Форсунка для распыления расплавленных металлов
Владельцы патента RU 2296648:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) (RU)
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для получения порошков распылением расплавленных металлов. Форсунка для распыления расплавленных металлов содержит корпус с кольцевой щелью для подачи горячего сжатого газа, ниппель с центральным каналом для подачи расплава и защитный чехол. В ниппеле и защитном чехле выполнены соосные сообщающиеся каналы, соединяющие кольцевую щель корпуса с центральным каналом ниппеля, для дополнительного рассредоточенного ввода горячего сжатого газа, обеспечивающего образование в центральном канале однородного потока газометаллической смеси и подачу ее в зону распыления, что позволяет повысить степень диспергирования металлических расплавов 3 ил.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для получения порошков распылением расплавленных металлов.
Известна форсунка для распыления расплавленных металлов, включающая корпус, газовую камеру и ниппель, снабженный кольцевым соплом для подачи металла к газовым соплам, одно из которых расположено в ниппеле внутри кольцевого сопла, при этом газовое сопло соединено с газовой камерой внешнего сопла радиальными каналами, а кольцевое сопло для подачи металла связано с полостью ниппеля осевыми каналами, расположенными вокруг внутреннего газового сопла [а.с. СССР 510317, М. Кл. В 22 F 9/00; В 05 В 9/00; В 22 Д 23/08, 1973].
Недостатками указанной форсунки является сложность (запутанность) конструкции, неудобство в эксплуатации, трудоемкость изготовления, низкая производительность, обусловленная зашлакованием внутреннего газового сопла и кольцевого сопла для подачи металла, низкая степень диспергирования расплава.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является форсунка для распыления расплавленных металлов, включающая корпус с кольцевой щелью для подачи сжатого газа, ниппель с центральным каналом для подачи расплава, снабженный теплоизоляционной набивкой и защитным чехлом, при этом выходная часть канала для подачи расплава выполнена в виде корпуса с углом при вершине, равным 10-60° [а.с. СССР №550235, М. Кл. В 22 Д 23/08; В 05 В 7/00; 1977].
Основными недостатками данной форсунки являются зарастание и закупорка центрального канала в сужающейся части ниппеля шлаком и оксидными пленами, что приводит к частым остановкам процесса распыления, снижению производительности и снижению степени диспергирования металлического расплава.
Данная форсунка для распыления расплавленных металлов имеет невысокий технический уровень, что обусловлено отсутствием возможности регулирования процесса распыления расплава, что, в свою очередь, отражается на стабильности работы форсунки и не позволяет добиться максимально возможной высокой производительности и степени диспергирования расплава.
В этой связи важнейшей задачей является создание новой конструкции форсунки для распыления расплавленных металлов с введением в ниппель и защитный чехол соосных сообщающихся между собой каналов для дополнительного ввода горячего сжатого газа в металл и образования газометаллической смеси в центральном канале, что обеспечивает формирование интенсифицирующего потока газометаллической смеси и подачу его в зону распыления, тем самым предотвращается закупорка центрального канала форсунки, повышается производительность форсунки с получением высокодисперсной порошковой продукции.
Техническим результатом заявляемой форсунки для распыления расплавленных металлов является создание нового типа форсунки с предварительным дроблением струи металла путем ввода горячего сжатого газа в движущийся расплав по центральному каналу ниппеля в зону распыления форсунки, что позволяет разработать новый технологический процесс диспергирования расплавленных металлов.
Указанный технический результат достигается тем, что форсунка для распыления расплавленных металлов включает корпус с кольцевой щелью для подачи горячего сжатого газа, ниппель с центральным каналом для подачи расплава и защитный чехол, снабженные соосными сообщающимися каналами, соединяющими кольцевую щель корпуса с центральным каналом ниппеля, для дополнительного рассредоточенного ввода горячего сжатого газа, обеспечивающего образование в центральном канале однородного потока газометаллической смеси и подачу ее в зону распыления.
Создание форсунки для распыления расплавленных металлов с соосными сообщающимися каналами в ниппеле и защитном чехле, соединяющими кольцевую щель корпуса с центральным каналом для ввода горячего сжатого газа, обеспечивающего формирование в центральном канале однородного потока газометаллической смеси и подачу ее в зону распыления, позволяет разработать новый технологический процесс с большей степенью диспергирования металлического расплава и увеличить процент выхода высокотонкой фракции в пульверизате.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена форсунка для распыления расплавленных металлов; на фиг.2 - увеличено расположение соосных сообщающихся каналов в продольном сечении; на фиг.3 - то же, в поперечных сечениях I-I, II-II и III-III.
