CZ2021262A3 - Způsob a zařízení pro přípravu kovové pěny - Google Patents

Abstract

Způsob přípravy kovové pěny z taveniny kovu, při kterém se promíchává tavenina kovu (9) obsahující do 25 % obj. alespoň jednoho stabilizátoru, přičemž se do ní vhání plyn, který jí probublává a napěňuje ji, čímž se vytváří napěněná tavenina (9) kovu, která po svém zatuhnutí vytváří kovovou pěnu spočívá v tom, že se na taveninu (9) kovu během jejího napěňování působí translačním elektromagnetickým polem s amplitudou magnetické indukce o velikosti 2 až 6 mT, v důsledku čehož v tavenině (9) vznikají Lorenzovy síly fL, které působí na bubliny plynu v tavenině (9) a urychlují pohyb bublin stabilizovaných stabilizátorem/stabilizátory směrem k hladině taveniny (9), což brání jejich shlukování do větších celků. Dále se popisuje i zařízení pro přípravu kovové pěny způsobem podle vynálezu.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu pro přípravu kovové pěny, při kterém promíchává tavenina kovu obsahující do 25 % obj. alespoň jednoho stabilizátoru, přičemž se do ní vhání plyn, který jí probublává anapěňuje ji, čímž se vytváří napěněná tavenina kovu, která po svém zatuhnutí vytváří kovovou pěnu.

Vynález se dále týká také zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Kovová pěna, nebo také kovový celulámí systém, je specifický materiál, jehož základ tvoří kov (nejčastěji hliník nebo jeho slitina) a jehož struktura je vylehčená vzduchovými bublinami. Obvyklá pórovitost dosahuje 75 až 90 % obj. I přes tuto poměrně velkou pórovitost si však tento materiál zachovává mechanické vlastnosti výchozího kovu a dosahuje vysokého poměru pevnosti k hmotnosti; současně se vyznačuje dobrými tepelně izolačními vlastnostmi, schopností tlumit zvuk i nárazy a odstínit některé druhy ionizujícího záření (rentgenové záření, gama záření a neutronové záření). Použití tohoto materiálu umožňuje bez snížení pevnosti a odolnosti snížit hmotnost různých součástek a celých konstrukcí. Díky tomu je kovová pěna velmi dobře využitelná v řadě různých oborů - ve stavebnictví (např. jako izolační stavební materiál), dopravě (snížení hmotnosti dopravních prostředků, zejména plavidel), vojenském průmyslu (výroba lehkých, a přitom účinných pancířů), zdravotnictví (výroba lehkých protéz), kosmickém průmyslu apod.

Pro přípravu kovové pěny se v současné době používají dva principiálně odlišné postupy.

První z nich spočívá ve vtlačování vhodné příměsi do struktury roztaveného kovu, přičemž se tato příměs v nějaké fázi přípravy pěny odstraní. Jako vhodná příměs se používají především hydridy kovu (nejčastěji titanu), které se při teplotách nad teplotou tání hliníku (660 °C) rozkládají a uvolňují vodík a CO2, které zvětšují objem výchozího kovu a vytváří v jeho struktuře množství dutin - viz např. US 2983597, US 3005700 nebo US 4973358. Kromě toho je známé také použití soli (NaCl, teplota tání 801 °C), která zůstává zakomponovaná ve struktuře kovu v pevném stavu a po jeho vychladnutí se z něj vymyje.

Druhý ze způsobů spočívá v napěňování taveniny kovu vháněním vhodného plynu (např. dusík, vzduch, argon); v některých případech jev tavenině kovu navíc obsažený vhodný stabilizátor, např. částice karbidu křemíku nebo oxidu hliníku apod., který svou přítomností stabilizuje vytvářené plynové bubliny.

Nevýhodou stávajících způsobů pro přípravu kovových pěn je to, že při nich nedochází a z principu ani nemůže docházet, k žádnému řízenému ovlivňování struktury kovové pěny a rozmístění a tvarů dutin v ní. Bubliny plynu probublávajícího taveninou přitom mají tendenci se vzájemně spojovat do větších celků, které vztlaková síla vytlačuje na hladinu taveniny. Výsledná struktura kovové pěny je tak čistě náhodná a není v celém objemu kovové pěny rovnoměrná (díky čemuž nemusí být rovnoměrné ani mechanické vlastnosti kovové pěny). Jednotlivé póry ve struktuře pěny mají nestejnoměrnou velikost - průměr cca 3 až 10 mm, případně až 25 mm, přičemž jejich stěny mají tloušťku jen kolem 50 pm, kvůli čemuž nedosahuje pěna požadovaných parametrů a při její zátěži dochází k jejímu borcení. Hustota takto připravené pěny je dána velikostí a hustotou pórů, konkrétními technologickými parametry její přípravy, chemickým složením výchozího kovu, druhem a množstvím stabilizátoru/stabilizátorů, druhem a množstvím materiálu pro tvorbu pórů, a obvykle se pohybuje od 100 kg-m’³ do 540 kg-m’³.

- 1 CZ 2021 - 262 A3

Cílem vynálezu je navrhnout způsob pro přípravu kovové pěny, který by odstranil nevýhody stavu techniky a umožnil řídit tvar a rozmístění dutin ve struktuře kovové pěny.

Cílem vynálezu je také navrhnout zařízení k provádění tohoto způsobu.

Podstata vynálezu

Cíle vynálezu se dosáhne způsobem přípravy kovové pěny ztaveniny kovu, při kterém se promíchává tavenina kovu obsahující do 25 % obj. alespoň jednoho stabilizátoru, přičemž se do ní vhání plyn, který jí probublává a napěňuje ji, čímž se vytváří napěněná tavenina kovu, která po svém zatuhnutí vytváří kovovou pěnu, j ehož podstata spočívá v tom, že na taveninu kovu se během jejího napěňování působí translačním elektromagnetickým polem s amplitudou magnetické indukce o velikosti 2 až 6 mT, s výhodou 2,5 až 4,5 mT. V důsledku toho vznikají v tavenině Lorenzovy síly které působí na bubliny plynu v tavenině, které napomáhají jejich stabilizaci stabilizátorem/stabilizátory a urychlují pohyb stabilizovaných bublin směrem k hladině taveniny, což brání jejich shlukování do větších celků.

Translační elektromagnetické pole se vytváří např. elektromagnetickou cívkou napájenou alespoň třífázovým elektrickým proudem, která je rozdělená do alespoň šesti elektricky oddělených segmentů uspořádaných do skupin, v rámci kterých jsou jednotlivé segmenty propojeny antiparalelně, přičemž každá skupina obsahuje stejný počet segmentů a všechny segmenty jedné skupiny se napájí stejnou fází elektrického proudu, jinou než ostatní skupiny, přičemž mezi dvěma segmenty jedné skupiny je fyzicky vložen jeden segment každé další skupiny.

