Форсунка для распыления жидких металлов

п 11654348 О П И С А Н И Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Свввтсиих Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 30.03,7(51) М. Кл.В 22 Р 23/08В 05 В 7/00 сударствеииый комитв ссср в делам изобретеиий и открытий(54) ФОРСУН Я РАСПЫЛЕНИЯ ЖИЕТАЛЛОВ Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к устройствам для получения металлических порошков распылением расплавленных металлов.Известна форсунка для распыления расплавленных металлов, включающая кольцевые газовые сопла, нижнее из которых снабжено акустическим резонатором 1.Недостатками такой форсунки являются сложность ее конструктивного выполнения, 10 а также низкое качество полученных порошков.Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является форсунка для распыле ния жидких металлов, включающая сливной тигель, нагреватель, корпус с тангенциальными каналами, коллекторы и фланцы, образующие верхнее и нижнее вихревые сопла. При этом диаметр выходного среза нижнего сопла больше диаметра среза всрхнего сопла, а длина тангенциальных каналов превышает их диаметр 21.Нсдостатком такой форсунки является низкая интенсивность процессов дробления 26 и охлакдс)п)я капель расплава, что сопровождается укрупнением частиц полученного порошка.Предложенная форсунка отличается от известной тем, что с целью интенсификации 30 процессов дробления и охлаждения капель расплава, тангенциальные каналы выполнены с турбулизирующими выступами, при этом отношение диаметров выходных срезов нижнего и верхнего сопл составляет 1,7 - 2,2, отношение диаметра среза верхнего сопла к расстоянию между соплами составляет 1,7 - 2,2, отношение длин каналов к их диаметрам составляет 3 - 5, а отношение высоты турбулизпрующих выступов к диаметру каналов составляет 0,12 - 0,17.На фиг. 1 показана предложенная форсунка, вертикальный разрез; на фиг, 2 - разрез А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема нижней части форсунки.Форсунка состоит из тигля 1, керамических вставок 2 и 3 с нагревателем 4 между ними. Внутри вставки 3 размещена воронка 5 с закрепленным в ее донной части съемным сливным стаканом 6. Вокруг наружной поверхности концевой части сливного стакана 6 закреплен дополнительный нагреватель 7. Тигель 1 закрепляется на корпусе 8 при помощи шпилек 9 и гаек 10. К корпусу 8 прикреплены два коллектора 11 и 12 со штуцерами для подвода газа, В двух горизонтальных плоскостях корпуса 8 выполнены два ряда тангенциальных каналов 13 и 14, с нанесенными на их поверхность турбулизирующими элементами, например ввиде резьбы, нарезанной по поверхностиканалов. Тангенциальные каналы образуютвихревой поток газа, истекающий из полостей кольцевых сопл 15 и 16. Полость верхнего кольцевого сопла 15 образуется нижней поверхностью 17 верхнего съемногофланца 18, оканчивающейся кольцевым резонатором 19, верхней поверхностью 20среднего съемного фланца 21 и участкомвнутренней цилиндрической поверхности22 корпуса 8. Внутренние поверхности 23,24 и 25 фланцев 18 и 21 образуют внутреннюю полость форсунки и выполнены наклоненными под острыми углами к соответствующим поверхностям фланцев. Полостьнижнего вихревого сопла 16 образуетсяучастком соответствующей поверхности цилиндрической полости корпуса 8, нижнейповерхностью 26 среднего фланца 21 иверхней поверхностью 27 нижнего фланца28. Фланцы 18, 21 и 28 закрепляются впроточках (на чертеже не обозначены) цилиндрической поверхности 22 корпуса 8,образуя внутреннюю полость форсунки и герм етизируя наружные участки полостейкольцевых сопл 15 и 16 за счет посадки посоответствующим цилиндрическим выточкам (на чертеже не обозначены) и