RU2606674C2 - Ejection nozzle for spraying melts - Google Patents
Ejection nozzle for spraying melts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2606674C2 RU2606674C2 RU2013132256A RU2013132256A RU2606674C2 RU 2606674 C2 RU2606674 C2 RU 2606674C2 RU 2013132256 A RU2013132256 A RU 2013132256A RU 2013132256 A RU2013132256 A RU 2013132256A RU 2606674 C2 RU2606674 C2 RU 2606674C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- protective cover
- nozzle
- radius
- melt
- gas
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Nozzles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к устройствам для получения порошков распылением расплавов металлов газовым потоком.The invention relates to the field of powder metallurgy, in particular to devices for producing powders by spraying metal melts by a gas stream.
Известна форсунка для распыления расплавленных металлов, включающая корпус с кольцевой щелью для подачи сжатого газа, ниппель с центральным каналом для подачи расплава, снабженный защитным чехлом, при этом выходная часть канала для подачи расплава выполнена в виде конуса с углом при вершине, равным (10÷60) градусов [1].Known nozzle for spraying molten metals, including a housing with an annular slot for supplying compressed gas, a nipple with a central channel for supplying melt, equipped with a protective cover, while the output of the channel for feeding melt is made in the form of a cone with an angle at the apex equal to (10 60) degrees [1].
Известны эжекционные форсунки, в которых для повышении дисперсности получаемого порошка (пульверизата) выполнены каналы для дополнительного ввода сжатого газа в зону распыления расплава [2] или в металлопровод [3].Ejection nozzles are known in which, to increase the dispersion of the obtained powder (spray), channels are made for additional input of compressed gas into the melt spraying zone [2] or into the metal wire [3].
Наиболее близкой по технической сущности является форсунка для получения порошков расплавленных металлов [4], содержащая корпус с кольцевой щелью для подачи горячего сжатого газа, ниппель для подачи расплава и защитный чехол. Ниппель и защитный чехол снабжены сочленяющимися между собой рассекателями-дестабилизаторами в виде радиальных или тангенциальных щелевидных пазов, задние стенки которых выполнены в виде скосов с углом наклона (30÷45) градусов к оси форсунки.The closest in technical essence is the nozzle for receiving powders of molten metals [4], containing a housing with an annular slot for supplying hot compressed gas, a nipple for supplying melt and a protective cover. The nipple and the protective cover are equipped with interconnecting divider-destabilizers in the form of radial or tangential slit-like grooves, the rear walls of which are made in the form of bevels with an angle of inclination (30 ÷ 45) degrees to the nozzle axis.
Недостатками данной форсунки является повышенный расход распыляющего газа через щелевидные пазы, а также низкая производительность и возможная закупорка канала подачи металла, связанные с уменьшением эжекционного эффекта при вдуве газа в расплав через пазы в ниппеле.The disadvantages of this nozzle are the increased consumption of atomizing gas through slit-like grooves, as well as low productivity and possible blockage of the metal supply channel, associated with a decrease in the ejection effect when gas is injected into the melt through the grooves in the nipple.
Техническим результатом изобретения является повышение массовой доли мелкодисперсной фракции в пульверизате, образующемся при распылении расплава металла, при сохранении величины расхода распыляющего газа и производительности форсунки.The technical result of the invention is to increase the mass fraction of the finely dispersed fraction in the spray formed during the spraying of the molten metal, while maintaining the flow rate of the atomizing gas and nozzle performance.
Технический результат достигается тем, что разработана эжекционная форсунка, содержащая корпус с кольцевой щелью для подачи горячего сжатого газа, ниппель с сопряженным защитным чехолом и центральным каналом для подачи расплава. На выходной кромке защитного чехла выполнены вырезы полукруглой формы радиусом в диапазоне r=(0.5÷1.0) мм, расположенные на равных расстояниях друг от друга. Минимальное количество вырезов nmin=-2, а максимальное определяется соотношением nmax=πR/2r, где R - радиус выходной кромки защитного чехла.The technical result is achieved by the fact that an ejection nozzle is developed comprising a housing with an annular slot for supplying hot compressed gas, a nipple with an associated protective cover and a central channel for supplying the melt. Cutouts of a semicircular shape with a radius in the range r = (0.5 ÷ 1.0) mm, located at equal distances from each other, are made on the output edge of the protective cover. The minimum number of cuts n min = -2, and the maximum is determined by the ratio n max = πR / 2r, where R is the radius of the output edge of the protective cover.
