Metalo miltelių gamybos technologija

Išradimas susijęs su metalo miltelių gavimo purškimo būdu metodu ir procesu.

Fono technologijos

1820-aisiais oro purškimas buvo naudojamas spalvotųjų metalų milteliams gaminti, o šeštajame ir septintajame dešimtmečiuose jis buvo plačiai naudojamas metalų ir lydinių milteliams gaminti. Aštuntojo dešimtmečio pabaigoje ir devintojo dešimtmečio pradžioje, tobulėjant kompiuterinėms technologijoms ir šiuolaikinėms valdymo technologijoms, purškimas pradėjo sparčiai vystytis. Šiuo metu įprasta dujų purškimo schema yra skystų dujų, tokių kaip skystas azotas, skystas argonas, naudojimas po kaitinimo dujofikacijos, naudojant aukštos temperatūros aukšto slėgio dujas, skirtas skystam metalui, ir metalo purškimas į daleles. Dabar dujų purškimas labiau susijęs su inertinių dujų arba aukšto slėgio oro naudojimu ir kt. Trūkumas yra tas, kad dujų pavertimas inertinėmis dujomis skystomis, o po to slėgiu, padidina išlaidas ir kelia pavojų transportavimui.

Išradimo tikslas – pateikti metalo miltelių paruošimo purškiant metodą ir išspręsti didelių metalo miltelių paruošimo purškiant sąnaudų problemą. Siekiant išspręsti techninę problemą, išradime pateikiamas metalo miltelių paruošimo purškiant metodas, apimantis šiuos veiksmus: skysčio purkštuvas yra pašildomas ir išgarinamas, kad būtų gautas dujinis purkštuvas, kur purkštuvas yra skystas 10–30 °C atmosferoje, o metalo milteliai gaunami perleidžiant dujinį purkštuvą į purkštuvo dėklą ir atliekant metalo skysčio dujinį purškimą. Purkšta medžiaga yra medžiaga, kurios virimo temperatūra yra nuo 50 °C iki 200 °C. Kur purkštuvas yra etanolis arba purkštuvas yra etanolio ir vandens mišinys. Purkštuvas yra vanduo, o prieš skysčio purkštuvo slėgį, kaitinimą ir dujinimą, purkštuvas taip pat apima šiuos veiksmus: deguonies distiliavimą ir pašalinimą, neapdoroto vandens sterilizavimą ir dejonizavimą, kad būtų gautas išgrynintas skystas vanduo. Neapdorotas vanduo yra bet koks vanduo, esantis vandentiekio vandenyje, jūros vandenyje arba distiliuotame vandenyje. Metalinio skysčio dujų purškimas apima: esant ne mažesniam kaip 1,1 MPa slėgiui ir ne žemesnei nei purkštuvo virimo temperatūrai, metalinis skystis yra purškiamas garinamu purkštuvu.

Kai metalo skystis yra supurškiamas dujomis ir gaunami metalo milteliai, metalo miltelių redukavimo procesas taip pat apima šiuos etapus. Kai metalo skystis yra supurškiamas dujomis, siekiant gauti metalo miltelius, iš purškimo purškimo dėklo išleidžiamos dujų atomizacijos yra surenkamos. Šis išradimas pateikia metalo miltelių gamybos metodą, purškiant skystą medžiagą 10–30 °C atmosferoje, aerozoliai yra skystoje būsenoje. Palyginti su inertinėmis dujomis ir azotu, kurie normalioje temperatūroje ir slėgyje yra dujinės, pagal išradimą nereikia suskystinti atomizuotos medžiagos iš dujinės būsenos, todėl sumažėja skystos atomizuotos medžiagos gavimo išlaidos; esant normaliai temperatūrai ir slėgiui, purkštuvas yra skystas, todėl transportavimo procese nereikia transportuoti aukštu slėgiu, o tai sumažina transportavimo išlaidas ir purkštuvo keliamą pavojų. Apibendrinant galima teigti, kad išradimo pateiktas metalo miltelių paruošimo atomizavimo būdu metodas gali gerokai sumažinti atomizuotos medžiagos sąnaudas, taip sumažinant metalo miltelių paruošimo išlaidas. Siekiant aiškiau suprasti išradimo įgyvendinimo varianto arba ankstesnės technikos lygio techninę schemą, toliau pateikiamas trumpas įgyvendinimo variante arba ankstesnės technikos lygio aprašyme naudojamų brėžinių aprašymas, toliau aprašyti pridedami brėžiniai yra tik keli šio išradimo įgyvendinimo variantai, o kitus pridedamus brėžinius paprasti šios srities technikai gali gauti be kūrybinio darbo. 1 pav.

