RU94492U1 - Устройство для получения наночастиц токопроводящих материалов - Google Patents
Устройство для получения наночастиц токопроводящих материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU94492U1 RU94492U1 RU2010106444/22U RU2010106444U RU94492U1 RU 94492 U1 RU94492 U1 RU 94492U1 RU 2010106444/22 U RU2010106444/22 U RU 2010106444/22U RU 2010106444 U RU2010106444 U RU 2010106444U RU 94492 U1 RU94492 U1 RU 94492U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- electrodes
- interelectrode gap
- secondary winding
- nanoparticles
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Устройство для получения наночастиц токопроводящих материалов, содержащее смонтированные в камере с рабочей жидкостью два электрода, один из которых подсоединен ко вторичной обмотке импульсного трансформатора источника питания через управляющий датчик, связанный с блоком регулирования межэлектродного промежутка посредством привода продольного перемещения электрода, отличающееся тем, что вторичная обмотка импульсного трансформатора подключена к электродам через колебательный контур, катушка индуктивности согласована с собственными гидромеханическими колебаниями жидкости в межэлектродном промежутке, причем, как минимум, один электрод кинематически связан с приводом вращения и/или относительного поперечного реверсивного движения, а управляющий датчик выполнен в виде счетчика импульсов.
Description
Полезная модель относится к порошковой металлургии, а более конкретно, к технологии получения металлических наночастиц в виде суспензий с помощью электрических разрядов.
Уровень данной области техники характеризует устройство, описанное в работе V.Amendola, S.Polizzi, V.Meneghetti, (Langmuir, 2007, 23, 6766), предназначенное для получения наночастиц серебра в жидких средах с использованием лазерной абляции массивных образцов металлического серебра.
Недостатком этого устройства является низкая производительность и большой разброс размеров наночастиц, обусловленный необходимой мощностью лазерного излучения для облучения рабочей среды.
Более совершенной является установка для получения наночастиц токопроводящих материалов, выбранная в качестве наиболее близкого аналога предложенной, по технической сущности и числу совпадающих признаков, которая описана в патенте РФ №2262487, С02F 1/48, 2004 г.
Известное устройство содержит источник питания, соединенный с блоком генерирования импульсов, высоковольтный трансформатор которого первичной обмоткой соединен с выходом преобразующего блока, высоковольтный и заземленный электроды, установленные в камере с обрабатываемой жидкостью и к которым подключена вторичная обмотка импульсного трансформатора.
Устройство характеризуется тем, что имеет средство для регулирования межэлектродного промежутка посредством привода перемещения заземленного электрода.
Недостатком известного устройства является нестабильность процесса функционирования из-за высокого пробойного напряжения и большого расстояния между проволочными электродами (10-15 мм), что служит причиной разброса размера получаемых наночастиц, имеющих различные физические свойства и служебные характеристики.
Кроме того, в изготавливаемой суспензии от взаимодействия электродов при осуществлении между ними импульсных электрических разрядов генерируются как наночастицы электродного материала, так и ионы, и микрочастицы, которые принципиально изменяют структуру и чистоту готового материала, непригодного в качестве биопродукта или полуфабриката для получения чистого целевого нанопорошка.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящая полезная модель, является усовершенствование установки, пригодной для изготовления монодисперсной композиции наночастиц в регулируемых технологией технических параметрах.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для получения наночастиц токопроводящих материалов, содержащем смонтированные в камере с рабочей жидкостью два электрода, один из которых подсоединен ко вторичной обмотке импульсного трансформатора источника питания через управляющий датчик, связанный с блоком регулирования межэлектродного промежутка посредством привода продольного перемещения электрода, по предложению авторов, вторичная обмотка импульсного трансформатора подключена к электродам через колебательный контур, катушка индуктивности которого настроена в резонанс собственных гидро-механических колебаний жидкости в межэлектродном промежутке, причем, как минимум, один электрод кинематически связан с приводом вращения и/или относительного поперечного реверсивного движения, а управляющий датчик выполнен в виде счетчика импульсов.
Отличительные признаки обеспечили повышение эффективности генерирования наночастиц материала электродов в заданном узком диапазоне их размера, то есть получение монодисперсной эрозии наночастиц равномерно по всему межэлектродному промежутку, которые диспергированы в рабочую жидкость, образуя гидрозоль заданных свойств и качества.
