CN1400073A - 生产圆球的设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种生产圆球的设备。在该设备中，圆球，特别是焊接合金微球，通过将熔融材料经过造粒坩埚(4)的振荡喷嘴(8)，以形成在因重力落入充满惰性气体的冷却塔(16)中时凝固的液滴而生产。为了提高球的表面状态，惰性气体包括大约15至150ppm的氧气。此外，熔融材料在进入造粒坩埚之前受到超声波搅拌(21、22)。优选地，球在冷却塔出口处由聚酰胺丝线构成的刷子(25)缓冲。此外，相对于符合标准的球的百分比控制振荡喷嘴的振荡频率能够提高产量。

Description

生产圆球的设备

                         技术领域

本发明涉及生产圆球(spherical ball)的设备，包括：

用于将制造球用的材料供给至熔化容器中的装置，

与熔化容器连通的第二容器，以接收熔融材料，

由装盛在第二容器中的熔融材料通过至少一个喷嘴形成射流的装置，

振荡装置，用于将振荡传递至喷嘴，以将射流转化成液滴，

冷却塔，其设置在喷嘴的出口处并充满了惰性气体，其中因重力而下降的液滴凝固而形成球，以及

在冷却塔的下端用于接收球的装置。

                          背景技术

现有应用于多种工业领域的大量方法和造粒设备，例如用在冶金、肥料、食品或制药工业等中。它们的目的均在于将材料转化成球，该材料是熔融的，在开放空气中或在中性气体下具有低的粘度、良好的表面张力、良好的通过喷嘴的可流动性，并且易于通过冷却而凝固。

出于示例的目的，对应于美国专利第4428894号的文献WO-A-8101811描述了从熔融金属池中生产0.1至5mm直径的金属颗粒的方法和装置。根据此公知的方法，形成熔融金属射流，该射流经过振荡喷嘴以将射流分成独立的液滴，该液滴因重力而被导致通过惰性气体气氛从流体中落下，以使液滴通过冷却而凝固成颗粒。

然而，实践中几乎没有方法和定标的造粒设备能够具有良好输出地大规模生产具有极好表面状态的尺寸均一的球。此外，无论由该项技术造粒的是何种材料(有机制品、金属......)，常常发生的是，严重变形的球或粘连在一起的球(常常是成对的)占到产量的一定比例，这样一对球被称作哑铃体(dumbbell)。

对于特定应用，还需要生产球，更具体地是微球，该球不具有任何表面缺陷、而具有极为精确的粒度。优选地，这些微型球不仅必须具有一致的直径，而且必须是理想球形并是分立的。在机械工业中，当球由具有较高硬度的材料构成时，人们通常采用选取装置或分选装置，包括漏斗、布卷等。特别是在球用作轴承、笔尖等的情况下。然后在不会给球表面造成斑纹的情况下维持球冲击和摩擦。反之，在某些情况下，球的圆球度和表面状态不应被选取装置改变。

特别地，对于将用在电子工业中形成连接的焊接合金球来说，更存在这种情况，例如用于BGA型(“球栅阵列”(Ball Grid Array))的情形。再有，用于焊接合金的金属是软金属，且这类金属构成的球的表面状态极易改变。

                        发明内容

本发明的目的是获得不具有任何表面缺陷的球。更特别的是，球必须是理想球形，具有极好的表面状态，且没有任何氧化。球的成分必须在每批产品中都极稳定，且粒度公差极小。

根据本发明，该目的在这样的设备中得以达到，该设备包括熔化容器中的出口室，用于在金属材料传送进第二容器之前对装盛在出口室中的熔融材料进行超声波搅拌的装置，而冷却塔中的惰性气体含有预定量氧气。

根据本发明的进展，接收球的装置包括冲击吸收装置。优选地，所述装置包括由聚酰胺基丝线构成的刷子，刷子与冷却塔中的球的轨道形成约45度的角。此外，织物布卷可设置在刷子之上冷却塔内壁的内周边上。

根据一优选实施例，该设备在冷却塔出口处包括用于将球定期排出的装置，以及包括用于将球根据其尺寸分选成三类的定标装置(calibrationmeans)。该设备还包括：对在各个排出过程中得到的每类球称重的装置；根据称重装置提供的信息确定满足预定标准的球的百分比的装置；以及，相对于所述百分比调节振荡装置频率的装置。

