Устройство для электроэрозионного диспергирования металла в насыпном слое

 

Сущность изобретения заключается в том, что устройство для электроэрозионного диспергирования металлов в насыпном слое имеет диэлектрический сосуд 1, куда загружают подлежащие диспергированию гранулы металла через патрубок 4 в крышке до уровня выше верхнего края диэлектрической перегородки 7. Через патрубок 3 нагнетают рабочую жидкость до тех пор, пока слой гранул не придет в движение. Наклонное размещение электродов 6 расходящимися концами кверху и наличие щелевых зазоров между нижними сопрягаемыми краями этих электродов и вертикальной перегородкой 7 обеспечивает псевдоожижение слоя, перемешивание гранупи и их скольжение вдоль поверхности электродов, приводит к очистке поверхности гранул и электродов от оксидных пленок 2 зп. ф-лы, 4 табл, 4 ил.

(19) ИУ (И) (51) 5 И22Р9 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

ЬЭ

Ю

О О

Pue f

Комитет Российской Федерации по патентам и тонарттт тм знакам (21) 5012368/02 (22) 22.1191 (48) 30.1093 Ьол. Na 39-40 (76) Фоминский Леонид Павлович (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ДИСПЕРГИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА В НАСЫПНОМ СЛОЕ (57) Сущность изобретения заключается в том, что устройство для электроэрозионного диспергирования металлов в насыпном слое имеет диэлектрический сосуд 1, куда загружают подлежащие диспергированию гранулы металла через патрубок 4 в крышке до уровня выше верхнего края диэлектрической перегородки 7. Через патрубок 3 нагнетают рабочую жидкость до тех пор, пока слой гранул не придет в движение. Наклонное размещение электродов б расходящимися концами кверху и наличие щелевых зазоров между нижними сопрягаемыми краями этих электродов и вертикальной перегородкой 7 обеспечивает псевдоожижение слоя, перемешивание гранупи и их скольжение вдоль поверхности электродов, приводит к очистке поверхности гранул и электродов от оксидных пленок 2 з.п. ф-ль 4 табл, 4 ип

2001719

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для получения порошков. и может быть использовано в производстве порошков, порошковых суспензий и паст электроэроэионным диспергированием металлов.

Целью изобретения является повышение стабильности и надежности в работе, а также долговечности электродов устройства и уменьшение утечек электрического тока по рабочей жидкости.

На фиг.1 изображено описываемое устройство в одной из проекций; на фиг.2— сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 и 4 — варианты выполнения описываемого устройства.

Устройство состоит из диэлектрического сосуда 1, донная часть которого выполнена в виде узкой прямоугольной камеры, имеющей в нижней точке люк 2 и отверстие 20 с патрубком 3, служащее для подачи в сосуд рабочей жидкости,, В крышке сосуда 1 име- ется отверстие с патрубком 4 для загрузки сырья. В верхней части боковой стенки сосуда 1 под крышкой имеется прямоугольное окно 5.для слива из сосуда 1 рабочей жидкости. В сосуде 1 размещены плоские электроды 6, установленные наклонно с углом раствора а между их плоскостями от 45 до

120 . Между ними установлена вертикаль- 30 ная плоская диэлектрическая перегородка

7, плотно прилегающая боковыми торцами к стенкам сосуда 1. Высоту выступления hi перегородки 7 над нижними краями электродов 6 рекомендуется делать такой, чтобы перпендикуляр, опущенный от верхнего края перегородки 7 на плоскость наклонного электрода 6 (на фиг. показан штрих-пунктирной линией), пересекал бы плоскость электрода примерно в середине той части 40 электрода, которая при работе устройства находится под слоем металлических гранул, загружаемых в устройство и подвергаемых электроэрозионному диспергированию в нем. Между нижними краями электродов 6 45 и поверхностью перегородки 7 оставлены щелевые зазоры, ширину которых можно регулировать смещением электродов 6 и закреплением их (например, винтами, на фиг. не показанными), К электродам 6 присоединены токопроводы 8, ведущие к источнику импульсов электрического напряжения и тока (на фиг. не показан).