Форсунка состоит из корпуса 1, ниппеля 2 с центральным каналом для подачи расплава, сопряженного с защитным чехлом 3, крышки 4 и металлопровода 5. Горячий сжатый газ через патрубок 6 поступает в кольцевую щель 7 корпуса 1 форсунки.
Ниппель 2 и прилегающий к нему защитный чехол 3 снабжены соосными, сообщающимися каналами 8 и 9 соответственно дополнительного рассредоточенного ввода газа для формирования и подачи однородного потока газометаллической смеси в зону распыления форсунки.
Соосные, сообщающиеся каналы 8 и 9 соответственно в ниппеле 2 и защитном чехле 3, расположенные в нескольких местах в поперечном и продольном направлениях (фиг.1), соединяют кольцевую щель 7 корпуса 1 с центральным каналом ниппеля 2, что обеспечивает рассредоточенный дополнительный ввод сжатого газа, предварительное дробление струи расплава и формирование однородного потока газометаллической смеси, поступающей в зону распыления, что позволяет интенсифицировать процесс распыления расплавленного металла.
Работа данной форсунки заключается в следующем.
Перед пуском производятся сборка и подготовка форсунки к распылению расплава. При этом производится проверка фиксированного положения (закрепления) защитного чехла 3 относительно ниппеля 2, соосности сообщающихся каналов 8 и 9 соответственно ниппеля 2 и защитного чехла 3, соединяющих кольцевую щель 7 корпуса 1 с центральным каналом, обеспечивающих дополнительный рассредоточенный ввод сжатого газа, формирование и подачу однородного потока газометаллической смеси в зону распыления на выходе форсунки. Расход дополнительно вводимого сжатого газа и степень диспергирования расплава регулируются направлением, величиной размеров диаметров и количеством соосных сообщающихся каналов 8 и 9 соответственно ниппеля 2 и защитного чехла 3 (фиг.2 и 3). Точно устанавливается и строго контролируется размер кольцевого зазора на выходе форсунки (фиг.1) между крышкой 4 и ниппелем 2 с центральным каналом (относительно центрального канала).
При пуске форсунки через патрубок 6 в кольцевую щель 7 и соосные сопрягающиеся каналы 8 и 9 подается горячий сжатый газ от источника под давлением до 60 атм. Истечение газа из кольцевого зазора создает в выходной части центрального канала вакуумное разрежение и тем самым обеспечивает поступление расплавленного металла по металлопроводу 5 в центральный канал ниппеля 2.
Струи горячего сжатого газа, поступающего из кольцевой щели 7 корпуса 1 по газоподводящим соосным, сообщающимся каналам 8 и 9 в центральный канал ниппеля 2 форсунки, внедряются в движущийся металлический расплав, пронизывая его делятся на более мелкие струйки, слои и пузырьки, перемешиваются с металлом, возмущают поток, вызывают турбулентное течение, тем самым обеспечивая формирование однородного потока газометаллической смеси и подачу в зону распыления на выходе форсунки.
Отбор горячего сжатого газа из кольцевой щели корпуса форсунки и ввод его в движущийся по центральному каналу ниппеля металл через соосные, сообщающиеся каналы ниппеля и защитного чехла с образованием однородного потока газометаллической смеси и подачу ее в зону распыления интенсифицирует процесс распыления, позволяет достичь высокой степени дисперсности пульверизата, вплоть до ультравысокой.
Таким образом, вышесказанное свидетельствует о выполнении предлагаемой форсунки в следующей совокупности условий:
предлагаемая форсунка для распыления расплавленных металлов с отбором горячего сжатого газа из кольцевой щели и вводом через соосные, сообщающиеся каналы в ниппеле и защитном чехле в движущийся по центральному каналу ниппеля металлический расплав с образованием однородной газометаллической смеси позволяет без особых затрат получить новый технологический процесс на более высоком уровне, обеспечивающем новые возможности повысить степень диспергирования металлических расплавов;
подтверждена возможность осуществления изобретения в соответствии с описанием и предлагаемым чертежом;
форсунка изобретения способна обеспечить достижение заявляемого технического результата.
Форсунка для распыления расплавленных металлов, содержащая корпус с кольцевой щелью для подачи горячего сжатого газа, ниппель с центральным каналом для подачи расплава и защитный чехол, отличающаяся тем, что ниппель и защитный чехол снабжены соосными сообщающимися каналами, соединяющими кольцевую щель корпуса с центральным каналом ниппеля, для дополнительного рассредоточенного ввода горячего сжатого газа, обеспечивающего образование в центральном канале однородного потока газометаллической смеси и подачу ее в зону распыления.
