УСТРОЙСТВО ПОЛУЧЕНИЯ МОНОДИСПЕРСНЫХ СФЕРИЧЕСКИХ ГРАНУЛ

Полезная модель относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам производства монодисперсных материалов, применяемых в регенеративных теплообменниках.
Известно устройство, реализующее способ получения монодисперсных сферических гранул (патент РФ N 2115514 МПК 6 В 22 Р 9/06, опуб. 20.07.1998 г.), содержащее нагреваемый тигель и закрепленную на его дне фильеру, блок возбуждения струи, блок поддавливания расплава, теплообменную камеру, регулятор температуры охлаждающего газа, сепаратор гранул, блок очистки охлаждающего газа и блок контроля размера гранул.
Однако это устройство имеет ограниченную по диаметру производимых гранул область применения в мелкодисперсной и крупнодисперсной областях, где не обеспечивается получение требуемого качества дисперсного материала.
7
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемо полезной модели является устройство получения монодиспесных гранул, реализующее способ, описанный в пат. RU №2174060, MПK B 22 Р 9/06, опубл. 17.09.2001, содержащее емкость для дозагрузки исходного диспергируемого материала, содержащего по крайней мере один из группы редкоземельных элементов: Y, La, Се, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Du, Tb, Dи, Но, Ег, Тm, Уb, верхний затвор, установленный на выходе емкости, блок измерения уровня расплава, поддавливаемого газом с помощью блока поддавливания. Расплав расположен в нагреваемом тигле с закрепленной на его дне фильере, выполненной из тугоплавкого металла, например молибдена, вольфрама или тантала, и установленной на входе теплообменной камеры. Устройство также содержит блок возмущения струи, вытекающей из фильеры, заряжающий электрод, расположенный вокруг зоны распада струи на капли и подключенный к зарядному блоку, отклоняющие электроды, установленные внутри теплообменной камеры и расположенные за заряжающим
электродом по ходу потока капель. Теплообменная камера соединена с блоком очистки охлаждающего инертного газа и регулятором его температуры и имеет блок контроля размера капель. Выходная часть теплообменной камеры служит для сбора монодисперсных гранул и имеет расположенный внутри сепаратор, служащий для сбора некондиционного материала, образующегося в пусковой период работы устройства, и нижний затвор, установленный на ее выходе.
Однако в таком устройстве возможна полная или частичная закупорка (забивка) фильеры твердыми микрочастицами, присутствующими в расплаве и имеющими поперечный размер больший чем диаметр фильеры и, следовательно, это может привести к остановке процесса диспергирования материала, что, в свою очередь, приводит к снижению надежности работы устройства в целом.
Технической задачей полезной модели является повышение надежности устройства получения монодисперсных сферических гранул
Технический результат достигается тем, что известное устройство получения монодисперсных сферических гранул, содержащее емкость для дозагрузки исходного диспергируемого материала, на выходе которой расположен верхний затвор, блок измерения уровня расплава, тигель с закрепленной на его дне фильерой, выполненной из тугоплавкого металла, например, молибдена, и установленной на входе теплообменной камеры, соединенной с блоком очистки, заряжающий электрод, подключенный к зарядному блоку, отклоняющие электроды, расположенные за заряжающим электродом и установленные внутри теплообменной, в выходной части которой установлен сепаратор и нижний затвор, снабжено трубой с электроклапаном, один конец которой соединен с тиглем, а другой опущен в сосуд с жидкостью, например, водой.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на изображено устройство получения монодисперсных сферических гранул,
Устройство получения монодисперсных сферических гранул, содержит емкость 1 для дозагрузки исходного диспергируемого материала 2, содержащего по крайней мере один из группы редкоземельных элементов: Y, La, Се, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Du, Tb, Dи, Но, Ег, Тm, Уb, верхний затвор 3, установленный на выходе емкости 1, блок измерения уровня 4 расплава 5, поддавливаемого газом с
помощью блока 6. Расплав 5 расположен в нагреваемом тигле 7 с закрепленной на его дне фильере 8, выполненной из тугоплавкого металла, например молибдена, вольфрама или тантала, и установленной на входе теплообменной камеры 9. Устройство также содержит блок возмущения 10 струи 11, вытекающей из фильеры 8, заряжающий электрод 12, расположенный вокруг зоны распада струи 11 на капли 13 и подключенный к зарядному блоку 14, отклоняющие электроды 15, установленные внутри теплообменной камеры 9 и расположенные за заряжающим электродом 12 по ходу потока капель 13. Теплообменная камера 9 соединена с блоком очистки 16 охлаждающего инертного газа и регулятором его температуры 17 и имеет блок контроля 18 размера капель 13. Выходная часть 19 теплообменной камеры 9 служит для сбора монодисперсных гранул 20 и имеет расположенный внутри сепаратор 21, служащий для сбора некондиционного материала 22, образующегося в пусковой период работы устройства, и нижний затвор 23, установленный на ее выходе. Тигель 7 соединен с одним концом трубы 24, имеющей электроклапан 25. Другой конец трубы 29 расположен в прозрачной емкости 26, заполненной жидкостью, например, водой.
