Пристрій для отримання колоїдних розчинів ультрадисперсних порошків металів

Пристрій для отримання колоїдних розчинів ультрадисперсних порошків, що містить генератор 3 38461 4 що створює неоднакові умови диспергування по тричних імпульсів на електроди і ерозійне руйнувисоті шару металевих гранул в реакторі. вання гранул. Найбільш близьким до запропонованого за При електроімпульсній дії на гранули, в протехнічною суттю є пристрій для електроерозійного цесі проходження електричного імпульсу і видідиспергування металів, що включає генератор лення енергії, частина контактів між гранулами імпульсів, реактор з металевими гранулами та втрачає електричну провідність. Це відбувається робочою рідиною, яку прокачують через патрубок внаслідок ерозії приконтактної зони гранул і перета перфороване днище, електроди, у ви гляді пломіщення гранул під дією гідро -, газодинамічних і ских пластин, які з'єднані з виходами генератора електромагнітних сил, що виникають при прохоімпульсів і розміщені в реакторі похило до площидженні струму через гранули і появі іскрових конни днища так, що сходяться догори з кутом схотактів. Проходження струму через гранули відновлюється через деякий час в результаті появи дження між ними 60-120°, а також з можливістю збільшення/зменшення кута сходження між ними нових контактів, що виникають при переміщенні гранул до контакту з новими гранулами або пове[Патент України № 17944 - прототип. Пристрій для рнення гранул в початкове положення. електроерозійного диспергування металів. МПК В Істотний вплив на рухливість гранул мають їх 22 Р 9/14. Опубл. 16.10.2006, Бюл. X" 10,2006р.]. розмір і форма. Нашими дослідженнями встановНедоліком цього пристрою є складність конструкції і широка крива розподілу дисперсності полено, що застосування гранул еліптичної і кулькової форми, з відношенням максимального розміру рошку, що отримується, яка обумовлена тим, що гранули до мінімального від 1 до 2 і середнім повідстань між нижніми кінцями електродів більша, чатковим розміром від 2 до 6мм є оптимальним ніж між верхніми. Таке розташування електродів при отриманні колоїдного розчину ультрадисперспризводить до того, що кількість гранул між верхніми кінцями електродів буде меншою, ніж між ного порошку у воді. В процесі виникнення іскрових контактів на поверхні вищезгаданих гранул і нижніми кінцями електродів. Це обумовлює різний проходження струму через них, переміщення граелектричний опір верхніх та нижніх шарів гранул і нул відбувається як в результаті поступального як наслідок неоднакові умови диспергування по руху гранул уздовж максимального і мінімального висоті шару металевих гранул і широке розсіювання розмірів порошку, що отримується. Крім того розмірів, так і обертального руху навколо максимальної і мінімальної осей гранул. Це призводить для усереднення дисперсності порошку, що отридо збільшення числа електроіскрових контактів, мується, реактор пристрою виготовляють з перщо підвищує продуктивність процесу при заданих форованим днищем, а пристрій містить насос та режимах обробки і сприяє підвищенню одноріднопатрубок для прокачування робочої рідини крізь міжелектродний простір, що ускладнює та збільсті іскроерозійних частинок, які отримуються. Окрім розміру і форми гранул ерозія електрошує вартість обладнання і технології отримання дів і усталеність процесу електроерозійного диспорошку за допомогою відомого пристрою [Патент пергування істотно залежать від співвідношення України № 17944 - прототип.]