Ve výhodné variantě provedení se translační elektromagnetické pole se vytváří elektromagnetickou cívkou napájenou třífázovým elektrickým proudem, která je rozdělená do šesti segmentů, přičemž první segment je antiparalelně propojený se čtvrtým segmentem, druhý segment je antiparalelně propojený s pátým segmentem a třetí segment je antiparalelně propojený se šestým segmentem.

První segment a šestý segment elektromagnetické cívky přitom mají s výhodou 1100 až 1600 závitů, druhý segment a pátý segment elektromagnetické cívky mají s výhodou 1050 až 1550 závitů a třetí segment a čtvrtý segment elektromagnetické cívky pak s výhodou 600 až 1050 závitů.

Cíle vynálezu se dosáhne také zařízením pro přípravu kovové pěny, které obsahuje napěňovací nádobu s alespoň jedním průchodem pro hřídel míchadla a přívodní trubici tlakového plynu, přičemž vně napěňovací nádoby je po alespoň části její světlé výšky H uspořádaná alespoň jedna elektromagnetická cívka rozdělená do alespoň šesti elektricky navzájem oddělených segmentů sdružených do skupin, v rámci kterých jsou jednotlivé segmenty propojené antiparalelně, přičemž každá skupina obsahuje stejný počet segmentů a mezi dvěma segmenty jedné skupiny je fyzicky vložen jeden segment každé další skupiny, přičemž každá skupina segmentů je propojená s odlišným fázovým výstupem zdroje elektrického proudu, nebo je opatřená prostředky pro připojení k němu.

Ve výhodné variantě provedení je elektromagnetická cívka rozdělená do šesti segmentů, přičemž první segment je antiparalelně propojený se čtvrtým segmentem, druhý segment s pátým segmentem a třetí segment se šestým segmentem. První a šestý segment přitom mají s výhodou 1100 až 1600 závitů, druhý a pátý segment 1050 až 1550 závitů a třetí a čtvrtý segment 600 až 1050 závitů.

Napěňovací nádoba má s výhodou tvar obráceného komolého kužele, který brání vzniku středového víru při pomíchávání taveniny.

-2 CZ 2021 - 262 A3

Homi vnitřní průměr D2 napěňovací nádoby je s výhodou rovný polovině světlé výšky H této nádoby a poměr D2/D1 horního vnitřního průměru D2 napěňovací nádoby a spodního vnitřního průměru Di napěňovací nádoby je s výhodou roven 1,1 až 1,2.

Objasnění výkresů

Na přiložených výkresech je na obr. 1 schematicky znázorněný průřez jednou variantou zařízení pro přípravu kovové pěny podle vynálezu, na obr. 2 průřez druhou variantou tohoto zařízení s odlišným uspořádáním přívodu plynu do taveniny kovu, a na obr. 3 průřez třetí variantou tohoto zařízení s výhodnou variantou konstrukce elektromagnetické cívky. Dále je na obr. 4 schematicky znázorněné vhodné propojení segmentů elektromagnetické cívky pro případ, kdy tato cívka obsahuje 6 segmentů, na obr. 5 zapojení zdroje třífázového elektrického proudu tvořeného regulačním autotransformátorem s kompenzačními kapacitory a rezistory, na obr. 6a silové působení na bublinu plynu v tavenině kovu při přípravě kovové pěny způsobem podle vynálezu v blízkosti středu napěňovací nádoby, a na obr. 6b silové působení na bublinu plynu v tavenině kovu při přípravě kovové pěny způsobem podle vynálezu v blízkosti vnější stěny napěňovací nádoby.

Příklady uskutečnění vynálezu

Způsob pro přípravu kovové pěny podle vynálezu a podstata zařízení k provádění tohoto způsobu budou níže vysvětleny s přihlédnutím k obr. 1 až obr. 6b, na kterých jsou schematicky znázorněné průřezy třemi příkladnými variantami tohoto zařízení, vhodné propojení segmentů elektromagnetické cívky, vhodné zapojení zdroje třífázového elektrického proudu a silové působení na bublinu plynu v tavenině kovu v blízkosti středu a vnější stěny napěňovací nádoby.

Zařízení pro přípravu kovové pěny podle vynálezu obsahuje napěňovací nádobu 1, která je uzavíratelná víkem 2. Napěňovací nádoba 1 a všechny její součásti jsou vytvořeny z vhodného žáruvzdorného materiálu, jako např. oceli 1.4841 (AISI314, ČSN 17252), oceli 1.4845 (AISI 310, ČSN 17252), křemenu apod. Ve víku 2 napěňovací nádoby 1 je vytvořen průchod 23 pro přívodní trubici 3 tlakového plynu opatřenou mimo napěňovací nádobu 1 vstupem 31 tlakového plynu pro připojení neznázoměného zdroje tlakového plynu, a průchod 24 pro hřídel 4 míchadla 41, který je spojený s pohonem 42 uspořádaným mimo napěňovací nádobu L Ve variantě provedení znázorněné na obr. 1 je hřídel 4 míchadla 41 uložený částí své délky v přívodní trubici 3 tlakového plynu, takže je ve víku 2 napěňovací nádoby 1 vytvořený pouze jeden průchod 23=24; ve variantách provedení znázorněných na obr. 2 a obr. 3 prochází hřídel 4 míchadla 41 a přívodní trubice 3 tlakového plynu víkem 2 samostatně. Výhodou této varianty je možnost použití přívodní trubice 3 tlakového plynu menšího vnitřního průměru a s tím spojená tvorba plynových bublin menších rozměrů. Vedení přívodní trubice 3 tlakového plynu a hřídele 4 míchadla 41 přes víko 2 napěňovací nádoby Ije nejvýhodnější variantou; obecně ale lze přívodní trubici 3 tlakového plynu a/nebo hřídel 4 míchadla 41 do vnitřního prostoru napěňovací nádoby 1 zavést jinak, např. přes průchod/průchody v jejím plášti a/nebo dně apod.

Ve výhodné variantě provedené znázorněné na obr. 1 až 3 je napěňovací nádoba 1 ve své horní části vedením 5 vytvořeným z žáruvzdorného materiálu propojená s vnitřním prostorem slévárenské formy 6. Vnitřní prostor této slévárenské formy 6 je v případě potřeby dále propojený, s výhodou na opačné straně, než do které je vyústěno vedení 5, s vývěvou 7.