本发明的另一目的是提供一种取出圆球的设备，该设备具有圆球分选装置，该分选装置能够将直径均一的球分选出来，以将所有不是理想球形的球放在一边。

根据本发明，该目的通过如下事实实现，即，分选装置包括用于将球供给到由预定大小的间隔分隔的接连倾斜面的第一倾斜面上的装置，籍此至少第一倾斜面在球位移的方向上具有其粗糙度大于随后的倾斜面的粗糙度的表面。

根据一优选实施例，用于将球提供到第一倾斜面上的装置包括滚动面、阻挡装置、从滚动面颠簸地将停靠在该阻挡装置上的球弹出的弹射装置。

优选地，弹射装置包括空心倾斜装置(ramp)，该倾斜装置由横向的前后移动激励、并装配有多个沿倾斜装置平均分布的空气喷射器。

根据本发明的另一特征，用于将球供给到第一倾斜面上的装置包括传送带，该传送带具有与该倾斜面方向一致的倾斜表面，而且具有与球在所述表面上滚动的方向相反的旋转方向。

本发明的另一目的涉及粘连在一起的球的去除。

根据本发明的进展，该另一目的通过如下事实实现，即，分选装置在倾斜面下游包括齿轮，该齿轮由围绕倾斜轴的旋转运动激励、并包括纵向沟槽，该沟槽的尺寸能使分离的球滚动并防止粘连球对滚动。

                          附图说明

从以下为了示例目的给出的、并非对其进行限制的、且在附图中示出的本发明的具体实施例的说明，其它优点和特征会更加清晰地显现，附图中：

图1是根据本发明的设备的具体实施例的示意性剖视图；

图2更详细地示出了根据图1的设备的造粒坩埚的下面部分；

图3更详细地示出了根据图2的造粒坩埚的出口孔的具体实施例；

图4是沿根据图1的坩埚的线A-A的剖视图；

图5显示了设置在根据图1的装置的冷却塔下面部分的冲击吸收装置的具体实施例；

图6是沿图5的冲击吸收装置的线B-B的剖视图；

图7示意性示出了设置在根据图1的设备的冷却塔出口处的定标和称重装置的具体实施例；

图8示意性示出了根据本发明设备的分选装置的具体实施例；

图9和10分别详细示出了位于根据图8的选取装置的倾斜面上游处的装置部分的具体实施例，分别是侧视图和底视图；

图11示出了根据图10的装置的漏斗的出口滚动面的具体实施例，该图从滚动面的自由端看；

图12和13示出了对于倾斜装置的两个极限位置的移动倾斜装置和漏斗的出口滚动面位置；

图14以剖视图示出了根据图8的分选装置的齿轮；以及

图15示出了阻塞于根据图14的齿轮的沟槽内的一对球的布置。

                           具体实施方式

根据图1的设备包括由任何适当装置(未示出)加热的容器或坩埚1，其中借助供给闸(supply lock)2可以注入呈固态合金形式的用于球的材料。以坯段、锭、或条3形式注入的材料在熔化容器中熔融。也由任何适当装置(未示出)加热的第二容器或造粒坩埚(granulation pot)4在其底部由至少一根传输管5连接至坩埚1的底部。连接管6在熔融材料水平面7上方连接坩埚1和4的上部，从而在两个坩埚中熔融材料上方的气体环境压力P相同。此外，水平面探测器(未示出)连接至锭供料系统，以保持坩埚1和4中熔融材料的水平面不变。

造粒坩埚4通常在其下部包括至少一个具有预定直径的喷嘴8，熔融合金通过该喷嘴以射流(jet)的形式流出。固定到造粒坩埚4盖子上的振荡器9借助振荡托板10将振荡传递给喷嘴8，该振荡由垂直的前后运动激励。公知的是，振荡托板10通过金属杆11连接至振荡器9，振荡器例如是电磁型的，该金属杆经过狭窄通道而穿过造粒坩埚4的盖子12。振荡频率在200赫兹至10000赫兹之间变化，优选在200赫兹和6000赫兹之间。