При выполнении устройства по п.2 формулы изобретения нижний торец вертикальной диэлектрической перегородки 7 выступает за нижние края электродов 6 на длину hz, превышающую толщину перегородки 7 (на фиг.1 показано пунктиром).

Такое выполнение перегородки 7 рекомендуется при использовании s качестве рабочей жидкости в устройстве воды или другой проводящей электрической ток жидкости, При выполнении устройства по п.3 формулы изобретения между диэлектрической перегородкой 7 и электродами 6 под их нижними краями установлены диэлектрические планки 9 (см. фиг.З и 4), Из можно смещать либо вдоль плоскости электродов (GM. фиг.3), либо перпендикулярно плоскости перегородки 7(см. фиг.3) и фиксировать(например, винтами), регулируя ширину щелевых зазоров между диэлектрической перегородкой 7 и краями этих планок.

В вариантах выполнения устройства, показанных на фиг,3и4,,электроды 6 установлены подвижно вдоль наклонных стенок диэлектрического сосуда 1 и могут опускаться в сосуд под действием своего веса. При недостаточности веса электродов для проталкивания их через слой гранул, находящихся в сосуде, к верхним краям электродов

6 можно подвешивать грузы 10, обеспечивающие упругое поджатие электродов 6 к диэлектрическим планкам (см, фиг.4).

Устройство работает следующим способом, Подлежащие электроэрозионному диспергированию гранулы металла загружают в сосуд через патрубок 4 до уровня выше верхнего края диэлектрической перегородки 7, В устройство подают рабочую жидкость через патрубок 3, плавно повышая расход жидкости до тех пор, пока слой гранул не придет в движение. Наклонное расположение электродов 6 и наличие щелевых зазоров между нижними краями электродов и вертикальной перегородкой

7 обеспечивает фонтанирование псевдоожиженного слоя гранул между электродами вблизи стенок перегородки 7. А слой гранул, прилегающий к наклонному электроду 6, скользит вдоль его поверхности под действием своего веса, постепенно опускаясь к зазору между электродами и перегородкой 7. В результате происходит медленная циркуляция гранул вдоль стрелок. Этим обеспечивается перемешивание гранул и предотвращаются их утрамбовка, слипание и комкование. Перемешивание гранул и их скольжение вдоль электродов приводит к очистке поверхности гранул и электродов от оксидных пленок и продуктов эрозии, препятствующих прохождению электрического тока разрядов. Это ведет к уменьшению потерь электроэнергии и к flo вышению стабильности работы устройства.

При подаче на электроды импульсов электрического напряжения происходят электри2001719

10

20

55 ческие разряды между электродами по цепочкам из гранул. При этом с наибольшей вероятностью разряды идут по наикратчайшему расстоянию между электродами 6 над диэлектрической перегородкой 7. Наикратчайшее расстояние от верхнего края перегородки 7 до поверхности электрода 6 соответствует перпендикуляру, опущенному от верхнего края перегородки 7 на плоскость электрода 6, С уменьшением угла раствора между электродами точка пересечения этого перпендикуляра с плоскостью электрода поднимается все выше к верхнему краю электрода 6. В эту точку чаще всего и бьют разряды по цепочкам иэ гранул. Случайные флуктуации приводят к отклонениям точек приложения разрядов в ту и другую стороны, В результате точки приложения повторяющихся многократно разрядов распределяются по всей поверхности электродов, находящейся под слоем гранул, Этим обеспечивается равномерный износ электродов и уменьшается вероятность локального прогара электродов.

Когда угол раствора электродов а приближается к 120О, точки наибольшего износа электродов смещаются к краям электродов, прилегающим к перегородке 7.

Кроме того, при столь большом угле раствора прекращается скольжения слоя гранул по наклонной плоскости электрода из-за тормозящей силы трения. Из этих соображений и выбран верхний предел заявляемого интервала угла раствора a - 120 .

Нижний предел a = 45 взят из тех соображений, что при меньших углах возникает эаклинивание гранул в узком пространстве между плоскостью электрода 6 и поверхностью перегородки 7, и также потому, чтр в этом случае точка наибольшего износа электродов поднимается слишком высоко и нарушается равномерность эрозионного износа электрода в нижерасполаженных точках.