Po celém obvodu napěňovací nádoby 1 je uspořádaná alespoň jedna vrstva tepelné izolace 8 tvořené některým ze známých tepluodolných izolačních materiálů, např. na bázi vláken oxidu hlinitého, oxidu křemičitého apod. Dno a víko 2 napěňovací nádoby 1 jsou s výhodou opatřené stejnou tepelnou izolací, případně je dno a/nebo víko 1 napěňovací nádoby 2 vyrobené (alespoň částečně) přímo z takového materiálu.

-3CZ 2021 - 262 A3

Napěňovací nádoba 1 má s výhodou tvar obráceného komolého kužele. Tento tvar umožňuje optimální pohyb bublin plynu vháněného přívodní trubicí 3 do taveniny 9 kovu směrem k vedení 5 a současně při promíchávání taveniny 9 kovu brání vzniku středového víru. V nej výhodnější variantě provedení je horní vnitřní průměr D2 napěňovací nádoby 1, tj. vnitřní průměr napěňovací nádoby j_na jejím horním konci, rovný polovině světlé výšky H této nádoby 1, a poměr D2/D1 horního vnitřního průměru D2 napěňovací nádoby 1 a spodního vnitřního průměru Di napěňovací nádoby 1, tj. vnitřního průměru napěňovací nádoby 1 na jejím spodním konci, roven 1,1 až 1,2. Během experimentů bylo zjištěno, že při této konstrukci napěňovací nádoby 1 zachytí každá bublina taveniny 9 během svého pohybu optimální množství částic stabilizátoru/stabilizátorů (viz níže) pro dosažení vysoké stability připravované kovové pěny. V dalších variantách provedení je však možné použít napěňovací nádobu 1 v podstatě libovolného jiného tvaru.

Míchadlo 41 je ve výhodné variantě provedení opatřeno dvěma nad sebou uspořádanými oběžnými koly 43, z nichž každé obsahuje čtyři rovnoměrně uspořádané oběžné lopatky 44 vytvořené ze žáruvzdorné oceli. V nej výhodnější variantě provedení mají tyto oběžné lopatky 44 sklon vůči podélné ose hřídele míchadla 41 30 až 45°, a míchadlo 41 je v napěňovací nádobě 1 uspořádáno tak, že výška h spodní hrany oběžných lopatek 44 jeho spodního oběžného kola 43 nad dnem napěňovací nádoby 1 je rovná 1/3 až 3/4 průměru d těchto lopatek 44. V dalších variantách provedení je však možné použít míchadlo 41 libovolné jiné konstrukce nebo typu - míchadlo 41 může např. obsahovat jiné uspořádání a/nebo jiný počet oběžných kol 43 (vč. jednoho) a/nebo lopatek 44, případně může obsahovat tzv. turbínové lopatky - tj. lopatky, jejichž plocha je uspořádaná rovnoběžné nebo téměř rovnoběžně s podélnou osou hřídele míchadla 41, atd.

Po obvodu napěňovací nádoby 1, s výhodou na vnější straně tepelné izolace 8, je uspořádána elektromagnetická cívka 10 opatřená neznázoměnými prostředky pro připojení k neznázoměnému zdroji elektrického proudu. Tato elektromagnetická cívka 10 je s výhodou uspořádána po celé výšce napěňovací nádoby 1, jak je znázorněno v provedení na obr. 1, obr. 2 i obr. 3, avšak v neznázoměných variantách provedení může být uspořádána jen po její světlé výšce, případně jen po části její (světlé) výšky. Tato elektromagnetická cívka 10 je určena pro vytvoření translačního elektromagnetického pole a je s výhodou tvořená elektricky navzájem oddělenými segmenty 101, 102, 103, 104, 105, 106. Magnetická indukce B elektromagnetické cívky 10 je charakterizována Biot - Savartovým zákonem. Pro vytvoření vhodného translačního elektromagnetického pole se použije elektromagnetická cívka 10 s počtem segmentů 101,102,103. 104. 105. 106. který je dán celým násobkem počtu fází napájecího elektrického proudu, přičemž minimální násobek je dvojnásobek. Minimálním počet fází napájecího proudu jsou tři fáze - při nižším počtu fází by docházelo k nežádoucímu kmitání vytvářeného elektromagnetického pole; minimální počet segmentů elektromagnetické cívky 10 tak je 6. Při sinusovém napájení vytváří každý segment 101, 102, 103, 104, 105, 106 elektromagnetické cívky 10 v každém bodě taveniny 9 dílčí stojaté sinusové pole. Součtem všech těchto dílčích stojatých sinusových polí napájených elektrickým proudem s fázovým posuvem se pak vytvoří stejnoměrné translační elektromagnetické pole působící v celé výšce cívky 10.

V dalších variantách může být pro napájení jednotlivých segmentů 101, 102, 103, 104, 105, 106 elektromagnetické cívky 10 použitý elektrický proud s jiným časovým průběhem než sinusovým, musí se ale jednat o definovaný, s výhodou symetrický průběh.

Na obr. 3 je schematicky znázorněné provedení zařízení pro přípravu kovové pěny podle vynálezu s elektromagnetickou cívkou 10 tvořenou šesti elektricky navzájem oddělenými segmenty 101, 102, 103, 104, 105, 106, která je symetrická se středem symetrie mezi segmenty 103 a 104. První segment 101 se čtvrtým segmentem 104 (počítáno od spodu), druhý segment 102 s pátým segmentem 105 a třetí segment 103 se šestým segmentem 106 jsou přitom navzájem zapojené antiparalelně a jsou propojené s neznázoměným zdrojem třífázového proudu každá dvojice segmentů 101, 104 a 102, 105 a 103, 106 s jedním jeho fázovým výstupem - viz obr. 4, na kterém je schematicky znázorněné výhodné propojení segmentů 101. 104 a 102. 105 a

-4CZ 2021 - 262 A3

103. 106 elektromagnetické cívky 10. kdy je počátek vinutí prvního segmentu 101 propojen s počátkem vinutí třetího segmentu 103. počátek vinutí druhého segmentu 102 s počátkem vinutí pátého segmentu 105 a počátek vinutí třetího segmentu 103 s počátkem vinutí šestého segmentu 106, atd.

