Устройство для плазменной обработки порошковых материалов Советский патент 1982 года по МПК H05B7/18 H05H1/24 

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно, к плазменным устройствам для технологических процессов.

Известно устройство для плазменной об. работки порошковых материалов 1, в котором нагрев порошка происходит при его движении вместе с нагретым газом за один проход. Доля тепловой мощности разряда, передаваемая порошку в таких устройствах, невелика и составляет несколько процентов. Кроме того, мала степень обработки порошка широкого грану, лометрического состава.

Известно также устройство для плаз., менной обработки порошковых материалов, яляющееся прототипом, содержащее порошковый питатель и вертикально расположенную разрядную камеру ВЧ-плазмотрона, к нижней части которой пристыкованы патрубок ввода и прерыватель потока газа, а к верхней - сборник порошка 2.

Недостатком известного устройства является низкая степень обработки порошка широкого гранулометрического состава.

Целью изобретения является увеличение степени обработки порошка широкого гранулометрического состава путем регулирования времени его пребывания в плазме.

Указанная цель достигается тем, что разрядная камера ВЧ-плазмотрона выполнена цилиндрической с наружными кольцевыми электродами, а порошковый питатель расположен между прерывателем потока рабочего газа и разрядной камерой.

Вариант выполнения устройства для плазменной обработки порошковых материалов приведен на чертеже.Устройство выполнено в виде двух кольцевых электродов 1, подключенных к ВЧгекератору 2. Электроды охватывают кварцевую разрядную камеру 3. Нижний торец разрядной камеры имеет осевое сужение и патрубок ввода рабочего газа и обрабатываемых частиц 4. Перед патрубком 4 установлен прерыватель 5 потока газа, выполненный, например, в виде вращающегося вентиля. Порошковый питатель 6 соединен с патрубком через трубку 7 с клапаном: 8, который обеспечивает импульсную подачу сыпучего материала. Верхний торец камеры имеет патрубок вывода 9 и сборник 10 обработанного ророшка.

Устройство работает следующим образом.

Между электродами внутри камеры возбуждается ВЧЕ-разряд. Снизу в патрубок 4 подается газ, служащий для создания плазмы разряда и для транспортировки обрабатываемых частиц. Газовый поток периодически прерывается прерывателем 5. Через патрубок 4 в камеру поступают обрабатываемые частицы из питателя 6. Давление газа в патрубке 4 по)Ддерживают таким, чтобы при открытом вентиле прерывателя 5 частицы в камере увлекались газовым потоком вверх. В паузах подачи газа частицы под действием собствениого веса падают вниз. Соотношение времен подачи газа и пауз между подачами выбирают таким, чтобы частицы, совершая в камере колебательное движение, поднимались вверх, проходя зону разряда, и выводились в патрубок вывода 9. При этом может быть обеспечено вполне определенное, регулируемое время нахождения частиц в разряде. Проиллюстрируем движение частиц в камере простым расчетом. Сначала рассмотрен случай обработки частиц одной фракции. Введем обозначения: Н - высота подъема частиц, увлекаемых газовой струей за время t подачи газа. h - расстояние свободного падения частиц в паузе подачи газа длительностью т. Результирующее смещение частицы за цикл «подача - пауза равно Я-h. Число колебательных движений п, совершаемых частицами с момента подачи в камеру до момента выхода в бункер обр ботанных частиц: где L - длина разрядной камеры. Время нахождения частиц в камере, т. е. время обработки Т равно: Т (t+) -п. Рассматриваемый случай, соответствующий подъему частиц вверх, определяется условиемH - .. Минимальное время обработки частиц обеспечивается при значениях Я L. При этом совершается обработка за один проход зоны разряда. При Н - h частицы теоретически могут находиться в зоне разряда неограниченно долго, т. к. п -i-co. Теперь рассмотрим, чем будет отличаться случай подачи в камеру частиц, имеющих различный фракционный состав. Введем в формулы индексы: к - соответствующий крупным частицам им - мелким. Так как мелкие частицы лучше увлекаются потоком газа, то Я„ //„ и Я„ - -Як ЛЯ. Аналогично, учитывая вязкость газовой реды: i , итоге: , {/7„-/г„)-(Як-йк; АЯ+ДЛ. ткуда: Пк - -ГГ Як-йк L з последних формул следует, что время обработки T(t+T:)n крупных частиц больше, чем мелких, т. к. .«. В случае //к-/1к 0 крупные частицы будут оставаться в камере произвольно долго, время же обработки мелких частиц определится равенством L /-Т (+т) A/-/+i Д/УЧ-А/1 Таким образом, в данной конструкции достигается контролируемое время пребывания частиц в камере, причем время обработки более крупных частиц превышает время обработки мелких. Эти качества позволяют получать однородно обработанные порошки даже в случае использования исходных порошков широкого фракционного состава. Условие Я-h О может быть выполнено для любой фракции порошка подбором газа и соотношение времени и т. Это значит, что в данном устройстве возможно увеличение степени обработки порошка широкого гранулометрического состава путем регулирования времени его пребывания в плазме. Формула изобретения Устройство для плазменной обработки порошковых материалов, содержащее порошковый питатель и вертикально расположенную разрядную камеру ВЧ-пл.азмотрона, к нижней части которой пристыкованы патрубок ввода и прерыватель потока газа, а к верхней - сборник порошка, отличающееся тем, что, с целью увели1чения степени обработки порошка широкого .гранулометрического состава путем регулирования времени его пребывания в плазме, разрядная камера ВЧ-плазмотрона выполнена цилиндрической с н|аружными кольцевыми электродами, а порошковый питатель расположен между

прерывателем потока рабочего газа и разрядной камерой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Гончар Н. И. и др. Журнал технической физики, 1975, т. 45, с. 657.

2.Тихомиров И. А. и др. в Сб, физика, техника и применение низкотемпературной

плазмы, Алма-Ата, 1970, с. 706.