УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОВОГО РАСПЫЛЕНИЯ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА

Полезная модель относится к области порошковой металлургии, в частности к устройствам для распыления порошков и расплавленных металлов газовым потоком.
Известно устройство для распыления металлических порошков внешним кольцевым потоком сжатого газа посредством форсунки, в выходной части ниппеля которой, для повышения дисперсности получаемого порошка выполнены щелевидные пазы (Федорченко И.М., Андриевский Р.А. Основы порошковой металлургии. - Киев: Изд-во АН УССР, 1963. - 420 с.) для дополнительного ввода сжатого газа в зону распыления пленки расплава. Поступающие через щелевидные пазы струи газа внедряются в пленку расплава и создают в ней возмущения, способствующие образованию мелкодисперсных капель в факеле распыла.
Известна также форсунка для распыления расплавов металлов, в которой для повышения дисперсности получаемых порошков на движущуюся пленку жидкого металла накладываются возмущающие ее звуковые колебания, генерируемые спрофилированными определенным образом каналами для подачи распыляющего газа [Патент RU №2321475, МПК B22F 9/08. Форсунка для распыления расплавленных металлов / А.В. Кукса, А.В. Мольков, А.В. Губанов, С.В. Линьков. - заявл. 02.05.2006; опубл. 10.04.2008].
Недостатками конструкции являются отсутствие возможности регулирования давления газа, подаваемого в факел распыла, сложность конструкции и необходимость их охлаждения в рабочем режиме.
Известно устройство для распыления расплавленных металлов (Патент RU №2539512, С1 МПК B22F 9/08. - заявл. 23.09.2013; опубл. 20.01.2015, бюл. №2).
Устройство для распыления расплавленных металлов содержит корпус с крышкой и кольцевой полостью, соединенной с газопроводом для подачи нагретого сжатого газа, ниппель с центральным каналом для подачи расплава металла и дополнительный газопровод, соединенный с кольцевой полостью посредством золотникового клапана, содержащего вращающийся золотник цилиндрического сопла. Вращающийся золотник выполнен с полукруглыми вырезами, равномерно расположенными по его окружности. Давление в дополнительном газопроводе и диаметр цилиндрического сопла определены математическими формулами.
К недостаткам данного устройства можно отнести повышенную сложность конструкции и необходимость применения привода для вращения золотника.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для распыления расплавленных металлов, состоящее из патрубка газопровода для подачи сжатого газа в корпус с золотником и соплом, стакана с ниппелем, через канал которого расплав металла заливается в отверстие золотника и зазор между его наружным конусом и кольцеобразным соплом с равномерно выполненными по его окружности вырезами с полукруглыми вставками, высота которых в зазоре определяет его величину, регулируемую с помощью пружин. Скорость струи газа, выходящей из зазора, регулируется путем изменения положения золотника относительно сопла за счет резьбового соединения между корпусом и стаканом.
Разработка инструментальной оснастки и режимов диспергирования порошков припойных алюминиевых сплавов. Усков И.В., Горохов Ю.В., Губанов И.Ю., Губанова М.И. Лесив Е.М. Металлург. 2018. №6. С. 96-99. Данное устройство принимаем за прототип.
Недостаток устройства - отсутствие возможности контроля и фиксации заданной величины зазора между золотником и соплом и, следовательно, соответствующей ему скорости газа.
Техническим результатом является возможность установки заданной величины зазора между соплом и золотником.
Достигается это тем, что устройство для газового распыления расплавленных металлов, содержащее корпус и размещенные в нем подпружиненный золотник с вырезами и сопло, выполненное с равномерно расположенными симметрично вырезам золотника каналами для размещения съемных полукруглых вставок с пружинами, с образованием зазора между наружным конусом золотника и поверхностью сопла, футерованный стакан, соединенный по резьбе с корпусом и выполненный с возможностью регулировки упомянутого зазора посредством осевого перемещения подпружиненного золотника, размещенный в стакане ниппель с каналом для подачи расплавленного металла через отверстие золотника и патрубок газопровода для подачи сжатого газа в корпус и зазор между наружным конусом золотника и поверхностью сопла, при этом, наружная поверхность стакана выполнена со шкалой для определения величины зазора между наружным конусом золотника и поверхностью сопла.
Устройство иллюстрируется на фиг. 1, 2, и содержит патрубок газопровода 1 для подачи сжатого газа в корпус 2 и в регулируемый зазор между наружным конусом золотника 4 и соплом 5, ниппель 3 с центральным каналом для подачи расплава металла в зону распыления через отверстие золотника 4, съемные полукруглые вставки 6, опирающиеся на пружины 7, расположенные в симметрично выполненных вырезам золотника полукруглых каналах конусной части сопла (фиг. 1). Корпус 2 соединен по резьбе с футерованным стаканом 8. Величина зазора между наружным конусом золотника 4 и поверхностью сопла 5 регулируется осевым перемещением подпружиненного золотника 4 с помощью резьбового соединения корпуса 2 со стаканом 8 и выставляется по шкале (фиг. 2), нанесенной на боковой поверхности футерованного стакана 8.
Устройство работает следующим образом. Через патрубок газопровода 1 в полость корпуса 2 подается сжатый газ (азот с контролируемым содержанием кислорода). Из полости корпуса газ истекает в регулируемый зазор между кольцеобразным конусом золотника 4 и соплом 5 с полукруглыми вставками 6, равномерно расположенными в вырезах по его окружности. Скорость струи газа в зазоре между наружным конусом золотника 4 и конусом сопла 5 регулируется посредством изменения положения золотника 4 относительно сопла 5 с помощью пружин 7 и резьбового соединения корпуса 2 со стаканом 8. В свою очередь, по шкале, выполненной на наружной поверхности стакана 8, устанавливают величину зазора, соответствующего заданной скорости распыляющей струи газа, которая обеспечивает получение нужного фракционного состава порошка. Зная величину зазора, задают осевое перемещение золотника, который определяет величину площади поперечного сечения зазора между наружной поверхностью золотника 4 и внутренней поверхностью сопла 5.
Таким образом, предлагаемое устройство для распыления расплавленного металла обеспечивает предварительную установку зазора между соплом и золотником по шкале, нанесенной на наружную поверхность стакана, и дает возможность получение нужного фракционного состава порошка. При этом без усложнения конструкции устройства повышается надежность настройки его параметров в процессе работы.
Предлагаемое устройство за счет регулирования заданной скорости подачи газа и фиксации необходимого положения золотника, обеспечивает создание условий в распыляющей газовой струе для контроля фракционного состава нарабатываемого металлического порошка.