УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОРОШКОВ

Устройство относится к области металлургии, а именно технике и технологии получения металлических порошков из их расплавов.
Известно устройство по получению порошка (СССР, патент №1704925, 1992), в котором подача расплава в распылительный узел производится по кварцевому каналу. Использование кварцевого канала в известном устройстве не позволяет распылять расплавы тугоплавких металлов и сплавов.
Известно устройство по получению порошка (RU, патент №110312, 2011), включающее плавильную печь, бункер, рукавный фильтр, вытяжной вентилятор, источник сжатого газа, распылительную форсунку с кольцевым каналом ввода газа. В известном устройстве плавление металла производится в индукционной печи, а подача расплава в распылительный узел производится по кварцевому каналу. Использование кварцевого канала в известном устройстве не позволяет распылять расплавы тугоплавких металлов и сплавов.
Известно устройство по получению металлических порошков (RU, патент №53950, 2006), включающая камеру распыления с устройством создания вихревого потока, узлы подачи металла и газа, емкость улавливания полученных порошков металла. К недостаткам известного устройства относится сложность регулирования удельного расхода распыляющего газа.
Известно устройство по получению металлических порошков (RU, патент №133445, 2013 прототип), включающее конусообразный индуктор и распылительную форсунку, выполненную в форме разомкнутого контура. К недостаткам известного устройства можно отнести невозможность получения порошков композиционного состава.
В основу полезной модели положена техническая задача создания устройства, которое обеспечит получение композиционных порошков состава металл-металл или металл-неметалл с размером частиц менее 100 мкм.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для получения композиционных порошков, содержащее многовитковый индуктор и силовой блок индуктора, бункер, рукавный фильтр, циркуляционный вентилятор, охладитель, каналы подачи рабочего газа, распыляющую форсунку, размещенную под нижним витком индуктора в непосредственной близости от нижнего витка и снабженную двумя каналами подвода рабочего газа, сменной сопловой вставкой, горловиной, крышкой, корпусом, выполненным с продольным радиальным разрезом, создающим в кольцевой конфигурации форсунки одиночный разрыв, согласно полезной модели, распыляющая форсунка снабжена дополнительно каналами подвода газопорошковой смеси, размещенными в крышке.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых представлена схема заявляемой установки (фиг. 1), модель распыляющей форсунки (фиг. 2), модель распыляющей форсунки в разрезе (фиг. 3).
Устройство (фиг. 1) содержит силовой блок индуктора 1, многовитковый индуктор 2, распыляющую форсунку 3 (далее по тексту форсунка), бункер 4, рукавный фильтр 5, циркуляционный вентилятор 6, охладитель 7, канал подвода рабочего газа 8. Стержневую заготовку 9 закрепляют на подъемном кронштейне 10 в верхней части бункера, причем продольная ось симметрии заготовки совпадает с продольной осью бункера.
Конструктивной основой установки являются бункер 4 и рукавный фильтр 5, соединенные между собой трубопроводами. Индуктор 2 и форсунка 3 закреплены на верхней части бункера, продольная ось симметрии индуктора и форсунки совпадают с продольной осью симметрии бункера, силовые выводы индуктора и подводящие каналы форсунки закреплены на боковой части бункера. Вентилятор 6 закреплен на верхней крышке корпуса рукавного фильтра и соединен с ним и с бункером трубопроводами.
Распыляющая форсунка содержит корпус 11, подводящий патрубок рабочего газа 12, сопловую вставку 13, крышку корпуса 14, канал подвода газопорошковой смеси 15, канал корпусного коллектора рабочего газа 16, канал подвода рабочего газа к сопловой вставке 17, канал подвода газопорошковой смеси к сопловой вставке 18, размыкающий зазор 19, входной радиальный канал сопловой вставки 20, выходное сопло сопловой вставки 21.
Установка (фиг. 1) работает следующим образом: силовой блок индуктора 1 осуществляет электропитание и охлаждение индуктора 2. Стержневая заготовка 9 поступает вдоль продольной оси в индуктор, где расплавляется. Расплавленный металл под действием силы тяжести поступает в центральную часть форсунку 3 и дробится газовым потоком, состоящим из рабочего газа и газопорошковой смеси. В процессе взаимодействия газопорошковой смеси и жидкого металла происходит образование множества капель, контакт жидкого металла с твердым компонентом газопорошковой смеси приведет к тому, что часть получаемого порошка будет иметь композиционную структуру. Распыленный материал охлаждается балластным газовым потоком, подаваемым циркуляционным вентилятором 6, и оседает на дне бункера 4 и на рукавном фильтре 5. Отработанный газ с избыточным давлением выбрасывается в атмосферу.
Полученный материал состоит из трех частей: порошок расплавляемого металла, порошок балластного материала (металлический или неметаллический), композиционный порошок. Разделение материала включает 2 стадии: 1) разделение общей массы по фракциям, 2) сепарация каждой фракции по принципу разности плотностей на 3 части (металл, металл, композит).
При работе установки заготовка перемещается сверху вниз вдоль продольной оси симметрии по направлению к нижней части бункера, при этом направление перемещения совпадает с продольной осью симметрии индуктора и форсунки. Начальное положение заготовки - нижний торец заготовки находится в одной плоскости с верхним витком индуктора, конечное положение заготовки - верхний торец заготовки находится от верхнего витка индуктора на расстоянии 2…5 диаметров заготовки. При работе установки происходит перемещение газового потока от выходного патрубка циркуляционного вентилятора в верхнюю часть бункера, затем вдоль продольной оси бункера в его нижнюю часть, затем в нижнюю часть корпуса рукавного фильтра, через рукавный фильтр, охладитель, затем во входной патрубок циркуляционного вентилятора.
Охлаждение порошка после получения происходит с помощью балластирующего газа того же состава, который используется в форсунке. Газ циркулирует по замкнутому контуру через фильтр и охладитель, что уменьшает его расход для охлаждения порошка. Избыток давления газа сбрасывается в атмосферу.
Использование индукционной печи большой мощности позволяет распылять металлы и сплавы с высокой температурой плавления. Принцип бесконтактного плавления исключает взаимодействие расплава с футеровкой, что позволяет распылять активные металлы и сплавы. Кроме того, отсутствие футеровки упрощает обслуживание установки и позволяет распылять материалы широкого диапазона температур плавления и химического состава.