Устройство для электроэрозионного диспергирования металлов

 

Использование: в порошковой металлургии, в частности, для получения порошков и может быть использовано также для производства паст, суспензий и катализаторов. Сущность изобретения: устройство состоит из диэлектрического сосуда с отверстием в его нижней части для подачи рабочей жидкости и из двух электродов, помещенных в сосуд под нижними концами которых установлено дополнительное диэлектрическое днище, удерживающее слой гранул диспергируемого металла. Согласно изобретению дополнительное днище составлено из параллельных друг другу прутков или призм, установленных ребром кверху, со щелевым зазором между ними, простирающимся от одного электрода к другому. При работе устройства гранулы над щелевым зазором перемешиваются в фонтанирующем псевдоожиженном слое, а гранулы , прилегающие к поверхности прутков или призм, плотно прижаты друг к другу, образуя разрядные цепочки между электродами, обеспечивающие стабильность разрядов, 1 табл, 3 ил

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5025178/02 (22) 31.01.92 (46) 15.11.93 Бюл. Na 41-42 (76) Тарасов Владимир Иванович; Коэярук Олег

Иванович, Фоминский Леонид Павлович (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ДИСПЕРГИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ (57) Использование: в порошковой металлургии, в частности, для получения порошков и может быть использовано также для производства паст, суспензий и катализаторов. Сущность изобретения: устройство состоит из диэлектрического сосуда с отверстием в его нижней части дпя подачи рабочей жидкости и из двух электродов, помещенных в со(191 RU (и) 2002589 Ст (5Ц 5 8 22 F 9 14 суд, под нижними концами которых установлено дополнительное диэлектрическое днище. удерживающее слой гранул диспергируемого металла.

Согласно изобретению дополнительное днище составлено иэ параллельных друг другу прутков или призм, установленных ребром кверху, со щепевым зазором между ними, простирающимся or одного электрода к другому. При работе устройства гранулы над щелевым зазором перемешиваются в фонтанирующем псевдоожиженном слое, а гранулц прилегающие к поверхности прутков или призм, плотно прижаты друг к другу, образуя разрядные цепочки между электродами, обеспечивающие стабильность разрядов, 1 табл. 3 ип.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для получения пороков, порошковых суспензий и паст электроэразионным диспергированием металлов, и может быть использовано в производстве порошков, порошковых смесей, активных масс катализаторов, активных масс свинцовых аккумуляторов, суспензий для водоочистки, Известны устройства для злектроэрозионного диспергирования металлов в насыпном слое, предназначенные для получения порошков металлов, карбидов, оксидов, гидрооксидов и. других продуктов llpN uc пользовании в качестве сырья гранулированного или нарубленного на мелкие куски металла, а также стружки и других сыпучих металлоотходов, Так, известно устройство для получения продуктов крекинга жидких нефтепродуктов искровыми разрядами, состоящее из диэлектрического сосуда (ванны) с рабочей жидкостью, в. которую опущены два плоских электрода, параллельных друг другу, с присоединенными к ним токопроводами, идущими к источнику импульсов электрического напряжения, В сосуд между электродами засыпан слой гранул железа.

При подаче на электроды импульсов напряжения между электродами происходят электрические разряды по цепочкам из гранул, контактирующих друг с другом и с электродами. В точках контакта гранул при этом возникают искровые разряды в жидкости, осуществляющие электроэрозионное диспергирование металла гранул и электродов и пиролиз рабочей жидкости.

Недаста-гком этого устройства является утрамбовка слоя гранул гидравлическими ударами от искровых разрядов, приводящая к уплотнению слоя гранул и слипанию их в комки. Зто нарушает стабильность работы устройства.

Для устранения этого недостатка в другом известном устройстве предложено подавать рабочую жидкость в такое устройство снизу вверх через сетчатое днище. Восходящий поток рабочей жидкости переводит слой гранул между электродами

8 состояние псевдоожиженного слоя, что препятствует их утрамбовке и слипанию.

