Устройство для получения гранул

,688282 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических(22) Заявлено 27.01.7 23/ явкиисоединением Государственный комите 23) Приорит 79, Бюллетень36Опубликовано 30.0 по делам изобретений и открытийата опубликования описания 30.09.7 2) Авторы изобретени. Каринский, В,С. Г. Глазуно ен аявител ОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛ) УСТРОЙСТВ Изобретение относится к порошковой металлургии, конкретнее - к устройствам для получения сферических порошков или гранул из плавящихся материалов как металлических, так и неметаллических.Известно устройство для получения гранул распылением прутковой заготовки, содержащее рабочую камеру с крышкой, несущей нагреватель, и загрузочный отсек с магазином для заготовок и механизмом вращения и осевого перемещения заготовки 11.Недостатком известного устройства является его невысокая производительность,С целью повышения производительности в предлагаемом устройстве крышка установлена под углом +-20 ее оси к оси вращения заготовки с возможностью возвратно-поступательного перемещения в собственной плоскости.На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг, 1; на фиг. 3 и 4 - варианты установки крышки.Устройство содержит герметичную цилиндрическую рабочую камеру 1, ось которой расположена горизонтально, снабженную загрузочным отсеком 2, в котором установлен магазин 3, выполненный, например, в виде кассеты для размещения в нем запаса заготовок и для поочередноиподачи их на обработку.Под магазином 3 расположен механизм4 вращения и осевого перемещения заготовки, содержащий два валка 5, установленных в опорах 6 горизонтально и параллельно друг другу с зазором между нимипо величине меньшим, чем диаметр заготовки. Валки 5 соединены с приводом 7,10 вращающим их с одинаковой скоростью ив одном направлении, В вертикальной плоскости, проходящей посредине между валками 5, установлены ролик 8 для прижимазаготовки к валкам 5 и узел 9 осевого пе 15 ремещения заготовки, состоящий из ходового винта 10, расположенного параллельно валкам 5, подшипников 11, толкателя 12и привода 13. В этой же плоскости на оси14, расположенной перпендикулярно вал 20 кам 5 и ниже их, установлен толкатель 15для удаления нерасплавленного остатка заготовки. Кроме того, загрузочный отсек 2имеет вакуумпровод 16 с запорным вентилем 17 для откачки воздуха из камеры 1,25 отверстие 18 для наполнения газом камеры 1, люк 19 для зарядки заготовок в магазин 3 и другие вспомогательные системы(на чертежах не показаны), необходимыедля функционирования механизмов внутриЗ 0 камеры 1,Герметична 51 камера 1 имеет Водоохлаждаемые стенки и отделена от загрузочногоотсека 2 водоохлаждаемой диафрагмой 20с отверстием 21 для прохода заготовки 22.Диаметр отверстия 21 составляет 1,02 -1,08 диаметра заготовки, и при обработкезаготовок разных диаметров необходимоиметь набор сменных диафрагм 20 с отверстиями 21, диаметр которых соответствует номенклатуре обрабатываемых заготовок. В передней стенке 23 камеры 1 имеется люк 24, закрытый съемной крышкой25. Люк 24 необходим для чистки внутренней части камеры 1 и смены диафрагмы 20.На крышке 25 установлен нагреватель 26в виде цилиндрического дугового плазмотрона косвенного действия, введенныйвнутрь камеры 1 через уплотнение 27. Нагреватель 26 установлен горизонтально исоединен с механизмом 28, закрепленнымна крышке 25 и перемещающим плазмотрон вдоль оси камеры 1.На передней стенке 23 камеры 1 установлен направляющий шток 29, шарнирно соединенный с петлями 30, закрепленными пакамере 1. Шток 29 соединен с крышкой 25двумя петлями 31 и 32 и при этом образуетс петлей 31 шарнирную пару, а с петлей32 - винтовую пару. Таким образом, привращении штока 29 крышка 25 способнаперемещаться вдоль оси штока 29. Одновременно шток 29 является осью, вокругкоторой поворачивается крышка 25 приоткрытии люка 24. Контргайка 33 фиксируетперемещение крышки 25 относительно штока 29, а следовательно, и относительно осикамеры 1. Крышка 25 камеры 1 водоохлаждаемая и оснащена смотровыми окнами 34. Уплотнение 35 и прижим 36 обеспечивают герметичное закрытие люка 24съемной крышкой 25, Размер крышки 25 внаправлении, параллельном штоку 29, должен превышать поперечный размер люка24 на величину хода крышки 25 вдоль штока 29.