Слой гранул над электродами прижимает своим весом гранулы к поверхности электродов. что обеспечивает хороший электрический контакт гранул с электродами. В результате у поверхности электродов искровые разряды в жидкости возникают реже, чем в слое гранул над ними. Этим обеспечивается снижение эрозионнага износа электродов. Продукты электраэразии выносятся потоком рабочей жидкости иэ сосуда 1. Размеры гранул в результате эразионного износа постепенно уменьшаются.

Наиболее мелкие из них подхватываются потоком рабочей жидкости и выносятся из сосуда 1 вместе с продуктами электроэразии. Потом их отсеивают от продукта, Рекомендуется ширину щелевого зазора между электродом 6 и перегородкой 7 выбирать меньшей размера кусочков гранул, выносимых потоком жидкости из сосуда 1, с тем, чтобы предотвратить проваливание мелких остатков гранул в щелевой зазор. Забивши. еся в щелевой зазор мелкие остатки гранул легко удаляют из зазора с помощью ножа или пластины, которой периодически прочищают зазор.

При использовании в качестве рабочей жидкости воды или другой проводящей электрический ток жидкости рекомвндувтся делать перегородку 7 выступающей эа нижние торцы электродов 6 на длину, большую толщины этой перегородки. При этом токи утечки па жидкости от одного электрода к другому, обусловленные проводимостью жидкости, огибают диэлектрическую перегородку 7 снизу, и путь, проходимый этими таками, удлиняется. В результате увеличивается сапратиоление току утечек, что ведет к умен ьш ению потерь электроэне ргии, Диэлектрические планки 9, устанавливаемые пад электродами 6 (см. фиг.3 и 4), позволяют легко и в широких пределах регулировать ширину щелевых зазоров между электродами и перегородкой 7, Кроме того, их края в отличие от краев электродов 6 не подвержены эразианному износу, что позволяет избежать неконтролируемого возрастания со временем ширины зазора, наблюда ащегася в устройство, изображенном на фиг,1, в результате зрозионнаго износа краев электродов 6.

Пример 1, В устройстве. изображеннам нв фиг,1, диэлектрический сосуд 1 имеет размеры в г лане 100 х 100 мм. Электроды

6 выполнены из листового титана толщиной.

3 мм и шириной 100 мм. Угол раствора йуказан в табл. 1, Перегородка 7 выполнена из текстолита толщиной 5 мм. Ее нижний торец выполнен заподлицо с нижними краями электродов 6, Высота перегородки указана о табл, 1. Ширина щелевых зазоров между перегородкой 7 и нижними торцами электродов 6 составляет 1 мм. В сосуд 1 загружены куски титана с размерами от 2 да

5 мм, до уровня выше верхнего края перегородки 7 на 20 мм, Через патрубак 3 в сосуд 1 подают керосин. На электроды 6 подают импульсы электрического напряжения с амплитудой 500 В и частотой повторения 1 кГц ат источника мощностью 10 кВт.

В ходе работы устройства происходит медленный эразианный износ электродов 6, приводящий к прогару электродов насквозь в точках наиболее интенсивного износа.

Расстояние А от этих точек до нижнего края

2001719 (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 663315, кл. В 23 P 1/02, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1077743, кл, В 23 P 1/02, 1984.

Авторское свидетельство СССР

¹ 121758!, кл. В 22 F 9/14. 1986.

Таблица 1

На предлагаемом устройстве

На известПараметр ном устойстве

125* 120

30 30

40 40

48 50

90 90 60 45 40*

30 60 60 60 60

40 70 90 110 1!О

60 60 100 110 !!О

6D

180 180.

