DE2703170A1

DE2703170A1 - Vorrichtung zur herstellung von metallpulver

Info

Publication number: DE2703170A1
Application number: DE19772703170
Authority: DE
Inventors: Jerry Sustin King
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1976-01-30
Filing date: 1977-01-26
Publication date: 1977-08-04
Also published as: CH612864A5; FR2351740A1; GB1547083A; GB1547085A; NL7700777A; ES455471A1; NO770266L; AU2146777A; SE427543B; DK153743B; BR7700606A; JPS5294853A; ZA77320B; BE850866A; AR213990A1; DK35677A; FR2351740B1; CH612863A5; SE7700696L; NO148985B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Metallpulvern, welche rasch abgekühlt werden.

Vorrichtungen zur Herstellung von Metallpulvern sind z.B. in den US Patentschriften 1.351.865, 2.304.130, 2.310.590, 2.630.623, 2.956.304, 3.510.546, 3.646.177, 3.695.795 und 3.771.929 beschrieben.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Herstellung von einer grossen Menge Metallpulver, das mit geregelter, hoher Geschwindigkeit abgekühlt wird.

Die Erfindung schafft eine leistungsfähige, verbesserte Ringdüse zur Erzeugung von drei Kühlfluidvorhangen mit geeignetem Massendurchsatz zum Kühlen der Metallteilchen.

Die Erfindung schafft desweiteren eine verbesserte Tiegelschwenkvorrichtung, um die während dem Giessen durch die veränderliche horizontale Bewegungskomponente bedingte Verlagerung der Ausgusslippe um den Schwenkpunkt und die horizontale Verlagerung des flüssigen Metallstrahles auszugleichen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dar-

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gestellt und wird im folgenden ausführlicher beschrieben, es zeigen :

Figuren IA und IB die Vorrichtung zur Herstellung von Metallpulver im Schnitt.

Figur 2 eine vergrösserte Darstellung der Düsenplatte.

Figur 3 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 nach Figur IA.

Figur 4 eine vergrösserte Darstellung der Giessteuervorrichtung nach Figur IA.

Figur 5 die Vorrichtung nach Figur 4 in Draufsicht.

In den Figuren IA und IB ist die Vorrichtung zur Herstellung von Metallpulver dargestellt. Das Gehäuse 1 der Vorrichtung kann luftleer gepumpt werden und es hat einen mittleren zylindrischen Teil 2, einen oberen Teil 4 und einen unteren Teil 6. Der obere Teil 4 hat einen Verschlussdeckel 8 und der untere Teil 6 heb ein trichter förmiges Ende 9 zu einem Zwecke,der noch später ausführlicher beschrieben wird. Das Innere des Gehäuses 1 ist durch eine Düsenplatte 10 in eine obere und eine untere Kammer unterteilt.

Die Düsenplatte 10 hat einen mittleren Verteilerabschnitt 11, mit drei ringförmigen Verteilern 52, 62 und 72. Die Figur 2 zeigt den Aufbau des mittleren Abschnittes 11 der Düsenplatte 10. Der innere, ringförmige Verteiler 52 umgibt eine mittlere öffnung 12 der Düsen platte und er ist mit einer ringförmigen Düse 53 versehen. Der mittlere,ringförmige Verteiler 62 besteht aus einem ringförmigen Raum, der einseitig durch eine Ablenkplatte 61 begrenzt ist, damit eine im wesentlichen konstante Strömung aus der ringförmigen Düse 63 austreten kann. Der dritte, äussere ringförmige Verteiler 72 hat eine grössere radiale Abmessung als die beiden anderen Verteiler und er ist mit mehreren öffnungen 73 versehen, welche als Düsen dieses Verteilers dienen. Ein innerer, ringförmiger Verteilerkasten 75 ist an der oberen Wand des ringförmigen Verteilers 72 befestigt, damit die Strömung sich gleichmässig auf alle öffnungen 73 verteilt.

