SU688282A1 - Устройство дл получени гранул - Google Patents

Description

Герметична  камера 1 имеет водоохлаждаемые стенки и отделена от загрузочного отсека 2 водоохлаждаемой диафрагмой 20 с отверстием 21 дл  прохода заготовки 22. Диаметр отверсти  21 составл ет 1,02- 1,08 диаметра заготовки, и при обработке заготовок разных диаметров необходимо иметь набор сменных диафрагм 20 с отверсти ми 21, диаметр которых соответствует номенклатуре обрабатываемых заготовок . В передней стенке 23 камеры 1 имеетс  люк 24, закрытый съемной крышкой 25. Люк 24 необходим дл  чистки внутренней части камеры 1 и смены диафрагмы 20. На крышке 25 установлен нагреватель 26 в виде цилиндрического дугового нлазмотрона косвенного действи , введенный внутрь камеры 1 через уплотнение 27. Нагреватель 26 установлен горизонтально и соединен с механизмом 28, закрепленным на крышке 25 и перемеш,ающим плазмотрон вдоль оси камеры 1. На передней стенке 23 камеры 1 установлен паправл юший шток 29, шарпирно соединенный с петл ми 30, закрепленными иа камере 1. Шток 29 соединен с крышкой 25 двум  петл ми 31 и 32 и при этом образует с петлей 31 шарнирную пару, а с петлей 32 - винтовую пару. Таким образом, при вращении штока 29 крышка 25 способна перемешатьс  вдоль оси штока 29. Одновременно шток 29  вл етс  осью, вокруг которой поворачиваетс  крышка 25 при открытии люка 24. Контргайка 33 фиксирует перемещение крышки 25 относительно штока 29, а следовательно, и относительно оси камеры 1. Крышка 25 камеры 1 водоохлаждаема  и оснащена смотровыми окнами 34. Уплотнение 35 и прижим 36 обеспечивают герметичное закрытие люка 24 съемной крышкой 25. Размер крышки 25 в нанравлепии, параллельном штоку 29, должен превышать поперечный размер люка 24 на величину хода крышки 25 вдоль штока 29. В верхней части камеры 1 выполнено отверстие 37 дл  удалени  избыточного газа , в нижней части - отверстие 38, соединенное со съемным сосудом 39 дл  сбора гранул. Устройство оснащено, кроме того, источниками электропитани , вакуумными насосами , системой подачи, очистки и рециркул ции инертного газа, элементами автоматического управлени  и другими средствами , необходимыми дл  функционировани  устройства (не показаны на чертеже). Устройство дл  пол чени  гранул работает следующим образом. Переплавл емые цилиндрические заготовки 22 загружают через люк 19 в магазин 3, одну из заготовок кладут непосредственно на валки 5, прижима  ее сверху роликом 8 и поджима  сзади толкателем 12. Камеру I герметизируют, вакуумируют по вакуумпроводу 16, затем, закрыв вентиль 17, заполн ют через отверстие 18 инертным газом. Включив привод 7 вращени , привод 13 перемещени , ввод т заготовку 22 через отверстие 21 внутрь камеры 1 так, чтобы расплавл емый конец 40 находилс  на удалении от стенки диафрагмы 20, равном 0,5-1,5 диаметра заготовки. Включают нагреватель 26 - дуговой плазмотрон косвенного действи -и направл ют его плазменную струю 41 на торцовую поверхность конца 40 заготовки, нагрева  ее до температуры плавлени  материала. Окружна  скорость вращающейс  заготовки составл ет 10-35 м/с. Чем больше скорость вращени  заготовки, тем меньше диаметр получаемых гранул. Расплавленный слой материала центробежными силами, возникающими при вращении заготовки 22 вокруг ее продольной оси, срываетс  с конца 40 заготовки и распыл етс  равномерно и радиально в пространстве внутри камеры 1. В камере 1 поддерживают давление инертного газа, достаточное дл  охлаждени  и полного затвердевани  расплавленных частиц 42 при полете их от конца 40 заготовки до боковой стенки камеры 1. Проще всего поддерживать в камере избыточное давление, которое гарантирует непопадание воздуха внутрь устройства через неплотности и подвижные соединени . При этом газ, непрерывно поступающий в камеру 1 вместе с плазменной струей 41, выпускаетс  через отверстие 37. Рационально выпускаемый газ направл ть из отверсти  37 в специальный компрессор и вновь подавать в нагреватель 26. Скорость узла 9 осевого перемещени  выбирают такой, чтобы расплавл емый конец 40 заготовки находилс  в одинаковых услови х нагрева, т. е. на посто нном рассто нии от нагревател  26. Затвердевшие частицы 42 материала падают в нижнюю часть камеры 1 и через отверстие 38 попадают в сосуд 39 дл  сбора гранул. Остаток заготовки 22, который невозможно расплавить, удал ют посредством выталкивани  через отверстие 21 толкателем 15 внутрь камеры 1. При этом нагреватель 26, если он мешает выталкиванию заготовки, отвод т назад механизмом 28. Затем поднимают прижимной ролик 8, отвод т толкатель 12 в заднее положение, сбрасывают на валки 5 очередную заготовку 22 из магазина 3, и цикл расплавлени  заготовки и получени  из нее гранул повтор етс . На врем  смены заготовки 22 нагреватель 26 отключают, чтобы не нагревать механизмы внутри отсека 2 плазменной струей 41 через открытое отверстие 21. Особенностью работы устройства  вл етс  перемещение нагревател  26 вместе с крышкой 25 относительно врашающейс  заготовки 22 под углом 70-110° к ее оси. Это

металлов и сплавов, а также неметаллических материалов, например карбида вольфрама .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  получени  гранул распылением прутковой заготовки, содержащее рабочую камеру с крышкой, несущей нагреватель , и загрузочный отсек с магазином дл  заготовок и механизмом вращени  и

   осевого перемещени  заготовки, отличающеес  тем, что, с целью повыщени  производительности, крышка установлена под углом ±20° ее оси к оси вращени  заготовки с возможностью возвратно-поступательного перемещени  в собственной плоскости.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе I. Патент США № 3752610, кл. 425-6. опубл. 1973.

   ipuiJ

   вызывает смещение зоны нагрева от оси заготовки 22 и более равномерное распределение теплового потока плазменной струи 41 по торцовой поверхности расплавл емого конца 40 заготовки.

