УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛ ЦЕНТРОБЕЖНЫМ РАСПЫЛЕНИЕМ РАСПЛАВА Российский патент 1995 года по МПК B22F9/10 

Изобретение относится к получению гранул цветных металлов, в том числе химически активных, центробежным распылением.

Известен центробежный гранулятор, включающий два воздухоохлаждаемых в кольцевом зазоре коаксиально расположенных полых вала, связанных между собой фланцами, привода наружного вала, необогреваемого металлопровода в виде открытой воронки, введенного сверху в полость внутреннего вала, и перфорированного стакана, установленного в нижней части данного вала и имеющего с ним одинаковые толщины стенок.

Данная конструкция гранулятора не обеспечивает герметичности камеры грануляции, поэтому не может быть использована для грануляции активных металлов, воспламеняющихся на воздухе при температуре плавления. Использование в качестве диспергатора перфорированного стакана, связанного с воздухоохлаждаемым валом, приводит к постепенному намораживанию металла в верхней части стакана, в полости вала и, в конечном итоге, прекращению процесса грануляции.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является установка для изготовления металлических порошков распылением расплава, включающая соосно расположенные обогреваемый приемный тигель с герметизирующей крышкой и сливным донным отверстием, герметичную камеру грануляции с наклонным днищем, оборудованную аргонно-вакуумной системой, контейнер для сбора гранул, центробежный диспергатор, введенный в камеру через ее днище и внешний источник нагрева центробежного диспергатора.

Недостатком данной конструкции являются сравнительно невысокий выход сферических гранул основной фракции, невозможность осуществления грануляции химически активных металлов, например, кальция, ввиду разгерметизации камеры грануляции в момент подачи расплава и после окончания цикла грануляции, большие габариты камеры грануляции.

Сравнительно невысокий выход сферических гранул основной фракции обусловлен тем, что на практике трудно достичь точной соосности между сливным отверстием тигля, находящимся на крышке камеры грануляции, и центробежным диспергатором, расположенным на наклонном днище, что приводит к попаданию струи металла на периферийную часть диспергатора и истечению расплава с различной начальной скоростью. Разгерметизация камеры грануляции связана с соединением объема камеры с атмосферой через донное отверстие при открывании герметизирующей крышки тигля при заливке в него расплавленного металла и после его истечения в камеру грануляции. Большие габариты камеры грануляции обусловлены длительностью полета гранул в жидком состоянии, в связи с использованием металла, перегретого выше температуры плавления более чем на 50-100^оС из-за невозможности стабилизировать температуру линии подачи расплава, а также конструкцией днища, выполненного в виде наклонной плоскости.

Заявляемая установка решает задачу увеличения выхода основной фракции гранул, сохранения герметичности камеры грануляции в течение длительного времени работы и уменьшения габаритов камеры грануляции.

Заявляемая конструкция получения гранул центробежным распылением расплавов состоит из герметичной плавильной печи, герметичной камеры грануляции с крышкой и коническим днищем, контейнера для сбора гранул и металлопровода, включаемого в цепь средства нагрева. Металлопровод выполнен в виде сифона, один конец которого размещен в плавильной печи с погружением в расплавленный металл, а другой размещен в камере грануляции соосно диспергатору. Диспергатор расположен в нижней части передаточного вала и выполнен в виде перфорированого стакана из материала с высоким удельным электросопротивлением и с толщиной стенок меньшей, чем толщина стенок передаточного вала.

Передаточный вал получает вращение от находящегося снаружи полого приводного вала, связанного с электродвигателем любой известной передачей.

В верхней части передаточного вала находится токосъемник, позволяющий подключать одновременно металлопровод и диспергатор в одну цепь средства нагрева при попадании струи расплавленного металла в диспергатор.

Соосность металлопровода и диспергатора достигается применением центрирующего конуса с герметизирующим электроизоляционным уплотнением размещенного в крышке камеры грануляции на металлопроводе и введенного в полость передаточного вала по его оси.

