устройство для получения металлического порошка распылением расплава

Формула изобретения

Устройство для получения металлического порошка распылением расплава, содержащее корпус, камеру, сердечник, завихритель с прямолинейными пазами, эжекторную трубку, уплотняемую набивкой, отличающееся тем, что в передней части корпуса оно снабжено вставным сопловым кольцом, имеющим кольцевую проточку, образующую кольцевую камеру, и сопла, при этом оси сопл и поверхности пазов завихрителя выполнены в плоскостях, параллельных оси устройства, и смещены относительно нее в одну по ходу сторону: сопла - на их радиус, а пазы - на радиус эжекторной трубки, штуцер для подвода сжатого газа в кольцевую камеру имеет сплюснутый конец, привариваемый к корпусу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к порошковой металлургии, а более конкретно к устройствам для получения металлического порошка распылением расплава, и может быть использовано для высокодисперсного распыления неметаллического расплава и других жидких сред.

Известны устройства для получения металлического порошка распылением расплава, содержащие корпус, камеру высокого давления для подачи сжатого газа - распылителя, сборный сердечник с расположенной по его оси эжекторной (сливной) трубкой для подачи расплава к месту распыления, завихритель с соплами (пазами) вокруг выпускного конца трубки, детали для поджатия уплотняющей и термоизолирующей трубку набивной массы [1]. Известное устройство для распыления расплавленного металла методом пульверизации позволяет получать порошок, с содержанием частиц крупностью менее 7410^-6 м 50% в среднем. Для дальнейшего повышения степени дисперсности порошка, получаемого с помощью такого устройства, требуется значительное повышение давления распыливающего газа. Однако и это не позволяет удовлетворять возрастающие требования к крупности и монодисперсности металлических порошков. Указанный недостаток устраняется в устройствах с применением дополнительных струй сжатого газа, воздействующих на факел распыленного расплава.

Известно устройство для получения металлического порошка из расплава [2] , имеющее корпус, камеру внутри его, сборный сердечник, эжекторную трубку, расположенную по оси корпуса и сердечника. В верхней (передней) части корпуса и сердечника находится завихритель с конусной поверхностью, плотно прилегающей к поверхности равной конусности в выходном отверстии корпуса. На конусной поверхности завихрителя выполнены прямолинейные пазы, образующие завихритель. Пазы сообщаются с камерой корпуса и с его выходным отверстием в окружающее пространство. На корпусе расположен штуцер для подвода сжатого газа в камеру корпуса. На передней части корпуса установлены патрубки для подачи сжатого газа для сдува факела распыла расплава. Сердечник заполнен внутри, вокруг эжекторной трубки, термоизолирующей и уплотнительной набивкой, поджимаемой гайкой и буксой. Воздействие на факел распыла расплава интенсивными потоками сжатого газа позволило повысить степень дисперсности получаемого порошка в 5-6 раз за счет уменьшения вероятности коагуляции (слипания) частиц факела, при прочих равных условиях. Но конструктивная особенность данного устройства не позволяет направить струи сжатого газа из патрубков к самому началу факела распыла и тем самым полнее использовать кинетическую энергию струй. К тому же при такой конструкции устройства весьма сложно установить и закрепить на передней части корпуса несколько патрубков с регулируемым направлением на факел распыла и подвести к ним газ с высоким давлением. Соответственно сложным является и обслуживание этого устройства.

Целью настоящего изобретения является устранение известных недостатков для дальнейшего повышения степени дисперсности порошка, получаемого распылением расплава, улучшения других качественных характеристик, а также упрощение и облегчение изготовления и обслуживания устройства.

Указанная цель достигается тем, что в данном устройстве для получения металлического порошка из расплава, имеющем корпус с камерой, сердечник, эжекторную трубку, расположенную по оси сердечника, завихритель в передней части сердечника с соплами (пазами) на его конусной поверхности, сообщающимися с камерой корпуса и его выходным отверстием, в передней части корпуса размещено сопловое вставное кольцо, имеющее на наружной цилиндрической поверхности кольцевую проточку, образующую вместе с кольцевой проточкой внутри корпуса герметичную кольцевую камеру высокого давления, сообщающуюся с выходом устройства через сопла, выполненные в сопловом кольце и направленные на факел распыла в непосредственной близости от места его образования, и смещенные относительно оси устройства по ходу в одну сторону, попарно диаметрально противоположные, а продолжения их касательны друг другу внутренними сторонами. На корпусе устройства имеются два штуцера, один для автономного подвода сжатого газа в камеру внутри корпуса, расходуемого для распыления расплава с образованием факела, второй для автономного подвода сжатого газа с более высоким давлением в кольцевую камеру высокого давления, используемого для интенсивного воздействия на факел распыла.