. розмірів електродів з кількістю і розмірами гранул. Корисною моделлю ставиться завдання зменшення середніх розмірів і розсіювання за розміраРезультатами виконаних досліджень показано, що оптимальне використання електродів і усталеність ми порошку, що отримується та спрощення конспроцесу електроерозійного диспергування спостетрукції пристрою. рігається у тому випадку, коли ширина електродів Поставлене корисною моделлю завдання доскладає від 12 до 75 середніх початкових розмірів сягається тим, що у пристрої для отримання колоїдних розчинів ультрадисперсних порошків, що гранул, висота електродів на 2 середніх початкових розміру гранул більше висоти їх шару в розрямістить генератор імпульсів, електроди у вигляді дній камері, а відстань між ними становить від 10 плоских пластин, які з'єднані з виходами генератодо 24 середніх початкових розмірів гранул, при ра імпульсів і встановлені в розрядній камері для цьому електроди встановлені перпендикулярно до електроерозійного диспергування гранул металів в рідині, згідно корисній моделі електроди, шириною дна розрядної камери. Застосування електродів шириною менше 12 від 12 до 75 середніх початкових розмірів гранул і середніх початкових розмірів гранул, а висотою висотою на 2 середні початкові розміри гранул менше, ніж висота шару гранул у розрядній камері більше висоти шару гранул у розрядній камері, + 2 середніх початкових розмірів гранул призвовстановлені перпендикулярно до дна розрядної камери на відстані один від одного від 10 до 24 дить до підвищеного зносу електродів і зниження стабільності процесу електроерозійного диспергусередніх початкових розмірів гранул. вання. Нашими дослідженнями встановлено, що підЗастосування електродів шириною більш 75 готовка сировини дозволяє істотно спростити присередніх початкових розмірів гранул, а висотою стрій електроерозійного диспергування та отримання колоїдного розчину ультрадисперсного більш, ніж висота шару гранул у розрядній камері + 2 середніх початкових розміри гранул призвопорошку. Підготовка сировини полягає в тому, що дить до нераціонального використання матеріалу в розрядну камеру завантажуються металеві граелектродів. нули еліптичної і/або кулькоподібної форми із відРегулювання відстані між електродами в діаношенням максимального розміру гранул до мінімального від 1 до 2 та початковим середнім пазоні менше 10 середніх початкових розмірів гранул недоцільне, оскільки істотно підвищує імовіррозміром (середнє між максимальним і мінімальність виникнення режиму короткого замикання в ним розмірами гранул) від 2 до 6мм, подачу елекіскроерозійному навантаженні генератора, підви 5 38461 6 щує нестабільність процесу і неоднорідність іскрогенератора імпульсів і встановлені в розрядній ерозійних частинок, які отримуються. Зміна відстакамері 3 з гранулами 4. ні між електродами в діапазоні більше 24 середніх Пристрій працює наступним чином. Визначапочаткових розмірів гранул недоцільне, оскільки ють форму, початкові мінімальні, максимальні, це суттєво зменшує продуктивність процесу, підсередні розміри металевих гранул, та відношення вищує імовірності виникнення режиму холостого максимального розміру металевих гранул до мініходу в навантаженні генератора, підвищує нестамального. В розрядну камеру 3, яка виконана з більність процесу і неоднорідність іскроерозійних органічного скла у вигляді прямокутного паралечастинок, які отримуються. лепіпеду і в яку встановлені електроди 2, наливаНе перпендикулярне розташування електродів ють робочу рідину і завантажують металеві гранудо днища розрядної камери буде призводити до ли міді 4 з відношенням максимального розміру того, що кількість гранул між верхніми на нижніми гранули до мінімального від 1 до 2 і середнім покінцями електродів буде неоднакова. Це спричичатковим розміром (середній між максимальним і няє різні значення електричних опорів верхніх та мінімальним розмірами гранул) від 2 до 6мм. Вминижніх шарів гранул і, як наслідок, неоднакові умокають генератор