УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОРОШКА Российский патент 1997 года по МПК B22F9/08 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, более конкретно, к устройствам для производства порошков распылением расплавов и, в частности, может быть использовано для получения порошков цинка, свинца, алюминия и других металлов.

Известно устройство для получения металлического порошка из расплава, содержащее корпус с цилиндрической полостью, разделенной на внешнюю и внутреннюю кольцевые части, каждая из которых сообщена с источником сжатого воздуха, установленную в корпусе трубку для подачи расплава с размещенным у выходного конца трубки форсуночным узлом в корпусе в виде конических деталей с острым углом наклона к оси трубки и сообщенного внутренней полостью завихрителя воздушного потока в виде цилиндрической насадки, на поверхности которых под острым углом к оси трубки выполнены равномерно расположенные пазы для прохождения воздуха.

Кроме того, в известном устройстве трубка для подачи расплава снабжена обогревателем в виде спирали и упором, которым он фиксируется в корпусе. При этом трубка для подачи расплава выполнена кварцевой. (авт. св. СССР N 1704925, кл. B 22 F 9/08, опубл. 15.01.92).

Известное устройство несмотря на отдельные преимущества не обеспечивает достаточного качества получаемого порошка, имеет не высокую производительность, сложно в обслуживании и потребляет большое количество электроэнергии.

Невысокое качество получаемого порошка обусловлено его низкой дисперсностью, поскольку выход мелких фракций (менее 0,050 мм) составляет немногим более 80%
Низкая производительность устройства обусловлена невысокой степенью вакуума в месте истечения расплава из трубки, и, как следствие этого, низкой скоростью его движения в трубке.

Низкая скорость движения расплава по трубке создает необходимость его дополнительного обогрева, что вызвано опасностью охлаждения расплава в трубке.

Наличие обогревателя и упора для его фиксации в корпусе усложняют обслуживание устройства, поскольку при замене трубки необходима полная разборка форсуночного узла и, кроме того, устройство требует постоянного потребления электроэнергии.

Использование в качестве материала трубки для подачи расплава кварцевого стекла не позволяет расширить ассортимент получаемых в данном устройстве порошков, а именно променять его для получения порошка из расплава тяжелых металлов (свинец и др.)
Задачами изобретения являются создание устройства простого в обслуживании, не требующего потребления электроэнергии, обеспечивающего высокие производительность, качество и ассортимент получаемых порошков без увеличения давления и расхода воздуха.

Указанные задачи достигаются тем, что в устройстве для получения металлического порошка из расплава, содержащем корпус с цилиндрической полостью, разделенной на внешнюю и внутреннюю кольцевые части, каждая из которых сообщена с источником сжатого воздуха, установленную в корпусе трубку для подачи расплава с размещенным у выходного конца трубки форсуночным узлом в корпусе в виде конических деталей с острым углом наклона к оси трубки и сообщенного внутренней полостью завихрителя воздушного потока в виде цилиндрической насадки, на поверхности которых под острым углом к оси трубки выполнены равномерно расположенные пазы для прохождения воздуха, согласно изобретению, оно снабжено тремя дополнительными завихрителями, первый из которых выполнен в виде диска, закрепленного на разделительном элементе и размещен во внешней полости, два других выполнены в виде цилиндрических насадок, первый из которых установлен в разделительном элементе и размещен во внутренней полости, а другой закреплен на противоположном от выходного конце трубки для подачи расплава, размещенном вне корпуса устройства и сообщен с источником сжатого воздуха, дополнительные завихрителя имеют равномерно расположенные пазы для прохождения воздуха, выполненные под тем же углом наклона к оси трубки, что и конические детали и установлены перед форсуночным узлом, разделительный элемент выполнен цилиндрическим, источник подвода сжатого воздуха выполнен в виде тангенциально установленного патрубка, а трубка для подачи расплава выполнена из металла и содержит корпус, разделенный на внешний кольцевой и внутренней цилиндрический каналы, первый из которых сопряжен с источником подачи расплава, а второй пазами в поверхности дополнительного завихрителя с источником сжатого воздуха.

