Устройство для получения сферических моногранул из электропроводных жидкостей

Устройство для получения сферических моногранул из электропроводных жидкостей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Й.М" С А Н И Е 686815

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61} Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12,07.77 (21) 25Q7Q57/22 2 (5) ) М. 1 д.

В 22 D 23/08 с присоединением заявки М

Гвеудерстеенхьй хеихтет

СССР аа делам хзабретенхй в открытей (23) Приоритет

Онублнковано 25,09.79. Бюллетень,% 35

Дата опубликования описания 27.09.7 9 (53) УДK 66,069.

° 83 (088.8) (72) Авторы изобретения

10, B. Бойко и B. С, Яковлев (71) Заявитель

Институт электродинамики АН Украинской CCP (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКИХ

МОНОГРАНУЛ ИЗ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ

Х(ОКО СТ ЕЙ

Изобретение относится к технике диспергирования жидкости и найдет применение в процессах получения монограпулированного сырья для ряда литейных и металлургических процессов.

Известно устройство для получения гранул, состояшее из емкости для жидкости металла, индуктора и охватываюшего его индукционного канала с. соплами для формирования дробяшихся струй. В каналах

10 этого устройства создаются пульсации электромагнитного давления, вносяшие периодические возмушения в истекаюшие иэ соплового аппарата струи жидкого металла (1).

Недостатки указанного устройства сво-, дятся к следуюшему.

Поскольку распад струи на капли равных размеров возможен только при строгом соответствии частоты возмушений собственной частоте продольных колебаний струи, то скорость истечения жидкости и уровень ее в устройстве однозначно связан с частотой тока, питаюшего индуктор; это налагает ограничения на размеры частиц и уменьшает энергетическую эффективность установки. Так, например, получение малых" сферических част щ (диаметром меньше 1 мм) сопряжено с необходимостью применять специальные высокочастотные источники питания индукторов, либо при питании индукторов от промышленной частоты обеспечить постоян ный во времени малый (до 30 мм) ме таллостатический уровень, что в реальных устройствах практически невыполнимо. Ограничение энергетической эффективности установки обусловлено тем, что энакопеременные силы, возникаюшие в жидком металле на срезе сопл, вызваны взаимодействием тока со своим полем и увеличение внешних воздействий на струю сопряжено с выделением излишнего тепла жидкости, ведушего к ее перенагреву, перерасходу потребляемой электрической энергии и ухудшению механизма каплеобразования иэ-за ослабления сил поверхностного натяжения. з 686

Б связи с тем, что в прототипе элек-. тромагнитные силы, возникающие в электропроводной жидкости однозначно связаны с током в индукционном канале и направлены наружу канала, в нем невозможно скомпенсировать металлостатическое давление в области сопл, получить пульсации силы, направленные против сил металлостатического давления и близкие ему (давлению) по величине и получить 10 изменение направления скорости истечения на срезе сопл.

Как следствие, возникают трудности при гранулировании сплавов с низким поверхностным натяжением. 15

Uenb изобретения — расширение диапазона размеров моногранул на одном устройстве при неизменной частоте источника электропитания и повышение экономических показателей устройства и качества 20 моногранул.

Это достигается тем, что в устройстве для получения сферических моногранул из электропроводных жидкостей, содержащем емкость для жидкости, индуктор, охвачен- 2 ный индукционным каналом, сопловой аппарат для формирования дробящихся струй, индукционные каналы, качество которых кратно двум, попарно соединены поперечным металлопроводом с сопловым аппаратом, а места соединения индукционных каналов и поперечного металлопровода расположены в зазорах электромагнитов.

Для получения особо мелких моногранул поперечные металлопроводы расположены на индукционных каналах несимметрично относительно вертикальной оси устройства вблизи дна емкости для жидкости. Для поддержания постоянства уровня жидкости емкость с жидкостью разделена на два

40 отсека электропроводной, регулируемой по высоте, перегородкой.

При соблюдении пространственной и электромагнитной симметрии, электрический ток, электромагнитные силы и пере45 текание жидкости из канала в канал по поперечному металлопроводу отсутствуют.

Это ведет к выравниванию условий истечения иэ сопл и позволяет в зависимости от величины и направления электромагнит- 0 ных сил в активной зоне регулировать давление на входе сопл от максимума до нуля и даже менять знак. Последнее необходимо для удержания жидкого металла от проливания через сопла в момент под5S готовки установки к работе, при перерывах в работе и окончании работы. Это позволяет отказаться от механической за815 4 порной арматуры и удешевить обслуживание устройства.