і гранули піддають диспергуванви диспергування по висоті шару металевих граню, відповідно за пристроєм, що заявляється. В нул і широке розсіювання розмірів порошку, що місцях контактів металевих гранул 4 між собою і з отримується. електродами 2 виникають іскрові розряди, під час На Фіг.1 показана схема пристрою для отрияких здійснюється ерозійне диспергування. мання колоїдного розчину ультрадисперсного поПісля отримання розчину та його просушки рошку у воді електроерозійним диспергуванням порошок міді вивчали методами металографічного гранул металів. На схемі пристрою для отримання та фільтраційного аналізу та визначали мінімальколоїдних розчинів металів, що заявляється: dгpср ний (Xmin), максимальний (Хmах) і середній (Хср) середній початковий розмір гранул; hгp - висота розміри отриманого порошку, а методом матемашару гранул; В ел - ширина електродів; Нел - висота тичної статистики середнє квадратичне відхиленелектродів; a - кут нахилу електродів до днища ня (s). Однорідність порошку визначали по знарозрядної камери; L - відстань між електродами. ченням коефіцієнту варіації (V), який Пристрій для отримання колоїдних розчинів розраховували за формулою ультрадисперсних порошків, містить генератор s V= × 100. імпульсів 1, електроди 2, які з'єднані з виходами xcp Таблиця ср (dгp ), мах (dгp / mi n dгp ) Середній початк ов ий розмір в ідношення макси мально го та міні мальн ого ро змірів та в исота шару (hгp) грану л, шир ина (Вел ) і в исота (Н ел ) електродів , та в ідстань між ними (L), ку т (a ел ) електродів до дни ща розря дно ї камери, мініма льні (x min), максима льні (x max) і середні (x ср) значення розмірів , середнє кв адратичне в ідхилення (s) та значення кое фіцієн тів в аріації (V) отриманих поро шків міді № Грану ли max в аріср D гр / dгр , мм hгр, мм min анту dгр . ср Вел =n dгр n мм 1 8 30 20 2 3 4 5 6 2 4 6 1 7 1,0 1,5 2,0 0,5 3 2 16 24 1 30 12 43 75 10 80 24 172 450 10 560 Електр оди . ср . ср H ел =hгр+m dгр L=k dгр a ел , о m мм k мм Відомий пристрій - прототип 50 150 45 Пропонов аний пристрій 2 6 10 20 90 2 24 17 68 90 2 36 24 144 90 1 2 9 9 80 0 30 25 175 100 Варіант 1 - прототип. Варіанти 2-4 - пристрій, що заявляється. Пристрій виконаний відповідно до формули корисної моделі так, як показано на Фіг.1. Розміри та розташування електродів за варіантами наведені в таблиці. Варіанти 5,6 - пристрій за межами, що заявляються. Середній початковий розмір (dгpср) та висота шару (hгp) гранул, ширина (Вел) і висота (Нел) електродів, та відстань між ними (L), кут (a) електродів до днища розрядної камери, мінімальні (Хmin), максимальні (Хmах) і середні (Хср) значення розмірів, середнє квадратичне відхилення (s) та значення коефіцієнтів варіації (V) порошків міді отриманих за допомогою відомого пристрою (варіант 1 - прототип), пристрою що заявляється (варіант 2-4) і які Параметри отриманого поро шку Xm in, нм Xm ax, нм Xc p, нм s, нм V, % 10 1546 815 567 69,6 6 7 4 12 15 1154 1120 1118 1437 1352 579 562 561 725 684 242 233 207 326 417 41,8 41,5 36,9 45,0 61,0 виходять за межі що заявляються (варіанти 5, 6) наведено в таблиці. Видно, що отриманий за допомогою пристрою, що заявляється, порошок міді має в 1,7-1,9 рази вищу однорідність (менший коефіцієнт варіації) і в 2,3-2,7 рази менше розсіювання розмірів (менше середнє квадратичне відхилення), чим порошок отриманий за допомогою відомого пристрою. Істотними відмінностями корисної моделі є: залежність розміру електродів і відстані між ними від початкового розміру та форми гранул і висоти шару гранул в розрядній камері; встановлення електродів перпендикулярно до дна розрядної камери. 7 Комп’ютерна в ерстка А. Крижанівський 38461 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601