Je-li počet fází napájecího proudu f, pak jsou jednotlivé segmenty 101, 102, 103, 104, 105, 106 elektromagnetické cívky 10 napájeny proudem s fázovým posuvem 0°, 360°/f, 2x360°/f až (fl)x360°/f. Pokud se napájení provádí např. ze sítě, kde je fázový úhel mezi dvěma vlnami napětí roven 360°/f, a vlivem indukčností segmentů 101, 102, 103, 104, 105, 106 elektromagnetické cívky 10 je procházející proud posunut vůči napětí, přičemž toto posunutí může být u každého segmentu 101, 102, 103, 104, 105, 106 elektromagnetické cívky 10 jiné, je nutné tento posuv kompenzovat, a to s výhodou např. do série zapojenou kapacitou. Výpočet velikosti kapacity se přitom provede pomocí druhého Kirchhoffova zákona. Vhodným zdrojem pro napájení elektromagnetické cívky 10 je tak např. zdroj třífázového proudu tvořený regulačním autotransformátorem s kompenzačními kapacitory a rezistory, které eliminují fázový posun proudu a napětí a zajišťují tak stejné hodnoty proudu ve všech fázích - viz např. obr. 5. V takovém případě jsou vždy oba z každé dvojice segmentů 101, 104 a 102.105 a 103, 106 elektromagnetické cívky 10 napájeny stejně, bez posunutí proudu vůči napětí. Díky tomu vytváří oba z každé dvojice segmentů 101, 104 a 102, 105 a 103, 106 elektromagnetické cívky 10 stejné dílčí stojaté elektromagnetické pole se stejnou fází a stejným časovým průběhem.

Mezi každými dvěma segmenty 101, 102, 103, 104, 105, 106, které jsou propojeny antiparalelně, jsou po jednom vloženy segmenty 101, 102, 103, 104, 105, 106 každé další skupiny antiparalelně propojených segmentů 101, 102, 103, 104, 105, 106.

Ve výhodné variantě provedení elektromagnetické cívky 10 se šesti segmenty 101. 102. 103. 104. 105, 106 obsahuje první a šestý segment 101 a 106 1100 až 1600 závitů, druhý a pátý segment 102 a 105 1050 až 1550 závitů (tj. cca 65 až 140 % počtu závitů prvního a šestého segmentu 101. 106). třetí a čtvrtý segment 103 a 104 600 až 1050 závitů (tj. cca 37 až 95 % počtu závitů prvního a šestého segmentu 101, 106).

Intenzita translačního elektromagnetického pole vytvořeného elektromagnetickou cívkou 10 závisí na mnoha činitelích, jako je např. poloměr R (D/2) napěňovací nádoby 1; konstrukční rozměr D/H napěňovací nádoby 1; hodnota kriteriálního čísla F translačního elektromagnetického pole; měrná elektrická vodivost taveniny 9 σ; vlnové číslo translačního elektromagnetického pole a_m; hustota p a kinetická viskozita v napěňované taveniny 9. Hustota a kinetická viskozita taveniny 9 jsou přitom ovlivněny množstvím přidaného stabilizátoru (např. keramických částic - viz níže). Pro optimální ovlivnění napěňovacího procesuje kriteriální číslo F translačního elektromagnetického pole F = l-10²až 1T0³, s výhodou F = 1-10² až 5-10². Splnění této podmínky přispívá k vytvoření velmi homogenního translačního elektromagnetického pole, jehož působením vzniká v tavenině 9 osově symetrické proudění bez oscilací v rychlostním poli (viz níže).

Napěňovací nádoba 1 je ve vnitřním prostoru elektromagnetické cívky/cívek 10 uložená s výhodou vyjímatelně, případně je elektromagnetická cívka/cívky 10 uložená vyjímatelně v konstrukci zařízení pro přípravu kovové pěny podle vynálezu.

Pro přípravu kovové pěny se použije tavenina 9 daného kovu, např. hliníku, cínu, zinku, mědi, slitiny některého z těchto kovů apod., ohřátá nad teplotu likvidu (tj. teplotu, při které je daný kov v celém objemu kapalný), ve které se disperzně rozptýlí alespoň jeden vhodný žáruvzdorný stabilizátor. Ten zvyšuje viskozitu taveniny 9 kovu, přičemž jeho částice ulpívají díky vysoké afinitě k tavenině 9 kovu na rozhraní tavenina 9 - plyn a vyztužují tak stěny vytvářených bublin, čímž napomáhají stabilizaci vytvářené pěny. Takovým stabilizátorem jsou např. různé druhy keramických částic (o velikostí 0,1 až 100 pm), které se do taveniny pňdávají v množství do 25 % obj. s výhodou 10 až 20 % obj. Vhodným stabilizátorem je např. karbid křemíku s částicemi o velikosti 5 až 20 pm, a to v množství 10 až 22 % obj., oxid hlinitý s částicemi o velikosti 5 až

-5CZ 2021 - 262 A3 pm v množství 10 až 17 obj. %, diborid titaničitý, oxid zirkoničitý, nitrid křemíku apod. s částicemi o velikosti 5 až 20 pm v množství 20 až 25 % obj., vysušené vodní sklo s částicemi o velikosti 0,5 až 25 pm v množství 15 až 22 % obj. apod. Z ekologického hlediska je vhodným stabilizátorem také oxid hořečnatý ve formě částic o velikosti 5 až 30 pm, v množství, které odpovídá maximálně 20 % obj. Kromě tohoto stabilizátoru/stabilizátorů napomáhají stabilizaci vytvářené pěny do jisté míry také legující prvky obsažené v dané slitině, jako např. křemík (v případě hliníkových slitin do 7 hmotn. %), nebo hořčík (v případě hliníkových slitin 1 až 5 % hmotn.) apod. Tyto legující prvky navíc zlepšují slévárenské vlastnosti daného kovu (tekutost a zabíhavost) a přispívají tak k dobrému vyplnění dutiny případně použité slévárenské formy 6 napěněnou taveninou 9.

Částice stabilizátoru (stabilizátorů) mají s výhodou pravidelný tvar - tj. poměr jejich největší délky a největšího průměru je maximálně 2:1.

Do této taveniny 9 kovu se poté prostřednictvím přívodní trubice 3 vhání z neznázoměného externího zdroje vhodný plyn, který jí probublává a napěňuje - vytváří bubliny, které stoupají vzhůru k její hladině, kde se tak vytváří vrstva napěněné taveniny 9, která prostřednictvím vedení 5 samovolně odchází do vnitřního prostoru slévárenské formy 6, ve které následně chladne a tuhne. Podtlak (v řádu 10² Pa), který je s výhodou vytvořený ve vnitřním prostoru této formy 6 přitom představuje vhodné chemicky netečné prostředí, které brání oxidaci žhavých součástí a prispívává k vytvoření kvalitnějšího povrchu výsledné kovové pěny (bez vzniku oxidů), a současně zjednodušuje vstup napěněné taveniny 9 kovu do slévárenské formy 6. V neznázoměné variantě provedení však může napěněná tavenina 9 tuhnout přímo v napěňovací nádobě 1. Vhodným plynem použitým pro napěňování taveniny 9 kovu je zejména vzduch, s výhodou předehřátý na teplotu 50 °C a s obsahem kyslíku zvýšeným o 10 % (vůči atmosférickému obsahu, tj. cca 31% obj.), je však možné použít také argon čistoty 99,95 nebo dusík, případně jiný inertní plyn, při jehož použití je zcela eliminováno nebezpečí reakce (oxidace) s taveninou 9. Při použití stabilizačních částic na bázi karbidu křemíku je výhodné do taveniny 9 vhánět dusík. Plyn se přitom do taveniny 9 kovu vhání v blízkosti dna napěňovací nádoby 1, což umožňuje nasytit jím celý sloupec taveniny 9 kovu. Celkové množství vháněného plynu činí 20 až 25 % objemu taveniny. Minimální tlak tohoto plynuje 0,2 MPa, maximální pak 0,3 MPa (při průtoku během laboratorních experimentů 1 až 3 l-min¹, resp. 2 až 4 l-min¹).

