устройство для получения металлического порошка из расплава

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОРОШКА ИЗ РАСПЛАВА, содержащее корпус с цилиндрической полостью, разделенной на внешнюю и внутреннюю кольцевые части, каждая из которых сообщена с источником сжатого воздуха, установленную в корпусе трубку для подачи расплава с размещенным у выходного конца трубки форсуночным узлом в корпусе в виде конических деталей с острым углом наклона к оси трубки и сообщенного с внутренней полостью завихрителя воздушного потока в виде цилиндрической насадки, на поверхности которых под острым углом к оси трубки выполнены равномерно расположенные пазы для прохождения воздуха, отличающееся тем, что оно снабжено двумя дополнительными завихрителями, один из которых выполнен в виде диска, закрепленного на разделительном элементе и размещен во внешней полости, другой выполнен в виде цилиндрической насадки, установленной в разделительном элементе, и размещен во внутренней полости, дополнительные завихрители имеют равномерно расположенные пазы для прохождения сжатого воздуха, выполненные под тем же углом наклона к оси трубки, что и конические детали, и установлены перед форсуночным узлом, разделительный элемент выполнен цилиндрическим, а источник подвода сжатого воздуха выполнен в виде тангенциально установленного патрубка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области порошковой металлургии, более конкретно к устройствам для производства порошков распылением расплавов, и, в частности, может быть использовано для получения порошка цинка, свинца, алюминия и других металлов.

Известно устройство для получения металлического порошка из расплава, выбранное в качестве прототипа, содержащее корпус с цилиндрической полостью, разделенной на внешнюю и внутреннюю кольцевые части, каждая из которых сообщена с источником сжатого воздуха, установленную в корпусе трубку для подачи расплава с размещенным у выходного конца трубки форсуночным узлом в корпусе в виде конических деталей с острым углом наклона к оси трубки и сообщенного внутренней полостью завихрителя воздушного потока в виде цилиндрической насадки, на поверхности которых под острым углом к оси трубки выполнены равномерно расположенные пазы для прохождения воздуха.

Недостатками известного устройства являются невысокое качество получаемого порошка, низкая производительность, сложность в обслуживании и большое потребление электроэнергии.

Невысокое качество получаемого порошка обусловлено его низкой дисперсностью, поскольку выход мелких фракций (менее 0,05 мм) составляет немногим более 80%

Низкая производительность устройства обусловлена невысокой степенью вакуума в месте истечения расплава из трубки и, как следствие этого, низкой скоростью его движения в трубке.

Низкая скорость движения расплава по трубке создает необходимость его дополнительного обогрева, что вызвано опасностью охлаждения расплава в трубке.

Наличие обогревателя и упора для его фиксации в корпусе усложняет обслуживание устройства, поскольку при замене трубки необходима полная разборка форсуночного узла и, кроме того, требует постоянного значительного потребления электроэнергии.

Задачами предлагаемого изобретения являются создание устройства, простого в обслуживании, не требующего потребления электроэнергии, обеспечивающего высокие производительность и качество получаемого порошка без увеличения давления и расхода воздуха.

Указанные задачи достигаются тем, что в известном устройстве для получения металлического порошка из расплава, содержащем корпус с цилиндрической полостью, разделенной на внешнюю и внутреннюю кольцевые части, каждая из которых при помощи отверстий сообщена с источником сжатого воздуха, установленную в корпусе трубку для подачи расплава, выходной конец которой снабжен форсуночным узлом в виде двух связанных с внешней полостью смещенных относительно друг друга усеченных конических деталей с острым углом наклона к оси трубки и связанного с внутренней полостью завихрителя воздушного потока в виде цилиндрической насадки, на поверхности которых под острым углом к оси трубки выполнены равномерно расположенные пазы для прохождения воздуха, согласно изобретению разделительный элемент выполнен цилиндрическим, а устройство дополнительно снабжено двумя завихрителями с равномерно расположенными пазами для прохождения сжатого воздуха, выполненными под тем же углом к оси трубки, установленными на расстоянии перед форсуночным узлом, один из которых, выполненный в виде диска, закрепленного на разделительном элементе, размещен во внешней полости, а второй, в виде цилиндрической насадки, установленной в разделительном элементе, размещен во внутренней полости, при этом отверстие корпуса для подвода сжатого воздуха расположено тангенциально.

Предлагаемая конструкция устройства для получения металлического порошка из расплава, разделительный элемент которой выполнен цилиндрическим, а устройство снабжено двумя дополнительными завихрителями с равномерно расположенными пазами для прохождения сжатого воздуха, выполненными под острым углом к оси трубки, установленными на расстоянии перед форсуночным узлом, один из которых, выполненный в виде диска, закрепленного на разделительном элементе, размещен во внешней полости, а второй, в виде цилиндрической насадки, установленной в разделительном элементе, размещен во внутренней полости, и при этом отверстие для подвода сжатого воздуха расположено тангенциально, позволяет повысить качество получаемого порошка путем достижения более интенсивного дробления частиц расплава, благодаря чему полностью исключается получение порошка крупностью более 0,065 мм. Это достигается созданием в месте истечения расплава из кварцевой трубки вакуума высокой степени путем максимально интенсивного закручивания потока сжатого воздуха за счет выполнения разделительного элемента цилиндрической формы, наличия в устройстве двух дополнительных завихрителей и тангенциального расположения отверстия корпуса для подвода сжатого воздуха, благодаря чему струя металла, истекающая из трубки, становится более тонкой и более интенсивно разрывается под действием центробежной силы максимально закрученного потока сжатого воздуха на мельчайшие частицы в виде тумана, которые при осаждении образуют пыль крупностью менее 0,05 мм (более 90%).

