Устройство для получения сферических моногранул из электропроводных жидкостей Советский патент 1979 года по МПК B22D23/08 

Изобретение относится к технике диспергирования жидкости и найдет применение в процессах получения монограпулиро- ванного сырья для ряда литейных и металлургических процессов. Известно устройство для получения гра нул, состоящее из емкости для жидкости металла, индуктора и охватываюшего его индукционного канала с соплами для формирования дробящихся струй. В каналах этого устройства создаются пульсации электромагнитного давления, вносящие периодические возмущения в истекающие на соплового аппарата струи жидкого метал- U. Недостатки указанного устройства сво дятся к следующему. Поскольку распад струи на капли равных размеров возможен только при стро«. гом соответствии частоты возмущений соб ственной частоте продольных колебаний струи, то скорость истечения жидкости и уровень ее в устройстве однозначно свя. зан с частотой тока, питающего индуктор; это налагает ограничения на размеры частиц и уменьшает энергетическую эффективность установки. Так, например, получение малых сферических частвд (диаметром меньще 1 мм) сопряжено с необходимостью приме1Шть специальные высокочастотные источники питания индукторов, либо при питании индукторов от промышленной частоты обеспечить постоян ный во времени малый (до 30 мм) металлостатический уровень, что в реальных устройствах практически невыполнимо. Ограничение энергетической эффективности установки обусловлено тем, что знакопеременные силы, возникающие в жидком метапле на срезе сопл, вызваны взаимодействием тока со своим полем и увеличение внешних воздействий на струю сопряжено с выделением излишнего тепла жидаости, ведущего к ее перенагреву, перерасходу потребляемой электрической энергян Е ухудщению механизма каплеобразовенйя из-за ослабления сил поверхностного натяжения. В связи с тем, что в прототипе электромагнитньге силы, возникающие в электропроводной жидкости однозначно связаны с током в индукционном канале и на правлены наружу канала, в нем невозмож но скомпенсировать металлостатическое давление в области сопл, получить пульсации силы, направленные против сил металлостатического давления и близкие ему (давлению) по вепткнв и получить изменение направления скорости истечения на срезе сопл. Как следствие, возникают трудности при гранулировании сплавов с низким поверхностным натяжением. Цель изобретения расширение диапазона размеров моногранул на одном уст- ройстве при неизменной частоте источни- ка электропитания и повышение экономических показателей устройства и качества моногранул. Это достигается тем, что в устройств для получения сферических моногранул из электропроводных жидкостей, содержащем емкость для жидкости, индуктор, охваченный индукционным каналом, сопловой аппа рат для формирования дробящихся струй, индукционные каналь, качество которых кратно двум, попарно соединены поперечным металлопроводом с сопловым аппаратом, а места соединения индукционных каналов и поперечного металлопровода рас положены в зазорах электромагнитов. Для получения особо мелких монограну поперечные металлопроводы расположены на индукционных каналах несимметрично относительно вертикальной оси устройства вблизи дна емкости для жидкости. Для поддержания постоянства уровня жидкости емкость с жидкостью разделена на два отсека электропроводной, регулируемой по высоте, перегородкой. При соблюдении пространственной и электромагнитной симметрии, электрический ток, электромагнитные силы и перетекание жидкости из канала в канал по поперечному металлопроводу отсутствуют. Это ведет к выравниванию условий истечения из содл и позволяет в зависимости от величины и направления электромагнит ных СИЛ в активной зоне регулировать давление на входе сопл от максимума до нуля в даже менять знак. Последнее необходимо для удержания жидкого металла от проливания через сопла в момент подготовки установка к работе, при перерывах в работе и охончании работм. Это позволяет отказаться от механической запорной арматуры и удешевить обслуживание устройства. На фиг. 1 дано устройство для получения сферических моногранул из электропроводных жидкостей, разрез А-А на фиг. 2; на фиг. -2 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 - устройство для получения особо мелких моногранул, разрез В-В на фиг. 4; на фиг. 4 - разрез Г-Г на фиг. 3; на фиг. 5 - устройство с постоянным уровнем жидкости над сопловом аппаратом, разрез Д-Д на фиг. 6; на фиг. 6 разрез Е-Е на фиг. 5. Устройство для получения сферических моногранул из