Полученный положительный эффект изобретения связан со следующими факторами.The resulting positive effect of the invention is associated with the following factors.
1. При истечении газа из форсунки вырезы в защитном чехле создают возмущения кольцевой струи газа в непосредственной близости от зоны диспергирования (области взаимодействия газа с расплавом), что увеличивает дисперсность получаемого порошка без потери производительности и увеличения расхода газа.1. When gas flows from the nozzle, the cutouts in the protective cover create disturbances in the annular gas stream in the immediate vicinity of the dispersion zone (the region of gas – melt interaction), which increases the dispersion of the obtained powder without loss of productivity and increase gas consumption.
2. Величина радиуса вырезов r, изменяющаяся от 0.5 до 1.0 мм, определяется тем, что вырезы располагаются на острой выходной кромке конуса защитного чехла. Для вырезов радиусом менее 0.5 мм возмущающее воздействие на поток газа будет незначительным. Увеличение радиуса вырезов более 1.0 мм не дает положительного эффекта, поскольку площадь сечения для прохода газа быстро увеличивается по мере удаления от выходной кромки защитного чехла (фиг. 1). При этом уменьшается скорость движения газа в кольцевом канале между внутренней конической поверхностью крышки 4 и внутренней конической поверхностью защитного чехла 3 и, следовательно, уменьшается возмущающее воздействие вырезов на поток газа.2. The value of the cutout radius r, varying from 0.5 to 1.0 mm, is determined by the fact that the cutouts are located on the sharp output edge of the cone of the protective cover. For cutouts with a radius of less than 0.5 mm, the disturbing effect on the gas flow will be negligible. The increase in the radius of the cuts more than 1.0 mm does not give a positive effect, since the cross-sectional area for the gas passage increases rapidly with distance from the output edge of the protective cover (Fig. 1). In this case, the gas velocity in the annular channel between the inner conical surface of the cover 4 and the inner conical surface of the protective cover 3 decreases and, therefore, the disturbing effect of the cuts on the gas flow is reduced.
3. Равномерное расположение вырезов по окружности выходной кромки защитного чехла (на одинаковом расстоянии друг от друга) обеспечивает симметричность возмущений газового потока при его взаимодействии с пленкой расплава. Это позволяет повысить степень диспергирования расплава.3. The uniform arrangement of cuts around the circumference of the output edge of the protective cover (at the same distance from each other) ensures the symmetry of the perturbations of the gas stream during its interaction with the melt film. This allows to increase the degree of dispersion of the melt.
4. Минимальное количество вырезов nmin=2 определяется условием обеспечения симметричности возмущений газового потока (при n=1 симметрия нарушается и возмущения газового потока действуют лишь на незначительную часть пленки расплава).4. The minimum number of cut-outs n min = 2 is determined by the condition of ensuring the symmetry of the perturbations of the gas flow (for n = 1, the symmetry is broken and the perturbations of the gas flow affect only a small part of the melt film).
5. Максимальное количество вырезов ограничено величиной nmax=πR/2r, которая соответствует условию равенства расстояния между вырезами их диаметру. При большем количестве вырезов возмущения, вносимые ими в струю газа, смыкаются между собой, что приводит к снижению эжекционного действия струи и уменьшению производительности форсунки.5. The maximum number of cuts is limited to n max = πR / 2r, which corresponds to the condition that the distance between the cuts is equal to their diameter. With a larger number of cutouts, the perturbations introduced by them into the gas jet close together, which leads to a decrease in the ejection action of the jet and a decrease in the nozzle productivity.