Предлагаемая конструкция устройства для получения металлического порошка из расплава, содержащего три дополнительных завихрителя, первый из которых выполнен в виде диска, закрепленного на разделительном элементе и размещен во внешней полости, два других выполнены в виде цилиндрических насадок, первый из которых установлен в разделительном элементе и размещен во внутренней полости, а другой закреплен на противоположном от выходного конце трубки для подачи расплава, размещенном вне корпуса устройства и сообщен с источником сжатого воздуха, дополнительные завихрители при этом имеют равномерно расположенные пазы для прохождения сжатого воздуха, выполненные под тем же углом наклона к оси трубки, что и конические детали и установлены перед форсуносным узлом, разделительный элемент выполнен цилиндрическим, источник подвода сжатого воздуха выполнен в виде тангенциально установленного патрубка, а трубка для подачи расплава выполнена из металла и содержит корпус, разделенный на внешней кольцевой и внутренний цилиндрический каналы, первый из которых сопряжен с источником подачи расплава, а второй, пазами в поверхности дополнительного завихрителя с источником сжатого воздуха, позволяет повысить качество получаемого порошка путем более интенсивного дробления частиц расплава, благодаря чему полностью исключается получение порошка крупностью более 0,050 мм. Этот результат достигается созданием в месте истечения расплава из металлической трубки вакуума максимально высокой степени за счет максимально интенсивного закручивания потока сжатого воздуха благодаря выполнению разделительного элемента цилиндрической формы, присутствию в устройстве трех дополнительных завихрителей, тангенциальному расположению отверстия корпуса для подвода сжатого воздуха и выполнению трубки для подачи расплава в виде конструктивного элемента, содержащего корпус, разделенный на внешней кольцевой и внутренней цилиндрический каналы, благодаря чему струя металла, истекающая из кольцевого канала трубки становится более тонкой, принимает форму кольца и более интенсивно разрывается под действием центробежной силы максимально закрученного потока сжатого воздуха на мельчайшие частицы в виде тумана, которые при осаждении образуют пыль крупностью менее 0,05 мм (100%).

Максимально эффективное закручивание потока сжатого воздуха достигается за счет его предварительного закручивания в кольцевом зазоре между корпусом и разделительным элементом при тангенциальном поступлении сжатого воздуха в отверстие для его подвода, которое затем усиливается за счет его прохождения через три дополнительно установленных завихрителя, еще более усиливается при завихрении этого потока в свободном пространстве между дополнительными завихрителями, установленными внутри корпуса и форсуночным узлом и наконец, достигает максимума на выходе из пазов конических деталей и цилиндрический насадки форсуночного узла и внешнего кольцевого канала трубки для подачи расплава.

Создание вакуума высокой степени позволяет повысить скорость протекания расплава по трубке, благодаря чему значительно повышается производительность устройства без увеличения давления и расхода воздуха.

Повышение скорости протекания расплава по трубке позволяет исключить его обогрев, поскольку он не успевает остыть за время своего протекания по трубке, благодаря чему значительно снижается энергоемкость устройства.

Отсутствие узла обогрева расплава в трубке значительно упрощает обслуживание устройства, поскольку замена вышедшей из строя трубки осуществляется без разбора всего форсуночного узла.

Выполнение трубки для подачи расплава из металла позволяет в данном устройстве получать порошки из расплавов тяжелых металлов, в частности свинца, что затруднено в устройстве с кварцевой трубкой.

Выполнение трубки в виде корпуса, разделенного на внешней кольцевой и внутренней цилиндрический каналы способствует еще большему повышению качества получаемого порошка за счет увеличения дисперсности, производительности, и, как следствие, снижению расхода воздуха, за счет того, что поток расплава металла движется по кольцевому каналу и в виде кольца поступает в зону распыления, где на него действует четыре потока сжатого воздуха, один из которых, движущийся по внутреннему цилиндрическому каналу трубки действует на него изнутри.

Совокупность признаков предлагаемого технического решения устройства имеет отличия от прототипа и не следует явным образом из изученного уровня техники, поэтому автора считают, что устройство является новым и имеет изобретательский уровень.

Данное устройство может найти широкое применение в порошковой металлургии, т.е. оно является промышленно применимым.

