RU2043872C1

RU2043872C1 - Apparatus for metal powder production from smelt

Info

Publication number: RU2043872C1
Application number: RU93041652A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Иванович Глухов; Дмитрий Иванович Головачев
Original assignee: Геннадий Иванович Глухов; Дмитрий Иванович Головачев
Priority date: 1993-08-19
Filing date: 1993-08-19
Publication date: 1995-09-20

Abstract

FIELD: powder metallurgy. SUBSTANCE: stream of melted metal, pouring out of pipe 6 of apparatus for metal powder production from smelt, interacts with three as much as possible rotated streams of compressed air, coming out of uniformly located holes 11, 12 and 13 of conical pieces 8 and 9 and air stream swirl cone 10, in which the air is fed from source of compressed air through tangentially located in side surface of cylindrical body hole 4. Compressed air stream, having entered cavity 2 through hole 4, is divided for two streams, one of which, moving tangentially to outer surface of cylindrical dividing member 14, is going to holes 17 of swirl cone 15; another stream, changing its initial direction, also comes to holes 17 uniformly located at angle of 30 deg. to axis of the pipe. Twice swirled stream comes to holes 12 and 13 of conical members 8 and 9. The stream of melted metal is scattered by three stream of compressed air due to three steps of preliminary swirling, forming small dispersed drops, that after cooling become metal powder. EFFECT: improved structure of apparatus. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области порошковой металлургии, более конкретно к устройствам для производства порошков распылением расплавов, и, в частности, может быть использовано для получения порошка цинка, свинца, алюминия и других металлов. The invention relates to the field of powder metallurgy, and more particularly to devices for the production of powders by spraying melts, and, in particular, can be used to obtain powder of zinc, lead, aluminum and other metals.

Известно устройство для получения металлического порошка из расплава, выбранное в качестве прототипа, содержащее корпус с цилиндрической полостью, разделенной на внешнюю и внутреннюю кольцевые части, каждая из которых сообщена с источником сжатого воздуха, установленную в корпусе трубку для подачи расплава с размещенным у выходного конца трубки форсуночным узлом в корпусе в виде конических деталей с острым углом наклона к оси трубки и сообщенного внутренней полостью завихрителя воздушного потока в виде цилиндрической насадки, на поверхности которых под острым углом к оси трубки выполнены равномерно расположенные пазы для прохождения воздуха. A device for producing metal powder from a melt is known, selected as a prototype, comprising a body with a cylindrical cavity divided into outer and inner annular parts, each of which is connected to a source of compressed air, a tube for supplying melt installed in the body with a tube placed at the output end of the tube nozzle assembly in the case in the form of conical parts with an acute angle of inclination to the axis of the tube and the swirl of air flow communicated by the internal cavity in the form of a cylindrical nozzle, the surface of which at an acute angle to the axis of the tube are made evenly spaced grooves for air passage.

Недостатками известного устройства являются невысокое качество получаемого порошка, низкая производительность, сложность в обслуживании и большое потребление электроэнергии. The disadvantages of the known device are the low quality of the obtained powder, low productivity, difficulty in maintenance and high energy consumption.

Невысокое качество получаемого порошка обусловлено его низкой дисперсностью, поскольку выход мелких фракций (менее 0,05 мм) составляет немногим более 80%
Низкая производительность устройства обусловлена невысокой степенью вакуума в месте истечения расплава из трубки и, как следствие этого, низкой скоростью его движения в трубке.The low quality of the resulting powder is due to its low dispersion, since the yield of fine fractions (less than 0.05 mm) is slightly more than 80%
The low productivity of the device is due to the low degree of vacuum at the place where the melt flows from the tube and, as a consequence, the low speed of its movement in the tube.

Низкая скорость движения расплава по трубке создает необходимость его дополнительного обогрева, что вызвано опасностью охлаждения расплава в трубке. The low speed of the melt along the tube creates the need for additional heating, which is caused by the danger of cooling the melt in the tube.

