DE1176976B - Einrichtung zum Herstellen von Vorspruenge und Einbuchtungen aufweisendem Pulver aus verhaelt-nismaessig leicht schmelzbaren Metallen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: B 23 ρ

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 491-3

1176 976
G11781Ib/491
19. Mai 1953
27. August 1964

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Herstellen von vorwiegend kugeligem, Vorsprünge und Einbuchtungen aufweisendem Pulver aus verhältnismäßig leicht schmelzbaren Metallen.

Es ist eine Einrichtung zum Herstellen von Metallpulver bekannt, bei der flüssiges Metall unter einem erhöhten Druck aus einer Düse gepreßt, zerstäubt und anschließend in einer Atmosphäre von inerten oder reduzierenden Gasen bzw. Dämpfen gekühlt wird, wobei die Kühlgase bzw. -dämpfe einen über atmosphärischer Spannung liegenden Druck aufweisen. Dabei hat die Einrichtung eine Kühlkammer, die sowohl Anschlüsse für das dampf- oder gasförmige Kühlmittel und Einrichtungen zum Umwälzen des Kühlmittels aufweist als auch den Zerstäuberbehälter bilden kann. Hierdurch liegt das zerstäubte Metallpulver länger als erwünscht in der Zerstäuberkammer, so daß es verklumpt und damit nicht ohne weiteres brauchbar ist.

Eine andere bekannte Einrichtung dieser Art hat eine Gaspumpe, die das Gas sowohl auf die Oberfläche des flüssigen Metalls drückt als auch dem Zerstäuber zuführt. Dabei wird stets die gesamte Gasmenge in der Einrichtung umgewälzt. Das auf diese Weise erhaltene Metallpulver fällt in einen Sammelbehälter, von dem es nach und nach abgezogen wird. Dies bedeutet, daß der gesamte für die eigentliche Umwälzung erforderliche große Gasstrom auch die Düse passieren muß. Dies hat den Nachteil, daß es sehr schwierig ist, die Zerstäubung in vorteilhafter Weise durchzuführen, und um eine derartige Einrichtung bei einem großen Gasstrom überhaupt verwenden zu können, muß der Düsenquerschnitt entsprechend verändert werden, was jedoch wieder die Herstellung des Metallpulvers beeinträchtigt.

Die Erfindung, bei der diese Nachteile vermieden sind, betrifft eine Einrichtung zum Herstellen von vorwiegend kugeligem, Vorsprünge und Einbuchtungen aufweisendem Pulver aus verhältnismäßig leicht schmelzbaren Metallen durch inertes, in der Einrichtung umlaufendes Druckgas, durch das flüssiges Metall unter höherem Druck als im Druckgasumlaufsystem aus einem Gefäß heraus in einen Zerstäuber gedrückt und nach Erwärmung, beispielsweise durch das flüssige Metall, das aus dem Zerstäuber strahlenförmig austretende Metall in eine Kühl- und Absetzkammer hinein zerstäubt wird, wobei die Leitung für das auf das flüssige Metall drückende Druckgas von einer Hauptleitung abgezweigt ist. Gemäß der Erfindung sind ein die Kammer einschließendes, außer dem Gefäß auch den Zerstäuber umgehendes, das erzeugte Metallpulver aus der Kammer abführende Einrichtung zum Herstellen von Vorsprünge und Einbuchtungen aufweisendem Pulver aus verhältnismäßig leicht schmelzbaren Metallen

Anmelder:

Valley Metallurgical Processing Company,

Incorporated, Essex, Conn. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. E. Lichtenstein, Dr. H. Mackenrodt
und G. Janssen, Rechtsanwälte,
Stuttgart O, Werastr. 14-16

Als Erfinder benannt:

Henry Alexander Golwynne, New York, N. Y.

(V. St. A.)

Druckgas-Hauptumlaufsystem und ein Druckgas-Teilumlaufsystem vorgesehen. Das Teilumlaufsystem

as weist eine von dem Hauptumlaufsystem abzweigende Leitung, einen an diese angeschlossenen, das Druckgas auf den höheren Druck verdichtenden Kompressor sowie zwei weitere, von dem Kompressor ausgehende Leitungen auf, von denen die eine bekannte Leitung zu dem Gefäß und die andere Leitung zu dem Zerstäuber führt.

Durch die erfindungsgemäße Einrichtung sind nun zwei Gasströme in der Anlage vorhanden, und zwar einer, nämlich der Gesamtgasstrom, für den Abtransport des erzeugten Metallpulvers und ein zweiter, nämlich der abgezweigte, für das Ausdrücken des flüssigen Metalls aus dem Gefäß heraus und für die Zerstäubung des Metalls. Hierdurch ist es möglich, die beiden Gasströme unabhängig voneinander den betreffenden Verhältnissen anzupassen und einen optimalen Betrieb zu gewährleisten. Durch diese Anordnung werden die Metallpulverteilchen nicht mehr in der Zerstäuberzone abgelagert, sondern der getrennten Kühl- und Absetzkammer zugeführt, aus der sie, ohne den Zerstäubungsvorgang zu beeinflussen, nach und nach abgezogen werden können, so daß ein Verklumpen oder Verbacken der Teilchen nicht erfolgt.

