Устройство для нанесения покрытий на порошок Советский патент 1982 года по МПК C23C13/08 

( УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ПОРОШОК

.1 Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано в устройствах Для нанесения покрытий на высокодисперсные порошки. Известно устройство для нанесения покрытий на порошок, содержащее корпус, в верхней масти которого располо жена камера конденсации, в нижней испаритель с наносимым на Частицы материалом покрытия, а между ними решетка, на которой располагается обрабатываемый материал. Камера конденсации снабжена водяной рубашкой, а в нижнем и верхнем торцах корпуса расположены патрубки для подачи и отвода газа-носителя t11. Недостатками этого устройства являются невозможность регулирования ве личины равномерности покрытия, а также невозможность вести процесс непрерывно. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устроиство для нанесения покрытий на порошок, содержащее герметичную камеру, в которой расположены камеры конденсации, испаритель, выполненный в виде соосйо установленных тарелей с центральным отверстием, бункер для подачи порошка в камеру конденсации и шлюзовой механизм с приемным бункером . Устройство .работает следующим образом. Порошок загружают в вибробункер подачи порошка, в вакуумном корпусе создают давление 1 1-10 мм рт,ст и испаряют материал для покрытия до тех пор, пока весь порошок не ссыплется из верхнего кольцевого вибробункера в нижнее кольцевое разгрузочное устройство. При этом вследствие высокого вакуума в- объеме корпуса практически отсутствуют конвективные потоки остаточного газа и пар материала покрытия в виде молекулярного пучка распространяется из тигля по 3 закону распространения света. При это падающие частицы порошка являютс мишенямиг. на которые напыляется материал покрытия. В случае создания в объеме корпуса давлений, при которых возможно возникновение конвекции остаточного газа, поток парогазовой смеси будет восходящим в центральной, более горя чей зоне корпуса и нисходящим в зоне падения порошка, где температура су щественно ниже, вследствие чего направление потоком парогазовой смеси и порошка совпадут 2. Недостатком известного устройства является низкая производительность. Цель изобретения - повышение производитеЯьности. Поставленная цель достигается ,тем что в устройстве для нанесения покрытий на порошок, содержащем гермети ную камеру, в. которой расположены ка мера конденсации, испаритель, бункер для подачи порошка в камеру конден.сации и шлюзовой механизм с прием ным бункером, испаритель выполнен в виде соосно установленных тарелей с центральным отверстием, камера конденсации выполнена в форме усеченного полого конуса и установлена ма лым основанием на испаритель, причем диаметр большого основания камеры конденсации в 3-5 раз больше диаметра малого основания, высота равна 2диаметрам малого основания, а диаметр малого основания камеры конденсации равен 0,8-1 диаметра центрального отверстия тарели испарителя На фиг. 1 схематц иески показано устройство, общий вид, разрез; на фиг. 2 - вариант приспособления для нагрева тигля. В герметичном корпусе 1 расположен тигель-испаритель, выполненный и цилиндрических тарелей 2, устаЙовле ных без зазора одна на другую. Каждая тарель имеет центральное отверстие 3 выполненное в виде усеченно конуса, обращенного меньш 1м основанием в сторону камеры k конденсации Верхняя тарель накрыта крышкой 5, и ющей центральное отверстие 6, диаметр которого равен 0,8-1,0 диаметр центрального отверстия в тарелях, и снабжена патрубком 7 для подачи в т рели материала покрытия. Каждая тарель, кроме нижней, снабжена сливным патрубком В для предотвращения переполнения тарели материалом пок74рытия, Камера конденсации выполнена в виде перевернутого усеченного конуса, установленного на крыше испарителя меньшим основанием и снабженного снаружи в своей нижней части холодильником9. Верхний больший торец камеры конденсации накрыт крышкой 10, снабженной патрубком 11 для подачи порошка, на который наносится покрытие. Тигель-испаритель помещен в электроизоляцию 12 и снабжен нагревателем 13. Нагреватель 13, элек- троизоляция и тигель размещаются на платформе k, установленной на нижней корпуса. Корпус соединен через вакуумный шлюз 15 с разгрузочным устройством 16. В одном из вариантов исполнения устройства нагреватель 13 выполнен в виде индуктора, охватывающего электроизоляцию 12, выполненную из кварцевой трубы, а между электроизоляцией и графитовым тиглем-испарителем расположена теплоизоляция 17, например из графитизированного войлока. Такая же изоляция расположена между нижней тарелью и платформой, Кроме того, крышка верхней тарели покрыта слоем той же теплоизоляции. В другом варианте исполнения устройства нагреватель 13 выполнен из охватывающего тигель-испаритель графитового цилиндра, подключенного к источнику тока известным образом, например, через охватывающие его торцы токоподводы (не показано), причем нагреватель отделен от тигля-испарителя электроизоляционными вставками 18,выполненными, например, в виде колец. В этом случае между на1- ревателем и платформой должна быть установлена электроизоляция (не показана). Для эффективной работы устройства существенным является соотношение диамет)а большего основания камеры конденсации d, диаметра меньшего основа ния камеры конденсации d, высоты камеры h и диаметра отверстия в тарелях dj. При этом d должен быть равен (3-5) dj, h равна (2-) d, а d равен (0,8-1,0)-dj. Тарели и камера конденсации установлены соосно. Диаметр отверстия 6 в верхней крышке тарелей равен диаметру отверстия малого основания камеры k конденсации. Верхняя часть боковой наружной поверхности камеры 4 конденсации может, быть снабжена нагревателем 18. 8нутри камеры конденсации размещено устройство 19 для управления частично осевшего на ее стенках готового продукта, Устройство работает следующим образом.I В корпусе 1 создают заданное остаточное давление, включают обогрев тигля-испарителя 2 и по достижении заданной температуры из устройства 7 подают испаряемый материал на верхнюю тарель тигля-испарителя, с которой он перетеканием через сливные па рубки 8 поступает на нижние тарели. По патрубку 11 подают порошок в камеру k конденсации. Расплавленный материал испаряется из испарителя 2 и конденсируется на частицах порошка в камере конденсации. Часть покрытых частиц порошка через централь ные отверстия 3 и 6 и шлюз 15 попадает в разгрузочный бункер 16. Часть покрытых частиц порошка осевших на стенках камеры k конденсации удаля-, ется в сквозное центральное отверстие устройства 20. При наличии внутри герметичного корпуса 1 разреженного пространства за счет разности температур испарителя 2 и объема камеры k конденсации создают восходящий конвективный поток парогазовой смеси, который задерживает падение частиц порошка и