Электрическая связь электродов через колебательный контур (LC-цепочку) позволяет каждый разрядный импульс модулировать по частоте затухающей высокочастотной синусоиды, что обеспечивает стабилизацию параметров электродугового процесса в межэлектродном промежутке.
Предварительная подстройка колебательного контура во вторичной обмотке импульсного трансформатора источника питания, заключающаяся в согласовании высокочастотного модулированного разрядного импульса с собственными гидромеханическими колебаниями рабочей жидкости в межэлектродном промежутке, позволяет исключить помехи от ревербераций разрядного тока, заметно влияющих на стабильность процесса эрозии электродов и на дисперсность генерируемых при этом наночастиц.
Связь электродов с приводом вращения и/или поперечного относительного движения направлена на обеспечение равномерного износа бомбардируемых импульсными разрядами поверхностей, образующих межэлектродный промежуток, который стало возможным стабилизировать в течение всего времени эксплуатации, практически до износа электродов.
Выполнение управляющего датчика в виде счетчика импульсов позволило активно контролировать и регулировать заданный размер межэлектродного промежутка, что обеспечивает монодисперсное распределение генерируемых наночастиц из материала электродов.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть техническая задача решается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний формулы. На чертеже изображена функциональная схема устройства.
Предложенное устройство содержит источник 1 тока, вторичная обмотка импульсного трансформатора 2 которого подключена к соосно смонтированным электродам 4 и 5 из серебра, титана, меди, сплавов и т.п., помещенным в рабочей жидкости 6 камеры 7, образуя межэлектродный промежуток 8.
Вторичная обмотка 2 импульсного трансформатора 3 подсоединена через колебательный контур, состоящий из разрядного конденсатора 9 и катушки 10 индуктивности (LC-цепочка).
Катушка 10 индуктивности высокочастотного электротехнического устройства выполнена бескаркасной, то есть представляет собой неизолированный толстый провод, длиной которого, в частности, регулируют величину индуктивности колебательного контура.
Катушка 10 индуктивности подсоединена к электроду 5 и связана с разрядным конденсатором 9 через переключатель 11.
Электрод 4 кинематически связан с приводом M1, обеспечивающим ему продольные перемещения по командам блока 12 управления, связанного с датчиком 13 - счетчиком импульсов в разрядной цепи вторичной обмотки 2 импульсного трансформатора 3.
Электрод 5 кинематически связан с приводом М2 его вращения и/или реверсивных поперечных относительных движений.
Функционирует предложенное устройство следующим образом.
В камеру 7 заливают дистиллированную воду, устанавливают между электродами 4, 5 зазор 8, равный 100 мкм.
При включении высоковольтного блока 1 питания марки Sh0105 (5 кВ, 30 мА) во вторичной обмотке 2 трансформатора 3 генерируется импульсный потенциал, накапливаемый в конденсаторе 9 до его разряда, который происходит при срабатывании переключателя 11, когда колебательный контур вторичной обмотки 2 импульсного трансформатора 3 замыкается на электроды 4, 5.
Также включается привод М2, который вращает электрод 5 вокруг оси, или сообщает ему реверсивные поперечные движения относительно электрода 4. Этим исключается неравномерность износа электродов 4 и 5 от локальной эрозии примыкающих поверхностей, формирующих межэлектродный промежуток 8, и стабилизируется режим дуговых разрядов.
Напряжение блока 1 питания и межэлектродный промежуток 8 выбираются из следующих соображений.
При напряжении меньше 3 кВ пробивное напряжение соответствует малому разрядному зазору 40 мкм между электродами 4, 5, при котором происходит застой насыщенного гидрозоля в межэлектродном промежутке 8, являющегося экраном, снижающим производительность процесса, дестабилизируя генерирование в рабочую жидкость эродируемых наночастиц. При эксплуатации устройства с межэлектродным зазором 8 ниже указанного минимума возможны случаи недопустимого короткого замыкания шламовым тромбом.
При напряжении более 7 кВ разрядный ток в колебательном контуре соответствует межэлектродному промежутку 200 мкм, где возникают значительные гидродинамические воздействия, разрушающие примыкающие поверхности электродов 4, 5. Образующиеся при этом соразмерные фрагменты электродного материала могут привести к короткому замыканию, нарушая стабильность электродинамического процесса генерирования наночастиц.