В верхней части камеры 1 выполнено отверстие 37 для удаления избыточного газа, в нижней части - отверстие 38, соединенное со съемным сосудом 39 для сборагранул,Устройство оснащено, кроме того, источниками электропитания, вакуумными насосами, системой подачи, очистки и рециркуляции инертного газа, элементами автоматического управления и другими средствами, необходимыми для функционированияустройства (не показаны на чертеже),Устройство для получения гранул работает следующим образом.Переплавляем ые цилиндрические заготовки 22 загружают через люк 19 в магазин 3, одну из заготовок кладут непосредственно на валки 5, прижимая ее сверху роликом 8 и поджимая сзади толкателем 12.Камеру 1 герметизируют, вакуумируют по о 15 20- зо 3) 1 4 г 50 55 60 65 вакуумпроводу 16, затем, закрыв вентиль 17, заполняют через отверстие 18 инертным газом. Включив привод 7 вращения, привод 13 перемещения, вводят заготовку 22 через отверстие 21 внутрь камеры 1 так, чтобы расплавляемый конец 40 находился на удалении от стенки диафрагмы 20, равном 0,5 - 1,5 диаметра заготовки. Включают нагреватель 26 - дуговой плазмотрон косвенного действия - и направляют его плазменную струю 41 на торцовую поверхность конца 40 заготовки, нагревая ее до температуры плавления материала. Окружная скорость вращающейся заготовки составляет 10 - 35 мс. Чем больше скорость вращения заготовки, тем меньше диаметр получаемых гранул,Расплавленный слой материала центробежными силами, возникающими при вращении заготовки 22 вокруг ее продольной оси, срывается с конца 40 заготовки и распыляется равномерно и радиально в пространстве внутри камеры 1. В камере 1 поддерживают давление инертного газа, достаточное для охлаждения и полного затвердевания 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 соединения. При этом газ, непрерывно поступающий в камеру 1 вместе с плазменной струей 41, выпускается через отверстие 37. Рационально выпускаемый газ направлять из отверстия 37 в специальны" компрессор и вновь подавать в нагреватель 26.Скорость узла 9 осевого перемещения выбирают такой, чтобы расплавляемый конец 40 заготовки находился в одинаковых условиях нагрева, т. е, на постоянном расстоянии от нагревателя 26. Затвердевшие частицы 42 материала падают в нижнюю часть камеры 1 и через отверстие 38 попадают в сосуд 39 для сбора гранул.Остаток заготовки 22, который невозможно расплавить, удаляют посредством выталкивания через отверстие 21 толкателем 15 внутрь камеры 1. При этом нагреватель 26, если он мешает выталкиванию заготовки, отводят назад механизмом 28.Затем поднимают прижимной ролик 8, отводят толкатель 12 в заднее положение, сбрасывают на валки 5 очередную заготовку 22 из магазина 3, и цикл расплавления заготовки и получения из нее гранул повторяется. На время смены заготовки 22 нагреватель 26 отключают, чтобы не нагревать механизмы внутри отсека 2 плазменной струей 41 через открытое отверстие 21.Особенностью работы устройства является перемещение нагревателя 26 вместе с крышкой 25 относительно вращающейся заготовки 22 под углом 70 - 110 к ее оси. Этометаллов и сплавов, а также неметаллических материалов, например карбида вольфрама,Формула изобретенияУстройство для получения гранул раснылением прутковой заготовки, содержащее рабочую камеру с крышкой, несущей нагреватель, и загрузочный отсек с магазином для заготовок и механизмом вращения и осевого перемещения заготовки, о тл и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности, крышка установлена под углом -+20 ее оси к оси вращения за готовки с возможностью возвратно-поступательного перемещения в собственной плоскости.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе О 1, Патент США3752610, кл. 425-6.опубл. 1973.вызывает смещение зоны нагрева от оси заготовки 22 и более равномерное распределение теплового потока плазменной струи 41 по торцовой поверхности расплавляемого конца 40 заготовки.Когда тепловой поток нагпевателя 26, например плязменнчю струю 41, направляют в центр конца 40 заготовки, то происходит выплавление сердцевины и разрушение на крупные куски нарчжного нерасплавленного слоя заготовки. Когда тепловой поток плазменной струи 41 направляют ближе к краю торца вращающейся заготовки, конец 40 ее приобпетает заостреню ю форму; окр жная скорость расплавленного слоя металла чменьшается с уменьшением радиуса заготовки, что приводит к образованию гранул разного диаметра, вплоть до падения крупных капель с конца заостренной заготовки, Когда же тепловой поток нагревателя 26 относительно равномерно рассредоточен, то конец 40 заготовки приобретает плоскую цлц слабо вогнутую формч. Тогда расплавленный металл на конце заготовки разгоняется цецтпобежцт.