Eine Kühlmittelzufuhrvorrichtung 40 ist an jeden der ringförmigen

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Verteiler 52, 62 und 72 der Düsenplatte 10 über ein Leitungssystem angeschlossen, damit spezifische Massenströmungen zu jedem ringförmigen Verteiler geleitet werden. Das Leitungssystem hat drei äussere ringförmige Leitungen 41, 42 und 43 , welche um das Gehäuse 1 angeordnet sind. Jede Leitung 41, 42 und 43 ist über weitere Leitungen 44, 46 bzw. 48 an ein Regelventil 49 angeschlossen, das seinerseits mit der Kühlmittelzufuhrvorrichtung 40 verbunden ist. Jede Leitung 44 , 46 und 48 hat eine feste Verengung, um die gesam te Massenströmung in vorbestimmter Weise auf die drei ringförmigen Leitungen 41, 42 und 43 aufzuteilen.

Die ringförmige Leitung 41 ist durch ein Leitungsstück 54 an den inneren ringförmigen Verteiler 52 angeschlossen. Das Leitungsstück 54 führt zu einem Verbindungskasten in dem ringförmigen Verteiler 62, der seinerseits durch ein Rohrstück an einen Verteilerkasten 56 angeschlossen ist, damit die Strömung aus der Leitung 54 in zwei Richtungen längs dem Inneren des ringförmigen Verteilers 52 ausströmen kann. Die Ablenkplatte 61 trägt die Rohrstücke an ihrem oberen Ende und sie ist an diesen Stellen bis zur oberen Seite des ringförmigen Verteilers verlängert. Die ringförmige Leitung 42 ist durch ein Leitungsstück 64 an den mittleren Verteiler 62 angeschlo sen. Das Leitungsstück 64 führt zu einem Verteilerkasten 66, damit das Kühlfluid längs dem inneren des ringförmigen Abstandes zwische der Ablenkplatte 61 und der äusseren Wand 67 ausströmen kann. Die ringförmige Leitung 43 ist an den äusseren Verteiler 72 über ein Leitungsstück 74 angeschlossen, das zu dem Verteilerkasten 75 führ Aus dem Verteilerkasten 75 gelangt die Strömung durch mehrere öffnungen radial nach innen und nach aussen in den ringförmigen Verteiler 72.

Die Düsenplatte 10 hat eine ringförmige Platte 30, die mit ihrem inneren Rand an den äusseren Rand des Bodens des mittleren Abschni tos 11 dor Düsenplatte IO angeschweisst ist. Der äussere Rand der ringförmigen Platte 3O ist in Abstand von der Seite des zylindrischen Teiles 2 des Gehäuses 1 angeordnet und hat einen Ablenkschirm 31_rder sich nach unten zur inneren Wand des zylindrischen Teiles erstreckt. Abstandshalter 32 sind um die äussere Fläche des Ablenkschirmes 31 in dem Gehäuse 1 angebracht, um den Ablenkschirm festzuhalten. Das untere Ende des Ablenkschirmes 31 ist in Abstand

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von der zylindrischen Wand angeordnet,um eine Verbindung zwischen der oberen Kammer und der unteren Kammer herzustellen. Eine Abdichtung 33 ist vorgesehen, damit keine Metallteilchen aus der unteren Kammer in die obere Kammer gelangen können.

Acht radiale Träger 34 sind an der oberen Seite der Düsenplatte 10 um jeweils 45° in Abstand voneinander angeordnet und tragen die Düsenplatte 10. Die inneren Enden dieser Träger 34 sind an der oberen Seite des mittleren Verteilerabschnittes 11 der Düsenplatte 10 festgeschweisst , während die äusseren Enden der Träger an der oberen Seite der ringförmigen Platte 30 in der Nähe ihres äusseren Randes befestigt sind. Jeder Träger ragt von der ringförmigen Platte 30 radial nach aussen und ist an einer Konsole befestigt, die an der inneren Wand des ringförmigen Teiles 2 vorgesehen ist. Die Träger dienen auch zum Abstützen der Leitungsstücke 54, 64 und 74.