Eine Einrichtung gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht der Gesamtanlage,

409 658/259

Fig. 2 einen Querschnitt eines Schmelzofens nach F i g. 1 in größerem Maßstab,

F i g. 3 einen Querschnitt eines Zerstäubers gemäß F i g. 2 in größerem Maßstab,

F i g. 4 einen Längsschnitt durch die in F i g. 1 gezeigte Kühl- und Absetzkammer in größerem Maßstab,

Fig. 5 einen Querschnitt nach Linie 5-5 der F i g. 4 in größerem Maßstab.

F i g. 1 zeigt die Einrichtung als Ganzes. Da die Reinigung des Gases zu Beginn des Herstellungs-Vorganges von Bedeutung ist, soll die Reinigungsanlage zuerst beschrieben werden.

Die Gasreinigungsanlage umfaßt einen Gasometer 1, eine Leitung 2, eine Hauptleitung 3, eine Zweigleitung 4, ein Staubfilter 5, eine Leitung 6, eine Zweigleitung 7, ein Filter 8, eine Zweigleitung 9, eine Zweigleitung 10, ein Filter 11, eine Zweigleitung 12, einen Kompressor 13, an dessen Saugseite die Leitung 6 angeschlossen ist, eine Leitung 14, die die Verbindung mit der Druckseite des Kompressors 13 herstellt, ein Filter 15, eine Leitung 16 und eine Zweigleitung 17, die die Verbindung mit dem Einlaß zu einem Reiniger 18 herstellt, der von einer Heizkammer 19 umgeben ist. Diese hat einen Einlaß 20 für die Zuführung von Heizgasen und einen Auslaß 21 für die Abgabe des verbrauchten Gases. Schließlieh ist noch eine Leitung 22 vorgesehen, die den Auslaß des Reinigers mit dem Gasometer verbindet. Diese Leitung kann die Anlage auch mit irgendeinem anderen Punkt verbinden. In der Zeichnung sind eine Anzahl von Ventilen und Schließorganen angedeutet, doch können derartige Vorrichtungen auch an anderen Punkten als angegeben vorgesehen werden.

Wie aus Fig. 1 erkennbar ist, kann das Gas aus der Hauptanlage über den Gasometer 1 und die Hauptleitung 3 zum Staubfilter 5 und durch dieses hindurchströmen. Von dort fließt es durch einen oder beide Filter 8 und 11 zum Kompressor 13 und durch diesen hindurch, dann durch das Filter 15, den Reiniger 18 und schließlich wieder zurück in die Anlage. Dieser Umlaufvorgang wird so lange fortgesetzt, bis das Gas in der Anlage die gewünschte Reinheit besitzt. Die Reinigungsanlage kann als ein Teil der Hauptanlage betrachtet werden oder auch ais eine Umlaufanlage innerhalb der Hauptumlaufanlage. Wenn das gesamte Gas gereinigt ist, kann der Reinigungsvorgang so lange abgeschaltet werden, bis die Reinigung erneut nötig wird.

Im folgenden wird die Hauptumlaufanlage zur Erzeugung von Metallpulver beschrieben. Diese umfaßt eine Zweigleitung 30, die die Hauptleitung 3 mit einem Stutzen 31 an einem Ende einer Kühl- und Absetzkammer 32 verbindet. Über die Leitung 30 wird kühles, inaktives Gas zugeführt, mit dessen Hilfe das zerstäubte Metall zu Pulver abgekühlt wird. Eine weitere Zweigleitung 33 verbindet die Hauptleitung 3 mit dem unteren Teil der Kammer 32, um zusätzliches Gas zuzuführen, mit dessen Hilfe das erzeugte Metallpulver in Schwebung gehalten wird, wie dies im einzelnen weiter unten beschrieben wird. Eine der Zweigleitung 30 ähnliche Zweigleitung 34 verbindet die Hauptleitung 3 mit einem Stutzen 35 am anderen Ende der Kammer 32. Eine Leitung 36 verbindet das Austrittsende der Kammer 32 mit einem Gebläse 37, einer Leitung 38, einem Pulver- und Gasabscheider 40, einer Leitung 41, einem weiteren Pulver- und Gasabscheider 42, einer Leitung 43 und einem Filter 44, das wiederum die Verbindung mit der Hauptleitung 3 herstellt. Eine Zweigleitung 45 verbindet die Hauptleitung mit einem Filter 46 und einer Leitung 47. In ähnlicher Weise verbindet eine Zweigleitung 50 die Hauptleitung 3 mit einem Filter 51 und einer Leitung 52. Die Filter 46 und 51 werden abwechselnd benutzt, so daß eines eingeschaltet ist, während das andere gereinigt oder sonstwie in Ordnung gebracht wird. Nachstehend wird eine weitere Umlaufanlage beschrieben, mit deren Hilfe durch Gas ein feiner Strom von geschmolzenem Metall in den Zerstäuber gedrückt wird. Außerdem wird auf die Zerstäubung des geschmolzenen Metalls mit Hilfe von Gas im einzelnen eingegangen. Zu der Anlage gehören die von der Austrittsseite des Kompressors 13 ausgehende Leitung 16 und eine Zweigleitung 60, die in Zweigleitungen 61 und 62 ausläuft. Zweigleitung 61 stellt die Verbindung mit einer Leitung 63 her, deren eines Endes mit dem Inneren eines Schmelzofens 64 verbunden ist und deren anderes Ende die Verbindung mit der Kammer 32 herstellt. Ein Verbindungsstück 65 verbindet den Ofen 64 mit dem Stutzen 31 der Kammer 32.

