Установка для нанесения покрытий на порошки Советский патент 1979 года по МПК C23C13/08 

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ПОРОШКИ

слой поглощает испаряемый металл. Для равномерного покрытия всех зерен слой должен перемешиваться, а составляющий его матеоиал по мере завершения процесса непрерывно выводиться ив рабочей зоны, т.е. с определенной скоростью смещаться вдоль образующей барабане к его о-псрытому концу. Для осуществяенйя этих операций, т.е. для перемешивания слоя и его аксиапьногр транспорта и известной установке служит указанный щеточный шнек 1 о

Однако такому устройству свойственен ряд недостатков: шеточньй шнек сложен в изготовлении| применение вра-. щаюшейся ще-ти все же не исключает истиранив металлизируемого материала, когда его верка имеют малую механическую прочность; при металлизации твер дых материалов, например порошков абрааивов, устройство со щеточным шнеком недостаточно долговечно и эффективность перемешивания тшсим устройством падает по мера увеличения дисперсности обрабатываемого материала.

UenL изобретения повышение износостойкости установки, уменьшение истирания порошка - достигается тем, 4to в установке для нанесения покрытий на порощки, содержащей польй несущий барабан, механизм для подачи, перемешивани и аксиального перемещения порошка вдол несущей поверхности,барабана, механизм для перемешивания и аксиального перемещенияBbrnofiHeH в виде электродного узпа, расположенного с зазором вдоль образующей барабана, и электрически связанного с источником высокого на- пряжеаая. Электродный узел выполнен в виде двух рядов параллельных проводящая пластин, первый из которых имеет пдастийы с постоянным наклоном в радиальной плоскости барабана и обращен к его поверхности, а второй, выполнен из пластин с невменяемым .наклоном преимуlitfictBeHHo в вертикально-аксиальной плоскости барабана и кинематически соединен с устройством, обеспечивающим возможность изменения наклона пластин; электродньй узел выполнен в виде цилиндра ряда параллельных пластин, причем цилиндр закреплен электрически изолированно и с возможностью вращения на снабженной: приводом оси, а пластины размещены под цилиндром с возможностью поворота в вертикально-акси(альвой плоскости барабана и соединены с устройством управления их наклоном.

Электродный узел выполнен в виде винтового шнека, закрепленного и электрически изолированно на связанной с регулируемым приводом оси.

Непосредственное назначение предлагаемой конструкции заключается в том, чтобы осуществить бесконтактный срыв слагающих слой зерен с их круговой траектории на участке ее нисходящей ветви с тем, чтобы обеспечить движение этих зерен между точками срыва и возврата на прежнюю траекторию не в плотном слое, а в падающем потоке, т.е. под действием гравитационных и инерциальных сил. Нетрудно видеть, что при таком движении перемешивание зерен происходи автоматически. Дополнительно его можно интенсифицировать, расставив на пути потока систему препятствий в виде неподвижных, либо движущихся наклонных поверхностей. Задавая .этим поверхностям нужное направление и степень наклона, или соответственно, устанавливая определенное направление и скорость их движения, можно обеспечить решение и второй задачи, а именно, получить ;возможность управляемого смещения слоя вдоль оси барабана.

Действие этой конструкции основывается на известном явлении перезарядки и автоколебательного движения твердых проводящих частиц между электродами, в случае, если к этим электродам приложена определенная разность потенциалов.

