[发明专利]超音速氧乙炔爆炸燃烧喷嘴及沙粒熔融方法

说明书

本发明公开了一种超音速氧乙炔爆炸燃烧喷嘴，包括载气管道、沙粒进料管道、一级共振管、二级共振管、出口导管、氧气管道和乙炔管道；载气管道与一级共振管位于同一直线上，二级共振管与出口导管位于同一直线上，载气管道、一级共振管、二级共振管和出口导管共同形成十字交叉的hartmann谐振腔，沙粒进料管道垂直于载气管道设置，并与载气管道连通，氧气管道和乙炔管道与十字交叉的hartmann谐振腔交叉口处连通。本发明能够将沙粒熔融并以粘液态或者半固态的状态喷出，并能够保证冲出的沙粒具有足够的冲击力。

技术领域

本发明公开了一种沙粒熔融装置和熔融方法，特别是一种超音速氧乙炔爆炸燃烧喷嘴及应用该喷嘴实现沙粒熔融的方法。

背景技术

3D打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，3D打印机的工作原理与普通打印机基本相同，是通过电脑控制把“打印材料”一层一层地叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物，这项技术常常在模具制造、工业设计等领域，被用于制造模型或者用于一些产品的直接制造，目前存在多种3D打印技术，常用的技术包括粘结材料三维打印、光固化三维打印以及熔融材料三维打印等。对于熔融材料，现有的方式一般为先将材料熔融导出之后使用喷嘴喷出高速气体冲击熔融材料最后以粉末的形式喷出。这样的结构较为复杂，其熔融过程需要有熔融装置，熔融装置下需要接导流装置，喷嘴一般设置在导流装置末端将熔融材料喷射开。这样的喷射方式使得熔融材料无法准确的到达冲击选区，熔融材料被冲散开其各部分速度不一致导致其最终成型的结构各部分强度不尽相同。

Laval(拉瓦尔)超音速喷嘴是现行最常用的气雾化喷嘴形式，它主要能使喷嘴获得超音速气流，这有利于粉末的细化。具有Hartmann十字交叉共振管是一种能在流场中产生高频震荡的结构结构的超音速喷嘴则能够使雾化气流得到稳定的压力振动。

发明内容

发明目的：本发明提供一种超音速燃烧喷嘴及沙粒熔融方法，该超音速燃烧喷嘴能够直接熔融沙粒并将呈粘液态或者半固态的沙粒准确的喷射到选区；该沙粒熔融方法能够能够充分熔融沙粒并有效控制沙粒喷射速度。

技术方案：一种超音速氧乙炔爆炸燃烧喷嘴，包括载气管道、一级共振管、二级共振管和喷嘴，载气管道与封闭的一级共振管在一条直线上，封闭的二级共振管和喷嘴位于同一直线上，载气管道、一级共振管、二级共振管、喷嘴形成十字交叉的Hartmann双级共振管，十字交叉处设有火花塞，载气管道入口处具有laval管自适应喉部特征，沙粒进料管与载气管道连通，氧气管道与乙炔管道与双级共振管的十字交叉口连通。

其中，氧气管道、乙炔管道以及载气管道中心线位于同一平面上，且氧气管道与乙炔管道关于载气管道对称设置。

其中，为了能够控制沙粒进入量以及氧气和乙炔冲入量，载气管道、沙粒进料管、氧气管道或乙炔管道上设置有流量阀。

其中，为了使得喷嘴喷出熔融态沙粒时冲击力度足够大，喷嘴整体呈圆锥形，喷嘴出口处截面直径最小，使得出口熔融沙粒喷出速度达到最大值。喷嘴靠近出口处还可以设置laval管自适应喉部特征，从而进一步增大熔融沙粒的喷出速度。喷嘴设置成锥形的同时，载气管道、一级共振管和二级共振管交汇处管径相同且相切，载气管道和一级共振管与喷嘴的侧边相切，喷嘴与二级共振管交汇处的内部管道截面直径大于二级共振管在交汇处的截面直径。这样的结构使得沙粒进入时沿着锥形喷嘴的侧壁在锥形喷嘴内部环绕形成旋流，从而延长沙粒在喷嘴内部的停留时间，使得沙粒能够充分熔融。

为了使得沙粒能够充分熔融，火花塞沿着喷嘴侧壁设置有多个，氧气管道与乙炔管道设有多个分支管分别与喷嘴设有火花塞的高度处的内管道连通，这样在喷嘴的入口到出口均可以保持高温状态，使得喷出的沙粒得到充分的加热熔融。

本专利发明还公开了一种利用上述的超音速氧乙炔爆炸燃烧喷嘴进行沙粒熔融的方法：包括如下步骤：

步骤1)将沙粒进料管的入口处连接软管，将软管埋入原料沙粒池；