На фиг. 1 дано устройство для получения сферических моногранул из электро проводных жидкостей, разрез А-А на фиг. 2; на фиг..2 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 - устройство для получения особо мелких моногранул, разрез В-B на фиг. 4; на фиг. 4 — разрез Г-Г иа фиг. 3; на фиг. 5 - устройство с постоянным уровнем жидкости над сопловом аппаратом, разрез Д-Д на фиг, 6; на фиг. 6разрез Е-Е на фиг. 5.

Устройство для получения сферических моногранул из электропроводных жидкостей (см. фиг. 1) состоит из двух индукционных каналов 1 с индуктором 2, поперечного металлопровода 3 с сопловом аппаратом 4, двух электромагнитов 5, емкости 6 для жидкости 7 и ванны 8 для охлаждения полученных гранул, Постоянство уровня металла над сопловом аппаратом в устройстве достигается разделением емкости 6 на два отсека 9 и 10, регулируемой по высоте электропроводной перегородкой 11 и непараллельным размещением каналов 1 (фиг. 3).

Сближение каналов в окне индуктора приводит к появлению в них продольных сил и обеспечивает однонаправленный проток, приводящий к поддержанию постоянного уровня металла в отсеке 9.

Устройство работает следующим образом.

Емкость 6, индукционные каналы 1 и поперечный металлопровод 3 заполнены жидкостью 7, индуктор 2, питаемый переменным током, наводит токи в жидкости, находящейся в каналах. Температура жидкости B устройстве при этом удерживается EbJUlB точки плавления. Электромагниты 5 обтекаются током той же частоты, но отличной фазы.

Это осуществляется, например, за счет подключения индуктора 2 и электромагнитов 5 к разным фазам трехфазной сети.

Направление и величины средних по времени электромагнитных сил в активных зонах под полосами электромагнитов 5 выбирается в зависимости от требуемой скорости истечения металла из corm ко торая должна совпадать с скоростью рэле.

Например для гранул диаметром менее

3 мм скорость рэле лежит вблизи 1 м1с и как правило требуется компенсация металлостатического давления.

При получении больших частиц возможны режимы, когда необходимо увеличение

5 0868 скорости истечения сверх величины, задаваемой столбом металла в устройстве.

Для этого меняется направление электромагнитных сил за счет изменения фазы напряжения на электромагните 5 на обратную.

Для получения особо мелких моногранул, что осуществлено при малых давлениях в поперечном металлопроводе, компановка устройства выполняется несимметричной (см. фиг. 2). Это дополнительно уменьшает металлостатическое и необходимое компенсируюшее электромагнит ное давления, что снижает величину колебаний выходной скорости на срезе сопл и отклонение размеров гранул.

Качество моногранул зависит от точности стабилизации скорости на выходе из соплового аппарата. Постоянство скорости достижимо различными путями, например, за счет стабилизации уровня жидкости в емкости устройства (напримерподключение к внешнему миксеру) и пара25 метров питаюшего напряжения.

В режимах запуска и остановки устройства электромагниты включаются на полную компенсацию металлостатич еского давления. Это позволяет полностью прекразо тить истечение металла из сопл в нестационарвых режимах.

В связи с тем, что в данном устройстве скорость истечения регулируется в широких пределах, для питания не нужен

35 источник регулируемой частоты, а достаточен трехфазный источник, постоянной, например промышленной, частоты. При этом изменение размера моногранул достигается изменением диаметра сопл.

Предлагаемое устройство повышает эксплуатационные энергетические и функциональные возможности процесса диспергирования. Например, при производстве охов15 6 ничей свинцовой дроби уменьшается второе количество модификатора - мышьи ка и тем самым сушественно улучшаются условия труда.

При моногранулировании легкоплавких припо в ддя радиотехнической промышленности можно получить гранулы, недостижимые при других известных процессах.

Формула изобретен ия

1. Устройство для получения сферичес ких моногранул as электропроводных жидкостей, содержащее емкость для жидкости, индуктор, охваченный индукционным каналом, сопловой аппарат, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью расширения диапазона размеров моногранул при неизменной частоте источника питания и повышения экономичности устройства и качества моногранул, оно снабжено поперечным металлопроводом, в котором выполнен сопловой аппарат, и электромагнитами, в зазорах которых расположены места соединения поперечного металлопровода и индукционных каналов, число которых крат но двум.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а -, ю щ е е с я тем, что поперечный металлопровод расположен на индукционных каналах несимметрично относительно вертикальной оси устройства, под дном емкости для жидкости.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч аю ш е е с я тем, что емкость для жидкости разделена на два отсека электропроводной, регулируемой по высоте, перегородкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 532472, кл. В 22 2 23/08, 1975.

F-Е

Фис.6

Составитель Н. Науменко

Редактор Л. Лашкова ТехредМ. Келемеш Корректор Е. Папп

Заказ 5599/10 Тираж 945 Подписное

ЫНИИПИ Государственного коми.гете СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскан наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4