Максимально эффективное закручивание потока сжатого воздуха достигается за счет его предварительного закручивания в кольцевом зазоре между корпусом и разделительным элементом при тангенциальном поступлении сжатого воздуха в отверстие для его подвода, которое затем усиливается за счет его прохождения через два дополнительно установленных завихрителя, еще более усиливается при завихрении этого потока в свободном промежутке между дополнительными завихрителями и форсуночным узлом и достигает максимума на выходе из пазов конических деталей и цилиндрической насадки форсуночного узла.

Создание вакуума высокой степени позволяет повысить скорость протекания расплава по трубке, благодаря чему значительно повышается производительность устройства без увеличения давления и расхода воды.

Повышение скорости протекания расплава по трубке позволяет исключить необходимость его обогрева, поскольку он не успевает остыть за время своего протекания, благодаря чему значительно снижается энергоемкость устройства.

Отсутствие узла обогрева расплава в трубке значительно упрощает обслуживание устройства, поскольку замена вышедшей из строя трубки осуществляется без разбора всего форсуночного узла.

Совокупность признаков заявляемого технического решения устройства имеет отличия от прототипа и не следует явным образом из изученного уровня техники, поэтому авторы считают, что устройство является новым и имеет изобретательский уровень.

Данное устройство может найти широкое применение в порошковой металлургии, т.е. оно является промышленно применимым.

На фиг. 1 изображен главный вид заявляемого устройства; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1.

Устройство для получения металлического порошка из расплава состоит из корпуса 1 с цилиндрической полостью, разделенной на внешнюю 2 и внутреннюю 3 кольцевые части, каждая из которых при помощи отверстий 4 и 5 сообщена с источником сжатого воздуха (не показан), установленную в корпусе 1 трубку 6 для подачи расплава, выходной конец которой 7 снабжен форсуночным узлом в виде двух связанных с внешней полостью 2 смещенных относительно друг друга усеченных конических деталей 8 и 9 с углом наклона к оси трубки 6 30^о и связанного с внутренней полостью 3 завихрителя 10 воздушного потока в виде цилиндрической насадки, на поверхности которых под углом 30^о к оси трубки выполнены равномерно расположенные пазы 11, 12 и 13 для прохождения воздуха.

Устройство также снабжено цилиндрическим разделительным элементом 14 и двумя завихрителями 15 и 16 с равномерно расположенными под углом 30^о к оси трубки 6 пазами 17 и 18, при этом завихрители 15 и 16 установлены на расстоянии перед форсуночным узлом (по ходу движения потока сжатого воздуха) и один из них 15 выполнен в виде диска, закрепленного на разделительном элементе 14, и расположен во внешней полости 2, а второй 16 выполнен в виде цилиндрической насадки большего размера, чем цилиндрическая насадка завихрителя 10 форсуночного узла, установлена в разделительном элементе и размещена во внутренней полости 3. Кроме того, отверстие 4 корпуса для подвода сжатого воздуха расположено тангенциально.

Устройство работает следующим образом.

Струя металла, например цинка или свинца, выходя из трубки 6, вступает во взаимодействие с тремя максимально закрученными потоками сжатого воздуха, выходящими из равномерно расположенных отверстий 11, 12 и 13 конических деталей 8 и 9 и завихрителя 10 воздушного потока, в которые он подается от источника сжатого воздуха (не показан) через тангенциально расположенное в боковой поверхности цилиндрического корпуса отверстие 4.

Поток сжатого воздуха, поступив во внешнюю полость 2 через это отверстие 4, делится на потоки, один из которых, двигаясь по касательной к наружной поверхности цилиндрического разделительного элемента 14, не теряя скорости, закручиваясь вокруг него в равномерном кольцевом зазоре между цилиндрическим корпусом и цилиндрическим разделительным элементом 14, поступает к отверстиям 17 завихрителя 15. Другой поток, изменяя свое первоначальное направление, закручиваясь при этом, также поступает к равномерно расположенным под углом 30^о к оси трубки отверстиям 17 завихрителя 15. Дважды закрученный таким образом поток, прошедший через отверстие 17 завихрителя 15, поступает к отверстиям 12 и 13 конических деталей 8 и 9, проходя через которые, достигает наибольшей интенсивности.

Следующий поток из внешней полости 2, трижды изменяя свое направление через равномерно расположенные пазы 5 в цилиндрическом разделительном элементе 14 равномерно расположенные под углом 30^о к оси корпуса отверстия 18 завихрителя 16, интенсивно закручиваясь при этом, поступает во внутреннюю полость 3, после чего, закручиваясь в свободном пространстве этой полости, он направляется к отверстиям 11 завихрителя 10, проходя через которые, достигает наибольшего завихрения.

Три потока сжатого воздуха, достигших максимальной степени завихрения за счет трех ступеней предварительного закручивания, диспергируют расплав металла, образуя при этом мелкодисперсные капли, которые, охлаждаясь, превращаются в металлический порошок.

Использование данного изобретения позволяет добиться получения более 90% мелких фракций металлического цинка (< 0,05 мм) и в 1,5 раза повысить производительность процесса.