электропроводных жидкостей (см, фиг. 1) состоит из двух индукционных каналов 1 с индуктором 2, поперечного металлопровода 3 с сопловом аппаратом 4, двух электромагнитов 5, емкости 6 для жидкости 7 и ванны 8 для охлаждения полученных гранул. Постоянство уровня металла над сопловом аппаратом в устройстве достигается разделением емкости 6 на два отсека 9 и 10, регулируемой по высоте электропроводной перегородкой 11 и непараллельным размещением каналов 1 (фиг. 3), Сближение каналов в окне индуктора приводит к появлению в них продольных сил и обеспечивает однонаправленный проток, приводящий к поддержанию постоянного уровня металла в отсеке 9. Устройство работает следующим образом. Емкость 6, индукционные каналы 1 и поперечный металлопровод 3 заполнены жидкостью 7, индуктор 2, питаемый переменным током, наводит токи в жидкости, находящейся в каналах. Температура жидкости в устройстве при этом удерживается выше точки плавления. Электромагниты 5 обтекаются током той же частоты, но отличной фазы. Это осуществляется, например, за счет подключения индуктора 2 и электромагнитов 5 к разным фазам трехфазной сети. Направление а величины средних по времени электромагнитных сил в активных зонах под полосами электромагнатов 5 выбирается в зависнкоста от требуемой скорости истечения металла из сопл, которая должна совпадать с скоростью рэле. Например для гранул диаметром менее 3 мм скорость рэле лежит вблизи 1 м/с и как правило требуется кЪмпёнсация металлостатического давления. Пра полученаи больших частиц возможны режимы, когда необходимо увеличенае скорости истечения сверх величины, задаваемой столбом металла в устройстве. Для этого меняется направление электромагнитных сил за счет изменения фазы напряжения на электромагните 5 на об- ратную. Для получения особо мелких моногранул, что осуществлено при малых давлениях в поперечном металлоироводе, компановка устройства выполняется несимметричной (см. фиг. 2). Это дополнитель но уменьшает металлостатическое и необходимое компенсируюшее электромагнитное давления, что снижает величину колебаний выходной скорости на срезе сопл ч отклонение размеров гранул. Качество моногранул зависит от точности стабилизации скорости на вьгходе из соплового аппарата .Постоянство скорости достижимо различными путями, напртлер, за счет стабилизации уровня жид кости в емкости устройства (например - подключение к внешнему миксеру) и пара метров питающего напряжения. В режимах запуска и остановки устро ства электромагниты включаются на полную компенсацию металлостатического давления. Это позволяет полностью прекр тить истечение металла из сопл в нестационарных режимах. В связи с тем, что в данном устройстве скорость истечения регулируется в широких пределах, для питания не нужен источник регулируемой частоты, а достаточен трехфазный источник, постоянной, например промышленной, частоты. При этом изменение размера моногранул достигается изменением диаметра сопл. Предлагаемое устройство повышает экс плуатационные энергетические и функциональные возможности процесса дисперги рования. Например, при производстве охо ничей свинцовой дроби уменьшается второе количество модификатора - мышья- ка в тем самым существенно улучшаются условия труда. При мовогранулированив легкоплавких прнпозв для радиотехнической промышленности можно получать гранулы, недостижимые пра других известных процессах. Формула изобретения 1.Устройство для получения сферических моногранул из электропроводных жидкостей, содержащее емкость для жидкости, индуктор, охваченный индукционным каналом, сопловой аппарат, отличаю-. щ е в с я тем, что, с целью расширет ия диапазона размеров моногранул при неизменной частоте источника питания и повышения экономичности устройства и качества моногранул, оно снабжено поперечным металлопроводом, в котором выполнен сопловой аппарат, и электромагнитами, в зазорах которых расположены места соединения поперечного металлопровода и индукционных каналов, число которых кратно двум. 2.Устройство поп. 1,отлича-, ю щ е е с я тем, что поперечный метал- лопровод расположен на индукционных каналах несимметрично относительно вертикальной оси устройства, под дном емкости для жидкости. 3.Устройство по п. 1, отличающее с я тем, что емкость для жидкости разделена на два отсека электропроводной, регулируемой по высоте, перегородкой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 532472, кл. В 22 ТЗ 23/08, 1975.

OQOoe OO OO

oo ooooo oe

ЁЁ 4- + oooo о ooo©

g-e

y

S CptiS.l

H

.Е

L

Фиг.5

- -

aL

J/

в

.й-И ю

rr

t - - - III

L

oo о о

о о

д1

J.