Наличие обогревателя и упора для его фиксации в корпусе усложняет обслуживание устройства, поскольку при замене трубки необходима полная разборка форсуночного узла и, кроме того, требует постоянного значительного потребления электроэнергии. The presence of a heater and an abutment for fixing it in the housing complicates the maintenance of the device, since when replacing the tube, the nozzle assembly must be completely disassembled and, in addition, it requires constant significant energy consumption.

Задачами предлагаемого изобретения являются создание устройства, простого в обслуживании, не требующего потребления электроэнергии, обеспечивающего высокие производительность и качество получаемого порошка без увеличения давления и расхода воздуха. The objectives of the invention are the creation of a device that is easy to maintain, does not require energy consumption, providing high performance and quality of the resulting powder without increasing pressure and air flow.

Указанные задачи достигаются тем, что в известном устройстве для получения металлического порошка из расплава, содержащем корпус с цилиндрической полостью, разделенной на внешнюю и внутреннюю кольцевые части, каждая из которых при помощи отверстий сообщена с источником сжатого воздуха, установленную в корпусе трубку для подачи расплава, выходной конец которой снабжен форсуночным узлом в виде двух связанных с внешней полостью смещенных относительно друг друга усеченных конических деталей с острым углом наклона к оси трубки и связанного с внутренней полостью завихрителя воздушного потока в виде цилиндрической насадки, на поверхности которых под острым углом к оси трубки выполнены равномерно расположенные пазы для прохождения воздуха, согласно изобретению разделительный элемент выполнен цилиндрическим, а устройство дополнительно снабжено двумя завихрителями с равномерно расположенными пазами для прохождения сжатого воздуха, выполненными под тем же углом к оси трубки, установленными на расстоянии перед форсуночным узлом, один из которых, выполненный в виде диска, закрепленного на разделительном элементе, размещен во внешней полости, а второй, в виде цилиндрической насадки, установленной в разделительном элементе, размещен во внутренней полости, при этом отверстие корпуса для подвода сжатого воздуха расположено тангенциально. These tasks are achieved by the fact that in the known device for producing metal powder from a melt, comprising a body with a cylindrical cavity divided into outer and inner annular parts, each of which is connected with a compressed air source through holes, a tube for supplying melt installed in the body, the outlet end of which is equipped with a nozzle assembly in the form of two truncated conical parts connected with the external cavity and displaced relative to each other with an acute angle of inclination to the tube axis and connected about with the internal cavity of the air flow swirl in the form of a cylindrical nozzle, on the surface of which uniformly located grooves for air passage are made at an acute angle to the tube axis, according to the invention, the separation element is cylindrical, and the device is additionally equipped with two swirlers with uniformly located grooves for the passage of compressed air made at the same angle to the axis of the tube, installed at a distance in front of the nozzle assembly, one of which, made in the form of a disk, mounted on the separation element is placed in the outer cavity, and the second, in the form of a cylindrical nozzle installed in the separation element, is placed in the inner cavity, while the opening of the housing for supplying compressed air is located tangentially.