   Когда тепловой поток нагревател  26, например плазменную струю 41, направл ют в центр конца 40 заготовки, то происходит выплавление сердцевины и разрушение на крупные куски наружного нерасплавленного сло  заготовки. Когда тепловой поток плазменной струи 41 направл ют ближе к краю торца вращающейс  заготовки , конец 40 ее приобретает заостренную форму; окружна  скорость расплавленного сло  металла уменьшаетс  с уменьшением радиуса заготовки, что приводит к образованию гранул разного диаметра , вплоть до падени  крупных капель с конца заостренной заготовки. Когда же тепловой поток нагревател  26 относительно равномерно рассредоточен, то конец 40 заготовки приобретает плоскую или слабо вогнутую форму. Тогда расплавленный металл на конце заготовки разгон етс  центробежными силами до скорости, соответствующей наибольшему радиусу заготовки , и образование гранул происходит в

   одинаковых услови х, что приводит к ВЫСОКОМУ выходу продукции с одинаковым размером частиц (до 95-98%).

   В случае, если диаметр расплавл емой з готочки превышает диаметр зоны нагрева ч 2-5 раз, достаточно предварительно сместить ЗОНУ нагрева от оси заготовки на величину, составл ющую 1/3-3/8 диаметра заготовки, а в пропеосе распы,1ени  сохран ть нагреватель 26 неподвижным. В с,пучае, если диаметр заготовки значительно (более, чем в 4-5 раз) превышает диаметр зоны нагрева, целесообразно перемещепие пагревател  осуществл ть в процессе расплавлени  конца заготовки непрерывно .

   Обычно надо перрл/гещать нагреватель 26 вместе с крышкой 5 вдоль штока 29 лишь до н ча,па работы. Это необходимо при изменении диаметра заготовки или ее химического состава, что требует разной степени рассредоточени  теплового потока по ТОРЦУ конна iO заготовки. Такое исполнение устройства значительно упрощает его обслуживание при обработке больших партий одинаковых заготовок.

   В качестве электрического источника нагрева в устройстве используют генератор низкотемпературной плазмы, КОТОРЫЙ Аопмирует СТРУЮ газа практически любого химического состава, нагретую до практически любых необходимых температур. Это позвол ет не только сохран ть исходный химический состав материала, но и в некоторых случа х воздействовать на него: сочетать плавление материала заготовки с рафинированием, восстановлением, легированием и другими химико-металлургическими операци ми. Генератор низкотемпературной плазмы пригоден дл  плавлени  любых материалов, независимо от их элек тропроводности. Кроме того, он способен работать при высоких давлени х (1 - 50 ата), а повышенное давление внутри рабочей камеры способствует высоким скорост м кристаллизации, что улучшает ка10 чество гранул и позвол ет сократить поперечные размеры рабочей камеры. Из генераторов низкотемпературной плазмы предпочтительно использовать дуговые плазмотроны косвенного действи , как наиболее 15 простые и доступные. Однако в некоторых случа х рационально использовать и другие типы генераторов низкотемпературной плазмы, например высокочастотные плазмотроны , способные работать в окислительной среде и создающие плазменную струю большого поперечного сечени .

   Закрепление направл юшего штока 29 и крыщки 25 под углом, отличным от пр мого в пределах ±20 к камере 1 (см. фиг. 3

   5 и 4), может быть во многих случа х оправдано лучшим обзором из смотрового окна 34 на расплавл емый конец 40 заготовки, а также дополнительным рассредоточением теплового потока плазменной струи 41.

   0 При расположении плазменной струи под углом к заготовке 22 возникает вертикальна  составл юща  скорости струи, способствующа  теплопереносу от зоны нагрева в радиальном направлении по оплавл емой

   5 поверхности конца 40 заготовки.

   Устройство может действовать также в полунепрерывном цикле получени  гранул. Дл  этого устройство должно быть оснашено шлюзовыми камерами на люке 19 дл 

   0 загрузки заготовок и на отверстии 38 дл  выгрузки гранул. Магазин 3 в данном случае целесообразно выполн ть в виде сменных кассет с заранее загруженными заготовками .

   5 Испытани  показали пригодность предложенного устройства дл  обработки заготовок диаметром 55-100 мм, что в два- три раза превышает возможности установок известного типа, в которых нагреватель

   0 установлен неподвижно и соосно с вращающейс  заготовкой. При наличии загрузочного магазина это приводит к повышению производительности в несколько раз. Одновременно повышаетс  однородность

   5 гранул по их форме и размерам, что приводит к повышению выхода годной продукции , который составл ет 95-98% от всей массы расплавленного материала. Использование плазмотрона в качестве источника нагрева приводит к повышению чистоты гранул, что не может быть достигнуто в установках в электродуговым нагревом , продукци  которых загр зн етс  примес ми вольфрама и графита, Устройство позвол ет получать чистые порощки

   ге

   2S