Eine ähnliche Einrichtung ist am anderen Ende der Kammer 32 vorgesehen. Diese enthält eine Zweigleitung 70, die die Verbindung mit der Leitung 16 herstellt und in Zweigleitungen 71 und 72 ausläuft. Die Zweigleitung 71 stellt die Verbindung mit einer Leitung 73 her, deren eines Ende mit dem Innern eines weiteren Schmelzofens 74 und deren anderes Ende mit dem Innern der Kammer 32 verbunden ist. Ein Verbindungsstück 75 verbindet den Ofen 74 mit dem Stutzen 35 der Kammer 32.

Der Schmelzofen 64 (Fig. 2) ruht auf einem Fahrgestell 90, so daß er in bezug auf die Kammer 32 in und außer Betriebsstellung gebracht werden kann. Der Ofen 64 weist eine rechteckige Heizkammer 91 auf, die von einem mit feuerfesten Steinen 93 ausgemauerten Metallmantel 92 umgeben ist. Auf der Kammer befindet sich ein abnehmbarer Deckel 95. Eine Anzahl von im Abstand angeordneten Durchbrüchen 97 sind in der Nähe des Kammer-Unterteils durch die Seitenwände hindurch vorgesehen, und in jeder öffnung ist ein öl- oder Gasbrenner 98 angeordnet. Im vorliegenden Falle sind drei Brenner vorgesehen.

Ein Schornstein 99 ist auf der Kammer 91 zur Abgäbe der verbrauchten Heizgase vorgesehen. Ein Gefäß 100 ruht auf Stutzen 101 am Boden der Heizkammer. Das Gefäß ist mit einem abnehmbaren Deckel 102 versehen, der mit Hilfe von Verschraubungen 104 mit einem Außenflansch 103 so verbunden ist, daß eine dichte Verbindung entsteht. Ein Beschickungsrohr 106 führt durch das Oberteil der Heizkammer 91 hindurch und stellt die Verbindung mit dem Innern des Gefäßes 100 her. Das Beschickungsrohr 106 ist mit dem Deckel 102 durch Verschraubungen 107 verbunden. Ein abnehmbarer Deckel 110 paßt auf das Oberteil des Beschickungsrohres 106 und kann dort so verschraubt werden, das eine dichte Verbindung entsteht. Die Zweigleitung 63 für den Durchlaß von inaktivem Gas stellt die Verbindung mit dem Beschickungsrohr 106 oberhalb des Kammerdeckels 95 her. Ein Pyrometer 112 ragt durch die Deckel 95 und 102 in das Innere des Gefäßes 100 hinein. Die Zweigleitung 62 für die Zuführung von inaktivem Gas reicht in die Heizkammer 91 hinein und ist schlangenförmig um das Gefäß

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herumgewunden. Das Austrittsende der Leitung stand über dem Boden der Kammer 32 angeordnet,

führt in den Durchgang 114 des mit Stein ausge- um einen Schlitz 192 am linken Ende der Kammer

mauerten Verbindungsstückes 65 hinein. Eine Lei- zu bilden, der in unmittelbarer Verbindung mit der

tung 115 für den Durchgang des geschmolzenen Austrittsleitung 36 steht. Die oben- bzw. unten-Metalls führt vom Unterteil des Gefäßes 100 nach 5 liegenden Lippen haben eine solche Länge, daß das

oben durch dessen Deckel 102 hindurch zum Durch- an ihnen vorbeiströmende Gas am Boden der oberen

gang 114 des Verbindungsstückes 65, wo sie die Ver- Kammer 140 entlangfließt. Der Vorgang ist also so,

bindung mit dem Zerstäuber 116 herstellt, der durch daß das durch den Schlitz 175 eintretende Gas am

einen Deckel 117 in den Kammerstutzen 31 hinein- Oberteil der Platte 168 entlangströmt und daß. das

ragt. Der Stutzen ist mittels Verschraubungen 119 io durch den Schlitz 185 eintretende Gas am Oberteil

mit dem Verbindungsstück 65 verbunden. Dieses ist der Platte 167 entlangströmt usw. Eine Abblas-

mit einer dicht am Zerstäuber angeordneten öffnung vorrichtung 195 ist am Oberteil der Kammer 32 vor-

120 versehen und besitzt ferner einen Brenner 122, gesehen. Ein Einlaß 198 verbindet die beiden Seiten-

mit dessen Hilfe die Heizgase dem Zerstäuber züge- kammern 142, 143 mit der Zweigleitung 33. Ein

führt werden können. 15 Auslaß 199 verbindet die Seitenkammern mit der

Der Zerstäuber 116 (Fig. 3) weist einen Haupt- Leitung 36. Obwohl die Seitenkammern Üblicherkörper 124 auf, der an seinem einen Ende zur Auf- weise gegeneinander und gegen die anderen Teilnahme des Austrittsendes der vom Gefäß 100 korn- kammern abgedichtet sind, ist es doch möglich, daß menden Leitung 115 eine Ausnehmung aufweist und sich an den geschweißten Stellen Undichtigkeiten der ferner am anderen Ende zur Aufnahme einer 20 ergeben. Es ist deshalb erwünscht, die Seiten-Zerstäuberdüse 125 und zur Bildung einer Gas- kammern, anstatt mit Luft, mit inaktivem Gas zu Verteilungskammer 126 um die Düse eine weitere füllen, was über die obenerwähnten Einlasse und Ausnehmung besitzt. Das vordere Ende der Düse Auslässe geschehen kann.