Расчетные оценки, а также модельные эксперименты показывают, что -указанный выше уровень напряженности поля в зазоре вполне достаточен для воздействия на верна с размером порядка долей мм, т.е. на зерна грубых порошков. Для более мелких верен эффективность воздействия увеличивается. Необходимая для работы механизма для перемешивания и аксиального перемещения (ПАП) мощность источника напряжени5 вависит от конкретных размеров установки, толщины слоя и величины зерна, но по порядку составляет доли киловатт. Это существенно меньше мощности, нагревающей слой в результате переноса металла. При ширине зазора около 1 см, напрянсение источника должно находиться в пределах первых десятков киловольт. Напряжения такого уровня широко используются в вакуумных установках, например для питания электронно-лучевых испарителей. Конкретное конструктивное 56 оформление механизма для перемешивани и аксиального перемещения может зависеть от уровня собственной электропроводности материала зерен. Требуемый для проявления эффекта уровень электропроводности невысок и заведомо перекры вается уже на начальных этапах основного процесса, однако поведение частиц ИЗ существенно диэлектрических материалов может иметь ряд особенностей. Такие частицы способны к движению лишь в неравномерном поле. Однако и в этом случае они склонны к образованию агрегатов (цепочек) и налипанию на электроды. Учет всех таких особенностей делает необходимым существование вариантов устройства (ПАП), которые в конкретных условиях не равноценны. , Общая компоновка узлов предлагаемо установки, а также варианты исполнения ее устройства ПАП представлены на чертежах. На фиг. 1 и 2 схематически показаны вертикально-аксиальный и радиальный разрезы установки в целом; на фиг. 3 и 4 - виды сечений по бараба ну и механизма для перемешивания и аксиального перемещения в варианте, который пригоден для работы с порощком из материалов с собственной электропроводностью более 0,1 (оМ - м ); на фиг. 5, 6 и 7-варианты для работы с менее электропроводными материалами, аналогичные разрезы. Установка содержит камеру 1, в которой установлены емкости для сыпучего материала 2 и 3, испарители 4, механизм для перемешивания и аксиального перемещения S и охватывающий эти элементь барабан 6. Последний при работе вращается по стрелке Б и несет на свое внутренней поверхности слой металлизируемогочиатериала 7. По оси барабана закреплен обращенный шнек 8, конец которого охватывает носик лотка питателя сыпучим материалом 9. Механизм 5 электрически соединен с источником напряжения (не показан) через высоковольтный ввод 1О. Представленный на фиг. 3,4 механизм 5 состоит, в основном, из двух, объединенных коробом рядов электропроводных пластин, которые ориентированы во взаимно перпендикулярных плоскостях. Пластины первого ряда 11 имеют постоянный наклон в радиальной плоскости барабана 6 и расположены с зазором относительно движущегося с барабаном слоя 7. Пластины второго ряда 12 снаб- 86 жены осями 13, закреплены с возможностью поворота в этих осях в аксиальной плоскости барабана и соединены между собой тягой 14, которая связывает эти пластины с органом управления их наклоном (не показан). Вся конструкция механизма 5 посредством изоляторов 15 закреплена на введенной в полость барабана консоли 16 и через высоковольтный ввод 1О соединена с источником напряжения. Механизм 5 (фиг.5) состоит из насаженного на ось 17 гладкого Электропроводного цилиндра 18, скрепленного с упомянутой осью посредством изоляторов 19. К поверхности цилиндра примыкает подпружиненный контакт 2О, который опирается на изолятор 15 и через высоковопьтный ввод 10 соединен с источником напряжения. Изолятор 15 закреплен на консоли 16. На этой же консоли установлен кронштейн 21, который несет короб 22, охватывакяпий смонтированный на нем ряд пластин 12 с осями 13 н тягой 14, а также упомянутый ранее цилиндр. Все устройство обраще а к поверхности барабана 7 и расположено с зазором относительно барабана и лежащего . на нем.слоя 7. Ось 17 снабжена приводом (не показан) и приводится во вращение по стрелке Г. Механизм 5 (фиг. 6 -и 7) состоит, в основном, из насаженной на ось 17 винтовой электропроводной лопасти 23. Лопасть закреплена посредством изоляторов 19 и соединена с источником напряжения через высоковольтный ввод и опирается на изолятор 15, скользящий контакт 2О. Лопасть охвачена коробом 22, который закреплен на консоли 16 через кронштейн 21. Ось 17 снабжена приводом с изменяемой скоростью вращения (не показан) и приводится во вращение по стрелке Г, согласно с направлением вращения барабана. Установка работает следующим . образом. Камеру 1 эвакуируют и поддерживают под высоким вакуумом, а барабан 6 при;водят во вращение по стрелке Б. Сыпучий материал из емкости 2 по потку питателя 9 поступает в обращенный шнек 8, которым этот материал транспортируется к днищу барабана. Здесь он проваливается в кольцевой зазор и попадает на коническую, и далее на--- цилиндрическую часть несущей поверхности, корость вращения барабана выбирают так, чтобы обеспечить надежное прижатие сыпучего материала во всех точках траек тории. Поэтому этот материал образует сплошной к,ольцевой слой 7. На участке нисходящей ветви упомянутой траектории Этот слой попадает в зону действия механизма 5. Последний, по крайней мере частью своих элементов поддерживается под высоким потенциалом относитель1 о камеры, барабана и прижатого к его внутренней поверхности слоя 7. Благодаря этому в зазоре между механизмом 5 и барабаном (или слоем, если он сложен из электропроводного материала) возникает электростатическое поле. Это поле электризует или поляризует зерна слоя, причем электризация носит поверхностный а поляризация - объемный характер. В том и другом случае в неравномерном поле на зерна действуют кулоновы силы зависящие от размеров зерен, напряя4еннЬсти и степени неравномерности поля. Эти силы направлены, в основном, к цент ру вращения слоя, т.е. противоположно направлению центробежных сил. При долж ном выборе напряжения источника указан ные сипы срывают слой с его круговой траектории и зерна перемещаются к элементам механизма 5. Там они ocynjecr- ВЛЯЮ.Т перезарядку и, сместившись вдоль 9бразующей барабана, вновь возвращаютс на несущую поверхность. Перемещаясь, далее вместе с этой поверхностью слоя проходит в виду испарителей, где сорбирует испаряемый металл. Вследствие каждого акта взаимодействия слод с механизмом 5, т.е. на каждом обороте барабана, слой смещается на определенно расстояние в направлении оси. Таким образом, результирующая траектория слоя представляет собой цилиндрическую спираль. В конце движения по такой спирали металлизированный материал покидает барабан«и скапливается в емкости 3. Ниже более детально излагается деист вие устройства ПТС соответственно представленным вариантам. В варианте по фиг- 3 и 4 зерна сыпучего материала из слоя 7 под действие кулрновых сил попадают на пластины пер вого ряда 11 и по ним соскальзывают на пластины второго ряда 12. Последние тягой 14 устанавливаются с наклоном в аксиальной плоскости барабана. Соскальзьгаая по этим пластинам, материал смещается на дистанцию, величина которой зависит от степени указанного наклона. Таким образом, положение упомянутой тяги определяет скорость аксиального трапепортя слоя, а следоватольно, и время пребывания зерен в зоне металлизации. В варианте по фиг. 5 роль первого ряда пластин выполняет вращающийся по стрелке Г цилиндр 18, который один поддерживают под высоким потенциалом. Скорость вращения этого цилиндра выбирают из условия того, что действием центробежных сил должно предотвратить напипание зерен. (Заметим, что по поводу налипания речь может идти лишь применительно к зернам из существенно диэлектрического материала, причем только о тех из них, которые еше не побывали в виду испарителей, т.е. не несут на себр проводяшую оболочку 1 Действие электростатического поля в зазоре между цилиндром и барабаном как и в предыдущем случае, вызывает срыв зерен с их траектории и движение к поверхности цилиндра 18; В контакте с этим цилиндром электропроводные зерна претерпевают перезарядку, вызывающую смену направления кулоновых сил. Неэлектропроводные зерна на том же цилиндре приобретают импульс по касательной в точке отрыва. В итоге « зерна сбрасываются на пластины 12. Назначение этих пластин аналогично предыдущему.. В варианте по фиг. б и 7 срыв слоя и его смещение обеспечивается одним элементом а именно, поддерживаемой над высоким потенциалом винтовой лопастью 23; При вращении этой -лопасти неравномерное поле в зазоре между лоnacTbfo и барабаном приобретает свойства бегущего вдоль образующих обоих электродов. Двигаясь в таком поле,зерна сыпучего-материала приобретают составляющую скорости в том же направлении, что и обеспечивает аксиальный транспорт, слоя. Скорость этого транспорта будет зависеть от скорости вращения указанной выше лопасти 23. Данная конструкция установки существенно расширяет возможности процесса капсуляции порошков как в направлении диапазона механических свойств их материала, так и в направлении дисперсности, что способно обеспечить значительный экономический эффект. Формула изобретения .Установка для нанесения покрытий на порошки, содержащая попый несущий