уплотнения по кольцевым посадочным поверхностям 29, 30 и 31. При этом отношениесреднего диаметра выходного среза нижнегоР,сопла к диаметру среза верхнего соплаРу,составляет 1,7 - 2,2, отношение шириныНнижнего сопла к ширине верхнего сопла1составляет 1,7 - 2,2, отношение диаметрасреза верхнего сопла к расстоянию междусоплами составляет 1,7 - 2,2, отношениеРдлин 1 и 1 тангенциальных каналов к их2 2диаметрам и составляет 3 - 5 приР Рвыполнении турбулизирующих выступов повсей поверхности каналов с высотой, составляющей 0,12 - 0,17 их диаметра, и выбора угловмежду осями профиля верхнего сопла 16 и осью корпуса 8 в диапазоне 70 - 90, а р между осью профилянижнего сопла 16 и осью корпуса 8 в диапазоне 30 - 45, Давление газа Р и Р,в верхнем и нижнем соплах выбирается вдиапазоне 2,5 - 3,5 ати.Предлагаемая форсунка работает следующим образом.Алюминиевый сплав, нагретый до 1200 С,сливается в титановую воронку 5, нагретуюнагревателем 4 до 800 С, и далее по осикорпуса 8 через отверстие Д 6 равное 8 мм,титанового сливного стакана 6, концеваячасть которого нагрета до 870 С дополнительным нагревателем 7. Перед заливкой 5 10 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 60 расплава металла в металлическую воронку 5 в коллекторы 11 и 12 корпуса 8 форсунки подается газ, например гелий или азот, или другой нейтральный газ. Давление газа Р = Р, поддерживается равным 3 ати. Из полостей коллекторов 11 и 12 через два ряда каналов 13 и 14 диаметром Дб с резьбой и длинами соответственно 40 и 24 мм, тангенциальных к кольцевым выточкам в полости 22 корпуса 8 с диаметрами соответственно 72 и 112 мм, потоки газа завихряются в верхнем и нижнем вихревых соплах 15 и 16. Сопла имеют следующие геометрические характеристики: диаметр среза верхнего сопла Д,=45 мм, ширина сопла на срезе Н=1 мм, диаметр нижнего сопла Д,=72 мм, ширина сопла на срезе Н=2 мм, Нижняя поверхность 17 верхнего фланца 18 заканчивается резонатором 19 шириной Н,=2,5 мм, диаметром среза Р 4=4 мм и диаметром внутренней поверхности 0,=32 мм. Угол между осью профиля верхнего сопла 15 и осью корпуса 8 форсунки составляет =90, угол между осью профиля нижнего сопла 16 и осью корпуса форсунки 8 составляет р=38, углы между внутренними поверхностями 23, 24 и 25 и соответствующими поверхностями фланцев 18, 21 и 28 составляют 45.Благодаря использованию данного конструктивного решения в форсунке для распыления жидких металлов с двумя кольцевыми соплами 85 - 90/О получаемого порошка сплава имеют размеры в диапазоне 30 - 300 мк при закалке частиц из жидкого состояния со скоростью охлаждения 104 - 106 град С(с,Формула изобретенияФорсунка для распыления жидких металлов, включающая сливной тигель, нагреватель, корпус с тангенциальными каналами, коллекторы и фланцы, образующие верхнее и нижнее вихревые сопла, отл ичающаяс я тем, что, с целью интенсификации процессов дробления и охлаждения капель расплава, тангенциальные каналы выполнены с турбулизирующими выступами, при этом отношение диаметров выходных срезов нижнего и верхнего сопл составляет 1,7 - 2,2, отношение диаметра среза верхнего сопла к расстоянию между соплами составляет 1,7 - 2,2, отношение длин каналов к их диаметрам составляет 3 - 5, а отношение высоты турбулизирующих выступов к диаметру каналов составляет 0,12 - 0,17,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР Мо 344925, кл, В 22 Р 9/00, 1972.2. Патент США Мо 3272615, кл. 75 - 05, 1963.Составитель И. Киянский Редактор 3, Ходакова Техред А, Камышникова Корректоры: Е. Хмелева и Л, Брахнина каз 314/6 Изд.258 Тираж 944 Подписи НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Типография, пр. Сапунов