诸如焊接金属合金的材料融化在坩埚1中，然后以液态形式通过传输管5传输到造粒坩埚4中。熔融材料上方的气体环境(如氮气)压力P得以通过控制电路13持久地测定并调节，以便为穿过造粒坩埚下部的各喷嘴8的熔融材料射流提供预设速度(根据喷嘴直径优选地在0.5和5米/秒之间)。振荡托板10的振荡从喷嘴8传递至层流射流14。如图2所示，然后射流14被分割成液滴15，液滴的直径主要由喷嘴8的直径D确定(优选地在80至800微米的范围内变化)。液滴因重力降落到充满惰性气体的冷却塔16内，它们在该冷却塔中凝固成圆球。在如下压力下氦的使用能够使球在例如2至3秒内快速冷却，该压力即在30毫巴和大于100毫巴之间，优选在50毫巴左右，优选地±1毫巴的范围内变化。冷却塔16的高度通常为几米，例如7米。当然可以采用其它惰性气体。然而，氮气或氩气的使用意味着冷却塔的使用高达约两次。

一个或几个直径为D的圆形喷嘴8优选地由这样的材料形成，该材料不会被穿过其中的熔融材料浸润，而且该材料的表面张力抵销了将被造粒的材料的表面张力。出于举例的目的，喷嘴8由蓝宝石或红宝石制成。在图2和3所述的具体实施例中，造粒坩埚4的壁17由不锈钢制成，并在其下部包括其中至少形成有一个喷嘴8的蓝宝石或红宝石嵌件18。各喷嘴8由高度H小于或等于直径D的直立壁限定。在优选实施例中，D＝450微米，H＝190微米。在图2和3的具体实施例中，喷嘴8在其下部向上呈锥形，在该下部处，喷嘴由嵌件18的倾斜壁或曲面壁19限定。

根据本发明，坩埚1包括出口室20，在该出口室中熔融材料受到超声波搅拌。这种搅拌可以借助浸渍在出口室20中所装盛的熔融材料中并因振荡装置22的垂直前后运动而激励的杆21实现，该振荡装置例如是压电型(piezzo-electric type)的。具有例如在20千赫和30千赫之间变化的频率的该超声波搅拌，能够大大提高球的表面状态。该搅拌不能在造粒坩埚4中进行，因为它可能干扰熔融材料通过喷嘴8的流动。该搅拌主要是导致熔融材料在注入造粒坩埚4之前均质化。该搅拌只在出口室20中进行，即，在坩埚1的位于朝向造粒坩埚4的熔融材料出口附近，且其中的整个材料已经熔融的部分内。

在图4所示的优选实施例中，出口室20的容积小于坩埚1的容积的约20％。可以弯曲的壁23限定了坩埚1内的出口室20。壁23在其下部装配有几毫米(如5毫米)的通道24，以使熔融材料能进入出口室。

熔融材料在其注入造粒坩埚4之前的均质化同时导致晶核(crystallisation germ)的分散、以及微小杂质在事先熔融材料中的悬浮，这可能干扰熔融材料通过喷嘴8的流动，更不用说阻塞所述喷嘴了。

可以注意到，不包括这种超声波搅拌的设备生产出可能在其表面上包括不同尺寸和深度的凹坑的球，这些凹坑使得球不适合用在电子工业中。根据本发明的超声波搅拌使得能显著减少这类缺陷，通常甚至使这类缺陷完全消失。超声波振荡可以持久地进行。也可以通过控制电路13仅间歇地进行。应该注意到，熔融材料可以从出口室20向造粒坩埚4连续输送，而均质化的效果反映在球的表面状态上，即使熔融材料必须在通过喷嘴8之前在造粒坩埚4中保持待用状态一特定时间，例如，高达30mn。

另一种能提高所得球的表面状态的方法包括按冷却塔16中装盛的气体的性质操作。实际上，所述性质对于球的圆球度、其快速凝固和其表面状态极其重要。根据本发明另一方面，将预定量的氧气注入到冷却塔16的惰性气体中，该氧气的量优选地为几个ppm，例如约15至150ppm。在冷却塔的惰性气体缺乏氧气的情况下，球会在其表面具有多个微小面(micro-facet)，如果氧气注入到惰性气体中这种小面则会消失。然而，如果氧气量过大，球就不总是具有所要求的圆球度。