На фиг. 1 изображен главный вид предлагаемого устройства; на фиг. 2 - разрез Б-Б фиг.1; на фиг. 3 разрез А-А фиг.1.

Устройство для получения металлического порошка из расплава состоит из корпуса 1 с цилиндрической полостью, разделенной на внешнюю 2 и внутреннюю 3 кольцевые части, каждая из которых при помощи отверстий 4 и 5 сообщена с источником сжатого воздуха (не показан), установленную в корпусе 1 трубку 6 для подачи расплава, выходной конец которой 7 снабжен форсуночным узлом в виде двух связанных с внешней полостью 2 смешанных относительно друг друга усеченных конических деталей 8 и 9 с углом наклона к оси трубки 6 30^o и связанного с внутренней полостью 3 завихрителя 10 воздушного потока в виде цилиндрической насадки, на поверхности которых под углом 30^o к оси трубки выполнены равномерно расположенные пазы 11, 12 и 13 для прохождения воздуха.

Устройство снабжено цилиндрическим разделительным элементом 14 и двумя завихрителями 15 и 16 с равномерно расположенными под углом 30^o к оси трубки 6 пазами 17 и 18, при этом завихрителя 15 и 15 установлены перед форсуночным узлом (по ходу движения потока сжатого воздуха) и один из них 15 выполнен в виде диска, закрепленного на разделительном элементе 14 и расположен во внешней полости 2, а второй 16 выполнен в виде цилиндрической насадки большего размера, чем цилиндрическая насадка завихрителя 10 форсуночного узла, установлена в разделительном элементе 14 и размещена во внутренней полости 3. Отверстие 5 корпуса 1 для подвода сжатого воздуха расположено тангенциально.

Трубка 6 для подачи расплава выполнена из металла и представляет собой корпус, разделенный на внешней кольцевой 19 и внутренней цилиндрический 20 каналы, первый из которых сопряжен отверстием 21 с источником подачи расплава (не указан), а второй пазами 22 в поверхности дополнительного завихрителя воздушного потока 23 и патрубком 24 с внешней кольцевой полостью 2 и следовательно с источником сжатого воздуха.

Устройство работает следующим образом.

Струя металла, например цинка или свинца, выходя из трубки 6, вступает во взаимодействие с четырьмя максимально закрученными потоками сжатого воздуха, выходящими из отверстия 25 кольцевого канала 19 и равномерно расположенных отверстий 11, 12 и 13 конических деталей 8 и 9 завихрителя 10 воздушного потока, в которые он подается от источника сжатого воздуха (не показан) через тангенциально расположенное в боковой поверхности цилиндрического корпуса отверстия 5.

Поток сжатого воздуха, поступив во внешнюю полость 2 через это отверстие 5 делиться на потоки, один из которых, двигаясь по касательной к наружной поверхности цилиндрического разделительного элемента 14, не теряя скорости, закручиваясь вокруг него в равномерном кольцевом зазоре между цилиндрическим корпусом и цилиндрическим разделительным элементом 14 поступает к отверстиям 17 завихрителя 15.

Другой поток, изменяя свое первоначальное направление, закручиваясь при этом, также поступает к равномерно расположенным под углом 30^o к оси трубки отверстиям 17 завихрителя 15. Дважды закрученный таким образом поток, прошедший через отверстие 17 завихрителя 15 поступает к отверстиям 12 и 13 конических деталей 8 и 9, проходя через которые достигает наибольшей интенсивности.

Следующий поток из внешней полости 2 трижды изменяя свое направление через равномерно расположенные пазы 4 в цилиндрическом разделительном элементе 14 и равномерно расположенные под углом 30^o к оси корпуса отверстия 18 завихрителя 16, интенсивно закручиваясь при этом поступает во внутреннюю полость 3, после чего, закручиваясь в свободном пространстве этой полости, он направляется к отверстиям 11 завихрителя 10, проходя через которые достигает наибольшего завихрения.

И наконец еще один поток сжатого воздуха из внешней полости 2 трижды меняя направление движения в патрубке подвода сжатого воздуха 24 через равномерно расположенные под углом 30^o к оси корпуса отверстия 22 завихрителя сжатого воздуха 23, интенсивно закручиваясь при этом поступает во внутреннюю полость 20 трубки 6 дополнительно закручиваясь при движении в этом цилиндрическом канале направляется к выходному отверстию трубки 26, выходя из которого также достигает наибольшего завихрения.