mit einem Auslaß 128 erstreckt sich durch eine Die Wirkungsweise der Einrichtung ist wie folgt:

Kappe 129 hindurch, die auf dem vorderen Ende des 25 Da das Umlaufsystem ursprünglich mit Luft gefüllt

Hauptkörpers 124 aufgeschraubt ist. Die Leitung 62 ist, ist es wichtig, daß diese durch ein inaktives Gas,

zur Zuführung des inaktiven Gases stellt die Verbin- z. B. Helium, ersetzt wird. Helium wird an einer

dung mit einem Nippel 130 her, der mit der Gas- oder mehreren erhöhten Stellen der Anlage zugeführt,

Verteilungskammer 126 in Verbindung steht. Die während die Luft an einer oder mehreren unten-

Kappe 129 hat eine Anzahl schräger, am Umfang 30 liegenden Stellen abgeführt wird. Beispielsweise

angeordneter Bohrungen 132, durch die Gasströme kann das Helium (Fig. 1) dem Gasometer 1 zuge-

von vorgewärmtem, inaktivem Gas gegen einen aus führt werden, und die Luft kann aus der vor dem

dem Düsenauslaß 128 austretenden Strahl von ge- Gebläse 37 angeordneten Leitung 36 abgezogen wer-

schmolzenem Metall an einer Stelle 134 im Abstand den. Auf jeden Fall muß der Vorgang so vor sich

von der Düse geblasen werden können. 35 gehen, daß genügend Helium in die Anlage einge-

Die Kammer 32 (Fig. 4 und 5) weist einen zylin- führt wird, um den größten Teil der Luft zu entdrischen Körper mit einer oberen, trogförmigen fernen, wobei die Anlage unter einem gewissen Kammer 140 und einer unteren, kanalförmigen Überdruck steht, um die atmosphärische Luft vom Kammer 141 auf. Ferner sind zwei Seitenkammern Eindringen abzuhalten. Ein Überdruck von 5 cm 142 und 143 vorgesehen, die voneinander und auch 40 Wassersäule hat sich dabei bewährt,
von den übrigen beiden Kammern getrennt sind. Da sich Helium und Luft ohne weiteres mischen, Sämtliche Kammern erstrecken sich in Längsrichtung wird auch nach dem Einfüllen von Helium eine gedurch den zylindrischen Körper hindurch. Die obere wisse Menge Luft in der Anlage trotz aller Vorsichtsund untere Kammer sind entgegengesetzt konisch maßnahmen vorhanden sein, und da dieser Restausgebildet. Die obere Kammer 140 hat daher ihren 45 betrag von Luft und Helium schädliche Mengen von kleinsten Querschnitt am rechten Ende der Kammer Sauerstoff und Stickstoff enthält, wird der Reiniger 32 und ihren größten Querschnitt am linken Ende. 18 in Tätigkeit gesetzt. Wie aus F i g. 1 hervorgeht, Die untere Kammer 141 hat ihren größten Quer- kann der Umlauf des Heliums durch die Anlage entschnitt am rechten Ende, wo das Gas durch die weder mit Hilfe des Kompressors 13 oder des Ge-Leitung 33 eintritt, und ihren kleinsten Querschnitt 50 biases 37 oder mit HiKe von beiden bewerkstelligt am linken Ende. werden. Auf jeden Fall muß die Anordnung so ge-

Die beiden Kammern 140, 141 werden durch ein- troffen werden, daß das Helium dauernd im Umlauf

ander gegenüberliegende Paare von sich überlappen- durch den Reiniger hindurchströmt. Heizgase, wie

den Platten 151 bis 158, Oberplatten 161 bis 168 sie beispielsweise durch öl- oder Gasbrenner ge-

und einem Paar von im Abstand angeordneten 55 liefert werden, werden durch den Einlaß 20 der

Seitenplatten 171 und 172 gebildet. Die Platten sind Heizkammer 19 zugeführt, während die verbrauch-

mit der zylindrischen Wand der Kammer 32 und mit- ten Heizgase aus der Heizkammer durch den Auslaß

einander verschweißt. Die Platten 151 bis 158 sind 21 ins Freie strömen können. Unreines Helium wird

in einem Winkel angeordnet, der sich nach unten zu durch den Kompressor 13 über die Leitung 14, das

verengt, so daß das sich auf den Platten niederschla- 60 Filter 15, die Leitung 16 und die Zweigleitung 17

gende Pulver nach unten zu gleitet. Aus F i g. 4 geht dem Reiniger 18 zugeführt. Das gereinigte Helium

hervor, daß eine obenliegende Lippe 174 am Kopf- steigt durch die Leitung 22 nach oben und geht

ende der zylindrischen Kammer 32 angeschweißt ist, dann zur Hauptanlage zurück,

wodurch ein Schlitz 175 entsteht, der zwischen der Da die Umlaufanlage offen ist, strömt das Helium