熔融材料在出口室中的超声波均质化与将预定量氧气注入冷却塔中的结合能够使圆球的表面状态最大化，特别是由焊接金属合金制成的微型球。

球在冷却塔16下端的接收优选地得以缓冲，以避免球表面状态的任何变化。在多数公知的装置中，球接收于液体中。这类接收缺点是需要球在后面步骤中干燥。

在图5和6所示的优选实施例中，冲击基本上由刷子25吸收。它能消除接收区中的任何液体，而加工的所有阶段均在干燥条件下进行。各刷子25由聚酰胺基丝线构成，刷子的一端固定在冷却塔内壁的下部直立部分和接收锥26的结合处附近。丝线与冷却塔中球的轨道形成大约45度的角度，即，基本上与垂直线成45度角。在一具体实施例中，宽度约10厘米的成对相对的四个刷子25沿冷却塔的周边分布，而两个相对刷子的丝线的自由端在另一个的上方。丝线的直径小于球的直径。一旦冲击被吸收，刷子的柔韧性让球通过，而不改变其表面状态。

球在到达接收区26之前借助刷子25的冲击吸收可以利用布卷(roller)27完成，该布卷优选地由聚酰胺基织物制成，设置在冷却塔内壁的下部周边上，位于刷子上方。可以垂直设置的布卷27(图5和6)覆盖紧接刷子上方的区域。球对冷却塔内壁的任何冲击也可由此缓冲，这种冲击可能由球弹在刷子25上引起。

冷却塔的接收区26自闸(lock)28延伸，该闸设置有均由控制电路13操纵的入口阀29和出口阀30。该闸使得聚积在接收区26中的球能定期排出。然后所述球转移至定标系统(calibration system)。

在图7的具体实施例中，排出的球(通常在100和300g/mn之间)因重力而落在上部筛31上，该筛不让尺寸大于预定标准的球通过。已经通过上部筛31的球通过第一漏斗32坠落在下部筛33上，下部筛允许过小的球通过。所述球通过第二漏斗34落入第一槽35中。符合标准的球保留在下部筛33中。通过翻转筛31和33，使过大的球和符合标准的球落下，分别经过第三漏斗36和第四漏斗37，分别进入第二槽38和第三槽39。由此，球根据其尺寸分成三类：符合要求的球进入第三槽39，过小的球进入第一槽35，过大的球进入第二槽38。

对于每个取出循环，分别放在第一、第二和第三槽35、38和39下方的第一、第二和第三天平40、41和42向控制电路13提供代表分别收集到第一、第二和第三槽中的球的重量的信号M₁、M₂和M₃。控制电路13根据该重量信息确定排出的符合标准的球的百分比，并作用于造粒参数以保持接近100％的产量。在优选实施例中，控制电路13特别控制和调节振荡器9的频率。实际上，振荡器9的频率增加倾向于使球尺寸减小。出于示例的目的，对于500赫兹的振荡器的额定频率，变化可达±5赫兹。

本发明还涉及取出圆球的设备，该设备具有拣选直径均一的球的圆球分选装置，以将所有不是完全球形的球放在一边。

已经提出借助倾斜面拣选不同直径或具有显著变形的球形制品，而针对不同球达到的速度分选球。

这类分选适于分选这样的球，即所有球在分选操作之前已经具有公差小的相同直径，但是它们的圆球度在较窄范围内变化。分选操作的目的是消除所有不是完全球形且其表面状态不完美的球。

在图8所示实施例中，设备包括呈料斗43形状的槽，其中放置了将要分选的球。这种槽设置在设备出口处，用于取出上述圆球。球接连经过倾斜面44a、44b、44c、44d。各倾斜面位于先前倾斜面的略微下方，且水平间隔e1分隔两个连续的倾斜面。各倾斜面之间的间隔能去除到达倾斜面端部，而没有达到足够速度的球，以经过随后的倾斜面，而不落入接连倾斜面之间。

所有倾斜面均不具有相同的表面状态，该表面相对于将要分选的各球体直径得以理想地控制。实际上，球的速度取决于几种荷载的合作用，特别是重力、摩擦力、空气动力荷载、与滚动面的相互作用等。倾斜面优选地由金属板制成，其表面在球位移方向上具有受控粗糙度，该粗糙度对于至少一个第一倾斜面较大。第一倾斜面44a的粗糙度大于随后的倾斜面的粗糙度，以便更显著地减慢具有表面缺陷的球。随着这种球在表面上显现出轨道，显然切割缺陷确实更加复杂，这使得该球减速，导致球在例如倾斜面44a和44b之间坠落。受控粗糙度的存在不应导致摩擦增加，而是相对于球的不均匀度而使其轨道变化不定，该摩擦可能导致球的表面状态下降。这使得正圆球能遵循更直的轨道，并因此达到较高的出口速度。

