Форсунка для распыления расплавленных металлов

(22) Заявлено 05,04 присоединением заявкиГосударственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений 3) Приорит(72) Авторы изобретения С, Кузнецов и Ю. ф. Солуянов 71) Заявитель ЛЕННЫХ РСУНКА ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ РАСМЕТАЛЛОВ 2 Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к устройствам для получения металлических порошков распылением расплавленных металлов.Известна форсунка для распыления расплавленных металлов, включающая корпус, стакан со сливцым отверстием и сопла, равномерно закрепленные вокруг стакана под углом к его оси 1).К недостаткам данной форсунки относятся необходимость использования значительного количества распыливающего газа и низкая скорость охлаждения полученных порошков.Техническим решением, наиболее близким предложенному, является форсунка для распыления расплавленных металлов, включающая соосно установленные тигель, стакан со сливным отверстием, корпус, сопла, равномерно закрепленные вокруг стакана под углом к его оси, и сопловые вставки, концентрично расположенные вокруг сопл 2,Данная форсунка не позволяет регулировать гранулометрический состав получаемых порошков в сторону выхода мелких фракций и не обеспечивает высокой скорости охлаждения этих порошков.С целью регулирования гранулометрического состава получаемых порошков и повышения скорости их охлаждения в предлагаемой форсунке каждая из сопловых вставок выполнена со шнековым завцхрцтелем ц резонатором, при этом отношение высоты резонатора к диаметру сливного отверстия стакана составляет 0,4 - 0,6, высота каждого последующего резо натора больше высоты предыдущего на 0,05 -0,2 диаметра сливного отверстия, а шнековые завцхрители выполнены в виде винтовых проточек, направление которых выбрано противоположным для каждой последующей вставки.10 На фиг. 1 показана предлагаемая форсунка в вертикальном разрезе; на фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1; на фцг. 3 - схема направлений винтовых проточек.Форсунка состоит цз тигля 1 с закреплен ными в цем стаканом 2 со сливным отверстием 3 диаметром 0 и корпуса 4, к которому болтами 5 крепится флацец 6. Последний имеет внутреннюю кольцевую полость 7, которая является коллектором для газа-распылителя, 20 подаваемого в нее цз штуцеров 8 через каналы 9, равцомерцо расположенные по окружности в корпусе 4. Кольцевая полость 7 герметцзируется прокладками 10 ц 11 между корпусом 4 ц флаццем 6. В флацце 6 по окружности 25 вокруг оси сливного отверстия выполненыверхнцс 12 и нижние 13 отверстия, снабженные резьбой и наклоненные под углом к осц форсунки, причем каждая пара отверстий 12 и 13 соосна друг с другом. В отверстиях 12 30 закрепляются цилиндрические сопла 14, имею 59992050 55 60 65 3щие осевые каналы 15 для подачи газа-распылигеля па струю металла. Сопла 14 имеют дцамстр канала 15, равный диаметру сливного отверстия, и регулируются по продольной оси при помощи сменных герметизирующих прокладок 16. 11 о резьбе отверстий 13 крепятся цилиндрические сопловые вставки 1/, концевая часть которых снабжена кольцевои проточкой 1 Ь высотой ЕЕ и шириной Л с острой кромкои, наклоненной под углом р=45 к оси сопла 14. Кольцевая проточка 18 является кольцевым резонатором вихревого акустического сопла, которое ооразовано этой проточкои, внутренней стенкой цилиндрической сопловой вставки 17 и проточками 19 высотой Й и шириной Б в многозаходной резьбе на шнековых завихрителях 20, которые плотно закреплены во внутреннеи полости сопловых вставок 17, причем между срезом кольцевой проточки 18 и срезом торца шнекового завихрителя 20 устанавливается зазор а, Срез шнекового завихрителя 20 выполняется в виде прямого кон) са, Зазор между срезом шнекового завихрителя и нижней поверхностьо кольцевой проточки б=ЕЕ,+В выбирается в пределах 1,0 - 1,3 Й, Регулировку сопловых вставок 17 вдоль продольной оси осуществляют сменными герметизирующими прокладками 21. Высота Е 1,=0,4 - 0,6 Е) кольцевого резонатора в первоц сопловой вставке 17, в следующей сопловой вставке она больше первоначально выбранной величины на 0,05 - 0,2 Е), в последующей соцловой вставке она увеличивается еще на 0,05 - 0,2 Й и так она увеличивается во всех последующих вставках, Отношение величин Л: а: Б выбирается неизменным и равным 0,2: 0,5: 0,5 во всех сопловых вставках. Распыливающий газ подается в вихревые акустические сопла, образованные сопловыми вставками 17 и шнековыми завихрителями 20, из кольцевой проточки 22 во фланце О, ось которой совпадает с осью форсунки, а ооразующие параллельны между сооои и наклонены к оси форсунки под углом 60 - ЬО . 