Как следует из данных,приведенных в таблице, предлагаемое устройстёо

.эффективно работает в опытах 1-3, где отношение геометрических паратем самым увеличивает время контакта их с паром материала покрытия. Это позволяет,, на нести необходимое количество покрытия на порошок при одноразовом прохождении им камеры конденсации. В случае нанесения легколетучего покрытия на порошок температура испарителя незначительно превышает температуру плавления металла покрытия и зона конденсации на высоте оказывается недостаточной. Для расширения зоны конденсации т.е. увеличения объеме камеры конца камеры конденсации с ее внешней стороны установлен холодильник 9 который работает совместно с нагревателем, установленным в верхней части камеры конденсации с ее внешней стороны. .Опыты проводят на индукционной герметичной установке мощностью 50 кВт, снабженной сменными коническими камерами конденсации с различным соотношением , и h/d.B процессе покрытия медью порошка графита остаточное давление нейтрального газа (АГ) составляет 1 мм рт.ст., температура испарителя 1600°С, по высоте камеры конденсации имеется перепад температур от 1100 до 500°С. Скорость подачи порошка графита составляет 1,0 кг/ч. Результаты испытаний устройства приведены в таблице. метров камеры конденсации соответственно равно ,e3; 5, а 2; А. В опытах, где d,3, (опыт 6) или (опыт i) устройство не работает вследствие попадания паров меди в трубку питателя, что происходит из-за относительного малого перепада величины скорости потока парогазовой смеси по высоте камеры кон денсации (приближение формы камеры к цилиндрической). В опыте 5 где h/d 1,5, наблюдается то же явление, но вследствие значительного уменьшения высоты камеры конденсации. Превышение параметром оптимального значения (опыт 7, в котором ) снижает производительность процесса в 5 раз в связи с возрастанием времени нахождения порошка в камере и вызывает затруднения для удаления продукта из камеры. В случае, когда , часть готового продукта из камеры конденсации попадает на . верхнюю тарель испарителя, вследстви чего прекращается испарение с .Bepxiней тарели. При отношении 0,8 в объем камеры конденсации nocTynaet мало па ра из-за значительного увеличения местного сопротивления потоку парога зовои смеси в месте соединения камеры конденсации с испарителем. Испытания предлагаемого устройства показывают, что на однократное прохождение порошком камеры на Него удается нанести необходимое количество покрытия. Это вместе с отказом, от применения высоковакуумной техники, приводит к снижению эксплуатационных затрат. Конструкция устройства обеспечивает перемешивание порошка при про78сыпании его через объём паров материала покрытия, которое по сравнению с перемешиванием во вращающихся барабанах различного типа и перемешиванием на наклонных плоскостях под действием вибрации является более эффективным с точки зрения возможности обеспечения гораздо более высокой производительности и более простой организации непрерывной работы промышленных аппаратов. Формула изобретения Устройство для нанесения покрытий на порошок, содержащее герметичную камеру, в которой расположены камера конденсации, испаритель, бункер для подачи порошка в камеру конденсации и шлюзовой механизм с приемным бункером, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности, испаритель выполнен в виде соосно установленных тарелей с центральным отверстием, камера конденсации выполнена в форме усеченного полого конуса и установлена малым основанием на испаритель, причем диаметр большого основания камеры конденсации в раза больше диаметра малого основания, высота равна диаметрам малого основания, а диаметр малого основания камеры конденсации равен 0,8-1 диаметра центрального отверстия тарели испарителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Патент США № , кл. 117-10, 1979. 2. Патент США № 2398517, кл. 118- 9, 1976 (прототип).