В случае, когда высокая степень дисперсности получаемого порошка не является необходимым условием, камеру высокого давления выполняют сообщающейся с камерой корпуса, и тогда на корпусе устройства устанавливается один штуцер для подачи сжатого газа.

Признаком новизны изобретения, в отличие от прототипа, авторы считают разработку и применение в передней части устройства вставного соплового кольца, позволившего выполнить сопла, направленные на факел распыла, в максимально возможной близости к месту образования факела и обеспечить подвод сжатого газа в эти сопла из общей кольцевой камеры, а в кольцевую камеру - через автономный, удобно и просто расположенный штуцер с оплюснутым приварным концом.

На чертеже изображен в разрезе общий вид устройства для получения металлического порошка распылением расплава.

Устройство для получения металлического порошка распылением расплава содержит корпус 1 с камерой 2, сердечник 3, завихритель 4 в передней части сердечника 3, прямолинейные пазы (сопла) 5, эжекторную трубку 6, расположенную в сердечнике 3 по его оси, вставное сопловое кольцо 7, кольцевую камеру 8, сопла 9 для сдува факела, сопло 10 выхода устройства. На корпусе 1 расположены штуцер 11 для подвода сжатого газа в камеру 2 и штуцер 12, сплюснутый около корпуса, для подачи сжатого газа в кольцевую камеру 8.

Сердечник 3 и соединенный с ним завихритель 4 заполнены внутри, вокруг эжекторной трубки 6, уплотняющей и термоизолирующей набивкой 13, поджимаемой гайкой 14 и буксой 15. Прямолинейные пазы 5 завихрителя 4 расположены на его конусной поверхности, каждый в плоскости, параллельной оси, и смещены, каждый в одну сторону по ходу на величину радиуса эжекторной трубки. Сопла 9 просверлены в сопловом кольце 7 в плоскости, параллельной его оси, под углом к выходу, попарно диаметрально противоположны, а их воображаемые продолжения на выходе касательны друг другу внутренними сторонами, т.е. оси сопел смещены от оси соплового кольца на величину их радиуса.

Кольцевая камера 8 образована кольцевой проточкой на цилиндрической поверхности соплового кольца 7 и кольцевой проточкой в передней части корпуса 1 с внутренней стороны.

Устройство работает следующим образом. Устанавливается устройство над ванной с расплавом. Нижний конец эжекторной трубки 6 погружается в расплав. Выходное отверстие (сопло) корпуса 1 направляется в камеру распыления установки под углом вверх (не показано). Сжатый газ подается по трубопроводу, через штуцер 11 в камеру 2 корпуса 1, через штуцер 12 сжатый газ подается в кольцевую камеру 8. Из камеры 2 сжатый газ по прямолинейным пазам 5 завихрителя 4 проходит в выходное сопло 10 устройства, при этом струи образуют общий сильно завихренный поток. Завихрения создают в самом потоке интенсивные упругие механические колебания высоких частот, в основном ультразвуковых. В то же время поток сжатого газа, выходя вокруг конца эжекторной трубки 6 с закручиванием, создает область значительного разрежения, которое создают ток расплава по каналу трубки, и с некоторой скоростью выбрасывает расплав в область завихрения. Под действием кинетической энергии струй газа и его аэродинамических вихрей выбрасываемый расплав разбивается на мелкие капли. Акустические колебания потока дополняют диспергирование капель расплава. Получаемый таким образом поток тонкодисперсных капель расплава вместе с потоком газа образуют факел распыла.

На этот факел, вблизи от места его образования, воздействуют высокоинтенсивные потоки сжатого газа, выходящего из кольцевой камеры 8 по соплам 9 с противоположных сторон попарно (2 или 4 сопла). При таком сдуве факела значительно усиливается эффект диспергирования капель, а сам факел сильно расширяется, концентрация капель в объеме уменьшается и значительно снижается вероятность столкновения капель, их слипания и увеличения их размеров. Далее капли, резко остывая, затвердевают, и образуется высокодисперсный порошок.

Предложенное конструктивное решение обеспечивает резкое повышение степени дисперсности получаемого порошка, а вследствие более резкого снижения температуры в факеле распыла при более резком расширении среды и разрыве капель и, следовательно, более резкой закалки поверхности капель, обеспечивается снижение окисления их поверхности, т.е. повышение качества порошка. При таком процессе образования частиц порошка их форма получается в основном рваная и деформированная. При распылении цинкового расплава сжатым воздухом, подаваемым в камеру 2 с давлением до 608 кПа, а в камеру 8 - с давлением до 1621 кПа, получен порошок с преобладанием частиц крупностью менее 510^-6 м.