Установка для получения заготовок самораспространяющимся высокотемпературным синтезом

 

Сущность изобретения: бункер для реакционной смеси 1 заполняют шихтой, затем включают привод 5, вращающийся диск 2, установленный в неподвижных щеках 3 и 4. При совпадении отверстия в подвижном диске 2 с отверстиями в щеках 3 и 4 шихта поступает через подводящую трубу 21 в полость реактора 8. После заполнения реактора шихтой включают привод 7 механизма уплотнения и происходит уплотнение шихты в реакторе 8 шнеком 6. Одновременно включают привод 13 механизма перемещения реактора и реактор 8 начинает движение вниз за счет взаимодействия ходовых винтов 14 с резьбовыми отверстиями в траверсе 12, жестко связанной с реактором 8. После предварительного уплотнения происходит предварительный нагрев шихты в реакторе 8 с помощью нагревательного элемента 10. После нагрева с помощью запальников в шихте инициируется реакция самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Затем включают привод 13 механизма перемещения реактора. Шток 15 нижним торцом упирается в раму и, преодолевая сопротивление пружины 16, осуществляет выталкивание заготовки. Команды на включение приводов, срабатывание запальников и толкателя подают блоком автоматического управления 19. Установка обеспечивает высокую производительность и полную автоматизацию процесса получения заготовок СВС. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для получения заготовок из порошковых материалов, и может быть использовано для производства заготовок самораспространяющимся высокотемпературным синтезом, например, для последующей их переработки в порошки, слитки.

Известно устройство для получения заготовок самораспространяющимся высокотемпературным синтезом "бомба постоянного давления", представляющее собой простейший реактор в виде цилиндрической емкости с крышкой, снабженной запальником для инициирования реакции СВ-синтеза и столиком для размещения порошковой формовки, а также прибором для контроля температуры горения реакционной смеси при синтезе [1] Для получения заготовки порошковую формовку помещают в емкость на столик, закрывают емкость крышкой и создают в ее объеме инертную газовую среду, после чего запальником инициируют реакцию синтеза. После охлаждения полученную заготовку извлекают.

Недостатками известного устройства являются малый объем получаемой заготовки, отсутствие возможности предварительного подогрева исходной формовки (что необходимо для получения заготовок из реакционных смесей с малой экзотермичностью), а также значительный объем выполняемых вручную операций при получении заготовки.

Наиболее близкой по технической сущности (прототипом) является установка для получения заготовок самораспространяющимся высокотемпературным синтезом, которая содержит четыре реактора выполненных в виде цилиндрических емкостей с герметичными крышками, снабженных запальниками для инициирования реакции синтеза, систему создания в реакторах требуемой газовой атмосферы (или вакуума), систему сброса давления, устройство для измерения температу ры горения реакционной смеси, а также систему управления для контроля работы установки при получении заготовки [2] Недостатками указанной установки являются малая производительность (не более 20 кг готового материала в смену), отсутствие возможности предварительного подогрева реакционной смеси, а также необходимость выполнения вручную операций заполнения реакторов и извлечения полученных заготовок, что существенно повышает время выполнения операции и связано с контактом персонала с токсичными порошками.

Недостатком известного устройства является также не возможность равномерного уплотнения реакционной смеси при заполнении реактора (формовании), что приводит к неоднородности состава и структуры получаемой заготовки и снижению ее качества. Сущность изобретения достигается тем, что установка для получения заготовок методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, содержащая реактор, запальники, устройство для контроля температуры горения и систему управления работой, согласно изобретению дополнительно содержит бункер для реакционной смеси (шихты), дозатор реакционной смеси, механизм уплотнения реакционной смеси, механизм перемещения реактора, механизм извлечения заготовки, а система управления работой выполнена в виде блока автоматического управления.

Дозатор реакционной смеси может быть выполнен в виде роторного питателя.

Механизм уплотнения реакционной смеси может быть выполнен в виде шнека.

Введение в состав установки бункера для реакционной смеси, дозатора реакционной смеси, механизма уплотнения реакционной смеси, механизма перемещения реактора, механизма извлечения заготовки и выполнение системы управления в виде блока автоматического управления позволяет полностью автоматизировать процесс получения заготовки самораспространяющимся высокотемпературным синтезом, а также повысить производительность устройства за счет полного устранения выполняемых вручную операций.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показал, что заявляемая установка для получения заготовок самораспространяющимся высокотемпературным синтезом отличается от прототипа тем, что в состав установки введены новые конструктивные элементы. Именно изменение конструкции сообщает установке новые свойства. Таким образом, заявляемое решение обладает "новизной".

Сравнение заявляемого решения с другими известными решениями в области порошковой металлургии, а также с известными решениями в смежных областях техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод об изобретательском уровне.

Сущность изобретения поясняется рисунками, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг. 2, 3 и 4 соответственно изображены взаимное расположение реактора, а также элементов механизма уплотнения реакционной смеси и механизма удаления заготовки при уплотнении шихты, осуществлении самораспространяющегося высокотемпературного синтеза заготовки и ее удалении из реактора.