Einlaßleitung 33 und der oberen Kammer 140 an- 65 dauernd durch den Gasometer 1, die Leitungen 2, 3

geordnet ist. Ähnliche, unterhalb liegende Lippen und 4, das Filter 5, die Leitung 6, die Zweigleitung 7,

176 bis 182 dienen dazu, Schlitze 185 bis 191 zu das Filter 8, die Zweigleitung 9, die Zweigleitung 10,

bilden. Die Oberplatte 161 ist in einem gewissen Ab- das Filter 11, die Zweigleitung 12, den Kompressor 13,

die Leitung 14, das Filter 15, die Leitung 16, die Zweigleitung 17, den Reiniger 18, die Leitung 22 und zurück zum Gasometer 1.

Während dieses Umlaufvorganges wird das Helium ferner mit Hilfe des Gebläses 37 durch die Leitung 38, den Pulver- und Gasabscheider 40, die Leitung 41, den Pulver- und Gasabscheider 42, die Leitung 43, das Filter 44, die Hauptleitung 3, die Zweigleitung 45, das Filter 46, die Zweigleitung 47 und außerdem durch die Zweigleitung 50, das Filter 51, die Zweigleitung 52, die Hauptleitung 3, die Zweigleitungen 30 und 33, die Kammer 32, die Einlasse 198, die Seitenkammern 142 und 143, die Auslässe 199, die Leitung 36 und zurück zum Gebläse 37 hindurchgedrückt.

In ähnlicher Weise fördert der Kompressor 13 einen Teil des Heliums durch die Hauptleitung 3, die Zweigleitung 4, das Staubfilter 5, die Leitung 6, die Zweigleitung 7, das Filter 8, die Zweigleitung 9 sowie die Zweigleitung 10, das Filter 11, die Zweigleitung 12, die Leitung 6, den Kompressor selbst, die Leitung 14, das Filter 15, die Leitung 16, die Zweigleitungen 17, 60, 61 und 62 in den Ofen 64. Wie aus den F i g. 2 und 3 erkennbar ist, strömt das Helium durch die Leitung 61 in das Gefäß 100. Dieses Helium kann durch die Leitung 63 zur Kammer 32 geleitet werden. Das durch die Zweigleitung 62 strömende Helium fließt durch die das Gefäß umgebende Rohrschlange und strömt zum und durch den Zerstäuber 116, worauf es sich mit dem durch die Kammer 32 strömenden Helium vermischt.

Wird der Ofen 74 in Betriebsstellung gebracht, so kann das Gefäß 100 von der Luft befreit und mit Helium gefüllt werden, das in ähnlicher Weise wie beim Ofen 64 gereinigt werden kann. Das Helium wird dabei durch die Leitungen 16 und 70 und die Zweigleitungen 71 und 72 mit Hilfe des Kompressors 13 hindurchgedrückt. Das durch die Leitung 71 in das Gefäß strömende Helium kann durch die Leitung 73 zur Kammer 32 fließen. Das durch die Zweigleitung 72 strömende Helium fließt durch die um das Gefäß angeordnete Rohrschlange und schließlich durch den Zerstäuber in die Kammer 32.

Aus vorhergehendem ist verständlich, daß beim Reinigen des Heliums dieses dauernd durch den Reiniger strömt, bis im wesentlichen der gesamte schädliche Sauerstoff und Stickstoff entfernt sind. In bestimmten Zeitabständen werden Proben entnommen, um die Menge des Sauerstoffgehaltes des Heliums zu bestimmen. Wenn ein ausreichender Reinheitsgrad erzielt ist, werden die Ventile in den Leitungen 17 und 22 geschlossen, um die Reinigerumlaufanlage abzuschalten. Sie kann dann von Zeit zu Zeit je nach Bedarf wieder eingeschaltet werden. Falls keine unvorhergesehenen Schwierigkeiten auftreten, kann das gereinigte Helium in der Anlage während einer längeren Zeitdauer verwendet werden.

Wenn das Umlaufsystem mit gereinigtem Helium angefüllt ist, ist dieses zur Herstellung von Metallpulver vorbereitet. Nunmehr wird der Deckel 110 vom Beschickungsrohr 106 entfernt (Fig. 2). Die in Metallpulver überzuführenden Metallbarren werden in das Gefäß 100 eingebracht. Im vorliegenden Fall wird angenommen, daß Magnesiumpulver und außerdem Magnesiumaluminiumpulver hergestellt werden sollen. Die inneren Abmessungen des Gefäßes sind 61 cm im Durchmesser bei einer Höhe von 107 cm.

Eine Charge von ungefähr 80 kg Magnesium kann auf diese Weise in dem Gefäß untergebracht werden. Die Ölbrenner 98 werden in Betrieb genommen, um das Gefäß von außen so lange zu erwärmen, bis der Magnesiuminhalt eine Schmelztemperatur von ungefähr 700 bis 730° C erreicht hat. Die Brenner werden dann dauernd in Betrieb gehalten, um das Metall auf dieser Temperatur zu halten.

