Установка для получения ультрадисперсного порошка

- .1 Чр,ИЗБ ОПИСАН Ърьс ЬЭ Ф митет Российской Федерации патентам и товарным знакам(73) Совместное межотраслевое и межрегиональное производственно-торговое объединение Край" (И) УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСОИРСНОГО ПОРОШКА(7) Сущность изобретения: упьтрадиспесный порошок получают путем плазменного распыления в установке, имеющей испаритепьную камеру 1, В камеру подают поток плазмы, генерируемый плазмотроном 2 иэ газа попадающего в него по системе 5 газоснабжения и диспергируют сырье в виде(в) ЯД (и) 2000890 С 1 порошка, раствора или расплава металла, сплава или соединения металла подаваемого сырьевым питателем 6 через одно или несколько сопел 7. Установленный в сопле 7 с радиальным входным каналом 8 концентратор, колеблемый от источника ультразвука, при подаче на его боковую поверхность сырья транспортирует его к торцовой поверхности эа счет создаваемого перед ней разрежения. Распыление сырья происходит через диффузор. Использование для распыления сырья энергии продольных ультразвуковых колебаний концентратора от источника ультразвука без использования газа-носителя поэвопяет не нарушать температурное поле факела плазмы что повышает однородность гранулометрического состава попу- чаемого порошка. 15 зп ф-лы, 12 ип, 2000890Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при получении ультрадисперсных порошков металлов, сплавов и соединениЯ металлов.Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности является установка для получения ультрадисперсного порошка. содержащая испарительную камеру с плаэмотроном, установленным на входе в камеру, и сопловым аппаратом, установленным на выходе иэ нее, расширительную камеру, сырьевой питатель и систему газоснабжения.Недостатком этой установки является звхолаживамие периферийных слоев потока плазмы газом-носителем и, вследствие этого, значительный разброс гранулометрического состава получаемых ультрадисперсных порошков.В предлагаемой установке для получения ультрадисперсных порошков, содержащей испврительную камеру с плазмотроном, установленным на входе в камеру, и сопловым аппаратом. установленным на выходе иэ нее, расширительную камеру, сырьевой питатель и систему газоснабжения, согласно изобретению, сырьевой питатель снабжен соплом с радиальным входным каналом и источником ультразвука с концентратором колебаний. свободный конец которого с зазором размещен внутри сопла.Это позволяет подавать порошок, раствор или расплав сырья в поток плазмы без газа-носителя за счет распыления энергией продольных ультразвуковых колебаний, что исключает эахолаживание слоев плазмы,Воэмсжно выполнение сопла с кольцевой проточкой, сообщенной с входным каналом, Это позволяет при использовании раствора или расплава сырья повысить равномерность их распыления за счет истечения по всему сечению зазора между соплом и концентратором и повысить производительность гопла.Предусмотрено выполнение концентратора с винтовой канавкой, возможно многозаходной, на боковой поверхности. Это йовышает надежность работы устройства при использовании сырья в виде порошков, не обладающих адгезивной активностью по отношению к материалу концентратора. Выполнение канавки многозаходной повышает производительность работы, особенно при распылении вверх по отношению к горизонту.Также предусмотрено выполнение свободного конца концентратора с выпуклой торцовой поверхностью, в частности в виде 10 15 20 Э 25 30 35 40 45 50 55 конуса. части сферической поверхности или параболоида вращения. Это позволяет увеличить угол распыления. чем и улучшить условия распределения и испарения сырья в потоке плазмы, причем параболическая поверхность обладает наибольшим углом распыления. сферическая - максимальной равномерностью. а коническая - максимальной простотой изготовления,Возможна установка сопла тангенциально к мнимой окружности с диаметром 0,67-0.75 диаметра факела плазмы в плоскости установки сопла,Это позволяет максимально равномерно с точностью до 5 распределить сырье в потоке плазмы.Одним из вариантов выполнения установки предусмотрено снабжение сырьевого питателя распределителем и дополнительными соплами и источниками ультразвука, при этом сопла желательно располагать с постоянным шагом по дуге окружности, соосной выходному отверстию плаэмотрона. Это позволяет равномерно распределять сырье в потоке плазмы при высоких производительностях, В этом случае целесообразно устанавливать сопла с наклоном от плаэмотрона к сопловому аппарату,Такое расположение сопел позволит снизить вероятность проскока сырья через факел плазмы и конденсации его на етенках испарительной камеры или коагуляции, вследствие столкновения частиц сырья из факелов распыления различных сопел.Возможно снабжение сопел диффуэорами. Это увеличивает угол распыления сопел и улучшает распределение сырья в факеле плазмы и условия его испарения.