Za normálních okolností mají vytvářené plynové bubliny díky velkým vztlakovým silám, které překonávají poměrně malou hustotu taveniny 9 kovu, tendenci rychle stoupat vzhůru na povrch taveniny 9, přičemž dochází vlivem snižování metalostatického tlaku k jejich roztahování a expanzi. To se u způsobu podle vynálezu eliminuje působením elektromagnetického pole (viz níže) v kombinaci se stabilizátorem/stabilizátory.

Tavenina 9 kovu se před napěňováním v napěňovací nádobě 1 promíchává míchadlem 41. Převod hybnosti v případě použití rotačního míchadla 41 s oběžnými lopatkami 44 nastává tlakem oběžných lopatek 44 na taveninu 9 kovu, takže část taveniny 9 kovu před lopatkou 44 proniká do okolní taveniny 9 a část se jí dostává do pohybu ve směru otáčení míchadla 41. Přitom se tvoří tzv. primární proud taveniny 9, který vystupuje z oblasti rotoru míchadla 41 směrem dolů ke dnu napěňovací nádoby 1 a poté vystupuje podél stěn napěňovací nádoby 1 nahoru a vynáší bubliny plynu k hladině taveniny 9. Tento primární proud současně předává hybnost okolní tavenině 9 turbulentním a vazkým třením, přičemž vzniká sekundární proud taveniny 9 orientovaný opačným směrem než její primární proud. Těsně za oběžnou lopatkou 44 vniká podtlak, který způsobuje prisávání taveniny 9 z okolí míchadla 41. Vytlačováním a prisáváním taveniny 9 vzniká okolo oběžných lopatek 44 míchadla 41 turbulentní víření, které napomáhá homogenizaci taveniny 9 a homogennímu rozptýlení částic stabilizátoru/stabilizátorů v ní.

Po homogenizaci se na taveninu 9 začne působit translačním elektromagnetickým polem vytvořeným elektromagnetickou cívkou 10 s velikostí magnetické indukce 2 až 6 mT, s výhodou 2,5 až 4,5 mT. Přitom se v tavenině 9 indukuje elektrický proud, v důsledku čehož na taveninu 9

-6CZ 2021 - 262 A3 působí Lorenzo vy síly fl. Tyto síla v tavenině 9 vyvolávají nerovnováhu, která způsobuje pohyb taveniny, který následně ovlivňuje chování bublin do taveniny 9 vháněného plynu. Na bublinu plynu přitom kromě Lorenzových sil fl působí vztlaková síla Fvz a odporová síla Fqd (viz obr. 6a a obr. 6b), přičemž platí:

Ll= ' Bq σ ω a_m-R² e_z O kde:

σ je součinitel měrné elektrické vodivosti taveniny [m-Ω¹], [S-m¹];

ω je úhlová frekvence [s¹], ω= 2·π·ί, f = 50 Hz;

Boje indukce magnetického pole (bez vlivu fluktuace) [T], [kg-A^-s’²];

a_m je vlnové číslo translačního magnetického pole [m¹], a_m~ 1;

Rje poloměr nádoby, kde působí translační elektromagnetické pole [m];

e_zje jednotkový vektor cylindrických souřadnic; a

F_vz = V_B p_K g F_Od = 4 π R η v kde:

Rje poloměr bubliny plynu [m];

η je dynamická viskozita taveniny [Pa-s; kg-s^m¹];

v je rychlost vyplouvání plynové bubliny [m-s¹];

Vb je objem bubliny [m³], za předpokladu, že vzduchová bublina je tvaru koule pak Vb = 4/3·π·Κ³;

PkJc hustota taveniny [kg-m³];

g je gravitační zrychlení [m-s^-2];

v je kinematická viskozita taveniny [m²-s^-1]

Při působení translačního elektromagnetického pole je možné dle potřeby orientací tohoto translačního elektromagnetického pole vyvodit působení Lorentzových sil fi. na plynové bubliny buď ve směru dolů, nebo vzhůru. Tato síly působí standardně ve středu napěňovací nádoby 1 směrem dolů, kdy zpomalují pohyb plynových bublin (šipka u na obr. 6a) směrem k hladině taveniny 9 s přispívají k obklopení plynových bublin co největším počtem částic stabilizátoru/stabilizátorů, což zvyšuje jejich stabilitu a napomáhá tvorbě jejich stěn, a v blízkosti stěn napěňovací nádoby 1 směrem nahoru, kdy přispívají k rychlému výstupu plynové bubliny k hladině taveniny 9 (šipka u na obr. 6a). Při zajištění kriteriálního čísla translačního elektromagnetického pole F = 1-10² až 1-10³, s výhodou F = 1-10² až 5-10², je hlavní intenzita pohybu taveniny 9 směrem dolů ve střední části napěňovací nádoby; pohyb směrem nahoru v blízkosti stěn napěňovací nádoby 1 je méně intenzivní (dle simulačních výpočtů činí jen cca 1/3

-7 CZ 2021 - 262 A3 intenzity ve střední části napěňovací nádoby 1). Při opačné orientaci translačního elektromagnetického pole je smysl působení Lorenzových sil fl opačný. V každém případě Lorenzovy síly fl urychlují v některé fázi pohyb bublin plynu dostatečně stabilizovaných stabilizátorem/stabilizátory směrem k hladině taveniny 9, což brání jejich shlukování do větších celků.