30 60

40 70

47 47

Угол раствора а, град

Высота перегородки hi, мм

Толщина слоя гранул, мм

Длина электрода, мм

Расстояние А на электроде, 12 13

1,7 1,8

19 40 50

20 2! 22

26

1,67 мм

Производительность, кг/ч

Удельные энергозатраты, кВтч/кг

Рес с аботы элект о а, ч

53 54

1.78 1,67

2 2

1.67 1,5

6,0

2.1

5.0 4,7 4,6

1,3 1,9 1,7

5,9 5.6

1,1 1.4

56 60

1,! 08

6,0 6.7 !.О 1.2

* — значения, выходящие за пределы заявляемого интервала парзметров электродов указано в табл. 1, В табл, 1 указаны ресурс работы электродов, определяемый как время от начала работы до прогара электродов насквозь, а также производительность диспергирования (количество продуктов элвктроэрозии, получаемых в единицу времени, в пересчете на сухое вещество). В табл. 1 приведены и сравнительные денные работы в тех же условиях известного устройства, выполненного с теми же размерами сосуда, но имеющего.перфорированные титановые электроды, установленные горизонтально вплотную к диэлектрической перегородке.

Пример 2. Устройство выполнено также, как в примере 1, с тем отличием, что нижний торец диэлектрической перегородки 7 выступает за нижние торцы электродов

6 нэ длину hz, указанную в табл. 2. B устройстве осуществляют электроэрозионное диспергирование кусочков никеля с размерами

3-6 мм. Электроды устройства выполнены из никеля. Рабочей жидкостью служит дистиллированная вода. Параметры и результаты экспериментов сведены в табл. 2.

Пример 3. В устройстве, изображенном на фиг.2, верхняя часть сосуда 1 имеет размеры в плане 500 х 100 мм. Электроды 6 выполнены из листов алюминия толщиной

10 мм с размерами 100 х 500 мм. Они опущены до упора в планки, выполненные из текстолита шириной 20 мм и толщиной

10 мм. Угол раствора а- 60 . Вертикальная перегородка 7 выполнена из стеклотекстолитв толщиной 10 мм, В сосуд загружены алюминиевые гранулы с размерами 5-8 мм при толщине слоя гранул 130 мм. Через пат5

35 рубок 3 подают питьевую воду, На электроды 6 подают импульсы электрического напряжения 600 В с частотой повторения 2 кГц и средней во времени мощностью 40 кВт.

Параметры и результаты экспериментов сведены в табл. 3, в которой приведены также сравнительные данные работы в тех же условиях известного устройства, имеющего горизонтально расположенные электроды

Пример 4. В устройстве, изображенном на фиг.3, плоские прямоугольные электроды 6 выполнены из листовой стали толщиной 10 мм. Угол раствора между ними а= 45О. Расстояние между нижними краями электродов составляет 50 мм. Планки 9 перемещаются в горизонтальной плоскости перпендикулярно плоскости вертикальной перегородки 7, выполненной из стеклотекстолита толщиной 10 мм, и фиксируются винтами. Ширина щелевого зазора между ними и перегородкой 7 составляет 1 мм. В устройстве осуществляют электрозрозионное диспергирование в питьевой воде железорудных металлизированных окатышей, имеющих размеры 5-8 мм. Параметры и результаты экспериментов сведены в табл. 4, в которой приведены также сравнительные данные диспергирования железорудных гранул в известном устройстве.

2001719

Таблица 2 — значения, выходящие ээ пределы заявляемого интервала параметров

Таблица 3

Таблица 4

2001719

12 фиг.5

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ДИСПЕРГИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА 8 НАСЫПНОМ СЛОЕ, содержащее диэлектрический сосуд с отверстием в его донной части для подачи рабочей жидкости, установленные в сосуде над отверстием плоские электроды и вертикальную диэлектрическую перегородку между ними, отличающееся тем, что электроды установлены наклонно относительно диэлектрической перегородки в виде расходящихся вверх плоскостей с углом раствора между ными 45 - 120 с образованием регулируемых щелевых зазоров между своими нижними кромками и перегородкой.

2. Устройство по п.1, отличающееся

5 тем, что диэлектрическая перегородка установлена с выступом ее нижнего торца эа нижние кромки плоских электродов на длину, превышающую толщину перегородки.

ЗР Устройство па п.1, отличающееся . тем, что оно снабжено диэлектрическими планками, размещенными между перегородкой и электродами под их нижними

15 торцами для регулирования ширины щелевых зазоров, 200 t 719

Фиг.Ф

Составитель Л. Фоминский

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор С, Юско

Редактор С. Кулакова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Заказ 3144

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101