为了获得所要的粗糙度，倾斜面的表面通过任何适当的手段处理，例如通过磨砂、冲击(shot-peening)或通过任何其它机械和/或化学手段，或者由适当的涂层覆盖等。在优选实施例中，第一倾斜面44a和44b都具有可以小于第二倾斜面的高粗糙度。后一个倾斜面44d(可能是后两个倾斜面44c和44d)可以具有理想的光滑表面。球表面缺陷和倾斜面的表面状态之间的互相作用于是能快速去除不完善的球。

各倾斜面的斜度和两个连续倾斜面之间的间隔相对于球的直径而确定，使得具有极好的圆球度的球以足够从一个倾斜面经过而到达下一个倾斜面的速度在倾斜面上滚动。各倾斜面在其上游区包括向上的弯曲，用于衰减在倾斜面上接收球时的冲击，并防止球反弹。

出于示例的目的，为了选取其直径通常小于500微米的焊接合金微球，各倾斜面在水平投影上具有可为约10至15厘米的长度L和可为1米的宽度。两个连续倾斜面之间的垂直间隔e2可以小于或等于1厘米，而水平间隔e1可以为约1厘米至3厘米。倾斜面的数目与球大小成反比，优选地在2至5块间变化。此外，球越重，则行进得越快。因而，倾斜面的角度必须小，以能够进行良好的选取。

来自料斗43的球借助滚动面(rolling plane)45供给到第一倾斜面44a上，该滚动面稍微倾斜，从漏斗43的底部延伸。球在漏斗43的底部，在重力的作用下通过狭窄通道46出来，以在滚动面上形成一层滚动球。在滚动面45的自由端，球停靠在阻挡件47上。图8至10中，阻挡件47由设置在滚动面45的至少整个宽度上的圆柱构成，该圆柱垂直于滚动面45上球的流动方向。球因此在阻挡件47之前对齐。小于球直径的间隔将滚动面45的自由端与阻挡件47分开。

在阻挡件47前方对齐的球自滚动面颠着弹出。该弹出优选地由倾斜装置48实现，该倾斜装置由空心管构成，其中连续流动着压缩干燥空气或惰性气体(氮气、氩气等)流。倾斜装置48平行于阻挡件47设置在滚动面45的自由端。它包括多个指向滚动面自由端和阻挡件之间确定的间隔的空气喷嘴49，该空气喷嘴沿倾斜装置48均匀分布并形成弹射装置，该弹射装置用于抬高(优选地是颠簸地)在阻挡件47前对齐的一行球。

为了确保球的颠簸弹出，倾斜装置48由弹簧开关(jack)(未示出)驱动，它具有垂直于滚动面45上球的流动方向(图10、12和13中从左向右)的横向前后运动。在图12和13中示出了对于倾斜装置的前后运动过程中的其两个极限位置的倾斜装置48和滚动面45的各位置。滚动面45至少在其自由端包括厚度均匀的从上看是三角形的障碍物50(图11)，该障碍物将所述面分成多个宽度小的通道51。障碍物50在滚动面的自由端非常轻微地伸出。平行于滚动面45的自由端的障碍物50的三角形截面的底部具有长度l1，且两个相邻障碍物的顶点隔开距离l2(图12)。三角形障碍物50的底角在倾斜装置48的两个极限位置中确定了的空气喷嘴49的位移(图12和13)。

因此，在行程的末端，当倾斜装置48在这两个末端位置中的一个处时，所有空气喷嘴49位于障碍物50的端部的下方。接着，通过空气喷嘴49从倾斜装置48出来的气体射流被引导到障碍物50下方，且不能弹出放置在滚动平面45上通道51中的球。相反，在倾斜装置48位移期间，从与各通道相关的空气喷嘴出来的气流导致停靠在阻挡件47上的一行球弹出。弹出是渐进的，与空气喷嘴的位移同步。倾斜装置在两端的停留时间能够实现颠簸地间歇弹射，由此在新的一行球弹出之前彻底清洁下游空间并且限制易于改变其表面状态的球之间的相互作用。各滚动区上的球量因此而得以调节和限制。

在图8的优选实施例中，障碍物限定了7个通道51。障碍物50的三角形底部的长度l1可以为约20至30毫米，距离l2为约130毫米。倾斜装置在其两个极限位置之间的位移的持续例如在1秒和几秒之间(频率范围在0.1和1赫兹之间)变化。