Недостатком этого устройства является отсутствие перемешивания слоя гранул, что препятствует выносу иэ сосуда мелких частиц металла, постепенно уменьшающихся в размерах в результате электроэрозионного износа и накапливающихся в сосуде. Это приводит к росту электрического сопротивления разрядной цепи и к сбоям в работе источника электропитания, Наиболее близким к заявляемому известным техническим решением (прототипом) является устройство для электроэрозионного диспергирования металлов, состоящее из диэлектрического сосуда с соответствием в его днище для подачи в сосуд рабочей жидкости. Над этим отверстием в сосуде расположено дополнительное сетчатое днище из диэлектрического материала, В сосуд опу"О щены до упора в дополнительное сетчатое днище два плоских электрода, расположенных под углом к вертикали расходящимися друготдруга концами кверху. Кэтим концам электродов присоединены токопроводы, 5 идущие к источнику импульсов электрического напряжения.

В диэлектрический сосуд устройства загружают сверху через отверстие в его крышке гранулы металла, подлежащего

2О электроэрозионному диспергированию, а через отверстие в днище сосуда подают в него поток рабочей жидкости. Затем на электроды подают импульсы электрического напряжения. При этом между электродами происходят электрические разряды по цепочкам из гранул, контактирующих друг с другом и с электродами. В точках контакта гранул возникают искровые разряды в жидкости, осуществляющие экектроэрозионное диспергирование материала гранул и электродов. Продукты электроэрозии выносятся из сосуда устройства потоком рабочей жидкости, Этот же поток осуществляе перемешивание слоя гранул между электродами, переводя его в состояние фонтанирующего псевдоожиженного слоя, возникающего s расходящемся кверху пространстве между электродами. Тот же поток выносит из сосуда вместе с г1родуктами электроэрозии и

4О наиболее мелкие частицы остатков диспергируемого материала, размеры которых постепенно уменьшаются в результате электроэрозионного износа их. Это избавляет от вредного для работы источника алек"

45 тропитания накопления мелких кусочков металла между электродами, ведущего к возрастанию электрического сопротивления разрядной цепи.

Недостатком этого устройства является низкая производительность диспергирования и высокие удельные знергозатраты. Они обусловлены тем, что при перемешивании гранул в фонтанирующем псевдоожиженном слое расстояние ме:кду гранулами уве55 личивается и контакт между гранулами в разрядных цепочках часто нарушается, что ведет к перерывам в электроэрозионном диспергировании и сбоям в работе источника электрического тока, Недостатком является и сложность обслуживания устройства, 2002589

15

50 обусловленная тем, что отверстия в его сетчатом днище иногда забиваются мелкими кусочками диспергируемого материала, и эти отверстия приходится по одному протыкать шилом. прочищая их. Это требует длительных остановок в работе устройства.

Целью изобретения является повышение производительности и стабильности диспергирования, снижение энергозатрат и упрощение обслуживания устройства, Цель достигается тем, что в известном устройстве для электроэрозионного диспергирования металлов, состоящем из диэлектрического сосуда с отверстием в его нижней части для подачи в сосуд рабочей жидкости и двух электродов, помещенных в сосуд, с присоединенными к нем токопроводами, идущими к источнику электропитания, имеющем дополнительное днище из диэлектрического материала. расположенное над отверстием в днище сосуда. дополнительное днище составлено из параллельных друг другу прутков или призм, установленных ребром кверху, со щелевым зазором между ними, простирающимся от одного электрода к другому.

На фиг. 1 изображена в двух проекциях схема предлагаемого устройства. имеющего дополнительное днище, состоящее из параллельных друг другу стержней круглого сечения; на фиг. 2 — в двух проекциях схема предлагаемого устройства, имеющего дополнительное днище, состоящее из параллельных друг другу призм, установленных ребром кверху: на фиг. 3 — в одной проекции схема предлагаемого устройства, дополнительное днище которого состоит только из двух параллельных друг другу призм.