Nun wird die Druckgasleitung 61 geöffnet, um

ίο Helium in die Zufuhrleitung und in den Oberteil des Gefäßes oberhalb des Spiegels des geschmolzenen Magnesiums einströmen zu lassen. Da die Druckgasleitung 61 mit dem Kompressor 13 in Verbindung steht, wird das geschmolzene Magnesium einem genügend hohen Gasdruck unterworfen, um einen Strom von Magnesium nach oben durch die Leitung 115 zum und durch den Zerstäuber 116 in die Kühl- und Absetzkammer 32 zu drücken. Ein Druck von 0,85 bis 1 kg/cm² wird zu Beginn verwendet, um den Fluß des Metalls durch die Leitung und den Zerstäuber in Gang zu bringen. Wenn die Zerstäubung des Metalls im Gange ist, kann der Druck auf ungefähr 0,35 kg/cm² reduziert werden. Das durch den Kompressor unter einen bestimmten Druck gesetzte Helium strömt durch die Zerstäubergasleitung 62, wo es in der um das Gefäß 100 herum liegenden Rohrschlange erhitzt wird. Das vorgewärmte Helium strömt durch den Nippel 130 (Fig. 3) in die Gasverteilungskammer 126 des Zerstäubers 116, von wo es durch die Bohrungen 132 der Kappe 129 in einer Anzahl von Gasströmen austritt und den feinen Strahl von geschmolzenem Magnesium, der durch den Düsenauslaß 128 austritt, an einer Stelle 134 im Abstand von der Düse zerstäubt. Ein Druck von ungefähr 4,25 kg/cm² ergibt bei den verwendeten Düsen ein gutes Ergebnis.

Wie bereits oben erwähnt (s. hierzu Fig. 1), wird durch das Gebläse 37 das Helium dauernd in Umlauf durch die Anlage versetzt. Da die Kammer 32 auf der Saugseite des Gebläses angeordnet ist, wird das Helium durch die Kammer hindurchgesaugt, worauf es von der Druckseite des Gebläses in die Anlage hineingepreßt wird. Relativ kühles Helium tritt in die Kammer 32 über die Zweigleitungen 30 und 33 an dem neben dem Schmelzofen 64 liegenden Ende ein. Das zerstäubte Magnesium wird sodann sofort durch das kühle Helium, das durch die obere Kammer 140 (Fig. 4 und 5) hindurchströmt, umgeben und abgekühlt. Obwohl die neugebildeten Magnesiumpulverteilchen die Tendenz haben, im Helium schwebend zu bleiben, wenn das Helium durch die Kammer zum Gebläse strömt, so werden sich doch die Teilchen teilweise infolge ihrer Schwere auf den Platten 151 bis 158 und in Richtung auf den Boden der trogförmigen oberen Kammer 140 zu absetzen. Weitere Mengen von verhältnismäßig kühlem Helium werden der oberen Kammer durch die Leitung 33 zugeführt. Bei der angenommenen Art des Betriebes übersteigt die Heliummenge, die in die obere und untere Kammer durch den Einlaß 33 eintritt, wesentlich die über die Zweigleitung 30 eintretende Menge. Ein Teil des von der Zweigleitung 33 zuströmenden Heliums tritt als ein relativ kleiner Strom durch den Schlitz 175 aus, wobei dieser Strom entlang dem Oberteil der Platte 168 am Boden des Troges entlangfließt. Magnesiumpulver, das sich auf dieser Platte abgesetzt hat oder absetzen will, wird dadurch mitgenommen und innerhalb des Haupt-

heliumstromes in der oberen Kammer schwebend gehalten.

In ähnlicher Weise wird ein Teil des in der unteren Kammer 141 fließenden Heliums als Gasstrom durch den Schlitz 185 am Oberteil der Platte 167, d. h. am Boden der oberen Kammer, entlangfließen.

Ähnliche Heliumströme fließen durch die Schlitze 186 bis 191, so daß die Platten 166, 165, 164, 163, 162, 161 am Boden des Troges der oberen Teilkammer dauernd von Heliumströmen solcher Geschwindigkeit bestrichen werden, daß sich das Pulver dort nicht absetzen kann und dauernd schwebend gehalten wird. Ein weiterer Heliumstrom fließt durch den Schlitz 192 zum Austrittsende der oberen Kammer. Ein Teil des so durch die Schlitze eintretenden Heliums verbreitet sich auch seitwärts und strömt über die Platten 151 bis 158, wodurch dort ebenfalls ein Absetzen von Pulver verhindert wird. Die Gas-Pulver-Mischung wird dauernd so umgewirbelt, daß ein Absetzen von Pulver vermieden wird. Das mit Pulver beladene Gas wird von der oberen Kammer durch die Leitung 36 abgesaugt und durch die Leitung 38 ausgeblasen.

Wenn der Schmelzofen 64 aus irgendeinem Grund, beispielsweise zur Reparatur, abgeschaltet werden muß, wird der andere Schmelzofen 74 (Fig. 1) am anderen Ende der Kammer in Betrieb genommen. In diesem Fall wird vorzugsweise die Zweigleitung 30 geschlossen und die Zweigleitung 34 geöffnet. In der gleichen Weise, wie zuvor beschrieben, strömt ein feiner Strahl von geschmolzenem Magnesium aus der Düse des Zerstäubers aus, der durch das auftreffende Helium zerstäubt wird. Darauf wird das zerstäubte Magnesium sofort durch das relativ kühle Heliumgas eingehüllt, das in die obere Kammer über die Zweigleitung 34 und außerdem in die Kammer 32 durch die Zweigleitung 33 eintritt.