Пример реализации изобретенияAn example implementation of the invention
На фиг. 1 показан пример выполнения эжекционной форсунки для распыления расплава алюминия. Форсунка состоит из корпуса 1, ниппеля для подачи расплава алюминия 2, защитного стального чехла 3, крышки 4, патрубков для подачи расплава 5 и горячего сжатого газа 6 (азота). В корпусе 1 выполнена полость 7 для сжатого горячего газа, выходом из которой служит кольцевое сопло, образованное выходным отверстием крышки 4 и носиком ниппеля 2. На выходной кромке стального защитного чехла 3 выполнены 2 (фиг. 2а) или 4 (фиг. 2б) симметрично расположенных выреза 8 полукруглой формы радиусом r=0.6 мм. Эти вырезы не изменяют ширину щели кольцевого сопла для сжатого газа, которая определяется расстоянием между крышкой 4 и выступающим из защитного стального чехла 3 носиком ниппеля 2.In FIG. 1 shows an example of an ejection nozzle for atomizing an aluminum melt. The nozzle consists of a housing 1, a nipple for supplying a molten aluminum 2, a protective steel cover 3, a cap 4, nozzles for supplying a
Эжекционная форсунка работает следующим образом. Через патрубок 6 в полость 7 корпуса форсунки 1 подают горячий сжатый газ (азот с контролируемым содержанием кислорода) под избыточным давлением до нескольких десятков атмосфер. При истечении газа из кольцевого сопла создается разрежение в области выходного конуса ниппеля 2, которое за счет эжекционного эффекта обеспечивает поступление расплавленного металла по патрубку 5 в центральный канал ниппеля 2. Под действием радиального перепада давления в выходной конической части канала ниппеля образуется тонкая пленка расплава, движущаяся к выходному сечению форсунки. При взаимодействии пленки расплава металла с кольцевым сверхзвуковым потоком газа происходит разрушение пленки с образованием капель пульверизата. Вырезы 8 в стальном защитном чехле 3 создают дополнительные возмущения в струе газа, которые повышают эффективность диспергирования расплава.The ejection nozzle operates as follows. Through the
Эффективность заявленной эжекционной форсунки подтверждена результатами сравнительных испытаний базового варианта форсунки (без вырезов в защитном чехле) и форсунки с двумя вырезами радиусом r=0.6 мм. Испытания проводились на промышленной площадке предприятия ООО «СУАЛ-ПМ» (г. Шелехов, Иркутской области).The effectiveness of the claimed ejection nozzle is confirmed by the results of comparative tests of the basic version of the nozzle (without cutouts in the protective cover) and the nozzle with two cutouts of radius r = 0.6 mm. The tests were carried out on the industrial site of the company LLC “SUAL-PM” (Shelekhov, Irkutsk region).
Эффективность работы базового и заявленного вариантов эжекционной форсунки оценивалась по результатам дисперсного анализа проб пульверизата, полученного при распылении расплава алюминия в режиме АСД при следующих идентичных условиях: температура расплава алюминия 980ºС, температура азота 600ºС, расход азота 660 м3/час, давление азота перед форсункой 6.0 МПа.The operational efficiency of the basic and declared versions of the ejection nozzle was estimated by the results of dispersed analysis of spray samples obtained by spraying aluminum melt in the ASD mode under the following identical conditions: aluminum melt temperature of 980 ° C, nitrogen temperature of 600 ° C, nitrogen flow rate of 660 m 3 / h, nitrogen pressure in front of the nozzle 6.0 MPa.
Базовая и заявляемая эжекционные форсунки имели одинаковые параметры сборки: диаметр отверстия в сужающей части в ниппеле 3.6 мм; кольцевой зазор между ниппелем и крышкой 0.65 мм; размер выступающей части носика ниппеля над крышкой 1.2 мм.The basic and claimed ejection nozzles had the same assembly parameters: the diameter of the hole in the narrowing part in the nipple is 3.6 mm; annular gap between the nipple and the cover 0.65 mm; the size of the protruding part of the nipple nose over the cap is 1.2 mm.
Оценка дисперсного состава отобранных проб проводилась на приборе "Analysette 22" фирмы FRITSCH (Германия). Результаты дисперсного анализа порошков, полученных при распылении алюминия базовой и заявляемой форсунками, приведены в Паспортах испытаний (таблицы 1, 2).Evaluation of the dispersed composition of the samples was carried out on a device "Analysette 22" company FRITSCH (Germany). The results of the dispersed analysis of powders obtained by atomizing aluminum with the base and claimed nozzles are given in the Test Data Sheets (tables 1, 2).