Установка для получения заготовок самораспространяющимся высо котемпературным синтезом (фиг.1) содержит бункер для реакционной смеси (шихты) 1, дозатор реакционной смеси, состоящий из подвижного диска 2, неподвижных щек 3 и 4 и привода 5 подвижного иска. Дозатор выполнен в виде объемного питателя, что обеспечивает постоянство загружаемой в установку партии шихты, а также простоту реализации и надежность в эксплуатации. Дозатор может также быть выполнен в виде шнекового, конвейерного или лопастного питателя. В состав установки входят также механизм уплотнения шихты, включающий шнек 6 и привод 7 шнека, реактор 8, выполненный в виде цилиндрической емкости с открытыми торцами, в которой смонтированы запальники 9, нагревательный элемент сопротивления 10 в виде спирали и термодатчик 11. Механизм уплотнения реакционной смеси сообщается с дозатором реакционной смеси с помощью подводящей трубы 21. Конструкция механизма уплотнения реакционной смеси в виде шнека обусловлена относительно малыми размерами, простотой изготовления и надежностью в эксплуатации. Механизм уплотнения шихты может быть также выполнен в виде гидроцилиндра либо уплотняющего штока с виброприводом. Подача шихты от дозатора к механизму уплотнения реакционной смеси осуществляется посредством подводящей трубы 21. Реактор жестко соединен в траверсой 12, имеющей резьбовые втулки, в которые входят ходовые винты 14 механизма перемещения реактора, включающего также привод 13 ходовых винтов 14. В нижней части реактора 8 расположены шток 15 и пружина 16 механизма удаления заготовки, в состав которого входят также толкатель 17 и направляющий желоб 18. Работа установки контролируется системой управления, выполненной в виде блока автомати ческого управления (БАУ) 19, представляющего собой микроЭВМ. Детали и механизмы устройства смонтированы на раме 20.

Установка работает следующим образом.

Бункер 1 заполняется шихтой, после чего включается привод 5, вращающий подвижный диск 2 в неподвижных щеках 3 и 4. При совпадении отверстия в подвижном диске 2 с отверстиях в неподвижных щеках 3 и 4 шихта поступает через подводящую трубу 21 в полость реактора 8. После заполнения реактора шихтой включается привод 7 механизма уплотнения и происходит уплотнение шихты в реакторе 8 шнеком 6. Одновременно включается привод 13 механизма перемещения реактора и реактор 8 начинает движение вниз за счет взаимодействия ходовых винтов 14 с резьбовыми отверстиями в траверсе 12, жестко связанной с реактором 8 (фиг 2). Уплотнение шихты заканчивается после выхода шнека 6 из реактора 8. После окончания уплотнения происходит предварительный нагрев шихты в реакторе 8 с помощью нагревательного элемента 10 (в случае если нагрев необходим по технологическому циклу); температура нагрева контролируется с помощью термодатчика 11. По окончании нагрева с помощью запальников в шихте инициируется реакция самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, температура которой (температура горения) контролируется с помощью термодатчика 11 (фиг 3). После прохождения реакции синтеза вновь включается привод 13 механизма перемещения реактора и осуществляется движение реактора вниз. При этом шток 15 нижним торцом упирается в раму и, преодолевая сопротивление пружины 16, осуществляет выталкивание заготовки (фиг. 4). После окончания выталкивания срабатывает толкатель 17 и, воздействуя на заготовку, сталкивает ее в направляющий желоб 18, по которому заготовка удаляется из устройства. После окончания рабочего цикла с помощью привода 13 реактор возвращается в верхнее (исходное) положение, а шток 15 отжимается пружиной 16 в нижнее положение, при котором его тарельчатая часть перекрывает отверстие в донной части реактора 8, после чего устройство готово к выполнению следующего рабочего цикла. Команды на включение (выключение) приводов, срабатывание запальников и толкателя подаются блоком автоматического управления (БАУ) 19, на основе вводимой в блок программы (циклограммы процесса), параметры которой подобраны предварительно. Использование устройства для получения заготовок самораспространяющимся высокотемпературным синтезом обеспечивает по сравнению с известными устройствами следующие преимущества: значительное повышение производительности; полную автоматизацию процесса получения заготовок; устранение ручного труда и контакта персонала с токсичными порошковыми материалами; повышение качества получаемых заготовок за счет постоянства параметров проведения синтеза.

Формула изобретения

1. Установка для получения заготовок самораспространяющимся высокотемпературным синтезом, содержащая реактор, запальники, устройство для контроля температуры горения и систему управления, отличающаяся тем, что она снабжена бункером для реакционной смеси, дозатором реакционной смеси, механизмом уплотнения реакционной смеси, механизмом перемещения реактора и механизмом извлечения заготовок, а система управления выполнена в виде блока автоматического управления.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что дозатор реакционной смеси выполнен в виде роторного питателя.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что механизм уплотнения реакционной смеси выполнен в виде шнека.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4