Die Düsenplatte 10 hat ein ringförmiges Wärmeschild 80, welches auf der Platte zwischen den inneren Enden der Träger 34 vorgesehen ist. Die innere öffnung des Wärmeschildes hat die gleiche Grosse als die öffnung 12 in der Düsenplatte und sie befindet sich über derselben. Ein Trichter 14 ist auf dem Wärmeschild befestigt und hat eine verengte öffnung 18, welche inbezug auf die miteinander ausgerichteten öffnungen des Wärmeschildes 80 und der Düsenplatte 10 ausgerichtet ist. Um den Trichter 14 ist ein Vorwärmofen 16 angeordnet, der einen bekannten Aufbau haben kann, und dessen Steuervorrichtungen ausserhalb des Gehäuses 1 angeordnet sind. Weitere Wärmeschilder 81 sind um den Ofen 16 angeordnet.

Ein Tiegel 20 mit einem zugeordneten Induktionsofen ist an einem fahrbaren Tragschlitten 22 schwenkbar angelenkt. Der Schlitten hat zwei in Abstand voneinander angeordnete Seitenträger 23, die an ihren hinteren Enden durch eine Traverse 24 miteinander verbunden sind. Ein Tragrahmen 25, der den Tiegel 20 und den zugeordnetei Induktionsofen enthält, ist an den vorderen Enden mittels Zapfen 26 gelagert. Die freien Enden der Zapfen ragen drehbar zwischen Zapfenlagerblöcke 27 und 28. Die Zapfen sind an ihren anderen Enden an den Tragrahmen 25 durch Platten 29 befestigt. Eine Nockenplatte 36 ist an jeder Seite des Tragrahmens 25 um die Zapfen 26 angeordnet und es sind Abstandsplatten 37 vorgesehen, um die rich-

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tige Lage der Nockenplatten 36 zu gewährleisten.

Ein einstellbarer Anschlag 78 bestimmt die Ausgangslage des Tragrahmens 25 vor dem dessen des flüssigen Netalles. Eine Stange 79 ist zwischen zwei einstellbaren Schrauben vorgesehen, welche unter' halb den Trägern angeordnet sind.

Buchsen 37 sind an der unteren Seite am vorderen Ende und am hinte ren Ende jedes Seitenträgers 23 befestigt. Jeder Seitenträger befindet sich über einem festen Träger 39. Jede Buchse 37 ist auf einer Stange 38 verschiebbar, die an ihren beiden Enden an den festen zugeordneten Trägern 39 befestigt sind. Es ist nun ersichtlich, dass der Schlitten 22 axial längs den Trägern 39 beweglich ist.

Auf jeder Seite des Tragrahmens 25 ist eine Nockenrolle 81 drehbar an einem Arm 82 gelagert. Die Arme 82 sind an den Trägern 39 befestigt. Jedes Ende der Traverse 24 ist über eine Feder 83 mit einer Konsole 84 verbunden, die an dem Träger 39 befestigt ist. Die Federn 83 ziehen den beweglichen Schlitten 22 nach rechts, (siehe Figur 5) und halten eine Nockenfläche A einer jeden Nockenplatte 36 in Berührung mit der zugeordneten Nockenrolle 81. Die Nockenfläche A der Nockenplatte 36 korrigiert die Verlagerung der Ausgussrinne 85 bei einer Verschwenkung des Tragrahmens 25 um den Mittelpunkt der Zapfen 36 und dadurch wird auch die horizontale Verlagerung des flüssigen Metallstrahles ausgeglichen, welche Verlagerung durch die sich ändernde horizontale Bewegungskomponente während dem dessen bedingt ist. Der Tragrahmen 25 wird um die Zapfen 56 mittels eines Seiles 86 verschwenkt, das an einer Konsole 87 des Tragrahmens 25 angeschlossen ist. Das andere Ende des Seiles ist an einer Winde 88 befestigt.

