Окно для контроля технологического процесса получения металлических порошков

Полезная модель относится к устройствам, предназначенных для получения газофазным методом высокодисперсных и ультрадисперсных металлических порошков.
В устройствах для получения порошков таким методом главным элементом конструкции является испаритель, включающий камеры плавления и испарения металла, функционально связанного с герметичной камерой конденсации, где пары расплава смешиваются с нейтральным газом с образованием металлического порошка заданного размера [1, 2, 3].
Однако многолетний производственный опыт получения порошков с использованием известных устройств выявил ряд недостатков, а именно, сложность или невозможность непрерывного контроля технологического процесса в части фиксации выброса из камеры испарения капель металла, нарушения сплошности и направления нисходящего потока металлического пара в камере конденсации, что в конечном итоге приводит к образованию разнородного по гранулометрическому составу металлического порошка, снижению выхода порошка заданной дисперсности.
Наиболее близким по технической сущности, достигаемому результату по устранению отмеченных недостатков является устройство для получения ультрадисперсных порошков металлов [4], где предусмотрен визуальный контроль за технологическим процессом через окно, размещенным на внешней стенке камеры конденсации. Компоновка элементов используемой конструкции окна приведена на фиг. 1, которая включает круглый металлический фланец 1, соединенный с патрубком корпуса камеры испарения, предназначенный для размещения смотрового стекла 2; прижимной круглый металлический фланец 3 для фиксации стекла; полость 4 для вакуумного уплотнения; элементы крепления 5 фланцев 1,3. Недостатком указанного конструктивного решения для визуального контроля технологического процесса является запыление поверхности стекла, обращенной во внутрь камеры испарения. По истечении некоторого времени наслоение пылевидных отложений порошка на стекле исключает возможность контроля за технологическим процессом. Кроме этого для изготовления элементов известной конструкции окна не создан технический регламент требования к выбору марочного состава и свойства стали, что не гарантирует надежность эксплуатации устройства для получения металлического порошка.
Профилактика очистки стекла связана с полной остановкой технологического процесса, что негативно влияет на технико-экономические показатели, в первую очередь, на производительность и качество конечной продукции.
В настоящей заявке на полезную модель поставлена задача минизировать недостатки существующего конструктивного решения окна камеры конденсации устройства для контроля технологического процесса получения ультрадисперсных порошков металла газофазным методом.
Поставленная задача решается тем, что в известном решении конструкции окна контроля получения металлических порошков, содержащее смотровое стекло, круглый металлический фланец для крепления к корпусу камеры конденсации, фланец прижимной для фиксации стекла, в полезной модели упомянутые фланцы выполнены из углеродистой стали, при этом во фланце для крепления к корпусу камеры конденсации со стороны, обращенной внутрь упомянутой камеры, установлена кольцевая вставка из нержавеющей стали с кольцевыми выточками различного диаметра и высоты стенок, между которыми выполнена полость для вакуумного уплотнения, смотровое стекло, выполненное из кварцевого стекла, размещено между внутренними стенками кольцевой выточки большего диаметра на глубину до поверхности стенки кольцевой выточки меньшего диаметра и полости вакуумного уплотнения и зафиксировано прижимным фланцем, при этом в нижней части сочленения поверхности смотрового стекла, обращенной внутрь камеры конденсации, и стенки кольцевой выточки меньшего диаметра вставки размещена металлическая щетка из углеродистой стали, а на внешней поверхности прижимного фланца напротив металлической щетки установлен плоский магнитный элемент с обеспечением фиксации упомянутой щетки около внутренней поверхности смотрового стекла.
На фиг. 2 изображен общий вид элементов конструкции окна камеры конденсации с продольным разрезом со смотровым стеклом 2; фланцем 1 для крепления к патрубкам корпуса конденсации (на фиг. не показаны); прижимным фланцем 3 для фиксации стекла 2; вставкой из нержавеющей стали 6 с разновысокими стенками 7, 8 и полостью 4 для вакуумного уплотнения; металлической щеткой 9, плоским магнитным элементом 10. Экспериментальным путем установлено, что щетка может быть выполнена из проволоки углеродистой стали диаметром 0,8-1,5 мм, сформированной в виде прямоугольника при соотношении сторон: длины и ширины к диаметру смотрового стекла равным (0,5-0,7):(0,1-0,2):1.
Сборку окна осуществляют в следующей последовательности: в кольцеобразную полость фланца 1 свободной посадкой размещают вставку 6 с фиксацией сварным швом 11, вакуумную полость 4 заполняют теплоизолирующим материалом. В кольцевую выточку большего диаметра (d1) со стенками 7 на глубину до поверхности стенок 8 кольцевой выточки меньшего диаметра (d2) вставляют смотровое стекло 2, которое фиксируется прижимным фланцем 3 креплением его с фланцем 1 крепежными элементами 5. Снизу в месте контакта стенки 8 со стеклом 2 размещают щетку 9, которая фиксируется около внутренней поверхности смотрового стекла 2 плоским магнитным элементом 10, установленным напротив на противоположной внешней поверхности прижимного фланца 3.
Указанное размещение магнитного элемента на поверхности прижимного фланца сохраняет устойчивую фиксацию щетки около внутренней поверхности смотрового стекла в периоды монтажных операций и пуска устройства получения металлического порошка. Экспериментально установлено, что постоянная устойчивая сила связи металлической щетки с магнитным элементом сохраняется только при использовании вставки из нержавеющей стали. При использовании в конструкции окна вставки из углеродистой стали притяжение металлической щетки к магнитному элементу практически отсутствует. При подготовке к работе устройства для получения металлического порошка собранную конструкцию окна размещают в стенках цилиндрических секций камеры конденсации. В процессе эксплуатации устройства при запылении смотрового стекла связку «щетка - плоский магнитный элемент» ручным усилием на магнит круговым движением перемещают по поверхности стекла, удаляя пылевые отложения с внутренней поверхности смотрового стекла.
Конструкция окна успешно опробована на полупромышленной установке при получении газофазным методом ультрадисперсных порошков из тяжелых цветных металлов, при этом для периодической очистки от пылевых отложений на внутренней поверхности смотрового стекла в качестве щетки использовали канцелярскую скрепку из углеродистой стали, которая соответствовала заявленным размерным соотношением сторон щетки к диаметру смотрового стекла и диаметра проволоки.
Источники информации.
1. RU 2219283 С2, 20.12.2003.
2. RU 2254963 C1, 27.06.2005.
3. RU 2410203 С1, 27.012011.
4. RU 2541326 С1, 10.02.2015.