Rychlost proudění taveniny 9 závisí na intenzitě magnetické indukce translačního elektromagnetického pole, resp. na kriteriálním číslu F tohoto pole, přičemž σ ω Bq a_m R⁵

F =-----1------5----- p v² kde:

σ je součinitel měrné elektrické vodivosti taveniny [m-Ω¹], [S-m¹];

ω je úhlová frekvence [s¹], ω= 2·π·£, f = 50 Hz;

Boje indukce magnetického pole (bez vlivu fluktuace) [T], [kg-A^-s’²];

a_m je vlnové číslo translačního magnetického pole [m¹], a_m ~ I:

Rje poloměr nádoby, kde působí translační elektromagnetické pole [m];

p je hustota taveniny, na kterou působí translační elektromagnetické pole [kg-m^-3];

v je kinetická viskozita taveniny [m²-s^-1], v = η/ρ.

Působení Lorenzových sil fl současně narušuje rovnováhu taveniny 9 a vytváří v ní dodatečné proudění, které způsobuje tvorbu jemnějších bublin plynu, a současně působí i na velké plynové bubliny v tavenině, způsobuje jejich rozdělení na více menších plynových bublin a brání jejich dalšímu shlukování a současně podporuje stabilitu jednotlivých bublin ajejich další existenci. Díky tomu (v kombinaci s použitým stabilizátorem/stabilizátory) nemají jednotlivé bubliny taveniny 9 tendenci se shlukovat nebo se hroutit. Napěněná tavenina 9 kovu je pak nejen stabilní, ale má i v celém objemu rovnoměrné rozložení a velikost pórů. Tato napěněná tavenina 9 kovu přitom vedením 5 samovolně odtéká do vnitřního prostoru slévárenské formy 6 (s výhodou předehřáté), ve kterém tuhne; případně tuhne přímo v napěňovací nádobě L Podtlak (v řádu 10² Pa), který je s výhodou vytvořený ve vnitřním prostoru této formy 6 přitom představuje vhodné chemicky netečné prostředí, které brání oxidaci žhavých součástí a přispívává k vytvoření kvalitnějšího povrchu výsledné kovové pěny (bez vzniku oxidů), a současně zjednodušuje vstup napěněné taveniny 9 kovu do slévárenské formy 6.

Obecně lze definovat podmínky pro vytvoření translačního elektromagnetického pole následovně:

- elektrický proud pro napájení elektromagnetické cívky 10 - minimální počet fází f = 3 (s fázovým posuvem 0°, 360°/f, 2x360°/f až (f-l)x360°/f)

- počet N segmentů 101, 102, 103, 104, 105, 106 elektromagnetické cívky 10 N = n-f, přičemž n je celé číslo > 2,

- segmenty 101, 102, 103, 104, 105, 106 elektromagnetické cívky 10 jsou uspořádány do skupin, v rámci kterých jsou všechny segmenty 101, 102, 103, 104. 105, 106 propojeny antiparalelně, přičemž počet těchto skupin je roven počtu fází f elektrického proudu,

-8CZ 2021 - 262 A3

- amplituda magnetické indukce B = 2 až 6 mT, kriteriální číslo F = 1-10² až 1-10³, s výhodou F = 140²až540²

Níže jsou pro názornost uvedeny čtyři příklady přípravy kovové pěny způsobem podle vynálezu.

Příklad 1

V grafitovém kelímku se připravila tavenina 9 hliníkové slitiny EN AC 44300, do které se během tavení přidalo 12 % obj. částic karbidu křemíku o velikosti 20 μιη a poté 2 hmotn. % čistého hořčíku. Teplota taveniny byla 760 °C a její hustota byla 2615 kg/m³. Poté se do ní přidalo 10 % obj. částic oxidu horečnatého (MgO) o velikosti 20 μm. Tento disperzní systém se následně po dobu 5 minut míchal michadlem s otáčkami 1000 ot/min. Po promíchání se přelil do napěňovací nádoby 1 předehřáté na teplotu 450 °C, přičemž svou hladinou dosahoval ke spodní hraně vedení 5 propojujícího napěňovací nádobu 1 se slévárenskou formou 6. Poté se tato napěňovací nádoba 1 vložila do vnitřního prostoru elektromagnetické cívky 10 tvořené šesti segmenty 101. 102. 103. 104, 105, 106, přičemž první segment 101 se čtvrtým segmentem 104 (počítáno od spodu), druhý segment 102 s pátým segmentem 105 a třetí segment 103 se šestým segmentem 106 byly propoj eny antiparalelně a každá dvojice byla propojená s jedním fázovým výstupem zdroje třífázového proudu. První segment 101 a šestý segment 106 cívky 10 měly každý 1200 závitů (0,5 mm CuSm), druhý segment 102 a pátý segment 105 cívky 10 měly každý 1050 závitů (0,5 mm CuSm) a třetí segment 103 a čtvrtý segment 104 cívky 10 měly každý 775 závitů (0,5 mm CuSm). Na každou dvojici segmentů 101 a 104, 102 a 105, 103 a 106 elektromagnetické cívky 10 se přivádělo střídavé napětí o velikosti 40 V a protékal jimi proud o velikosti 0,5 A, s frekvencí 50 Hz, přičemž se vytvářelo translační elektromagnetické pole s amplitudou magnetické indukce 6 mT, které působilo na taveninu 9 v napěňovací nádobě L Kriteriální číslo F takto vytvořeného translačního magnetického pole přitom bylo F = 1 -10². Tavenina 9 se přitom promíchávala michadlem 4, které se otáčelo rychlostí 1500 ot/min, a vháněl se do ní argon o tlaku 0,2 MPa. Napěněná tavenina 9 přitom vedením 5 nepřetržitě samovolně odtékala do vnitřního prostoru slévárenské formy 6 předehřáté na teplotu 200 °C, ve které byl vytvořen podtlak v řádu 10² Pa, a v něm tuhla. Napěňování probíhalo 8 minut. Výsledkem byla tuhá hliníková pěna spórovitostí 68 % obj. obsahující ve své struktuře ohraničené souvislou obálkou pravidelně rozmístěné póry o průměru 3 až 6 mm, s tloušťkou stěny 60 až 70 μιη. Hustota této pěny byla 520 kg/m³.