Предлагаемая конструкция устройства для получения металлического порошка из расплава, разделительный элемент которой выполнен цилиндрическим, а устройство снабжено двумя дополнительными завихрителями с равномерно расположенными пазами для прохождения сжатого воздуха, выполненными под острым углом к оси трубки, установленными на расстоянии перед форсуночным узлом, один из которых, выполненный в виде диска, закрепленного на разделительном элементе, размещен во внешней полости, а второй, в виде цилиндрической насадки, установленной в разделительном элементе, размещен во внутренней полости, и при этом отверстие для подвода сжатого воздуха расположено тангенциально, позволяет повысить качество получаемого порошка путем достижения более интенсивного дробления частиц расплава, благодаря чему полностью исключается получение порошка крупностью более 0,065 мм. Это достигается созданием в месте истечения расплава из кварцевой трубки вакуума высокой степени путем максимально интенсивного закручивания потока сжатого воздуха за счет выполнения разделительного элемента цилиндрической формы, наличия в устройстве двух дополнительных завихрителей и тангенциального расположения отверстия корпуса для подвода сжатого воздуха, благодаря чему струя металла, истекающая из трубки, становится более тонкой и более интенсивно разрывается под действием центробежной силы максимально закрученного потока сжатого воздуха на мельчайшие частицы в виде тумана, которые при осаждении образуют пыль крупностью менее 0,05 мм (более 90%). The proposed design of a device for producing metal powder from a melt, the separating element of which is cylindrical, and the device is equipped with two additional swirlers with uniformly located grooves for the passage of compressed air, made at an acute angle to the axis of the tube, installed at a distance in front of the nozzle assembly, one of which made in the form of a disk mounted on a dividing element, is placed in the outer cavity, and the second, in the form of a cylindrical nozzle installed in azdelitelnom element is disposed in the internal cavity, and wherein a hole for supplying compressed air is arranged tangentially, can improve the quality of the powder by achieving more intense crushing the melt the particles, thereby obtaining grain size is completely eliminated powder over 0,065 mm. This is achieved by creating a high degree of vacuum at the point of melt outflow from the quartz tube by maximally intensive swirling of the compressed air flow due to the implementation of a cylindrical separation element, the presence of two additional swirlers in the device and the tangential location of the housing opening for supplying compressed air, due to which the metal jet expiring from the tube, it becomes thinner and more intensively bursts under the action of the centrifugal force of the maximum swirling flow zhatogo air into minute particles in the form of mist, which when deposited form a dust particle size less than 0.05 mm (90%).

Максимально эффективное закручивание потока сжатого воздуха достигается за счет его предварительного закручивания в кольцевом зазоре между корпусом и разделительным элементом при тангенциальном поступлении сжатого воздуха в отверстие для его подвода, которое затем усиливается за счет его прохождения через два дополнительно установленных завихрителя, еще более усиливается при завихрении этого потока в свободном промежутке между дополнительными завихрителями и форсуночным узлом и достигает максимума на выходе из пазов конических деталей и цилиндрической насадки форсуночного узла. The most efficient swirling of the compressed air flow is achieved due to its preliminary swirling in the annular gap between the housing and the separation element with the tangential flow of compressed air into the hole for its supply, which is then amplified by passing through two additional installed swirls, further amplified by swirling this flow in the free gap between the additional swirlers and the nozzle assembly and reaches a maximum at the exit from the conical grooves parts and cylindrical nozzle nozzles.

Создание вакуума высокой степени позволяет повысить скорость протекания расплава по трубке, благодаря чему значительно повышается производительность устройства без увеличения давления и расхода воды. Creating a high degree of vacuum can increase the melt flow rate through the tube, which significantly increases the productivity of the device without increasing pressure and water flow.

Повышение скорости протекания расплава по трубке позволяет исключить необходимость его обогрева, поскольку он не успевает остыть за время своего протекания, благодаря чему значительно снижается энергоемкость устройства. Increasing the rate of flow of the melt through the tube eliminates the need for heating, since it does not have time to cool during its flow, which significantly reduces the energy consumption of the device.

Отсутствие узла обогрева расплава в трубке значительно упрощает обслуживание устройства, поскольку замена вышедшей из строя трубки осуществляется без разбора всего форсуночного узла. The absence of a melt heating unit in the tube greatly simplifies the maintenance of the device, since a failed tube is replaced without disassembling the entire nozzle unit.

Совокупность признаков заявляемого технического решения устройства имеет отличия от прототипа и не следует явным образом из изученного уровня техники, поэтому авторы считают, что устройство является новым и имеет изобретательский уровень. The set of features of the claimed technical solution of the device has differences from the prototype and does not follow explicitly from the studied prior art, therefore, the authors believe that the device is new and has an inventive step.

Данное устройство может найти широкое применение в порошковой металлургии, т.е. оно является промышленно применимым. This device can be widely used in powder metallurgy, i.e. It is industrially applicable.