1(ольцевая проточка 22 и внутренняя цилиндрическая поверхность 23 корпуса 4 образуют кольцевой коллектор, в который газ подается через каналы 24, равномерно расположенные в корпусе 4, из входных штуцеров 25. 1 ерметизация кольцевой проточки 22 ооеспечивается прокладкой 26 при помощи крышки 27 и болтов 28. Основнои распыливающий газ подается через штуцеры 8, каналы 9, коллектор /, каналы 29 и сопла 14.11 редлагаемая форсунка работает следующим образом.Расплавленный металл, например алюминиевый сплав, нагретый до 1200"С в отдельной системе плавления металла (не показана), сливается в тигель 1 с закрепленным в нем стаканом 2, Тигель нагрет до 600 - 800"С. Из тигля 1 расплав через отверстие 3 сливается по оси форсунки ниже среза фланца 6. Г 1- ред началом распыления в форсунку подается распыливающий газ, Через штуцеры 8 пода 5 10 15 20 25 30 35 40 45 4ется газ при температуре от - 20 до - 60 С (азот или углекислый газ), а через штуцеры 25 - газ при температуре от +20 до - 60"С (азот, аргон, углекислый газ или другие нейтральные газы), 1 аз в штуцеры Ь подается при давлении 10 - 12 ати, а в штуцеры 25 - при давлении 2,5 - 3,5 ати. Холодный распыливающий газ поступает в полость коллектора 7 во фланце 6 и через каналы 29 и отверстия в цилиндрических вставках в виде симметричных струй истекает на струю металла, дробя ее на капли, которые интенсивно охлаждаются со скоростями 10 - 5;10" град(с. Газ при нормальной температуре через штуцеры 25 и каналы 24 подается в кольцевую полость, образованную проточкой 22 и поверхностью 23 корпуса 4. Далее газ поступает через шестизаходные винтовые проточки 19, которые придают ему вихревое движение, в кольцевой резонатор и далее пульсирующими вихревыми порциями истекает в кольцевой зазор между резонатором и наружной поверхностью концевой части цилиндрических сопл 14, Направление винтовых проточек 19 шнековых завихрителей 20 в каждой сопловой вставке меняется на противоположное, как показано на фиг. 3.Таким образом, струи холодного газа оказываются окруженными пульсирующими вихревыми кольцевыми потоками газа с нормальной температурой. Суммарные составляющие вихревых пульсаций соседних кольцевых потоков оказываются направленными к оси и от оси конуса распыленных капель, создавая условия для более интенсивного и равномерного их охлаждения.Кроме того, высокочастотпые колебания вихревых потоков имеют расширенный диапазон колебаний давления и скорости, обусловленный возрастанием высоты резонатора последовательно в каждой следующей сопловой вставке, что интенсифицирует распад струи металла на пряди и капли, дальнейшее дробление и охлаждение капель и частиц порошка.Благодаря использованию данного конструктивного решения выход порошка с размерами 20 - 300 мкм увеличился на 10/о, а фракции 30 - 100 мкм - на 15 ОЕ, при увеличении скорости охлаждения капель в 10 - 50 раз,Формула изобретения Форсунка для распыления расплавленных металлов, включающая соосно установленные тигель, стакан со сливным отверстием, корпус, сопла, равномерно закрепленные вокруг стакана под углом к его оси, и сопловые вставки, коццецтрично расположенные вокруг сопл, отл ич ающа я ся тем, что, с целью регулирования гранулометрического состава получаемых порошков и повышения скорости их охлаждения, каждая из сопловых вставок выполнена со шнековым завихрителем и резонатором, при этом отношение высоты резонатора к диаметру сливного отверстия стакана составляет 0,4 - 0,6, высота каждого последую599920 2 т 27 22 Ю 2.т 2 рФюг,у 2 Составитель И, Киянский Ре актор С. Макогон Техред Н. Рыбкина Корректоры: Л. Брахнина едактор и И. Позняковскаяаж 964Министрытийаб., д. 4 дппсно Изд. М 357 Ти 1 осударствепного комитета Совета по делам изобретений и отк 13035, Москва, Ж, Раушскаяаказ 40818НП ипография, пр. Сапунова, 2 щего резонатора больше высоты предыдущего на 0,05 - 0,2 диаметра сливного отверстия, а шнековые завихрители выполнены в виде винтовых проточек, направление которых выбрано противоположным для каждой следующей вставки. 6 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США3073528, кл. 239 - 79,1963. 2. Патент Великобритании1413651. кл. С 7 Х, 1975.