тмц силами до скорости, соответствующей наибольшему радиусч заготовки, и образование гранул происходит в одинаковых чсловиях, что приводит к высотсом выход продчкции с одинаковым пязмепом частиц (до 95 - 98%).В случае, если диаметр пасплявляемой заготовки превышает диаметр зоны нагрева ч 2 - 5 пяз, достаточно предварительно сместэтть зон нагрева от осч заготовки на величину, составляющчю 1/3 - 3/8 диаметпя заготовки, я в протхессе пяспылецця сохранять цагпеватель 26 неподвижным, В елчае, если дцяметп заготовки зцячительэто тболее, чем в 4 - 5 паз) ппевышает диаметп зоны нягпевя, целесообразно перемепхецце нагревателя осчществлять в протхессе расплавления конца заготовки непрерывно,Обычно цядо перемешать нагреватель 26 вместе с крышкой 25 вдоль штока 29 лишь тто начала работы. Это необходимо ппц измецециц дпамстпа заготовки илц ес химического состава, что требует пазцой степени пасспедоточения теплового потота по топтхч конца х 0 заготовки. Такое исполнение устройства значительно чппоттхяет его обслчттсивяттис ппи обработке больших партий одинаковых заготовок.В качестве электрического источника нагрева в устройстве использчют генепатоп цизкотемпепатурной плазмы, котопьтй сЬопмттпчет стпчю газа ппактически любого химического состава, цягпетчто до ппактически лтобых необходимых темпепатчп. Это позволяет не только сохранять исходный химический состав мятепиала, но и в некоторых случаях воздействовать на него: сочетать плавление матсриала заготовки с рафинированием, восстановлением, легирои 10 т 5 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Г)5 в анием и другими химико-металлургическими операциями. Генератор низкотемпературцой плазмы пригоден для плавления любых материалов, независимо от их электропроводности, Кроме того, он способен работать при высоких давлениях (1 - 50 ата), а повышенное давление внутри рабочей камеры способствует высоким скоростям кристаллизации, что улучшает качество гранул и позволяет сократить поперечные размеры рабочей камеры. Из генераторов низкотемпературной плазмы предпочтительно использовать дуговые плазмотроны косвенного действия, как наиболее простые и доступные. Однако в некоторых случаях рационально использовать и другие типы генераторов низкотемпературной плазмы, например высокочастотные плазмотроны, способные работать в окислительной среде и создающие плазменную струю большого поперечного сечения,Закрепление направляющего штока 29 и крышки 25 под углом, отличным от прямого в пределах +20 к камере 1 (см. фиг. 3 и 4), может быть во многих случаях оправдано лучшим обзором из смотрового окна 34 на расплавляемый конец 40 заготовки, а также дополнительным рассредоточением теплового потока плазменной струи 41,При расположении плазменной струи под углом к заготовке 22 возникает вертикальная составляющая скорости струи, способствующая теплопереносу от зоны нагрева в радиальном направлении по оплавляемой поверхности конца 40 заготовки.Устройство может действовать также в полунепрерывном цикле получения гранул. Для этого устройство должно быть оснащено шлюзовыми камерами на люке 19 для загрузки заготовок и на отверстии 38 для выгрузки гранул. Магазин 3 в данном случае целесообразно выполнять в виде сменных кассет с заранее загруженными заготовками.Испытания показали пригодность предложенного устройства для обработки заготовок диаметром 55 - 100 мм, что в два - три раза превышает возможности установок известного типа, в которых нагреватель установлен неподвижно и соосцо с вращающейся заготовкой. При наличии загрузочного магазина это приводит к повышению производительности в несколько раз, Одновременно повышается однородность гранул по их форме и размерам, что приводит к повышению выхода годной продукции, который составляет 95 - 98 ОО 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, продукция которых загрязняется примесями вольфра,"та и графита, Устройство позволяет получать чистые порошки(вигСоставитель И, Хоптянаяедактор Д. Павлова Техред Н. Строганова Корректор В. Пет Заказ 2218/12 Изд.575 Тираж 945 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ипографиапунова,