在除氢过程中尽可能使气泡在铝熔体中均匀分布，从而有效减少铝液中溶解的氢向气泡扩散的距离，气泡均匀分布相当于强化了扩散过程或传质能力。

(4)在除氢过程中尽可能延长气泡在铝液中上升浮游的路程，增加气泡在铝液中有足够的停留时间，这样可使气泡除氢的潜能得到充分发挥，也相当于增加气泡的除氢时间。

几何形状不同的喷头对液体的搅拌程度不同，因此导致产生气泡的大小和液体的紊流程度也不一样。不同的喷头，在相同的旋转速度下，由于高紊流区与低紊流区的面积不同，气泡分裂，合并的机率不同，对气泡的大小也有很大影响。因此，旋转喷头的结构和形状对除氢效率有很大的影响，对获得细小、弥散、分散均匀的气泡影响很大，也是影响铝合金最终含氢量和去氢效率的关键因素。

在本发明的喷头下旋转喷吹惰性气体，气体脱离导气管就向四周扩散，随着线速度的增大，气泡首先被凹槽打碎，气体沿着凹槽向外运动，到达凹槽的边缘时被剪切甩出，气泡直径再次被减小，并被齿进一步的粉碎，使气泡直径更小。齿的增多增加了喷头对底部铝熔体的的搅动，产生强烈的紊流，气泡受到两层流体产生的紊流切应力的作用，当大于气泡的承受能力时，便从中切断，分裂为两个气泡，使气泡的直径再次被减小。分裂的气泡再被其它相切的液体层所捕获，

就能继续分裂成更小的气泡，直到两层流体间的切应力不足以使气泡破碎或气泡脱离此切应力的作用范围为止，从而可以产生比单管或多管更加细小、更加均匀的气泡，有效增加比表面积，也有效增加传质扩散能力，除气效果很好。