Отличие заявляемой установки от прототипа включает металлопровод, центрирующий конус с герметизирующим электро- изоляционным уплотнением, размещенным в крышке камеры грануляции на металлопроводе, скользящий токосъемник для подключения металлопровода и диспергатора к цепи средства нагрева прямым пропусканием тока при попадании в диспергатор струи расплава. Металлопровод выполнен в виде сифона, один конец которого размещен в плавильной печи с образованием жидкостного затвора из расплава гранулируемого металла, а другой конец размещен в камере грануляции, причем токосъемник установлен на валу привода диспергатора, а днище камеры грануляции выполнено конической формы; диспергатор выполнен в виде перфорированного стакана с приводом, выполненным в виде наружного полого приводного вала и внутреннего передаточного полого вала, токосъемник размещен в верхней части передаточного вала, а перфорированный стакан в нижней его части, причем перфорированный стакан выполнен из материала с высоким удельным электросопротивлением и с толщиной стенок меньшей, чем толщина стенок передаточного вала.

Совокупность существенных признаков заявляемой установки при анализе научно технической и патентной литературы не выявлена, что подтверждает изобретательский уровень заявляемого технического решения.

Ввод металлопровода в диспергатор через центрирующий конус позволяет на практике достичь требуемой соосности между сливным отверстием металлопровода и перфорированным стаканом, что повышает выход сферических гранул основной фракции.

Использование жидкостного затвора и герметизирующего уплотнения на концах обогреваемого прямым током металлопровода позволяет изолировать объем камеры грануляции от атмосферного воздуха как во время процесса грануляции, так и во время загрузки новой порции чушкового металла в плавильник.

Электроизоляция металлопровода от корпуса камеры грануляции и включение его в цепь средства нагрева обеспечивает контролируемый нагрев металлопровода до подачи расплавленного металла в камеру грануляции, а оборудование полого вала диспергатора токосъемником, электрически связанного с средством нагрева металлопровода, позволяет производить одновременный нагрев металлопровода и перфорированного стакана в момент замыкания электрической цепи струей расплавленного металла. Использование перфорированного стакана из материала с высоким удельным электросопротивлением и с толщиной стенок, меньшей, чем у полого вала, обеспечивает преимущественный нагрев перфорированного стакана и предотвращает намерзание в нем гранулируемого металла.

Контролируемый нагрев всей линии подачи расплавленного металла создает условия для ведения процесса грануляции с минимальным стабильным перегревом металла, равным 10-40^оС, что приводит к уменьшению длины полета гранул в расплавленном состоянии и, следовательно, уменьшению диаметра камеры грануляции. Выполнение днища камеры в виде конуса уменьшает по сравнению с конструкцией установки прототипа вертикальные габариты установки.

На чертеже изображена заявляемая установка для получения гранул центробежным распылением.

Она состоит из печи сопротивления 1 с герметичным плавильником 2, в крышке которого находятся загрузочный люк 3 и патрубок ввода металлопровода 4. Металлопровод выполнен в виде сифона, один конец которого через герметизирующее уплотнение 5 погружен в жидкостной затвор из металла 6, а второй через центрирующий конус 7 с герметизирующим электроизоляционным уплотнением 8 введен в крышку камеры грануляции 9. Сливное отверстие металлопровода соосно введено в полость передаточного вала 10, размещенного с кольцевым зазором в приводном валу 11, который установлен в подшипниках корпуса камеры грануляции и связан с электродвигателем 12. К нижней части передаточного вала крепится известным способом перфорированный стакан 13, а к верхней скользящий токосъемник 14. Камера грануляции имеет конусное дно 15 и гранулоприемник 16. Плавильник и камера грануляции оборудованы линиями вакуумирования и подачи инертного газа (не показаны).