Устройство, изображенное на фиг. 1 и 2, состоит из сосуда 1, выполненного из диэлектрического материала, имеющего a его нижней части отверстие со штуцером 2 для подачи рабочей жидкости. В нижней точке сосуда имеется также отверстие с крышкой

3 для выгрузки отходов. Боковые стенки диэлектрического сосуда 1 могут быть выполнены либо вертикальными (как изображено на левой стороне каждого сечения на фиг, 1), либо наклонными (как изображено на правой стороне каждого сечения), В боковых стенках сосуда 1 имеется ряд отверстий, s которые вставлены и вклеены параллельные друг другу стержни из текстолита, стеклотекстолита или другого диэлектрического материала, образующие дополнительное диэлектрическое днище 4 над отверстием. Стержни представляют собой либо прутки круглого сечения (фиг. 1), либо призмы, установленные ребром кверху (фиг, 2). В сосуд 1 через прямоугольные отверстия в его крышке 5 опущены электроды

6 до упора в дополнительное днище 4, стержни которого простираются от одного электрода к другому. Электроды 6 можно размещать либо вертикально (как изображено в левой стороне сечения на фиг. 1), либо наклонно к вертикали(как изображено в правой стороне сечения на фиг, 1), расходящимися друг от друга концами кверху. К верхним концам электродов 6, выступающим из сосуда 1, присоединены токопроводы 7, ведущие к источнику импульсов электрического напряжения (не показан).

При наклонном расположении электродов 6 к их верхним концам можно подвешивать грузы 8, обеспечивающие своим весом упругое прих<атие электродов 6 к дополнительному днищу 4 и препятствующие выталкиванию электродов кверху потоком жидкости в сосуде 1. Радиус стержней или ширина граней призм должны быть в 3-20 раз (лучше в 5 — 10) больше среднего размера гранул, подлежащих электроэрозионному диспергированию в предлагаемом устройстве, Щелевые зазоры между стержнями, простирающиеся от одного электрода 6 к другому, должны иметь ширину, меньшую наименьшего размера гранул, подлежащих электроэрозионному диспергированию, с тем, чтобы они после загрузки в устройство не проваливалис s эти зазоры.

Устройство, изображенное на фиг. 3, отличается от устройства, изображенного на фиг. 2, тем, что дополнительное днище у него состоит всего из двух диэлектрических стержней призматической формы. а между ними имеется всего адин щелевой зазор, простирающийся от одного электрода к другому.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В сосуд 1 через люк в его крышке 5 загружают порцию гранул исходного металла, подлежащего электроэрозионному диспергированию. Объем загрузки должен составлять не более 1/2 объема сосуда1 над дополнительным днищем 4 s нем. А минимальная высота загружаемого слоя должна быть выше верхнего края прутков дополнительного днища. Затем через штуцер 2 в сосуд 1 подают рабочую жидкость, постепенно повышая ее расход до тех пор, пока гранулы, находящиеся во впадинах между прутками дополнительного днища

4, не начнут перемешиваться в локальном фонтанирующем псевдоожиженном слое, возникающем над каждым щелевым зазором между прутками или призмами дополнительного днища. Направление перемешивания гранул показано стрелка7

2002589 ми. После этого на электроды 6 подают импульсы электрического напряжения по токопроводам 7. При этом в сосуде 1 происходят электрические разряды между электродами

6. проходящие по цепочкам из гранул, контактирующих друг с другом и с электродами.

В тех точках контактов гранул этих цепочек, где их прижатие друг к другу не очень плотное, возникают искровые разряды в жидкости, осуществляющие электроэрозионное диспергирование материала гранул и электродов и пиролиз рабочей жидкости, Продукты электроэрозии выносятся восходящим потоком рабочей жидкости из сосуда 1. По мере электроэрозионного износа размеры гранул постепенно уменьшаются и наиболее мелкие из них подхватываются потоком рабочей жидкости и выносятся из сосуда 1 вместе с продуктами электроэрозии, Этим предотвращается накапливание мелких остатков гранул в сосуде 1. Часть мелких остатков гранул проваливается в щелевые зазоры между стержнями дополнительного днища 4 и накапливается на дне сосуда 1, откуда их периодически удаляют. открывая крышку 3 люка. По мере расхода материала гранул в сосуде 1 его пополняют новыми порциями гранул, загружая из через люк в крышке 5 сосуда.