Eine drehende Scheibe, oder ein Zerstäuberrotor, 90 befindet sich unterhalb des Trichters 14 und der Mittelpunkt der Scheibe 90 befindet sich unter der Düse 18. Die Scheibe kann auf beliebige Art und Weise in Rotation versetzt werden und sie ist drehbar am Ende eines Ständers 91 angeordnet, der durch flache Streben 92 in dem Trichter 10 befestigt ist. Die Leitungen, welche an die untere Sei te des Ständers angeschlossen sind dienen zur Energiezuführung zum Antrieb der Scheibe 90 und auch zur Kühlfluidzuführung zum Kühlen der drehbaren Scheibe, oder des Zerstäuberrotors, 90. Der Trichter

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9 ist an eine mittlere Auslassleitung 94 angeschlossen, die ihrerseits an einen Zyklonabscheider 95 über eine Leitung 96 angeschlossen ist. Die Pulverteilchen werden in Behältern 98 und 99 gesammelt, welche an das Leitungssystem über Ventile 100 bzw. 101 angeschlossen sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel entweiche das Kühlfluid aus dem Zyklonabscheider in die Umgebung.

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Claims

-•- " 270317Q PATENTANSPRUECHE .

1. Vorrichtung zur Herstellung von Metallpulver aus geschmolzenem Metall mit einem Gehäuse, einem In dem Gehäuse angeordneten, das flüssige Metall aufnehmenden Behälter, einer mit einer Öffnung ver sehenen Vorrichtung, in welche das flüssige Metall aus dem Behalte: zu giessen 1st, einer Vorrichtung zum Verschwenken des Behälters, um das flüssige Metall in die Öffnung zu giessen, wobei der Behälter schwenkbar gelagert ist und die schwenkbare Lagerung des Behäl ters sich auf einem beweglichen Schlitten befindet, und mit einer Einrichtung zum Verschieben des Schlittens während dem Verschwenke: des Behälters, um eine gewünschte Strömung aus dem Behälter in die Öffnung beizubehalten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Verschieben des Schlittens eine Nockenanordnung aufweist, welche beim Verschwenken des Behälters eine vorbestimmte Bewegung des Schlittens bewirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse eine Nockenrolle befestigt ist, dass eine Nockenplatte mit einer Nockenfläche an dem Behälter befestigt ist, und dass Federn vorgesehen sind_rum die Nockenfläche gegen die Nockenrolle zu drücken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Nockenrolle auf jeder Seite des Behälters drehbar gelagert ist und dass auf jeder Seite des Behälters eine Nockenplatte an dem Behälter befestigt ist.

5. Vorrichtung zur Herstellung von Metallpulver mit einem Gehäuse, einer drehbar gelagerten Scheibe, einer in dem Gehäuse angeordnete Düsenplatte, um einen ringförmigen Kühlfluidvorhang um die Scheibe zu erzeugen, wobei die Düsenplatte drei ringförmige Verteiler aufweist, nämlich einen ersten inneren ringförmigen Verteiler, einen zweiten mittleren ringförmigen Verteiler und einen dritten äussere ringförmigen Verteiler, und wobei der erste ringförmige Verteiler eine ringförmige Düse aufweist, der zweite ringförmige Verteiler eine ringförmige Ablenkplatte hat, um die Strömung in geeigneter Weise zu verteilen, und der dritte ringförmige Verteiler mit einen

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ringförmigen Verteilerkasten zur erwünschten Verteilung der Strömung versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine ringförmige Platte an ihrem inneren Umfang mit der Düsenplatte ver· bunden ist, dass der äussere Umfang der ringförmigen Platte ein nach unten weisendes ringförmiges Schild aufweist, welches mit dem Gehäuse verbunden ist und radial ausserhalb der Scheibe angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine öffnung im Zentrum der Düsenplatte vorgesehen ist, dass ein Trichter über der Düsenplattenöffnung angeordnet ist , und eine zweite Öffnung aufweist zur Aufnahme des flüssigen Metalles, und dass der Trichter eine verengte Bohrung hat, um das flüssige Metall durch die erste öffnung auf die drehbare Scheibe zu leiten.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdichtung zwischen dem Schild und dem Gehäuse vorgesehen ist, damit zwischen dem Schild und dem Gehäuse kein Metallpulver hindurchdringen kann.

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