Форсунка для распыления расплавленных металлов Советский патент 1978 года по МПК B22D23/08 B05B7/16 

1

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к устройствам для получения металлических порошков распылением расплавленных металлов.

Известна форсунка для распыления расплавленных металлов, включающая корпус, стакан со сливным отверстием и сонла, равномерно закрепленные вокруг стакана под углом к его оси 1.

К недостаткам данной форсунки относятся необходимость использования значительного количества распыливаюш,его газа и низкая скорость охлаждения полученных порошков.

Техническим решением, наиболее близким предложенному, является форсунка для распыления расплавленных металлов, включающая соосно установленные тигель, стакан со сливным отверстием, корпус, сопла, равномерно закрепленные вокруг стакана под углом к его оси, и сопловые вставки, концентрично расположенные вокруг сопл 2.

Данная форсунка не позволяет регулировать гранулометрический состав получаемых порошков в сторону выхода мелких фракций и не обеспечивает высокой скорости охлаждения этих порошков.

С целью регулирования гранулометрического состава получаемых порошков и повышения скорости их охлаждения в предлагаемой форсунке каждая из сопловых вставок выполнена

со шнековым завпхрителем и резонатором, при этом отношение высоты резонатора к диаметру сливного отверстия стакана составляет 0,4-0,6, высота каждого последующего резонатора больше высоты предыдущего на 0,05- 0,2 диаметра сливного отверстия, а шнековые завихрители выполнены в виде винтовых проточек, направление которых выбрано противоположным для каждой последующей вставки.

На фиг. I показана предлагаемая форсунка в вертикальном разрезе; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - схема направлений винтовых проточек.

Форсунка состоит из тигля 1 с закрепленными в нем стаканом 2 со сливным отверстием 3 диаметром D и корпуса 4, к которому болтами 5 крепится фланец 6. Последний имеет внутреннюю кольцевую полость 7, которая является коллектором для газа-расг1ыл 1теля, подаваемого в нее из щтуцеров 8 через каналы 9, равномерно расположенные по окружности в корпусе 4. Кольцевая полость 7 герметизпруется прокладками 10 и 11 между корпусом 4 и фланцем 6. В фланце 6 по окружности вокруг оси сливного отверстия выполнены верхние 12 и нижние 13 отверстия, снабженные резьбой и наклоненные под углом к оси форсунки, причем каждая пара отверстий 12 и 13 соосна друг с другом. В отверстиях 12 закрепляются цилиндрические сонла 14, имеющие осевые каналы 15 для подачи газа-распылителя иа струю металла. Соила 14 имеют диаметр канала 15, разный диаметру сливного отверстия, и регулируются по продольной оси при помощи сменных герметизирующих прокладок 1Ь. Но резьбе отверстий 6 кренятся цилиндрические сопловые вставки Г/, концевая часть которых снабжена кольцевой проточкой 1Ь высотой //1 и шириной А с острой кромкой, наклоненной нод углом р 45° к оси сопла 14. Кольцевая нроточка i8 является кольцевым резонатором вихревого акустического сопла, которое образовано этой нроточкои, внутренней стенкой цилиндрической сопловой вставки 17 и проточками i9 высотой и шириной Б в многозаходной резьбе на шпековых завихрителях 20, которые нлотно закренлены во внутренней полости сопловых вставок Г/, причем между срезом кольцевой проточки 18 и срезом торца шнекового завихрителя 20 устанавливается зазор а. Срез шнекового завнхрителя 20 выполняется в виде прямого конуса. Зазор между срезом шнекового завихрителя и нижней новерхностью кольцевой проточки 6 /-/i-f Б выбирается в пределах 1,0- 1,3 D. Регулировку сопловых вставок 17 вдоль продольной оси осуществляют сменными герметизирующими нрокладками 21. Высота yii 0,4-0,61) кольцевого резонатора в первой сопловой вставке 17, в следующей сопловой вставке она больше первоначально выбранной величины на 0,05-0,2 D, в носледующей сопловой вставке она увеличивается еще на 0,05-0,2 D и так она увеличивается во всех последующих вставках. Отпошение величин А : а : Б выбирается неизменным и равным 0,2 ; 0,5 ; 0,5 во всех coHviOBbix вставках. Распыливающий газ подается в вихревые акустические сопла, образоваппые сопловыми вставками 17 и шпековыми завихрителями 20, из кольцевой проточки 22 во фланце Ь, ось которой совпадает с осью форсунки, а образующие параллельпы между сооои и паклопены к оси форсунки под углом 60-ЬО. Кольцевая проточка 22 и внутренняя цилиндрическая поверхность 23 корнуса 4 образуют кольцевой коллектор, в который газ подается через каналы 24, равномерно расположенные в корпусе 4, из входных штуцеров 2Ь. Герметизация кольцевой нроточки 22 обеспечивается прокладкой 2Ь при помощи крыщки 27 и болтов 28. Основной расныливающий газ нодается через щтуцеры 8, каналы 9, коллектор 7, каналы 29 и сопла 14.