弹出的球由传送带53倾斜面上的反射板(baffle)52引导。优选地呈弯曲形状的反射板52与阻挡件47限定了用于弹出的球的通道，该球然后落到设置在由滚动面45、阻挡件47、倾斜装置48和反射板52构成的组件下方的传送带53的倾斜面上。其上落有弹出的球的传送带表面在与倾斜面44a至44d相同的方向上倾斜。传送带53的旋转方向是传送带该表面上球滚动方向的相反方向(图8)。

具有良好圆球度的球在传送带倾斜表面上朝向第一倾斜面44a滚动。传送带的位移速度的选择使得在其倾斜表面上在其位移相反方向上滚动的圆球到达第一倾斜面。出于示例的目的，传送带的速度可以为约0.5至5m/mn，优选地为2m/mn。传送带进行第一次选择。实际上，在传送带倾斜表面上不能滚动或滚动太慢的具有大表面缺陷的球或双体球由传送带朝向后部排空并落入第一槽54中，而具有圆球度的球在相反方向上滚到第一倾斜面。

在最后一个倾斜面44d的出口，选取的球落入漏斗55中。活动带56可以设置在最后一个倾斜面44d和漏斗55之间，以在接收到漏斗中前，在球之间作最后选择。图8中，活动带56包括连接两个壁的上边缘，其中一个壁将较快的球导向漏斗55，而另一个壁排出较慢的球，该球落入上边缘上游。

上述选取装置能够相对球的表面状态选取直径均匀的圆球。只有具有理想表面状态的球才能到达漏斗55。然而，可能发生粘连的球到达漏斗55的情况。实践中，在大约一百万个球中，2或3对粘连的球到达漏斗。在一对粘连球60落在传送带53上，然后落在不同倾斜面上时更是这样，使得成对球的滚动不会减速，例如当成对球的对称纵轴S(图15)完全垂直于球的位移的方向时。还为了消除可能到达漏斗55的粘连球，该设备优选地增加了设置在倾斜面下游的有效直径例如为约30厘米的齿轮57。

在图8的具体实施例中，漏斗形状的漏斗55使得球在齿轮57的上部上流动。所述齿轮由围绕倾斜轴8的缓慢旋转运动而激励，且包括纵向沟槽59，该纵向沟槽的尺寸使被隔离的球能滚动并防止一对粘连的球60滚动(图14和15)。无瑕疵的球滚入齿轮的沟槽59中，并收集进设置在齿轮下游的第二槽61中。阻塞在沟槽中的这对粘连的球60与齿轮一起围绕轴线58旋转，并且当齿轮已经旋转半圈，且其中放置有该对球60的沟槽已经到达第三槽上方的齿轮下部时，因重力而落入第三槽62中。

优选地，齿轮57包括几百个沟槽。沟槽59的底部为球直径的约1.2至1.5倍，使得一对粘连的球不能垂直于沟槽放置并滚入所述沟槽中。为使球更易于滚入沟槽59中，优选地，齿轮齿的顶点被磨成微圆形的尖端。

与齿轮外径匹配的呈圆弧形状的反射板(未示出)可垂直于沟槽59放置，以在漏斗55的出口处产生瓶颈现象的情况下用作屏障物。

本发明不局限于所示的具体实施例。特别地，喷嘴8的数目和布置可与附图所示的不同。同样地，在冷却塔出口处的球的分选和称重可以借助任何适当的手段进行，该手段能够将满足标准的球与其它球分开，还能提供所要的信息。筛、漏斗和槽的数目和布置可与所示出的不同。优选地，控制电路13接收代表各种参数的信号，所述参数易于对通过该设备制造的球产生影响，该电路还控制可能影响所述参数的各种部件。尤其是，除了信号M₁、M2和M₃外，它还经由任何适当的装置接收坩埚1和造粒坩埚4、以及冷却塔16中的压力P和温度θ的测量信号。尤其是，它控制了材料3从供给闸2的供入，球通过闸28的取出、振荡装置22、振荡器9、坩埚1和4的加热、坩埚和冷却塔内的气压，以及包含在冷却塔内的氧气量。

选取装置的倾斜面的形状、尺寸、布置和数目可适于要选取的球的尺寸。阻挡件47不必是圆柱形的。由于尖锐边缘可能损坏球的表面状态，所以弯曲形状仍是有利的。

Claims (19)

