Форсунка для газоструйного распыления жидкого металла

 

Изобретение относится к устройствам для производства металлических порошков распылением расплавов. Цель - повышение эффективности процесса распыления за счет увеличения эффективности взаимодействия газовых потоков струи металлического расплава. Жидкий металл из металлоприемника тонкой струей сливается вдоль оси форсунки. При соударении газовых струй из наружных и внутренних сопл форсунки со струей металла она дробится на мельчайшие капельки. Приближение выходных отверстий сопл к зоне распыления приводит к увеличению в этой зоне скорости газового потока, что повышает дисперсность порошка. Газ, воздействуя на выступы внутренних сопл, вызывает высокочастотные колебания сопл на упругих пластинах в диаметральной плоскости форсунки, что приводит к датабилизации газового потока и увеличению дисперсности порошка. Внутренние сопла с косым срезом вызывают отклонение газовых струй, перетекающих из сопл, что способствует уменьшению выхода пылевидных фракций и повышает выходы средних фракций. Таким образом, применение форсунки позволяет повысить выход годной фракции порошка и эффективность процесса распыления. 4 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 148277

А1 (д1) у В 22 F 9/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБР1ЛЕ, 1ИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

L (21) 4322769/23-02 (22) 29. 10.87 (46) 30.05.89. Бюл. 1Ф 20 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно — конструкторский институт металлургического машиностроения им. А.И. Целикова (72) B.M.Блехеров, Ф.С.Эдельман, Ф.С.Туганбаев и R.Т.Смирнов (53) 621.762.2 (088.8) (56) Розанов С.Д. и др. Получение порошков из расплавов. Обзорная информация, вып. 1. Черметинформация, 1983, с. 2, рис. 2 °

Порошковая металлургия, Р 2, 1971, с. 12, рис. 3(1) . (54) ФОРСУНКА ДЛЯ ГАЗОСТРУЙНОГО

РАСПЬШЕНИЯ ИЩКОГО МЕТАЛЛА (57) Изобретение относится к устройствам для производства металлических порошков распылением расплавов °

Цель — повышение эффективности процесса распыления за счет увеличения эффективности взаимодействия газовых потоков струи металлического расплаИзобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству металлических порошков методом газоструйного распыления расплава металла.

Цель изобретения — повьппение эффективности процесса распыления за счет увеличения эффективности взаимодействия газовых потоков со струей металлического расплава. ва. Жидкий металл из металлоприемника тонкой струей сливается вдоль оси форсунки. При соударении газовых струй из наружных и внутренних сопл форсунки со струей металла она дробится на мельчайшие капельки. Приближение выходных отверстий сопл к зоне распыления приводит к увеличению в этой зоне скорости газового потока, что повышает дисперсность порошка.

Газ, воздействуя на выступы внутренних сопл, вызывает высокочастотные колебания сопл на упругих пластинах в диаметральной плоскости форсунки, что приводит к дестабилизации газового потока и увеличению дисперсности а порошка ° Внутренние сопла с косым

9 срезом вызывают отклонение газовых струй, перетекаюших из сопл, что способствует уменьшению выхода пьлевид (в ных фракций и повышает выходы средних фракций. Таким образом, применение форсунки позволяет повысить выход годной фракции порошка и эффективность процесса распыления. 4 ил., табл. ЬР

На фиг. 1 изображена форсунка, продольный разрез на фиг, 2 — сечение А-А на фиг. 11 на фиг. 3 узел I на фиг. t (в увеличенном масштабе) на фиг. 4 — узел II на фиг. 3.

Предлагаемая форсунка содержит сварной кольцевой корпус 1 с центральным отверстием 2 для слива струи металла, и коллекторной полостью 3, сообщенной через отверстия 4 в корпу14827 з се и форсункодержатель 5 с источни— ком давления газа (не показан) .

В корпусе 1 под углом к его оси (соответствующей оси струи сливаемого металла) равномерно по окружности закреплены сопла (в конкретном случае — 6 шт). Каждое из сопл выполнено составным, состоящим из концентрично установленных наружного сопла

6 и внутреннего сопла 7. Внутренние

10 сопла 7 закреплены на упругих пластинах 8, размещенных в коллекторной полости 3 с воэможностью иэгибных колебаний в диаметральной плоскости

15 форсунки. Концы пластин 8, противоположные месту крепления внутренних сопл 7, жестко связаны с корпусом 1.

Внутренние сопла 7 выполнены удлиненными и выступающими эа срез внутренних сопл 6. Выходные отверстия 9 в

20 внутренних сопл 7 приближены к геометрическому фокусу распыления (точке пересечения оси слива струи металла и оси сопл). Наружное 6 и внутреннее 7 сопла образуют кольцевой профилированный канал 10 для истечения газа. Внутренние сопла 7 могут быть выполнены со стороны выходного отверстия 9 с косым срезом 11, обра30 щенным к оси форсунки. На наружной поверхности каждого внутреннего сопла 7 вблизи выходного отверстия 9 имеется выступ 12, служащий для возбуждения колебаний сопла 7 под действием газового потока, истекающего 35 из кольцевой щели 10. Выступ 12 может быть выполнен в виде цилиндрического выступающего стерженька. Кольцевой канал 10 и канал внутреннего сопла 7 могут иметь профиль, обеспечиваю40 щий до или сверхзвуковое истечение газа.