В таблицах 1, 2 приведены значения диаметров частиц алюминия, для которых массовая доля частиц меньшего диаметра составляют 10% (d10), 50% (d50) и 90% (d90) от массы переработанного металла, значения массовой доли частиц диаметром менее 10 мкм (0÷10) и значения средней удельной поверхности частиц (Sуд). Указанные параметры приведены для осадительной камеры (пульверизат), циклонов грубой (№1) и тонкой (№2) очистки и рукавного фильтра (Р/Ф). Приведен также общий выход фракции порошка с диаметром частиц менее 10 мкм (в процентах от массы переработанного металла).Tables 1, 2 show the particle diameters of aluminum, for which the mass fraction of particles of smaller diameter is 10% (d10), 50% (d50) and 90% (d90) of the mass of the processed metal, the mass fraction of particles with a diameter of less than 10 μm ( 0 ÷ 10) and the mean specific surface area of particles (S beats ). The indicated parameters are given for the precipitation chamber (pulverizate), coarse (No. 1) and fine (No. 2) cyclones, and a bag filter (R / F). The total yield of the powder fraction with a particle diameter of less than 10 μm (as a percentage of the mass of the processed metal) is also given.
В таблице 3 проведено сравнение основных характеристик, определяющих эффективность распыла:Table 3 compares the main characteristics that determine the efficiency of the spray:
- d50 - медианный диаметр, для которого половина массы наработанного порошка составляют частицы диаметром d≤d50;- d50 is the median diameter, for which half the mass of the produced powder are particles with a diameter of d≤d50;
- (0÷10) мкм - выход фракции порошка с диаметром частиц менее 10 мкм в процентах от массы переработанного металла.- (0 ÷ 10) microns - the yield of the powder fraction with a particle diameter of less than 10 microns as a percentage of the mass of the processed metal.
Анализ приведенных в таблице 3 характеристик дисперсности порошков алюминия показал, что заявляемая эжекционная форсунка обеспечивает снижение медианного диаметра частиц пульверизата на 31.4% (от 24.2 до 16.6 мкм) и повышение выхода мелкодисперсной фракции порошка алюминия (с диаметром частиц менее 10 мкм) на 8.5% для пульверизата и на 5.5% для общего выхода порошка.Analysis of the dispersion characteristics of aluminum powders shown in table 3 showed that the claimed ejection nozzle provides a decrease in the median particle diameter of the spray of 31.4% (from 24.2 to 16.6 μm) and an increase in the yield of the fine fraction of aluminum powder (with a particle diameter of less than 10 μm) by 8.5% for pulverizate and 5.5% for a total powder yield.
Таким образом, предлагаемая эжекционная форсунка для распыления расплавов обеспечивает повышение массовой доли мелкодисперсной фракции в наработанном порошке алюминия за счет внесения дополнительных возмущений в поток распыливающего газа вырезами на выходной кромке защитного чехла нипеля.Thus, the proposed ejection nozzle for spraying melts provides an increase in the mass fraction of the finely dispersed fraction in the produced aluminum powder by introducing additional perturbations into the stream of atomizing gas by cutouts on the outlet edge of the nipple protective cover.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. А.с. СССР 550235, МПК B22D 23/08. Форсунка для расплавленных металлов / М.М. Чернышов, Б.П. Назаров, В.Г. Гопиенко, И.Д. Бусалаев, В.К. Щербаков, И.В. Волков, В.И. Гринько. - заявл. 25.07.1975; опубл. 15.03.1977.1. A.S. USSR 550235, IPC B22D 23/08. Nozzle for molten metals / M.M. Chernyshov, B.P. Nazarov, V.G. Gopienko, I.D. Busalaev, V.K. Shcherbakov, I.V. Volkov, V.I. Grinko. - declared. 07/25/1975; publ. 03/15/1977.
2. Пат. РФ 2296648, МПК B22F 9/08. Форсунка для распыления расплавленных металлов / А.В. Кукса, А.В. Мольков, А.В. Губанов. - заявл. 19.10.2005; опубл. 10.04.2007.2. Pat. RF 2296648, IPC B22F 9/08. Nozzle for spraying molten metals / A.V. Kuksa, A.V. Molkov, A.V. Gubanov. - declared. 10/19/2005; publ. 04/10/2007.
3. Пат. РФ 2283728, МПК B22F 9/08. Форсунка для распыления расплавленных металлов / А.В. Кукса, А.В. Мольков, М.П. Кононов, А.В. Губанов, С.В. Линьков. - заявл. 02.03.2005; опубл. 20.09.2006.3. Pat. RF 2283728, IPC B22F 9/08. Nozzle for spraying molten metals / A.V. Kuksa, A.V. Molkov, M.P. Kononov, A.V. Gubanov, S.V. Linkov. - declared. 03/02/2005; publ. 09/20/2006.