В этом случае возможно выполнение диффузоров в виде тел электрического накала. соединенных с источником тока, в частности из углерод-углеродной композиции. Такое выполнение диффуэоров позволяет обогревать их, исключив воэможность конденсации на них сырья, а углерод-углерцдная композиция, состоящая из смеси пирои стеклоуглерода, обладает значительным сопротивлением и термостойкостью для работы в факеле плазмы,Возможно выполнение диффуэора с системой автономного термостатирования, что позволяет поддерживать их температу. ру на минимально ньобходимом уровне при работе нв любом виде сырья, независимо от температуры его конденсации Выполнение сопла с системой обогрева позволяет исключить возможность образования холодного иоэлд в сопле при работе ма распллае сырьяНа фиг.1 показана схема установки;на фиг.2 - сопло сырьевого питателя; нафиг.З - то же. с кольцевой проточкой: нафиг.4 - выходной конец концентратора сконической торцовой поверхностью и винтовой канавкой; на фиг,5 - то же, со сферической торцовой поверхностью; на фиг.6 -то же, с торцовой поверхностью в виде параболоида вращения; на фиг.7 - расположение сопла относительно факела плазмы иплаэмотрона; на фиг.8 - распределительсырьевого питателя: на фиг.9 - разрез А-Ана фиг,8; на фиг,10 - расположение сопелотносительно плаэмотрона: на фиг,11 - разрез Б-Б на фиг,10. на фиг.12 - сопла с системой обогрева и диффузором.установка для получения ультрэдисперсного порошка (фиг.1) содержит испэрительную камеру 1 с установленным нэ входеплаэмотроном 2 и сопловым аппаратом 3 навыходе, расширительную камеру 4, системугазоснабжения 5 и сырьевой питатель 6 ссоплом 7, имеющим радиальный входной канал,8, источником 9 ультразвука с концентратором10 колебаний, свободный конец которого с зазором размещен внутри сопла 7.При получении порошка иэ растворовили расплавов в сопле 7 (фиг,З) выполняюткольцевую проточку 11, сообщенную с входным каналом 8. При получении порошка иэпорошка сырья более крупной фракции сопло 7 (фиг.2,4) выполняют беэ проточки, нона свободном конце концентратора 1 О нарезают одно- или многозаходную винтовуюканавку 12 на боковой поверхности, Дляувеличения угла распыления свободный конец концентратора 10 выполняют с выпуклой торцовой поверхностью 13 в видеконуса (фиг.4), сферы (фиг,5) или пэрэболоида вращения (фиг.6).Для улучшения распределения рэспыляемого сырья в факеле плазмы (фиг.7)сопло 7 устанавливают тангенциэльно мнимой окружности (пунктир) с диаметром с 1,равным 0,67-0,75 диаметра О (штрих-пунктир) факела плазмы в плоскости установкисопла 7,Аналогичная задача при больших производительностях решается (фиг.8-10) уста.новкой распределителя 14 нэ сырьевомпитателе 5 и дополнительных сопел 7, расположенных с постоянным шагом Р по дугеокружности, соосной выходному отверстиюплазмотрона 2. В этом случае (фиг.11) дляснижения вероятности столкновения и спекания сырья иэ разных факелов распылениясопла 7 устанавливают с наклоном от плазмотрона 2 к сопловому аппарату 3.Сопло 7 может быть снабжено (фиг,12)диффуэором 15 для увеличения угла рэспы 50 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 леия. Сопло 7 и диффузор 15 выполнены с нездвисимыми системдми обогрввэ и термостдтировэния, Сопло 7 может обогреваться нагревательными элементами 16 для исключения возможности застывания в нем сырья при использовании расплавов, Выполнение диффуэорэ 15 в виде тела электрического накала, например иэ углерод-углеродной композиции, соединенного через блок 17 коррекции мощности с источником 18 тока, позволяет наиболее простым способом избежать конденсации нэ нем сырья, испаренного в факеле плазмы,Утэновка работает следующим образом,В испэрительную камеру 1 подают поток плазмы, генерируемый плаэмотроном 2 из гэзд, попадающего в него по системе 5 газоснабжения, и диспергируют сырье в виде порошка, раствора или расплава металлд, сплава или соединения металла, поддвэемого сырьевым питэтелем 6 через одно или несколько сопел 7, В по 1 оке плээл 1 ы происходит испарение сырья, иногда в зависимости от химического состава плазмы реакция его соединения с одним или несколькими ее составляющими, Испаренное сырье с потоком плдзмы поступает через соплооой эпдрдт 3 в расширительную кдмсру 4, что приводит к эдиэбэтному рэсшлрению и охлаждению потока, переходу плдзмы в газообразное состояние и конденсации ультрэдисперсного порп лкд, отделяемого в расширительной кэмере 4 от выводимого иэ нее газового потока.