Der feine Strahl von geschmolzenem Metall, der aus der Düse der Zerstäuber an beiden Enden in die Kammer eintritt, und der zur Zerstäubung des geschmolzenen Magnesiums verwendete Heliumstrom stehen unter einem solchen Druck, daß das zerstäubte Magnesium im wesentlichen längs über die gesamte Kammer geschleudert wird. Wenn der Schmelzofen 64 in Betrieb ist, ist die Richtung des Stromes des zerstäubten Metalls im wesentlichen gleichlaufend mit den Strömen des Heliums, die in die Kammer eintreten und durch diese fließen. Wenn andererseits der Schmelzofen 74 in Betrieb ist, ist die Richtung des aus der Düse austretenden Metallstrahles im wesentlichen gegenläufig mit dem in die obere Kammer 140 durch die Zweigleitung 33 eintretenden Helium, aber gleichläufig mit dem in die Kammer durch die Zweigleitung 34 eintretenden Helium. Auf Grund dieser gegenläufigen Bewegungen wird mindestens zu Anfang das Helium dauernd umgewirbelt. Auf jeden Fall ist die Saugkraft des Gebläses ausreichend, um die sich ergebende Pulver-Gas-Mischung aus der Kammer abzuziehen.

Das mit Magnesiumpulver beladene Helium (Fig. 1) wird dann mit Hilfe des Gebläses 37 durch die Leitung 38 in den Pulver-Gas-Abscheider 40 gedrückt, wo die größeren Pulverteilchen vom Helium getrennt werden.

Das die kleineren Magnesiumpulverteilchen enthaltende Helium wird vom Pulver-Gas-Abscheider 40 durch die Leitung 41 zum Pulver-Gas-Abscheider 42 gedrückt. Wie bereits erwähnt, können einer oder auch mehrere Pulver-Gas-Abscheider verwendet werden.

Von der Kammer 32 bis zu den Pulver-Gas-Abscheidern 40, 42 wird das Helium erheblich abgekühlt. Wenn es den letzten der in Reihe geschalteten Pulver-Gas-Abscheider verläßt, enthält das Helium immer noch allerfeinste Teilchen, die entfernt werden sollten, bevor das Gas den Kompressor 13 wieder erreicht. Zu diesem Zweck wird das an dem Pulver-Gas-Abscheider 42 austretende Helium durch die Leitung 43 zum Filter 44 geleitet, das beispielsweise aus einer Anzahl von Filtersäcken bestehen kann. Dadurch wird ein erheblicher Teil des im Helium befindlichen Staubes entfernt, doch wird immer noch ein Restteil im Helium vorhanden sein.

Das das Filter 44 verlassende Helium wird in die Hauptleitung 3 geleitet und fließt dann durch die Zweigleitung 45, das Filter 46 und die Leitung 47 zurück in die Hauptleitung 3. Bei dem Filter 46 handelt es sich um ein Naßfilter unter Verwendung von Öl, das von Zeit zu Zeit gereinigt werden muß. Wenn der Durchlauf zu diesem Zweck unterbrochen wird, wird das Helium von der Hauptleitung 3 durch die Zweigleitung 50, ein ähnliches Filter 51 und die Leitung 52 umgeleitet und wieder zur Hauptleitung 3 zurückgeführt.

Eine erhebliche Menge des so behandelten Heliums fließt dauernd durch die Hauptleitung 3 und die Zweigleitungen 30, 33 und 34 zurück in die Kammer 32. Ein Teil des so behandelten Heliums wird jedoch von der Hauptleitung 3 zum Kompressor 13 abgezweigt. Weitere Maßnahmen werden getroffen, um zusätzliche Mengen von Staub aus dem Helium zu entfernen, bevor es den Kompressor erreicht. Zu diesem Zweck wird das Helium durch die Leitung 4 durch das Filter 5 geleitet, das beispielsweise ein Naßfilter von der Art der Filter 46 und 51 sein kann. Obgleich das so behandelte Helium im wesentlichen staubfrei ist, enthält es doch meist noch Öl und Feuchtigkeit in Suspension, wodurch Brand entstehen kann. Das aus dem Filter 5 ausströmende Helium wird deshalb durch die Leitung 6 und die Zweigleitung 7 zum Filter 8 und durch die Leitung 9 zurück zur Leitung 6 geleitet, die die Verbindung mit der Saugseite des Kompressors 13 herstellt. Wenn das Filter 8 zur Reinigung abgeschaltet wird, wird das das Filter 5 verlassende Helium von der Leitung 6 durch die Zweigleitung 10 zum Filter 11 abgezweigt und fließt über die Leitung 12 zurück zur Leitung 6. Die Filter 8 und 11 sind vorzugsweise Topffilter, die einen Filterbelag aus Stahlwolle oder anderem Material enthalten, um Öl und Feuchtigkeit zu entfernen.