Таким образом, четыре потока сжатого воздуха, достигших на выходах максимальной степени завихрения, за счет четырех ступеней предварительного закручивания, диспергируют расплав металла, образуя при этом мелкодисперсные капли, которые, охлаждаясь, превращаются в металлический порошок.

Использование изобретения позволяет добиться получения не менее 100% мелких фракций металлического порошка ($E <=>0,050 мм) и в 1,5 раза повысить производительность процесса.

Использование: в области порошковой металлургии, для производства порошков распылением расплава, и, в частности для получения порошков цинка, свинца, алюминия и других металлов. Сущность изобретения: устройство для получения металлического порошка из расплава состоит из корпуса 1 с цилиндрической полостью, разделенной на внешнюю 2 и внутреннюю 3 кольцевые части, каждая из которых при помощи отверстий 4 и 5 сообщена с источником сжатого воздуха (не показана), установленную в корпусе 1 труб 6 для подачи расплава, выходной коней которой 7 снабжен форсуночным узлом в виде двух связанных с внешней полостью 2 смещенных относительно друг другу усеченных конических деталей 8 и 9 с углом наклона к оси трубки 6 30^o и связанного с внутренней полостью 3 завихрителя 10 воздушного потока в виде цилиндрической насадки, на поверхности которых под углом 30^o к оси трубки 6 выполнен равномерно расположенные пазы 11, 12, 13 для прохождения воздуха. Устройство снабжено цилиндрическим разделительным элементом 14 и двумя завихрителями 15 и 16 с равномерно расположенными под углом 30^o к оси трубки 6 пазами 17 и 18 при этом завихрители 15 и 16 установлены перед форсуночным узлом и один из них выполнен в виде диска, закрепленного на разделительном элементе 14 и расположен во внешней полости 2, а второй 16 выполнен в виде цилиндрической насадки большего размера, чем цилиндрическая насадка 10 форсуночного узла, установлена в разделительном элементе 14 и размещена во внутренней полости 3. Отверстие 5 корпуса 1 для подвода воздуха расположено тангенциально. Трубка 6 для подач расплава выполнена из металла и представляет собой корпус, разделенный на внешний кольцевой 19 и внутренний цилиндрический 20 каналы, первый из которых сопряжен с отверстием 21 с источником подачи расплава, а второй - пазами 22 с патрубком 24 с источником сжатого воздуха. 3 ил.

Устройство для получения металлического порошка из расплава, содержащее цилиндрический корпус, сообщенный с источником сжатого воздуха, установленные в корпусе трубку для подачи расплава, форсуночный узел, размещенный в корпусе у выходного конца трубки, и выполненный в виде двух конических деталей с острым углом наклона к оси трубки и установленный в зазоре между трубкой и форсуночным узлом завихритель воздушного потока в виде цилиндрической насадки с равномерно расположенными пазами для прохождения воздуха, выполненными на поверхности под острым углом к оси трубки, отличающееся тем, что оно снабжено цилиндрическим разделительным элементом, разделяющим полость корпуса на внешнюю и внутреннюю кольцевые полости, тремя дополнительными завихрителями, один из которых выполнен в виде диска, закрепленного на разделительном элементе во внешней кольцевой полости, а два других в виде цилиндрических насадок, при этом один из них установлен в разделительном элементе и размещен во внутренней полости, а другой закреплен на противоположном от выходного конце трубки для подачи расплава вне корпуса и сообщен с источником сжатого воздуха, причем дополнительные завихрители имеют равномерно расположенные пазы для прохождения сжатого воздуха, выполненные под тем же углом наклона к оси трубки, что и конические детали, и установлены перед форсуночным узлом, источник подвода сжатого воздуха выполнен в виде тангенциально установленного патрубка, а трубка для подачи расплава выполнена из металла в виде внутреннего цилиндрического и внешнего кольцевого каналов, при этом внешний кольцевой канал сопряжен с источником подачи расплава, а внутренний цилиндрический канал пазами в поверхности дополнительного завихрителя с источником сжатого воздуха.