Установленный в сопле 7 с радиальным входным каналом 8 концентратор 10, колеблемый от источника 9 ультразвука, при поддче нэ его боковую поверхность сырья транспортирует его к торцовой поверхности зд счет создаваемого перед ней разрежения, При достижении сырьем торцовой поверхности 13 концентрэторэ 10 происходит распыление сырья через диффузор 15 или без него в факел плазмы, Использованиедля рдспылония сыоья энергии продольных ультрэзвуковых колебаний концентратора 1 О от источника 9 без использования газа- носителя позволяет не нарушать температурного поля факела плазмы, что повышэет однородность грэнулометрического состава получаемого порошка, исключая преимущественное образование центров кристэллизэции в переохлажденнол 1 участке Факела плазмаИспользование в качестве сырья дляполучения ультрадисперсных порошков рэсплэвов металлов, сплавов или солей. или солевых растворов вызывает необходи2000890 10 15 20Э мость создания равномерного истечения сырья из сопла 7. Для этого его входной канал 8 сообщают с кольцевой проточкой 11, что обеспечивает равномерное заполнение зазора между концентратором 10 и соплом 7 и улучшение условий диспергирования при однородном факеле распыления из дискретных частиц размером 2-0,1 мкм, Использование в качестве сырья порошков крупной фракции или наклон сопла вверх более, чем на 30 вызывает необходимость повышения сцепления сырья с концентратором 10, Для этого на боковой поверхности его свободного конца выполняют винтовую канавку 12, многозаходную при желании увеличения производительности,При недостаточности производительности узла распыления сырьевой питатель 6 снабжают распределителем 14 для обеспечения подачи сырья в несколько сопел 7, которые для равномерного распределения Формула и зоб рете н и я 1. УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРС- ного поРошкА, содержащая испарительную камеру с плазмотроном, установленным на входе в камеру, и сопловым аппаратом, установленным на выходе иэ нее, расширительную камеру, сырьевой питатель и систему газоснабжения, отличающаяся тем, что она снабжена соплом с радиальным входным каналом, размещенным в сырьевом питателе, и источником ультразвука с концентратором колебаний, причем свободный конец концентратора колебаний размещен внутри сопла с зазором.2, Установка по п.1, отличающаяся тем, что сопло выполнено с кольцевой проточкой, сообщенной с входным каналом.3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что концентратор выполнен с винтовой канавкой на боковой поверхности.4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что винтовая канавка концентратора выполнена многозаходной,5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что свободный конец концентратора выполнен с выпуклой торцовой поверхностью.6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что торцовая поверхность концентратора выполнена конической.7. Установка по п.5, отличающаяся тем, что торцовая поверхность концентратора выполнена сферической.8, Установка по п.5, отличающаяся сырья в факеле плаэмы размещают с шагом Р по дуге. соосной плаэмотрону 2 окружности. и устанавливают с наклоном от плаэмотрона 2 в сторону соплового аппарата 3 для исключения возможности пересечения факелов распыления и коагуляции неиспаренных частиц сырья.Обогрев сопла 7 нагревательными элементами 16 позволяет исключить застывание в них расплава сырья и повышает надежность их работы,На диффуэорах 15. выполненных в виде тел электрического накала и соединенных с источником 18 тока, не конденсируется испаренный плазмой вутериал, причем наличие блока 17 коррекции позволяет обеспечить минимально необходимую температуру независимо от вида сырья и готового продукта,(56) Патент США йг 4484943. кл, В 22 Р 9/14,1984. тем, что торцовзя поверхность концентратора выполнена в виде параЬолоида вращения.9, Установка по п,1, отличающаяся тем, что сопло установлено тангенциально мнимой окружности с диаметром 0,67- 0.75 диаметра факела плазмы в плоскости установки сопла,10, Установка по п.1, отличающаяся тем, что сырьевой питатель выполнен с распределителем сырья и дополнительными соплами и источниками ультразвука, расположенными с постоянным шагом по дуге окружности, соосной с выходным отверстием плаэмотрона,11. Установка по п.10, отличающаяся тем, что оси дополнительных сопл сырьевого питателя установлены с наклоном от плазмотрона к сопловому аппарату,12. Установка по п.1, отличающаяся тем, что сопло сырьевого питателя имеет систему обогрева.13. Установка по п.1, отличающаяся тем, что сопло сырьевого питателя имеет диффуэор.14, Установка по п,13, отличающаяся тем, что диффуэор выполнен в виде тела электрического накала и соединен с источником тока.15. Установка по п.14. отличающаяся тем, что диффуэор выполнен из углерод-углеродного композиционного материала.16, Установка по п,13, отличающаяся тем, что диффузор выполнен с системой автономного термостатирования.2000890 Жйд Состваитель Л.Гвмвюнова екред М.Моргентвл Корректор С.Ш едвктор Н,Сильня Тирвж Подписное НПО "Поиск" Роспатента35, Москва, Ж, Рвушсквя нвб., 4/б квэ 310 Проиэеодственно-издательский комбинвт "Пвтент", г, Ужгород, ул.Гвгвринв, 101