1.一种生产圆球的设备，包括：

用于将用来制造球的材料供给至熔化容器(1)中的装置；

与熔化容器(1)连通的第二容器(4)，以接收熔融材料；

由装盛在第二容器中的熔融材料通过至少一个喷嘴(8)形成射流(14)的装置；

振荡装置(9、10、11)，用于将振荡传递至喷嘴(8)，以将射流(14)转变成液滴(15)；

冷却塔(16)，其设置在喷嘴(8)的出口处并充满了惰性气体，因重力而下落的液滴(15)在其中凝固而形成球；以及

用于在冷却塔(16)的下端接收球的装置，

其特征在于，该设备包括熔化容器(1)中的出口室(20)、以及用于在熔融材料传送进第二容器(4)之前对装盛在出口室(20)中的熔融材料进行超声波搅拌的装置(21、22)，冷却塔(16)中装盛的惰性气体含有预定量的氧气。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，包含在冷却塔(16)的惰性气体中的氧气量为约15至150ppm。

3.如权利要求1和2中的一项所述的设备，其特征在于，出口室(20)的容积小于熔化容器(1)的容积的约20％。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的设备，其特征在于，熔化容器(1)包括限定出口室(20)的壁(23)，所述壁(23)在其下部配有通道(24)，以使熔融材料能够进入出口室(20)。

5.如权利要求1至3中的任一项所述的设备，其特征在于，超声波搅拌装置包括浸在出口室的熔融材料中并由垂直的前后运动激励的杆(21)。

6.如权利要求1至5中的任一项所述的设备，其特征在于，喷嘴(8)由不能被熔融材料浸润的材料制成。

7.如权利要求1至6中的任一项所述的设备，其特征在于，用于接收球的装置包括冲击吸收装置。

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，冲击吸收装置包括由聚酰胺基丝线构成的刷子(25)，该刷子与冷却塔(16)中的球的轨道形成约45度角。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，冲击吸收装置包括设置在刷子(25)上方冷却塔(16)内壁的下部周边上的织物布卷(27)。

10.如权利要求1至9中的任一项所述的设备，其特征在于，在冷却塔(16)的出口处，包括用于定期排出球的装置(28、29、30)和定标装置，该定标装置包括用于将球相对其尺寸分选成三类的装置(31、33)。

11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，它包括对在各排出过程中得到的每一类的所有球称重的装置(40、41、42)、根据由称重装置提供的信息(M₁、M₂、M₃)确定满足预设标准的球的百分比的装置(13)、以及用于相对于所述百分比调节振荡装置(9)的频率的装置。

12.如权利要求1至11中的任一项所述的设备，其特征在于，它包括分选装置，该分选装置包括用于将球供给到由预定大小的间隔(e1、e2)分隔的接连的倾斜面(44a、44b、44c、44d)的第一倾斜面(44a)上的装置，至少第一倾斜面(44a)在球的位移方向上具有其粗糙度大于随后的倾斜面的粗糙度的表面。

13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，至少最后的倾斜面(44d)具有完全光滑的表面。

14.如权利要求12和13中的一项所述的设备，其特征在于，用于将球供给到第一倾斜面上的装置包括滚动面(45)、阻挡装置(47)、使停靠在该阻挡装置上的球从滚动面颠簸弹出的弹射装置(48、49)。

15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，弹射装置包括空心倾斜装置(48)，该倾斜装置由横向前后移动激励、并装配有多个沿倾斜装置均匀分布的空气喷射器(49)。

16.如权利要求12至15中的任一项所述的设备，其特征在于，用于将球供给到第一倾斜面(44a)上的装置包括传送带(53)，该传送带具有与倾斜面方向一致的倾斜表面、以及与球在所述表面上的滚动方向相反的旋转方向。

17.如权利要求16所述的设备，其特征在于，用于将球提供到第一倾斜面(44a)上的装置包括反射板装置(52)，以引导弹射的球到传送带(53)的倾斜表面上。

18.如权利要求12至17中的任一项所述的设备，其特征在于，它在倾斜面(44a、44b、44c、44d)的下游包括齿轮(57)，该齿轮由围绕倾斜轴(58)的旋转运动激励、并包括纵向沟槽(59)，该沟槽的尺寸能使分离的球滚动、并防止粘连球对(60)滚动。

19.如权利要求18所述的设备，其特征在于，它包括用于滚落到齿轮(57)的沟槽(59)中的无瑕疵球的第一接收装置(61)，而在齿轮(57)的旋转过程中，阻塞在沟槽(59)中的粘连球对(60)因重力落入第二接收装置(62)中。

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