1 paveiksle parodyta metalo miltelių paruošimo purškimo būdu metodo schema, o 2 paveiksle parodyta purškimo bokšto lokali struktūros schema.

Kad technikos srities žmonės geriau suprastų išradimo schemą, toliau pateikiamas išsamesnis paaiškinimas su pridėtais brėžiniais ir konkrečiu įgyvendinimo variantu. Akivaizdu, kad aprašyti įgyvendinimo variantai yra tik dalis išradimo įgyvendinimo variantų, o ne visi. Remiantis išradimo įgyvendinimo variantais, visi kiti įgyvendinimo variantai, kuriuos gali gauti paprasti šios srities technikai neatlikdami kūrybinio darbo, patenka į išradimo apsaugos sritį. Kaip parodyta 1 paveiksle, 1 paveiksle pateikta metalo miltelių paruošimo purškiant metodo, numatyto viename iš išradimo įgyvendinimo variantų, schema, kuri gali apimti: S1 veiksmą: skysčio purkštuvo išankstinis išgarinimas esant slėgiui, siekiant gauti dujinį purkštuvą. Šiame įgyvendinimo variante purkštuvas reiškia medžiagą, kuri yra skysta esant normaliai temperatūrai ir slėgiui. Tiksliau, tai gali būti medžiaga, kuri yra skysta 10–30 °C atmosferoje. S2 veiksmas: dujinis purkštuvas įleidžiamas į purškimo dėklą, o metalo skystis purškiamas dujomis, kad būtų gauti metalo milteliai.

Reikėtų pažymėti, kad kadangi skystam metalui išpurkšti naudojamos dujos, į purškimo dėklą įleidžiant purkštuvą, jo dujinė būsena turi būti palaikoma; be to, kai purkštuvas naudojamas skystam metalui išpurkšti, jis purškia skystą metalą aukštu slėgiu, kas yra panašu į įprastą metalo miltelių paruošimo purškimą. Kaip parodyta 2 paveiksle, 2 paveiksle pateikta išradimo įgyvendinimo varianto purškimo purškimo dėklo lokalios struktūros schema. Metalo purškimo procese metalo skystis 2 teka žemyn iš krypties virš purškimo purškimo plokštės 1; tuo pačiu metu purškimo dujos purškiamos per purkštuko kanalą 3 abiejose žemyn tekančio metalo skysčio 2 pusėse, smūgis į metalo skystį 2 sukuria metalo miltelių pavidalą. Dauguma šiuo metu naudojamų purškiamų dujų yra azotas arba kitos inertinės dujos. Tačiau pramoniniame transporte šios dujos dažnai turi būti atvėsintos ir suspaustos į skystį, o transportuojant žemoje temperatūroje ir aukštame slėgyje jos dažnai turi būti atvėsintos. Pirma, skysto azoto arba skystų inertinių dujų, kurios normalioje temperatūroje ir slėgyje yra dujinės, suskystinimas yra gana brangus, taip pat brangu laikyti skystą azotą suskystinto transporto metu, todėl padidėja purkštuvo kaina, o tai savo ruožtu lemia didesnę metalo miltelių kainą. Šiame išradime medžiaga, kuri normalioje temperatūroje ir slėgyje yra skysta, tiesiogiai naudojama kaip purkštuvas, ir ją lengviau gauti nei medžiagą, kuri normalioje temperatūroje ir slėgyje yra dujinė, ir nereikia jos suskystinti, išradimas sumažina purkštuvo įsigijimo kainą ir transportavimo procese nereikia naudoti aukšto slėgio ir žemos temperatūros transportavimo. Todėl išradime naudojamas purkštuvas gali gerokai sumažinti purkštuvo įsigijimo kainą, taip sumažinant metalo miltelių paruošimo purškiant kainą.

Pasirinktinai, konkrečiame išradimo įgyvendinimo variante purkštuvas gali būti vanduo, etanolis arba vandens ir etanolio mišinys, be kita ko. Atsižvelgiant į tai, kad ruošiant purškiami metalo milteliai, galiausiai reikia išgarinti purškimą. Todėl, siekiant sumažinti skystų aerozolių garinimo į dujinius aerozolius kainą, kaip aerozolius gali būti naudojamos medžiagos, kurių virimo temperatūra yra santykinai žema. Žinoma, suprantama, kad jų virimo temperatūra neturėtų būti per žema, kitaip jos bus lakesnės. Todėl kitame konkrečiame išradimo įgyvendinimo variante purškiama medžiaga gali papildomai apimti medžiagą, kurios virimo temperatūra yra nuo 50 °C iki 200 °C. Žinoma, išradime neatmetama ir aukštesnės virimo temperatūros purkštuvas, o purkštuvas, kurio virimo temperatūra yra nuo 50 °C iki 200 °C, šiame įgyvendinimo variante yra labiau pageidaujamas įgyvendinimo variantas, išradimas gali sumažinti purškiamo skysčio garinimo kainą. Kitame konkrečiame išradimo įgyvendinimo variante purkštuvas gali būti vanduo. Reikėtų pažymėti, kad vandens kaina yra santykinai maža, palyginti su kitomis medžiagomis. Purkštuvo kainą galima gerokai sumažinti. Be to, šiame įgyvendinimo variante kaip purkštuvas naudojamas vanduo gali būti lengvai prieinamas vanduo, pavyzdžiui, jūros vanduo, vandentiekio vanduo arba distiliuotas vanduo. Arba, siekiant išvengti priemaišų vandenyje, vanduo taip pat gali apimti:

Neapdorotas vanduo išgryninamas distiliavimo, sterilizavimo ir dejonizacijos būdu, siekiant gauti išgrynintą skystą vandenį. Skystas vanduo naudojamas kaip purkštuvas metalo milteliams paruošti, po dujinimo juos išpurškiant, taip veiksmingai užkertant kelią vandenyje esančių priemaišų, deguonies ir kt. dalelių oksidacijai į metalą. Be to, siekiant išvengti neišvengiamos gautų metalo miltelių dalinės oksidacijos paruošimo proceso metu, gavus metalo miltelius, jie gali būti papildomai apdorojami redukcijos reakcija. Konkrečiai, metalo milteliai taip pat gali būti maišomi su redukcinėmis dujomis, kad tam tikromis reakcijos sąlygomis būtų sukelta redukcijos reakcija ir galiausiai būtų gauti grynesni metalo milteliai. Remiantis pasirinktu įgyvendinimo variantu, kitame konkrečiame išradimo įgyvendinimo variante išradimas gali papildomai apimti: Esant ne mažesniam kaip 1,1 MPa slėgiui ir ne žemesnei nei purkštuvo virimo temperatūrai, skystas metalas yra purškiamas garinamu purkštuvu. Konkrečiai, kai dujinis purkštuvas garina skystą metalą, užtikrinama, kad purkštuvas nesuskystėtų. Todėl metalo purškimą būtina atlikti aukštoje temperatūroje ir aukšto slėgio aplinkoje. Visų pirma, purškimas gali būti atliekamas esant didesniam nei 1,1 MPa slėgiui ir aukštesnei nei purkštuvo virimo temperatūrai temperatūrai. Reikėtų atkreipti dėmesį, kad tais atvejais, kai purkštuvas yra vanduo, gali būti taikomas ne mažesnis kaip 1,1 MPa slėgis, tačiau tokioms medžiagoms kaip etanolis taip pat gali būti taikomas 0,6 MPa arba 0,7 MPa slėgis.

Pasirinktinai, kitame konkrečiame išradimo įgyvendinimo variante jis gali papildomai apimti: po metalo skysčio išpurškimo aukšto slėgio dujomis, gaunant metalo miltelius, iš purškimo dėklo išleidžiami dujiniai aerozoliai yra surenkami. Kadangi purkštuvas yra skystas esant normaliai temperatūrai ir slėgiui, kai dujų purkštuvas išleidžiamas iš aukštos temperatūros ir aukšto slėgio purkštuvo, temperatūrai ir slėgiui nukritus, purkštuvas gali suskystėti į skystį. Jį lengviau perdirbti nei dujines medžiagas, taip dar labiau sutaupant išlaidų. Šioje specifikacijoje įgyvendinimo variantai aprašomi nuosekliai. Kiekvienas įgyvendinimo variantas išskiria skirtumus nuo kitų įgyvendinimo variantų. Kiekvieno įgyvendinimo varianto tos pačios arba panašios dalys yra susietos viena su kita. Įrenginio, kuriame pateiktas įgyvendinimo variantas, aprašymas yra paprastas, nes jis atitinka įgyvendinimo varianto metodą, aprašytą metodų skyriuje. Išsamiai pristatomas išradimo metalo miltelių paruošimo purškiant metodas. Šiame straipsnyje išradimo principas ir įgyvendinimas aprašomi konkrečiais pavyzdžiais, kurie naudojami tik tam, kad padėtų suprasti metodą ir jo pagrindinę idėją. Reikėtų atkreipti dėmesį, kad išradimą galima patobulinti ir modifikuoti, neatsiejant jo nuo išradimo principo, kad jį suprastų eiliniai technikos srities techniniai darbuotojai, šie patobulinimai ir modifikacijos taip pat patenka į išradimo reikalavimų apsaugos sritį.