В предлагаемом устройстве гранулы, находящиеся непосредственно над щелевым зазором между стержнями дополнительного днища. возносятся потоком рабочеи жидкости кверху, а гранулы. прилегающие к поверхности наклонных граней (цилиндрической поверхности прутков) дополнительного днища, не возносятся потоком рабочей жидкости, а скользят вниз по наклонной поверхности стержней, будучи прижатыми к ней и к соседним гранулам силой веса вышерасположенных гранул. Поскольку.стержни простираются от одного электрода 6 к другому по наикратчайшему расстоянию между электродами, то контактирукицие друг с другом гранулы, прилегающие к поверхности стержней, образуют наикратчайшие разрядные цепочки между электродами, по которым электрические разряды идут с большей вероятностью, чем по другим цепочкам в слое гранул над ними, где гранулы не всегда соприкасаются друг с другом. Таким образом, наличие наклонных поверхностей стержней обеспечивает наличие разрядных цепочек с гарантированным кон..актом между гранулами. Это обеспечивает стабильность электрических разрядов и стабильность нагрузки на источник электрического тока. А это ведет к повышению производительности устройства и уменьше10

20

30

40 нию удельных энергозатрат на единицу получаемой продукции.

Наличие в дополнительном днище щелевых зазоров, простирающихся от одного электрода к другому, позволяет легко и

-быстро очищать эти зазоры or забившихся в них мелких кусочков остатков гранул с помощью лезвия ножа или пластины, вставляемой в щелевой зазор при профилактическом осмотре устройства. Это ускоряет и упрощает обслуживание устройства. а также уменьшает время обслуживания по сравнению с известным устройством-прототипом, в котором дополнительное днище сетчатое и для его очистки необходимо каждое отверстие сетки протыкать шилом.

Близкое к заявляемому техническое решение — наличие щелевых зазоров в дополнительном диэлектрическом днище сосуда известно в устройстве для электроэрозионного диспергирования металлических гранул в насыпном слое, Щелевые зазоры образованы не между диэлектрическими стержнями дополнительного днища, а ме>кду краями электродов и вставленной между ними диэлектрической перегооодкой. Кроме того, щелевые зазоры параллельны плоскости электрода, а в предлагаемом устройстве они простираются or одного электрода к другому (т,е. перпендикулярны), Все это обеспечивает существенность отличия предлагаемого технического решения.

Пример 1. Устройство. изображенное на фиг, 1. имеет размеры: межэлектродное расстояние 150 мм, высота сосуда 1 от стержней дополнительного днища 4 до крышки

5 сосуда 250 MM. Сосуд 1 выполнен из оргстекла, его боковые стенки вертикальны, а оба электрода 6 установлены под углом к вертикали 10О. Электроды 6 выполнены из листового свинца толщиной 5 мм, Дополнительное днище состоит из семи стеклотекстолитовых стержней диаметром 20 мм.

5 Щелевые зазоры между ними имеют ширину 0,5 мм. В сосуд 1 загру>кают гранулы свинца, полученные литьем капель расплава свинца в воду, имеющие диаметр 1 — 2 мм.

Загрузку осуществляют qo высоты уровня

0 слоя на 10 мм выше верхнего края стержня дополнительного днища 4, В сосуд 1 по штуцеру 2 подают воду. На электроды 6 по токопроводам 7 подают импульсы напряжения 600 В с частотой повторения 1 кГц при

5 средней во времени мощности источника тока 6 кВт. В результате электроэрозионного диспергирования с икровыми разрядами в воде получают суспенэию, состоящую из высокодисперсных (1 мкм) частиц свинца и оксидов свинца в воде. Ее используют для

2002589 производства активных масс электродов свинцовых аккумуляторов по технологии, описанной в заявке ¹ 4942245, Параметры и результаты экспериментов приведены в таблице. В таблице приведены также сравнительные данные электроэрозионного диспергирования в тех же условиях таких же гранул свинца в устройстве, отличающемся от предлагаемого только тем, что дополнительное днище у него выполнено из плоской сетки с размерами отверстий 0,5 мм (т.е, соответствует описанию известного устройства-прототипа).