На фиг. 1 изображен главный вид заявляемого устройства; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1. In FIG. 1 shows a main view of the claimed device; figure 2 section aa in figure 1; figure 3 section BB in figure 1.

Устройство для получения металлического порошка из расплава состоит из корпуса 1 с цилиндрической полостью, разделенной на внешнюю 2 и внутреннюю 3 кольцевые части, каждая из которых при помощи отверстий 4 и 5 сообщена с источником сжатого воздуха (не показан), установленную в корпусе 1 трубку 6 для подачи расплава, выходной конец которой 7 снабжен форсуночным узлом в виде двух связанных с внешней полостью 2 смещенных относительно друг друга усеченных конических деталей 8 и 9 с углом наклона к оси трубки 6 30^о и связанного с внутренней полостью 3 завихрителя 10 воздушного потока в виде цилиндрической насадки, на поверхности которых под углом 30^о к оси трубки выполнены равномерно расположенные пазы 11, 12 и 13 для прохождения воздуха.A device for producing metal powder from a melt consists of a housing 1 with a cylindrical cavity divided into outer 2 and inner 3 annular parts, each of which is connected to a compressed air source (not shown) through holes 4 and 5, a tube 6 installed in the housing 1 melt feed, wherein the output end of the nozzle assembly 7 is provided in the form of two coupled with the external cavity 2 mutually offset truncated conical parts 8 and 9 with an angle of inclination to the axis 6 of the tube 30, ^on and associated with an internal cavity 3 avihritelya airflow 10 as a cylindrical nozzle, on which surface at an angle of ³⁰ ° to the tube axis satisfied equally spaced grooves 11, 12 and 13 for the passage of air.

Устройство также снабжено цилиндрическим разделительным элементом 14 и двумя завихрителями 15 и 16 с равномерно расположенными под углом 30^о к оси трубки 6 пазами 17 и 18, при этом завихрители 15 и 16 установлены на расстоянии перед форсуночным узлом (по ходу движения потока сжатого воздуха) и один из них 15 выполнен в виде диска, закрепленного на разделительном элементе 14, и расположен во внешней полости 2, а второй 16 выполнен в виде цилиндрической насадки большего размера, чем цилиндрическая насадка завихрителя 10 форсуночного узла, установлена в разделительном элементе и размещена во внутренней полости 3. Кроме того, отверстие 4 корпуса для подвода сжатого воздуха расположено тангенциально.The device is also provided with a cylindrical spacer member 14 and the two swirlers 15 and 16 with evenly spaced at an angle of ³⁰ ° to the axis of the tube 6 the grooves 17 and 18, the swirlers 15 and 16 are mounted at a distance in front of the nozzle assembly (in the direction of compressed air flow) and one of them 15 is made in the form of a disk mounted on the separating element 14, and is located in the outer cavity 2, and the second 16 is made in the form of a cylindrical nozzle of a larger size than the cylindrical nozzle of the swirl 10 of the nozzle assembly, is installed in p zdelitelnom member and placed in the inner space 3. Furthermore, the opening 4 of the housing for supplying compressed air is arranged tangentially.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Струя металла, например цинка или свинца, выходя из трубки 6, вступает во взаимодействие с тремя максимально закрученными потоками сжатого воздуха, выходящими из равномерно расположенных отверстий 11, 12 и 13 конических деталей 8 и 9 и завихрителя 10 воздушного потока, в которые он подается от источника сжатого воздуха (не показан) через тангенциально расположенное в боковой поверхности цилиндрического корпуса отверстие 4. A metal stream, for example zinc or lead, exiting the tube 6, interacts with three maximally swirling streams of compressed air emerging from the evenly spaced openings 11, 12 and 13 of the conical parts 8 and 9 and the swirl 10 of the air stream into which it is supplied a compressed air source (not shown) through an opening 4 tangentially located in the lateral surface of the cylindrical body.