Предлагаемая форсунка работает следующим образом.

Расплавленный металл, например алюминиевый сплав, нагретый до 1200С в отдельной системе нлавления металла (не показаHaj, сливается в тигель 1 с закреплеппым в нем стаканом 2. Тигель нагрет до 600-800 С. Из тигля 1 расплав через отверстие 3 сливается по оси форсунки ниже среза фланца 6. Перед началом распыления в форсунку нодается распыливающий газ. Через щтуцеры 8 нодается газ нри температуре от -20 до -60°С (азот или углекислый газ), а через щтуцеры 25 - газ нри температуре от +20 до (азот, аргон, углекислый газ или другие нейтральные газы). Газ в штуцеры 8 подается при давлении 10-12 ати, а в 25 - нри давлении 2,5-3,5 ати. Холодный распыливающий газ поступает в полость коллектора 7 во флапце b и через каналы 29 и отверстия в цилиндрических вставках в виде симметричных струй истекает на струю металла, дробя ее на капли, которые интенсивно охлаждаются со скоростями 10 -5X10 град/с. Газ при нормальной температуре через штуцеры 25 и каналы 24 подается в кольцевую полость, образованную проточкой 22 и поверхностью 23 корпуса 4. Далее газ поступает через щестизаходные винтовые проточки 19, которые придают ему вихревое движение, в кольцевой

резонатор и далее нульсирующими вихревыми порциями истекает в кольцевой зазор между резонатором и наружной поверхностью концевой части цилиндрических сопл 14. Направление винтовых проточек 19 шнековых завихрителей 20 в каждой сопловой вставке меняется на противоположное, как показано на фиг. 3.

Таким образом, струи холодного газа оказываются окруженными нульсирующими вихревыми кольцевыми потоками газа с нормальной

температурой. Суммарные составляющие вихревых пульсаций соседних кольцевых потоков оказываются направленными к оси и от оси конуса распыленных капель, создавая условия для более интенсивного и равномерного

их охлаждения.

Кроме того, высокочастотные колебания вихревых потоков имеют расширенный дианазон колебаний давления и скорости, обусловленный возрастанием высоты резонатора последовательно в каждой следующей сопловой вставке, что интенсифицирует раснад струи металла на нряди и капли, дальнейшее дробление и охлаждение капель и частиц порошка. Благодаря использованию данного конструктивного решения выход порошка с размерами 20-300 мкм увеличился па 10%, а фракции 30-100 мкм - на 15% нри увеличении скорости охлаждения капель в 10-50 раз.

Формула изобретения

Форсунка для расныления расплавленных металлов, включаюшая соосно установленные тигель, стакан со сливным отверстием, корпус,

сопла, равпомерно закрепленные вокруг стакана нод зглом к его оси, и сопловые вставки, концептрично расноложеппые вокруг сопл, отличающаяся тем, что, с целью рег лировапия гранулометрического состава получаемых порошков и повышения скорости их охлаждения, каждая из сопловых вставок выполнена со шнековым завихрителем и резонатором, при этом отношение высоты резонатора к диаметру сливного отверстия стакана составляет 0,4-0,6, высота каждого последующего резонатора больше высоты предыдущего на 0,05-0,2 диаметра сливного отверстия, а шнековые завихрители выполнены в виде винтовых проточек, направление которых выбрано противоположным для каждой следующей вставки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3073528, кл. 239-79, 1963. 2. Патент Великобритании № 1413651. кл. С7Х, 1975.

ю

Фиг. 2

2 2

tpuz 3