Пример 2. Устройства, изображенное на фиг, 2, имеет такие же размеры, как и в примере 1. Но е нем дополнительное днище состоит из четырех призм из текстолита, имеющих ширину наклонной грани 30 мм, Ширина щелеваго зазора между призмами составляет 2 мм. А электроды 6 выполнены из алюминия, В устройство загружают алюминиевые гранулы (ТУ 6-09-3742-74) с размерами 8 — 10 мм да высоты их слоя над ребрами призм не более 50 мм, Электраэрозианное диспергирование осуществляют в воде при подаче импульсов напряжения ат того же источника, чта и е примере 1, В результате получать гель высакадисперснаго гидроаксидэ алюминия, выносимого потоком еады из сосуда 1. Параметры и результаты экспериментов приведены в таблице, в которой приведены и сравнительные,c:,àHíûå диспергиравания таких же алюминиевых гранул при тех же режимах в устройстве, отличающимся от предлагаемого толька тем, что дополнительное диэлектрическое днище у него выполнена из плоской сетки с размерами отверстий 2 мм (т,е. соответствует описанию известнага устройстваа-и рототи и а).

Пример 3. Устройство, изображенное на фиг. 3, имеет такие же размеры, как в примере 1, На в нем дополнительное днище

4 состоит всего из двух призм из оргстекла, имеющих ширину наклонной грани 50 мм.

Ширина щелевого зазора между призмами составляет 4 мм. Электроды 6 выполнены из низкоуглеродистой стали, В устройство загружают окатыши железорудные металли5 зованные(ТУ 14-1-435-87) до высоты их слоя над верхними ребрами призм 80 мм. Электрозрозионное диспергирование осуществляют в воде при подаче импульсов напряжения от того же источника, что и в

10 примере1. В результате получаютсуспензию, состоящую из высокодисперсных(1 мкм) частиц частично окисленного железа е воде, используемую для очистки этой суспензией сточных вод от ионов тяжелых металлов спо15 сабам, описанном в заявке Q 4717076. Результаты экспериментов приведены в таблице, е которой приведены также сравнительные данные по электроэрозионному дисперги раванию таких же гранул при таких

20 же режимах е том же устройстве, но при выполнении диэлектрического днища иэ плоской сетки, имеющей размеры отверстий 4 мм (т.е. соответствующем описанию известного устройства-прототипа).

25 Предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами по сравнению с известным прототипам: повышается стабильность процесса злектроэрозионного дкспергираеания е результате уменьшения

30 вероятности разрыва разрядной цепи; повышаетсяя производительность диспергироеания металлов в результате уменьшения числа сбоев электрических разрядов; снижаются удельные энергозатраты на едини35 цу продукции в результате более полной загрузки источника тока и уменьшения сбоев электрических разрядов; упрощается обслуживание устройства и сокращаются простои оборудования при обслуживании, 40 (56) Заявка Японии № 43 — 21282, кл. 16Â1/22, опублик. 1968.

ПатентДании N 132425, кл.В 22 F9/00, опублик. 1975.

Авторское свидетельство СССР

45 ¹ 663515, кл. В 23 Р 1!02, опублик. 1979.

2002589

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ДИСПЕРГИРОВАНИЯ METAÈЛОВ, содержащее диэлектрический сосуд с отверстием в нижней части для подачи в него рабочей жидкости и дополнительное днище, расположенное над отверстием, два электрода с токопроводами и источник электропитания, отличающееся тем. что дополнительное днище выполнено из параллельных между собой призм; располо5 женных ребрами кверху или прутков, установленных с образованием щелевых зазоров между ними и укрепленных торцами на стенках с электродами.

2002589

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

Редактор Л.Волкова

Заказ 3206

Составитель В.Тарасов

Техред М.Моргентал Корректор А.Обручар

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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