Устройство получения монодисперсных сферических гранул работает следующим образом.
Загружают исходный диспергируемый химически активный материал в тигель 7 и емкость для дозагрузки 1 при закрытых верхнем 3 и нижнем 23 затворах. Заполняют тигель 7, емкость для дозагрузки 1 и теплообменную камеру 9 с выходной ее частью 19 через блок очистки 16 инертным газом с содержанием кислорода не более 0,0001 мол.%. Расплавляют исходный материал в тигле 7, затем из емкости дозагрузки 1 в тигель 7 дополняют диспергируемый материал 2 до заданного уровня расплава 5. Блоком поддавливания 6 расплава 5 формируют ламинарную струю расплава 11, которая распадается под действием возмущения, формируемого блоком 10 с заданной частотой.
На заряжающий электрод 12 от блока зарядки 14 подается увеличивающееся во времени ступенчатое напряжение, создающее заряжающее поле со ступенчато увеличивающейся во времени напряженностью. В этом поле происходит распад струи 11 и формирование капель 13. Начало каждой ступени напряжения
синхронизировано с моментом формирования капли 13, так как блок зарядки 14 и блок возмущения 10 работают синхронно. Длительность ступени напряжения на заряжающем электроде 12 равна периоду синусоидального сигнала возбуждения, вызывающего распад струи 11 на капли 13.
Последовательный ряд капель 13 на выходе из заряжающего электрода 12 получает ступенчатое изменение заряда. После зарядки N капель цикл зарядки повторяется. В области действия отклоняющих электродов 15 происходит разделение капель с разными зарядами и формирование N разряженных потоков капель.
В начальный пусковой период работы устройства при прохождении капель 13 внутри теплообменной камеры 9 и их кристаллизации образуются некондиционные гранулы 22, которые поступают в сепаратор 21. После стабилизации всех режимных параметров устройства и установления стационарного режима генерации капель 13 происходит формирование монодисперсных гранул 20, размер которых определяется блоком контроля 18, а заполняются они в выходной части 19 теплообменной камеры 9. В процессе работы устройства происходит уменьшение уровня расплава в тигле 7, измерение которого осуществляется блоком 4. При уменьшении уровня расплава более чем на 5% открывается верхний затвор 3 и производится дополнительное заполнение тигля 7 исходным диспергируемым материалом 2 до установления заданного уровня.
После заполнения выходной части 19 теплообменной камеры 9 монодисперсными гранулами открывается нижний затвор 23 и производится ее разгрузка.
г
изб
При закупорке фильеры 8 в теплообменную камеру 9 напускают инертный газ до давления P=P+РP,
г
где P - гидростатическое давление расплава;
изб
изб
P - избыточное давление, причем P≫0.
атм
Отключают блок поддавливания 6, открывают электроклапан 25, и давление в тигле 7 резко падает до давления окружающей среды P, возникает обратный перепад давления на фильере 8. Твердые микрочастицы отбрасываются потоком инертного газа, который из теплообменной камеры 9 через фильеру 8 поступает
в тигель 7 и через электроклапан 25 с трубой 24, опущенной в прозрачную емкость 26 с жидкостью, например, с водой, выходит в виде пузырьков газа. Это показывает, что фильера 8 очищена от твердых микрочастиц.
Затем восстанавливается давление инертного газа в теплообменной камере 9 до прежнего значения, закрывается электроклапан 25, блоком поддавливания 6 расплава 5 формируется ламинарная струя расплава 11. Процесс диспергирования материала продолжается.
Использование полезной модели обеспечивает повышение надежности работы устройства получения монодисперсных сферических гранул.