Příklad 2

V grafitovém kelímku se připravila tavenina 9 hliníkové slitiny EN AC 42 100, do které se během tavení přidalo 10 % obj. částic karbidu křemíku o velikosti 20 μm. Teplota taveniny byla 750 °C a její hustota byla 2675 kg/m³. Poté se do ní přidalo 10 % obj. částic oxidu hlinitého (AI2O3) o velikosti 15 μm. Tento disperzní systém se následně po dobu 5 minut míchal michadlem s otáčkami 1000 ot/min. Po promíchání se přelil do napěňovací nádoby 1 zahřáté na teplotu 450 °C, přičemž svou hladinou dosahoval ke spodní hraně vedení 5 propojujícího napěňovací nádobu 1 se slévárenskou formou 6. Poté se tato napěňovací nádoba 1 vložila do vnitřního prostoru elektromagnetické cívky 10 tvořené šesti segmenty 101, 102, 103, 104, 105, 106. přičemž první segment 101 se čtvrtým segmentem 104 (počítáno od spodu), druhý segment 102 s pátým segmentem 105 a třetí segment 103 se šestým segmentem 106 byly propojeny antiparalelně a každá dvojice byla propojená s jedním fázovým výstupem zdroje třífázového proudu. První segment 101 a šestý segment 106 cívky 10 měly každý 1350 závitů (0,5 mm CuSm), druhý segment 102 a pátý segment 105 cívky 10 měly každý 1215 závitů (0,5 mm CuSm) a třetí segment 103 a čtvrtý segment 104 cívky 10 měly každý 810 závitů (0,5 mm CuSm). Na každou dvojici segmentů 101 a 104. 102 a 105. 103 a 106 elektromagnetické cívky 10 se přivádělo střídavé napětí o velikosti 40 V a protékal jimi proud o velikosti 0,25 A, s frekvencí 50 Hz, přičemž se vytvářelo translační elektromagnetické pole s amplitudou magnetické indukce 2 mT, které působilo na taveninu 9 v napěňovací nádobě L Kriteriální číslo F takto vytvořeného translačního magnetického pole přitom bylo F = 2,540². Tavenina 9 se přitom promíchávalamichadlem 4, které se otáčelo rychlostí

-9CZ 2021 - 262 A3

1500 ot/min, a vháněl se do ní vzduch o tlaku 0,3 MPa. Napěněná tavenina 9 přitom vedením 5 nepřetržitě samovolně odtékala do vnitřního prostoru slévárenské formy 6 předehřáté na teplotu 200 °C, ve které byl vytvořen podtlak v řádu 10² Pa, a v něm tuhla. Napěňování probíhalo 10 minut. Výsledkem byla tuhá hliníková pěna s pórovitostí 65 % obj. obsahující ve své struktuře ohraničené souvislou obálkou pravidelně rozmístěné póry o průměru 3 až 5 mm, s tloušťkou stěny 65 až 70 pm. Hustota této pěny byla 550 kg/m³.

Příklad 3

V grafitovém kelímku se připravila tavenina 9 hliníkové slitiny EN AC 42200, do které se během tavení přidalo 10 % obj. částic karbidu křemíku o velikosti 20 pm. Teplota taveniny byla 735 °C a její hustota byla 2660 kg/m³. Poté se do ní přidalo dalších 12 % obj. částic karbidu křemíku (SiC) o velikosti 20 pm. Tento disperzní systém se následně po dobu 5 minut míchal míchadlem s otáčkami 1000 ot/min. Po promíchání se přelil do napěňovací nádoby 1 zahřáté na teplotu 450 °C, přičemž svou hladinou dosahoval ke spodní hraně vedení 5 propojujícího napěňovací nádobu 1 se slévárenskou formou 6. Poté se tato napěňovací nádoba 1 vložila do vnitřního prostoru elektromagnetické cívky 10 tvořené šesti segmenty 101, 102, 103, 104, 105, 106, přičemž první segment 101 se čtvrtým segmentem 104 (počítáno od spodu), druhý segment 102 s pátým segmentem 105 a třetí segment 103 se šestým segmentem 106 byly propojeny antiparalelně a každá dvojice byla propojená s jedním fázovým výstupem zdroje třífázového proudu. První segment 101 a šestý segment 106 cívky 10 měly každý 1450 závitů (0,5 mm CuSm), druhý segment 102 a pátý segment 105 cívky 10 měly každý 1390 závitů (0,5 mm CuSm) a třetí segment 103 a čtvrtý segment 104 cívky 10 měly každý 750 závitů (0,5 mm CuSm). Na každou dvojici segmentů 101 a 104, 102 a 105.103 a 106 elektromagnetické cívky 10 se přivádělo střídavé napětí o velikosti 40 V a protékal jimi proud o velikosti 0,3 A, s frekvencí 50 Hz, přičemž se vytvářelo translační elektromagnetické pole s amplitudou magnetické indukce 2,5 mT, které působilo na taveninu 9 v napěňovací nádobě 1. Kriteriální číslo F takto vytvořeného translačního magnetického pole přitom bylo F = 1-10³. Tavenina 9 se přitom promíchávala míchadlem 4, které se otáčelo rychlostí 1500 ot/min, a vháněl se do ní argon o tlaku 0,2 MPa. Napěněná tavenina 9 přitom vedením 5 nepřetržitě samovolně odtékala do vnitřního prostoru slévárenské formy 6 předehřáté na teplotu 200 °C, ve které byl vytvořen podtlak v řádu 10² Pa, a v něm tuhla. Napěňování probíhalo 7 minut. Výsledkem byla tuhá hliníková pěna s pórovitostí 63 % obj. obsahující ve své struktuře ohraničené souvislou obálkou pravidelně rozmístěné póry o průměru 4 až 6 mm, s tloušťkou stěny 50 až 70 pm. Hustota této pěny byla 560 kg/m³.

Příklad 4

V grafitovém kelímku se připravila tavenina 9 hliníkové slitiny EN AW6063, do které se během tavení přidalo 8 % obj. částic karbidu křemíku o velikosti 20 pm. Teplota taveniny byla 760 °C a jej i hustota byla 2675 kg/m³. Poté se do ní přidalo 12 % obj. částic oxidu hlinitého (AI2O3) o velikosti 10 pm. Tento disperzní systém se následně po dobu 3 minut míchal míchadlem s otáčkami 1000 ot/min. Po promíchání se přelil do napěňovací nádoby 1 zahřáté na teplotu 450 °C, přičemž svou hladinou dosahoval ke spodní hraně vedení 5 propojujícího napěňovací nádobu 1 se slévárenskou formou 6. Poté se tato napěňovací nádoba 1 vložila do vnitřního prostoru elektromagnetické cívky 10 tvořené šesti segmenty 101, 102, 103, 104, 105, 106, přičemž první segment 101 se čtvrtým segmentem 104 (počítáno od spodu), druhý segment 102 s pátým segmentem 105 a třetí segment 103 se šestým segmentem 106 byly propojeny antiparalelně a každá dvojice byla propojená s jedním fázovým výstupem zdroje třífázového proudu. První segment 101 a šestý segment 106 cívky 10 měly každý 1575 závitů (0,5 mm CuSm), druhý segment 102 a pátý segment 105 cívky 10 měly každý 1125 závitů (0,5 mm CuSm) a třetí segment 103 a čtvrtý segment 104 cívky 10 měly každý 725 závitů (0,5mm CuSm). Na každou dvojici segmentů 101 a 104, 102 a 105.103 a 106 elektromagnetické cívky 10 se přivádělo střídavé napětí o velikosti 40 V a protékal jimi proud o velikosti 0,4 A, s frekvencí 50 Hz, přičemž se vytvářelo translační elektromagnetické pole s amplitudou magnetické indukce 4,5 mT, které působilo na taveninu 9 v napěňovací nádobě