барабан, viexaiiHaMb для ггпдччн, перемешнвания н аксиального перемшяриня порошка вдоль несущей поверхности 6nf)aбана, отлнчающа яся тем, что с целью повышения нзнос;остойкостн установки, уменьшения истирания порошка, механизм Ш1Я перемешивания и аксиального перемещения выполнен в виде влект родного узла, расположенного с зазором вдоль образующей барабана, и электрически .связанного с источником высокого напряжения.

2. Установка «о п..1, о т л и ч а юш а я с я тем, что электродный узел выполнен в виде двух рядов параллельных проводяших пластин, первый из которых имеет пластины с постоявным наклоном в радиальной плоскости барабана и обращен к его поверхности, а второй выполнен из пластин с из%шняемым наклоном преимущественно в вертикальноаксиальной плоскости барабана ti кинематически соецинен с устройством, обеспечивающим позможность изменения наклона ппастин.

3.Установка по п. J, о г л и ч а join а я с я тем, что электродный узел выполнен в вице цилиндра и ряда параапельных пластин, причем цилиндр закреплен электрически, изолированно и с возможностью вращения на снабженной приводом оси, а пластины размещены под цилиндром с возможностью поворота в вертикальнг -аксиальной плоскости барабана и соединены с устройством управления их наклоном.

4.Установка поп, 1, отлич а ю- щ а я с я тем, что электродный узел выполнен в виде винтового шнека, закрепленного и электрически изолированно на связанной с регулируемым приводом оси.

Источники информации, принятые.во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 440077, кл. С 23 С 13/О8, 1974.

&

f3

12

15

иг.з

К аргону упраЬлет}Я

iWAVT ffWAf

;з

W

W

2f

17

13

Зи

16

16

uz./