4. Пат. РФ 2321475, МПК B22F 9/08. Форсунка для распыления расплавленных металлов / А.В. Кукса, А.В. Мольков, А.В. Губанов, С.В. Линьков. - заявл.02.05.2006; опубл. 10.04.2008.4. Pat. RF 2321475, IPC B22F 9/08. Nozzle for spraying molten metals / A.V. Kuksa, A.V. Molkov, A.V. Gubanov, S.V. Linkov. - declared 02.05.2006; publ. 04/10/2008.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013132256A RU2606674C2 (en) | 2013-07-11 | 2013-07-11 | Ejection nozzle for spraying melts |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013132256A RU2606674C2 (en) | 2013-07-11 | 2013-07-11 | Ejection nozzle for spraying melts |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013132256A RU2013132256A (en) | 2015-04-27 |
RU2606674C2 true RU2606674C2 (en) | 2017-01-10 |
Family
ID=53282846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013132256A RU2606674C2 (en) | 2013-07-11 | 2013-07-11 | Ejection nozzle for spraying melts |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2606674C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4640806A (en) * | 1983-05-03 | 1987-02-03 | Bbc Brown, Boveri & Company, Limited | Process for atomizing liquid metals to produce finely granular powder |
US6082635A (en) * | 1996-06-12 | 2000-07-04 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Undulated nozzle for enhanced exit area mixing |
RU2296648C1 (en) * | 2005-10-19 | 2007-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Molten metal spraying nozzle |
RU2321475C2 (en) * | 2006-05-02 | 2008-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Melt metals spraying jet |
RU2465963C2 (en) * | 2007-10-24 | 2012-11-10 | ЗУЛЬЦЕР МЕТКО(ЮЭс) ИНК. | Device and method of improved mixing in axial injection in thermal sprayer gun |
-
2013
- 2013-07-11 RU RU2013132256A patent/RU2606674C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4640806A (en) * | 1983-05-03 | 1987-02-03 | Bbc Brown, Boveri & Company, Limited | Process for atomizing liquid metals to produce finely granular powder |
US6082635A (en) * | 1996-06-12 | 2000-07-04 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Undulated nozzle for enhanced exit area mixing |
RU2296648C1 (en) * | 2005-10-19 | 2007-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Molten metal spraying nozzle |
RU2321475C2 (en) * | 2006-05-02 | 2008-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Melt metals spraying jet |
RU2465963C2 (en) * | 2007-10-24 | 2012-11-10 | ЗУЛЬЦЕР МЕТКО(ЮЭс) ИНК. | Device and method of improved mixing in axial injection in thermal sprayer gun |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013132256A (en) | 2015-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4867630B2 (en) | Metal powder manufacturing apparatus and metal powder | |
RU2554331C1 (en) | Kochetov's centrifugal vortex burner | |
RU2532725C1 (en) | Centifugal swirl atomiser of kochstar type | |
JP2014509259A (en) | Externally mixed pressurized two-fluid nozzle and spray drying method | |
US20200246874A1 (en) | Metal powder producing apparatus and gas jet device for same | |
WO2008024032A1 (en) | Liquid sprayer | |
JP4394075B2 (en) | Nozzle for atomizing liquid by gas and atomization method | |
WO2000038865A1 (en) | Method of manufacturing metal powder | |
JP2016141817A (en) | Method for producing metal powder by water atomizing process | |
CN105436509B (en) | A kind of metal atomization bilayer restrictive nozzle with electromagnetic field booster action | |
US20030015604A1 (en) | Nozzle to promote flat fluid stream | |
JP2015125015A (en) | Seeding apparatus | |
JPH01123012A (en) | Nozzle for manufacturing fine powder | |
CN107199136B (en) | Spraying device | |
RU2606674C2 (en) | Ejection nozzle for spraying melts | |
JP2017145494A (en) | Metal powder production apparatus | |
KR20170001223U (en) | The mist nozzle | |
RU136091U1 (en) | AIR FOG INJECTOR NOZZLE | |
RU2296648C1 (en) | Molten metal spraying nozzle | |
RU2778342C1 (en) | Device for obtaining powder of metals and alloys | |
TWI267404B (en) | Porous spraying method and device | |
JP6569573B2 (en) | Mist generator | |
SU782960A1 (en) | Device for making powders by melt-spraying | |
RU151419U1 (en) | SPRAY HEAD FOR FIRE EXTINGUISHING UNITS THIN SPRAYED UNDER HIGH PRESSURE LIQUID | |
RU2657492C1 (en) | Integrated nozzle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160712 |