Электрическая цепь нагрева включает источник тока 17, низкоомные провода (18, 19), соединяющие его через сильноточный коммутатор 20 с фланцами металлопровода и низкоомного провода 21, соединяющего источник тока со скользящим токосъемником передаточного вала.

Установка работает следующим образом. В плавильнике после загрузки исходного продукта закрывается крышка люка и в установке создается инертная атмосфера путем последовательного вакуумирования до остаточного давления 0,1 мм рт.ст. и заполнения инертным газом до избыточного давления 0,05 ати. Металл нагревается до температуры, превышающей температуру плавления металла на 10-40^оС, а затем по металлопроводу, предварительно нагретому до такой же температуры, подается в камеру грануляции путем создания в плавильнике давления 0,3-0,7 ати.

Струя расплавленного металла, отцентрированная конусом, попадает во вращающийся перфорированный стакан, из которого по действием центробежной силы выбрасывается в объем камеры грануляции с образованием гранул преимущественно сферической формы. Полученные гранулы перемещаются по коническому дну камеры в гранулоприемник.

При контакте струи металла с перфорированным стаканом происходит автоматический разъем контактов сильноточного коммутатора и замыкание электрической цепи, состоящей из последовательно включенных металлопровода и перфорированного стакана, что приводит к контролируемому стабильному прогреву электрическим током всей линии подачи расплавленного металла до температуры, на 10-40^оС превышающей температуру плавления металла.

После грануляции большей части загружаемого металла процесс прекращается путем стравливания избыточного давления инертного газа в плавильнике. Плавильная печь охлаждается до кристаллизации жидкостного затвора, вскрывается люк, производится новая загрузка исходного металла и, после создания в плавильнике инертной атмосферы и нагрева металла, производится повторный цикл грануляции.

Предлагаемая установка может быть использована также и для грануляции расплава солей.

Сущностью изобретения является установка для получения гранул центробежным рыспылением расплава, состоящая из печи распыления 1, с герметичным плавильником 2, в крышке которого находятся загрузочный люк 3 и патрубок ввода металлопровода 4. Металлопровод выполнен в виде сифона, один конец которого через герметизирующее уплотнение 5 погружен в жидкостный затвор 6 из металла, а второй через центрирующий корпус 7 с герметизирующим токопроводящим уплотнением 8 введен в крышку камеры грануляции 9. Ввод металлопровода в диспергатор через центрирующий конус позволяет достичь требуемой соосности между сливным отверстием металлопровода и перфорированным стаканом, что повышает выход сферических гранул основной фракции. Использование жидкостного затвора и герметизирующего уплотнения на концах обогреваемого прямым током металлопровода позволяет изолировать объем камеры грануляции от атмосферного воздуха. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛ ЦЕНТРОБЕЖНЫМ РАСПЫЛЕНИЕМ РАСПЛАВА, содержащая плавильную печь, герметичную камеру грануляции с крышкой, диспергатор в виде емкости с приводом вращения, контейнер сбора гранул и средство нагрева диспергатора, отличающаяся тем, что она снабжена центрирующим конусом с герметизирующим электроизоляционным уплотнением, размещенным на крышке камеры грануляции, металлопроводом и скользящим токосъемником для одновременного подключения металлопровода и диспергатора к цепи средства нагрева при попадании в последний струи расплавленного металла, металлопровод выполнен в виде сифона, один конец которого размещен в плавильной печи с образованием жидкостного затвора из расплава гранулируемого металла, а другой конец в камере грануляции, причем токосъемник установлен на валу привода диспергатора, а днище камеры грануляции выполнено коническим. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что диспергатор выполнен в виде перфорированного стакана с приводом в виде наружного полого приводного и внутреннего передаточного валов, токосъемник размещен в верхней части передаточного вала, а перфорированный стакан в нижней части передаточного вала и выполнен из материала с высоким удельным электросопротивлением и с толщиной стенок меньшей, чем толщина стенок передаточного вала.