Ток разряда модулируют по частоте затухающей синусоиды, параметры которой (за счет изменения индуктивности 10) подбирают в соответствии с собственными гидромеханическими колебаниями рабочей жидкости 6 в межэлектродном промежутке 8, в их резонансное совпадение, что визуально контролируется на осциллографе (условно не показан) по факту достижения синусоиды без искажений.
Этим исключаются неконтролируемые искажения и помехи реверберации разрядного тока, в результате чего электроды 4, 5 эродируют наночастицами заданных размеров с точностью ±5 нм, формируя монодисперсный гидрозоль в рабочей жидкости 6 камеры 7.
Номинал конденсатора выбран постоянным 3300 пФ (тип КВИ-3-10).
Подстройку индуктивности колебательного контура LC проводят изменением длины подводящих проводов.
Получив на осциллограмме гладкую синусоиду, зажигают дуговой разряд и проводят техпроцесс генерирования наночастиц.
Насыщение рабочей жидкости 6 проводят в течение заданного промежутка времени и контролируют по изменению цвета получаемого гидрозоля от светло-розового до коричневого.
В случае, когда размер межэлектродного промежутка 8 увеличивается в результате эрозионного износа электродов 4 и 5, возникают рассогласования высокочастотных колебаний модулированного разрядного импульса и гидродинамических собственных колебаний рабочей жидкости 6 в межэлектродном промежутке 8, которые отражаются на контрольном осциллографе.
При этом, из-за изменений электротехнических параметров в схеме, нарушается частота следования разрядных импульсов с конденсатора 9 на межэлектродный промежуток 8, фиксируемая датчиком 13.
Сигнал рассогласования от датчика 13 (СИ8), который считает разрядные импульсы и частоту их следования, поступает на блок 12 управления, который включает серводвигатель (Servo S 3003) привода M1, прецизионной продольной подачи электрода 4 к электроду 5, устанавливая требуемую величину межэлектродного промежутка 8.
При инерционно излишней подаче электрода 4 к электроду 5 приводом M1 по команде блока 12 управления электрод 4 реверсивным продольным перемещением устанавливается в номинал межэлектродного промежутка 8.
Далее цикл работы повторяется.
Устройство по изобретению обеспечивает стабильную работу по назначению массивных электродов из различных металлов и сплавов, контролируя межэлектродный промежуток величиной до 150 мкм, что на два-три порядка меньше, чем в ближайшем аналоге, при этом используются низковольтный источник напряжения, что технологически проще в обслуживании и эксплуатации.
Основным преимуществом предложенного устройства является практическая возможность получения избирательной монодисперсности генерируемых наночастиц при целевом изменении электротехнических параметров структурных элементов.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста по нанотехнологии, показал, что она не известна, а с учетом возможности промышленного изготовления установок для получения наночастиц, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Claims (1)
- Устройство для получения наночастиц токопроводящих материалов, содержащее смонтированные в камере с рабочей жидкостью два электрода, один из которых подсоединен ко вторичной обмотке импульсного трансформатора источника питания через управляющий датчик, связанный с блоком регулирования межэлектродного промежутка посредством привода продольного перемещения электрода, отличающееся тем, что вторичная обмотка импульсного трансформатора подключена к электродам через колебательный контур, катушка индуктивности согласована с собственными гидромеханическими колебаниями жидкости в межэлектродном промежутке, причем, как минимум, один электрод кинематически связан с приводом вращения и/или относительного поперечного реверсивного движения, а управляющий датчик выполнен в виде счетчика импульсов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010106444/22U RU94492U1 (ru) | 2010-02-26 | 2010-02-26 | Устройство для получения наночастиц токопроводящих материалов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010106444/22U RU94492U1 (ru) | 2010-02-26 | 2010-02-26 | Устройство для получения наночастиц токопроводящих материалов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94492U1 true RU94492U1 (ru) | 2010-05-27 |
Family
ID=42680735