Da das Helium öl und Feuchtigkeit im Kompressor 13 wieder aufnehmen kann, wird es nochmals gefiltert. Das die Auslaß- oder Druckseite des Kompressors verlassende Helium wird zu diesem Zweck durch die Leitung 14 und das Filter 15 hindurchgeleitet, das beispielsweise Filz in an sich bekannter Art enthalten kann. Das Helium, das in der vorbeschriebenen Weise zur Entfernung von Pulver, Feinstteilchen, Öl und Feuchtigkeit behandelt wurde, durchströmt dann den übrigen Teil der Anlage, und zwar einschließlich des Reinigers, wenn dieser eingeschaltet ist, die Schmelzgefäße und außerdem die Zerstäuber.

Ein gewisser Verlust an Helium ist in der Anlage unvermeidlich, und zwar nicht allein durch kleinere

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undichte Stellen, sondern auch bei der Füllung der Schmelzgefäße usw. Aus diesem Grunde muß der Anlage zusätzliches Helium zugeführt werden. Da jedoch die Anlage stets unter einem Überdruck steht, wird im allgemeinen der Eintritt von Luft verhindert. Die Mengen von Sauerstoff und Stickstoff, die durch das zusätzliche Helium eindringen, sind so klein im Vergleich zum Gesamtvolumen des Heliums in der Anlage, daß ihre Wirkung vernachlässigt werden kann. Diese Beimischungen reagieren mit dem zerstäubten Magnesium bzw. dem hocherhitzten Pulver und werden so schnell ausgeschaltet. Mit anderen Worten: wenn die Anlage einmal im Gange ist, hat sie die Tendenz, sich selbst zu reinigen, sofern noch sehr kleine Mengen von Sauerstoff und Stickstoff anwesend sind.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß eine geschlossene Anlage vorgesehen ist. in der ein inaktives Gas von hoher Reinheit unter Überdruck dauernd umläuft. Wenn auch das ursprünglich in die Anlage eingeführte Gas noch nicht ganz zufriedenstellend für den vorgesehenen Zweck ist, so kann es doch so behandelt werden, daß die schädlichen Verunreinigungen entfernt werden. Nach der Reinigung des Gases kann es dann für eine längere Zeit zur Herstellung von Metallpulver verwendet werden. Wenn auch verschiedene inaktive oder träge Gase verwendet werden können, so ist doch Helium deswegen besonders vorzuziehen, weil es ohne weiteres zur Verfügung steht. Metallpulver kann aus verschiedenen verhältnismäßig leicht schmelzbaren Metallen und ihren Legierungen, wie Magnesium, Aluminium, Zink, Kadmium, Blei usw., hergestellt werden.

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Herstellen von vorwiegend kugeligem, Vorsprünge und Einbuchtungen aufweisendem Pulver aus verhältnismäßig leicht schmelzbaren Metallen durch inertes, in der Einrichtung umlaufendes Druckgas, durch das flüssiges Metall unter höherem Druck als im Druckgasumlaufsystem aus einem Gefäß heraus in einen Zerstäuber gedrückt und nach Erwärmung, beispielsweise durch das flüssige Metall, das aus dem Zerstäuber strahlenförmig austretende Metall in eine Kühl- und Absetzkammer hinein zerstäubt wird, wobei die Leitung für das auf das flüssige Metall drückende Druckgas von einer Hauptleitung abgezweigt ist, gekennzeichnet durch ein die Kammer (32) einschließendes, außer dem Gefäß (100) auch den Zerstäuber (116) umgehendes, das erzeugte Metallpulver aus der Kammer (32) abführendes Druckgas-Hauptumlaufsystem (37, 38, 40, 41, 42, 43, 3, 30, 33. 34, 32) und ein Druckgas-Teilumlaufsystem, das eine von dem Hauptumlaufsystem abzweigende Leitung (4), einen an diese angeschlossenen, das Druckgas auf den höheren Druck verdichtenden Kompressor (13) sowie zwei weitere, von dem Kompressor (13) ausgehende Leitungen aufweist, von denen die eine bekannte Leitung (60, 61 bzw. 70, 71) zu dem Gefäß (100) und die andere Leitung (60, 62 bzw. 70, 72) zu dem Zerstäuber (116) führt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zweigleitung (30) des Druckgas-Hauptumlaufsystems (37, 38, 40, 41, 42, 43, 3, 30. 33, 34, 32) in die Kammer (32) in der Nähe des Zerstäubers (116) mündet.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigleitung (30) in einen den Zerstäuber (116) mindestens teilweise aufnehmenden Stutzen (31, 35) mündet, an den ein einen bekannten, das Gefäß (100) enthaltenden Schmelzofen (64) und die Kammer (32) verbindendes, wärmeisoliertes, den Zerstäuber (116) gegebenenfalls mindestens teilweise aufnehmendes Verbindungsstück (65, 75) angeschlossen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu dem Gefäß (100) führende Leitung (60, 61 bzw. 70, 71) in ein zum Zuführen des Metalls dienendes, den Schmelzofen (64) durchdringendes und verschließbares Beschickungsrohr (106) mündet.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Druckgases im Hauptumlaufsystem (37, 38, 40, 41, 42, 43, 3, 30, 33, 34, 32) der Kammer (32) in Richtung der Metallpulverförderung zuführbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 86 983, 514 623,
576;

britische Patentschrift Nr. 362 129;
USA.-Patentschriften Nr. 1156 079, 2 402 441.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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