Форсунка работает следующим образом.

Из металлоприемника (не показан) 45 жидкий металл тонкой струей сливается вдоль оси форсунки через отверстия

2 в корпусе 1. При соударении слившихся газовых струй, истекающих с высокой скоростью из наружных и внут- 50 ренних сопл форсунки, со струей металла она дробится на мельчайшие капельки, кристаллизирующиеся в порошок.

Приближение выходных отверстий внутренних сопл 7 к зоне распыления приводит к увеличению в этой зоне скорости газового потока, что повышает дисперсность получаемого порошка

73 .а (т.е. повышает эффективность процесса распыления ) .

При этом гаэ, истекающий иэ кольцевых каналов 10, предотвращает набрызгивание металла на внутренние сопла 7, Этот же гаэ, воздействуя на выступы 12 на наружной поверхности внутренних сопл 7, вызывает высокочастотные колебания сопл 7 на упругих пластинках 8 в диаметральной плоскости форсунки, Это приводит к дестабилизации газового потока в зоне распыления и увеличению дисперсности получаемого порошка при одновременном уменьшении пыпевидных некондиционных фракций (-50 мкм). При выполнении внутренних сопл 7 с косым срезом газовые струи, истекающие из сопл 7, отклоняются в направлении к оси форсунки, что сокращает расстояние между соплами и зоной распыления и способствует уменьшению выхода пылевидных фракций и повышению выхода фракций средних размеров.

В таблице приведены результаты испытания предлагаемой форсунки в сравнении с форсункой-прототипом.

Использовалась форсунка с шестью соплами, угол наклона осей сопл к оси форсунки во всех случаях составлял

9с, диаметральное расстояние между осями сопл в плоскости нижнего торца корпуса форсунки 100 мм, диаметр центрального отверстия форсунки

50 мм, вылет внутренних сопл относительно наружных 100 мм. Косой срез на внутренних соплах выполнен под углом 20 к оси сопла.

Распыляли быстрорежущую сталь

Р6М5К5, температура слива расплава

1600 С. Средняя производительность распыления 37 кг/мин. Суммарный расход газа (азота) на форсунке 32

32 нм /мин, давление в коллекторной плоскости форсунки 0,7 МПа, расчетный расход газа на внутренних соплах форсунки 20 нм /мин. Частота колебав ний внутренних сопл форсунки 90 с", амплитуда колебаний 1,4 мм.

Как видно из таблицы (п. 2 и 3) предложенное техническое решение позволяет существенно повысить выход мелкодисперсной фракции (например, фракции — 315 мкм до 96X), исполнение форсунки с косым срезом на внутрен-! них соплах (п. 4) позволяет увеличить выход фракции средних размеров при сокращении количества пылевидной фракции (менее 50 мкм).

148) 7i 3

Таким образом, применение предлагаемой форсунки позволяет повысить выход годной фракции порошка и эфэективность процесса распыления.

Формула изобретения

1. Форсунка для газоструйного рас— пыПения жидкого металла, содержащая 10 кольцевой корпус с коллекторной полостью, сообщенной с источником давления газа, и закрепленные в корпусе сопла, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности процесса распыления за счет увеличения эффективности взаимодействия газовых потоков со струей металлического расплава каждое из сопл выполнено составным, состоящим из наружного

Тип форсунки

Размер фракции, мкм

Ф п/п

-50 +50 -100 +200 †1 -200 -315

+315 +500

-500

14,2 38,2 15,3

36 11,2 17 5

21,0 . 15, 2 206

22,2

9,15 11,85

8,7 21,7 28,8

3,9 20,2 30,0

1,4 2,0

37,4

Без внутренних сопл (прототип)

С жестко закрепленными внутренними соплами

С внутренними соплами, смонтированными с возможностью диаметральных колебаний

По п.3 с косым срезом на внутренних соплах и внутреннего сопл, установленных концентрично друг другу и независимо сообщенных с коллекторной полостью, причем наружное и внутреннее сопла образуют кольцевой профилированный канал для истечения газа, внутреннее сопло выполнено удлиненным, выступания щим за срез наружного сопла, с возбудителем колебаний в нижней части в виде выступа и установлено на упругих пластинках, закрепленных в коллекторной полости корпуса, с возможностью колебаний в диаметральной плоскости форсунки.

2. Форсунка по п.1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что внутреннее сопло со стороны выходного отверстия выполнено с косым срезом, обращенным к оси форсунки.

4162122

1482773

Фиг.

Составитель В.Рукин

Техред А.Кравчук

Корректор N.Âàñèëüeâà

Редактор В.Ковтун

Заказ 2739/12 Тираж 711 Подннсное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101