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010106444/22U RU94492U1 (ru) | 2010-02-26 | 2010-02-26 | Устройство для получения наночастиц токопроводящих материалов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU94492U1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2604283C2 (ru) * | 2015-04-15 | 2016-12-10 | Валентин Степанович Щербак | Низковольтный импульсный электродуговой способ получения металлического нанопорошка в жидкой среде |
RU196297U1 (ru) * | 2019-07-29 | 2020-02-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики и электроэнергетики Российской академии наук (ИЭЭ РАН) | Устройство для изготовления водной дисперсии наночастиц |
RU2756189C1 (ru) * | 2019-12-19 | 2021-09-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт" (национальный исследовательский университет)" | Установка для электроимпульсного управляемого получения наночастиц токопроводящих материалов |
RU2780652C2 (ru) * | 2019-05-29 | 2022-09-28 | Ассоциация ученых и предпринимателей "Центр прорывных национальных стратегий, разработок и внедрений" | Способ приготовления гидрозоля |
-
2010
- 2010-02-26 RU RU2010106444/22U patent/RU94492U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2604283C2 (ru) * | 2015-04-15 | 2016-12-10 | Валентин Степанович Щербак | Низковольтный импульсный электродуговой способ получения металлического нанопорошка в жидкой среде |
RU2780652C2 (ru) * | 2019-05-29 | 2022-09-28 | Ассоциация ученых и предпринимателей "Центр прорывных национальных стратегий, разработок и внедрений" | Способ приготовления гидрозоля |
RU196297U1 (ru) * | 2019-07-29 | 2020-02-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики и электроэнергетики Российской академии наук (ИЭЭ РАН) | Устройство для изготовления водной дисперсии наночастиц |
RU2756189C1 (ru) * | 2019-12-19 | 2021-09-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт" (национальный исследовательский университет)" | Установка для электроимпульсного управляемого получения наночастиц токопроводящих материалов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2637509C2 (ru) | Способ и устройство для генерирования электронных пучков | |
CN107900367B (zh) | 一种3d打印用钛及钛合金粉末的新型雾化器 | |
RU94492U1 (ru) | Устройство для получения наночастиц токопроводящих материалов | |
JP5638457B2 (ja) | シンクロサイクロトロン及びそれを備えた荷電粒子線照射装置 | |
CN111014677B (zh) | 一种基于磁力搅拌的三维打印锻造方法 | |
US4194106A (en) | Methods and devices for cutting, eroding, welding and depositing metallic and non-metallic materials by means of an electric arc | |
US3277267A (en) | Method and apparatus for treating electrically conductive surfaces | |
KR101859467B1 (ko) | 구형 금속 분말 제조장치 및 그 제조방법 | |
EA202092993A1 (ru) | Способ и устройство для производства высокочистых сферических металлических порошков с большой скоростью производства из одной или двух проволок | |
CN105458427B (zh) | 一种超声振动辅助放电磨削加工装置及方法 | |
RU2417862C1 (ru) | Способ получения наночастиц токопроводящих материалов | |
TW434074B (en) | Controlled plasma arc cutting | |
CN104275541A (zh) | 电弧焊接用电源装置以及电弧焊接用电源装置的控制方法 | |
US4379960A (en) | Electrical discharge machining method and apparatus using ultrasonic waves and magnetic energy applied concurrently to the machining gap | |
JPS61260915A (ja) | 放電加工用電源 | |
CA1065022A (en) | Method and device for controlling an electric arc by rotating magnetic field | |
CN112969543A (zh) | 制造三维物体的系统 | |
Chang et al. | TiO2 nanoparticle suspension preparation using ultrasonic vibration-assisted arc-submerged nanoparticle synthesis system (ASNSS) | |
CN113042868B (zh) | 一种磁控等离子弧熔丝增材制造层宽自适应控制方法 | |
RU196297U1 (ru) | Устройство для изготовления водной дисперсии наночастиц | |
Aghdeab et al. | Effect of Voltage on Electrode Wear Rate (EWR) in the Electrical Discharge Machining (EDM) for Stainless Steel AISI 444 | |
CN206789520U (zh) | 大功率宽幅电子束偏转扫描装置 | |
RU2486037C2 (ru) | Способ стабилизации межэлектродного промежутка при электроэрозионном профилировании шлифовальных кругов с помощью автоматического экстремального регулятора подачи электрода | |
RU2751607C1 (ru) | Способ получения мелкодисперсного порошка | |
CN115007974B (zh) | 电弧负压力约束的钨极氩弧焊接方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RH1K | Copy of utility model granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20100910 |
|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20130227 |
|
NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20141227 |
|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20160227 |