RU142884U1 - DEVICE FOR PRODUCING COMPOSITE POWDERS - Google Patents

Abstract

Устройство для получения композиционных порошков, содержащее многовитковый индуктор с силовым блоком, 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, отличающееся тем, что распыляющая форсунка снабжена дополнительно каналами подвода газопорошковой смеси, размещенными в крышке.A device for producing composite powders containing a multi-turn inductor with a power unit, a hopper, a bag filter, a circulation fan, a cooler, working gas supply channels, a spray nozzle located under the lower coil of the inductor in the immediate vicinity of the lower turn and equipped with two working gas supply channels, replaceable nozzle insert, neck, cover, body, made with a longitudinal radial section, creating a single gap in the annular configuration of the nozzle, characterized in that a spray nozzle is further provided with channels supplying powder mixture, arranged in the lid.

Description

Устройство относится к области металлургии, а именно технике и технологии получения металлических порошков из их расплавов.The device relates to the field of metallurgy, namely the technique and technology for producing metal powders from their melts.

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.A device for producing powder is known (USSR, patent No. 1704925, 1992), in which the melt is supplied to the spray unit through a quartz channel. The use of a quartz channel in a known device does not allow spraying melts of refractory metals and alloys.

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.A device for producing powder (RU, patent No. 110312, 2011) is known, including a melting furnace, a hopper, a bag filter, an exhaust fan, a source of compressed gas, a spray nozzle with an annular gas inlet channel. In a known device, the metal is melted in an induction furnace, and the melt is fed into the spray unit through a quartz channel. The use of a quartz channel in a known device does not allow spraying melts of refractory metals and alloys.

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.A device for producing metal powders is known (RU, patent No. 53950, 2006), including a spray chamber with a device for creating a vortex flow, nodes for supplying metal and gas, a collection capacity for the obtained metal powders. The disadvantages of the known device include the difficulty of controlling the specific flow rate of the spray gas.

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.A device for producing metal powders (RU, patent No. 133445, 2013 prototype) is known, including a cone-shaped inductor and a spray nozzle made in the form of an open loop. The disadvantages of the known device include the inability to obtain powders of a composite composition.

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.The utility model is based on the technical task of creating a device that will provide composite-metal or non-metal composite powders with a particle size of less than 100 microns.

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.This object is achieved in that a device for producing composite powders containing a multi-turn inductor and an inductor power unit, a hopper, a bag filter, a circulation fan, a cooler, working gas supply channels, a spray nozzle located under the lower coil of the inductor in the immediate vicinity of the lower turn and equipped with two working gas supply channels, a replaceable nozzle insert, a neck, a lid, a housing made with a longitudinal radial cut, creating in the annular configuration and nozzles a single gap, according to a utility model, the spray nozzle is additionally equipped with channels for supplying the gas-powder mixture located in the lid.

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).The essence of the utility model is illustrated by drawings, which show a diagram of the inventive installation (Fig. 1), a model of a spray nozzle (Fig. 2), a model of a spray nozzle in a section (Fig. 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.The device (Fig. 1) contains a power unit of the inductor 1, multi-turn inductor 2, a spray nozzle 3 (hereinafter referred to as a nozzle), a hopper 4, a bag filter 5, a circulation fan 6, a cooler 7, a channel for supplying working gas 8. The rod blank 9 is fixed on the lifting bracket 10 in the upper part of the hopper, and the longitudinal axis of symmetry of the workpiece coincides with the longitudinal axis of the hopper.

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.The structural basis of the installation are the hopper 4 and the bag filter 5, interconnected by pipelines. The inductor 2 and the nozzle 3 are fixed on the upper part of the hopper, the longitudinal axis of symmetry of the inductor and the nozzle coincide with the longitudinal axis of symmetry of the hopper, the power leads of the inductor and the supply channels of the nozzle are fixed on the side of the hopper. The fan 6 is mounted on the upper cover of the bag filter housing and connected to it and to the hopper by pipelines.

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.The spray nozzle comprises a housing 11, a supply pipe for the working gas 12, a nozzle insert 13, a housing cover 14, a channel for supplying a gas-powder mixture 15, a channel for a body manifold of a working gas 16, a channel for supplying a working gas to the nozzle insert 17, a channel for supplying a gas-powder mixture to the nozzle insert 18 , opening gap 19, the input radial channel of the nozzle insert 20, the output nozzle of the nozzle insert 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.The installation (Fig. 1) works as follows: the power unit of the inductor 1 provides power and cooling to the inductor 2. The rod blank 9 enters along the longitudinal axis into the inductor, where it is melted. The molten metal under the influence of gravity enters the Central part of the nozzle 3 and is crushed by a gas stream consisting of a working gas and a gas-powder mixture. During the interaction of the gas-powder mixture and liquid metal, many drops form, the contact of the liquid metal with the solid component of the gas-powder mixture will lead to the fact that part of the obtained powder will have a composite structure. The sprayed material is cooled by a ballast gas flow supplied by the circulation fan 6 and settles on the bottom of the hopper 4 and on the bag filter 5. The exhaust gas with excessive pressure is released into the atmosphere.

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).The resulting material consists of three parts: powder of molten metal, powder of ballast material (metallic or non-metallic), composite powder. The separation of the material includes 2 stages: 1) separation of the total mass into fractions, 2) separation of each fraction according to the principle of density difference into 3 parts (metal, metal, composite).

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.During installation, the workpiece moves from top to bottom along the longitudinal axis of symmetry towards the lower part of the hopper, while the direction of movement coincides with the longitudinal axis of symmetry of the inductor and nozzle. The initial position of the workpiece - the lower end of the workpiece is in the same plane as the upper coil of the inductor, the final position of the workpiece - the upper end of the workpiece is located from the upper coil of the inductor at a distance of 2 ... 5 diameters of the workpiece. During the operation of the installation, the gas flow moves from the outlet pipe of the circulation fan to the upper part of the hopper, then along the longitudinal axis of the hopper to its lower part, then to the lower part of the bag filter housing, through the bag filter, cooler, and then to the inlet pipe of the circulation fan.

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.The powder is cooled after production with the help of ballasting gas of the same composition used in the nozzle. The gas circulates in a closed circuit through a filter and a cooler, which reduces its flow rate for cooling the powder. Excess gas pressure is discharged into the atmosphere.

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.The use of a high-power induction furnace makes it possible to spray metals and alloys with a high melting point. The principle of non-contact melting eliminates the interaction of the melt with the lining, which makes it possible to spray active metals and alloys. In addition, the absence of a lining simplifies plant maintenance and allows spraying materials of a wide range of melting points and chemical composition.

Claims (1)

Устройство для получения композиционных порошков, содержащее многовитковый индуктор с силовым блоком, 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, отличающееся тем, что распыляющая форсунка снабжена дополнительно каналами подвода газопорошковой смеси, размещенными в крышке.

A device for producing composite powders containing a multi-turn inductor with a power unit, a hopper, a bag filter, a circulation fan, a cooler, working gas supply channels, a spray nozzle located under the lower coil of the inductor in the immediate vicinity of the lower turn and equipped with two working gas supply channels, replaceable nozzle insert, neck, cover, body, made with a longitudinal radial section, creating a single gap in the annular configuration of the nozzle, characterized in that a spray nozzle is further provided with channels supplying powder mixture, arranged in the lid.