Поток сжатого воздуха, поступив во внешнюю полость 2 через это отверстие 4, делится на потоки, один из которых, двигаясь по касательной к наружной поверхности цилиндрического разделительного элемента 14, не теряя скорости, закручиваясь вокруг него в равномерном кольцевом зазоре между цилиндрическим корпусом и цилиндрическим разделительным элементом 14, поступает к отверстиям 17 завихрителя 15. Другой поток, изменяя свое первоначальное направление, закручиваясь при этом, также поступает к равномерно расположенным под углом 30^о к оси трубки отверстиям 17 завихрителя 15. Дважды закрученный таким образом поток, прошедший через отверстие 17 завихрителя 15, поступает к отверстиям 12 и 13 конических деталей 8 и 9, проходя через которые, достигает наибольшей интенсивности.The flow of compressed air entering the external cavity 2 through this opening 4 is divided into flows, one of which, moving tangentially to the outer surface of the cylindrical separation element 14, without losing speed, spinning around it in a uniform annular gap between the cylindrical body and the cylindrical separation element 14, enters the holes 17 of the swirler 15. Another stream, changing its original direction, spinning while also arriving to evenly spaced at an angle of 30 ^about the axis of the tube from to the versts 17 of the swirler 15. The stream twisted in this way, passing through the hole 17 of the swirl 15, enters the holes 12 and 13 of the conical parts 8 and 9, passing through which, reaches the highest intensity.

Следующий поток из внешней полости 2, трижды изменяя свое направление через равномерно расположенные пазы 5 в цилиндрическом разделительном элементе 14 равномерно расположенные под углом 30^о к оси корпуса отверстия 18 завихрителя 16, интенсивно закручиваясь при этом, поступает во внутреннюю полость 3, после чего, закручиваясь в свободном пространстве этой полости, он направляется к отверстиям 11 завихрителя 10, проходя через которые, достигает наибольшего завихрения.Next the flow of the external cavity 2, thrice changing its direction at uniformly spaced grooves 5 in the cylindrical separating member 14 evenly spaced at an angle of ³⁰ ° to the axis of the hole of the body 18 a swirler 16, twisting intensively thus, it enters into the inner cavity 3, after which, twisting in the free space of this cavity, he goes to the holes 11 of the swirler 10, passing through which, reaches the greatest turbulence.

Три потока сжатого воздуха, достигших максимальной степени завихрения за счет трех ступеней предварительного закручивания, диспергируют расплав металла, образуя при этом мелкодисперсные капли, которые, охлаждаясь, превращаются в металлический порошок. Three streams of compressed air, having reached the maximum degree of turbulence due to three stages of preliminary twisting, disperse the metal melt, thus forming fine droplets, which, when cooled, turn into a metal powder.

Использование данного изобретения позволяет добиться получения более 90% мелких фракций металлического цинка (< 0,05 мм) и в 1,5 раза повысить производительность процесса. Using this invention allows to obtain more than 90% of fine fractions of metallic zinc (<0.05 mm) and 1.5 times to increase the productivity of the process.

Claims

DEVICE FOR PRODUCING METAL POWDER FROM MELT, comprising a housing with a cylindrical cavity divided into outer and inner annular parts, each of which is connected to a source of compressed air, a tube for supplying melt installed in the housing with a nozzle assembly at the outlet end in the housing in the form conical parts with an acute angle of inclination to the axis of the tube and a swirl of air flow communicated with the internal cavity in the form of a cylindrical nozzle, on the surface of which at an acute angle to the axis t logging is made evenly spaced grooves for the passage of air, characterized in that it is equipped with two additional swirls, one of which is made in the form of a disk mounted on the separation element and placed in the outer cavity, the other is made in the form of a cylindrical nozzle installed in the separation element, and placed in the internal cavity, additional swirlers have evenly spaced grooves for the passage of compressed air, made at the same angle to the axis of the tube as the conical parts, and are installed in front of the nozzle assembly, the separation element is cylindrical, and the compressed air supply is made in the form of a tangentially mounted nozzle.