- 10CZ 2021 - 262 A3

1. Kriteriální číslo F takto vytvořeného translačního magnetického pole přitom bylo F = 5· 10². Tavenina 9 se přitom promíchávala míchadlem 4, které se otáčelo rychlostí 1500 ot/min a vháněl se do ní vzduch o tlaku 0,2 MPa. Napěněná tavenina 9 přitom vedením 5 nepřetržitě samovolně odtékala do vnitřního prostoru slévárenské formy 6 předehřáté na teplotu 200 °C, ve které byl 5 vytvořen podtlak v řádu 10² Pa, a v něm tuhla. Napěňování probíhalo 7 minut. Výsledkem byla tuhá hliníková pěna s pórovitostí 65 % obj. obsahující ve své struktuře ohraničené souvislou obálkou pravidelně rozmístěné póry o průměru 3 až 4 mm, s tloušťkou stěny 65 až 70 pm. Hustota této pěny byla 540 kg/m³.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob přípravy kovové pěny z taveniny kovu, při kterém se promíchává tavenina kovu (9) obsahující do 25 % obj. alespoň jednoho stabilizátoru, přičemž se do ní vhání plyn, který jí probublává a napěňuje ji, čímž se vytváří napěněná tavenina (9) kovu, která po svém zatuhnutí vytváří kovovou pěnu, vyznačující se tím, že na taveninu (9) kovu se během jejího napěňování působí translačním elektromagnetickým polem s amplitudou magnetické indukce o velikosti 2 až 6 mT, v důsledku čehož vtavenině (9) vznikají Lorenzovy síly které působí na bubliny plynu vtavenině (9) a urychlují pohyb bublin stabilizovaných stabilizátorem/stabilizátory směrem k hladině taveniny (9), což brání jejich shlukování do větších celků.
2. 2. Způsob přípravy kovové pěny podle nároku 1, vyznačující se tím, že na taveninu (9) kovu se během jejího napěňování působí translačním elektromagnetickým polem s amplitudou magnetické indukce o velikosti 2,5 až 4,5 mT.
3. 3. Způsob přípravy kovové pěny podle nároku 1, vyznačující se tím, že translační elektromagnetické pole se vytváří elektromagnetickou cívkou (10) napájenou alespoň třífázovým elektrickým proudem, která je rozdělená do alespoň šesti segmentů (101, 102, 103, 104, 105, 106) uspořádaných do skupin, v rámci kterých jsou jednotlivé segmenty propojeny antiparalelně, přičemž každá skupina obsahuje stejný počet segmentů (101, 102, 103, 104, 105, 106) a všechny segmenty (101, 102, 103, 104, 105, 106) jedné skupiny se napájí stejnou fází elektrického proudu, jinou než ostatní skupiny, přičemž mezi dvěma segmenty (101, 102, 103, 104, 105, 106) jedné skupiny je fyzicky vložen jeden segment (101, 102, 103, 104, 105, 106) každé další skupiny.
4. 4. Způsob přípravy kovové pěny podle nároku 3, vyznačující se tím, že translační elektromagnetické pole se vytváří elektromagnetickou cívkou (10) napájenou třífázovým elektrickým proudem, kteráje rozdělená do šesti segmentů (101, 102, 103, 104, 105, 106), přičemž první segment (101) je antiparalelně propojený se čtvrtým segmentem (104), druhý segment (102) je antiparalelně propojený s pátým segmentem (105) a třetí segment (103) je antiparalelně propojený se šestým segmentem (106).
5. 5. Způsob přípravy kovové pěny podle nároku 4, vyznačující se tím, že první segment (101) a šestý segment (106) elektromagnetické cívky (10) mají 1100 až 1600 závitů, druhý segment (102) a pátý segment (105) elektromagnetické cívky (10) mají 1050 až 1550 závitů atřetí segment (103) a čtvrtý segment (104) elektromagnetické cívky (10) mají 600 až 1050 závitů.
6. 6. Zařízení pro přípravu kovové pěny, které obsahuje napěňovací nádobu (1) s alespoň jedním průchodem (23,24) pro hřídel (4) míchadla (41) a přívodní trubici (3) tlakového plynu, vyznačující se tím, že vně napěňovací nádoby (1) je po alespoň části její světlé výšky H uspořádaná alespoň jedna elektromagnetická cívka (10) rozdělená do alespoň šesti elektricky navzájem oddělených segmentů (101, 102, 103, 104, 105, 106) sdružených do skupin, v rámci kterých jsou jednotlivé segmenty (101, 102, 103, 104, 105, 106) propojené antiparalelně, přičemž každá skupina obsahuje stejný počet segmentů (101, 102, 103, 104, 105, 106) a mezi dvěma segmenty (101, 102, 103, 104, 105, 106) jedné skupiny je fyzicky vložen jeden segment (101, 102, 103, 104, 105, 106) každé další skupiny, přičemž každá skupina segmentů (101, 102, 103, 104, 105, 106) je propojená s odlišným fázovým výstupem zdroje elektrického proudu, nebo je opatřená prostředky pro připojení k němu.
7. 7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že elektromagnetická cívka (10) je rozdělená do šesti segmentů (101, 102, 103, 104, 105, 106), přičemž první segment (101) je antiparalelně propojený se čtvrtým segmentem (104), druhý segment (102) s pátým segmentem (105) atřetí segment (103) se šestým segmentem (106).

   - 12 CZ 2021 - 262 A3
8. 8. Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že první segment (101) a šestý segment (106) elektromagnetické cívky (10) mají 1100 až 1600 závitů, druhý segment (102) a pátý segment (105) elektromagnetické cívky (10) mají 1050 až 1550 závitů a třetí segment (103) a čtvrtý segment (104) elektromagnetické cívky (10) mají 600 až 1050 závitů.
9. 9. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že napěňovací nádoba (1) má tvar obráceného komolého kužele.
10. 10. Zařízení podle nároku 9, vyznačující se tím, že horní vnitřní průměr D2 napěňovací nádoby 10 (1) je rovný polovině světlé výšky H této nádoby (1) a poměr D2/D1 horního vnitřního průměru D2 napěňovací nádoby (1) a spodního vnitřního průměru Di napěňovací nádoby (1) je roven 1,1 až 1,2.