DE1750319A1

DE1750319A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Zerteilen von Fluessigkeiten,insbesondere von metallischen Schmelzen

Info

Publication number: DE1750319A1
Application number: DE19681750319
Authority: DE
Inventors: Dr Heinrich Winter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-04-20
Filing date: 1968-04-20
Publication date: 1971-02-11

Description

KRU/mfr 17. April 1968

385-78

■/ K^

Battelle-Institut e.V., Frankfurt am Main, Wiesbadener Straße

Verfahren und Vorrichtung zum Zerteilen von Flüssigkeiten, insbesondere von metallischen Schmelzen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerteilen von Flüssigkeiten, insbesondere von metallischen Schmelzen, mittels eines rotierenden Saughebers, der die Flüssigkeiten unterhalb ihrer Oberfläche ansaugt und oberhalb der Oberfläche aufgrund der Zentrifugalkraft aus öffnungen abschleudert.

Die bisher bekannten Verfahren zum feinen Zerteilen von insbesondere metallischen Schmelzen zur Herstellung von Metallpulvern arbeiten überwiegend mit einem gasförmigen oder flüssigen Medium, das mit hoher Geschwindigkeit auf einen Strahl der Schmelze gerichtet wird und aufgrund seiner kinetischen Energie die Schmelze in viele kleine Teilchen zerlegt.

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Diese Verfahren benötigen also ein gasförmiges oder flüssiges Medium, das jedoch oft mit der Schmelze unerwünschte Reaktionen eingeht; auf diese Weise werden meist auch Pulver mit großer Streuung in der Korngröße und Kornform erzeugt.

Oft lassen sich nur unter Schwierigkeiten die sehr erwünschten kugelförmigen Teilchen von den anders geformten Teilchen abtrennen. Eine zufriedenstellende Ausbeute an kugelförmigen Teilchen innerhalb einer engeren Größentoleranz läßt sich auf wirtschaftliche Weise mit den bekannten Verfahren kaum erzielen.

Für reaktionsfreudige Schmelzen müssen als gasförmiges Medium hochgereinigte inerte Gase, wie z.B. Argon oder Helium, verwendet werden. Bei dem diesen Verfahren eigenen hohen Verbrauch dieser zumeist teuren Gase entstehen somit hohe Kosten.

Bei anderen, in letzter Zeit bekannt gewordenen Verfahren sucht man Schmelzen mittels vibrierender Körper zu zerteilen. Gerade die gleichmäßige Förderung der oft hocherhitzten Schmelzen macht jedoch technische Schwierigkeiten. Hier erhält man nur dann ein gleichmäßiges End-

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produkt, wenn die Zufuhr der Schmelze genau gesteuert wird.

Andererseits wird bisher die Schmelze meist an ihrer Oberfläche abgezogen; es läßt sich dann kaum vermeiden, daß aufschwimmende Schlacke den Zerteilungsprozeß stört.

Läßt man hingegen - um diese Schwierigkeiten zu vermeiden die Schmelze aus einer Öffnung im Boden eines Tiegels abfließen, so ist die Fördermenge meist zu groß und zu stark abhängig von der Höhe des Schmelzenspiegels im Tiegel, um eine gleichmäßige, feine Zerstäubung zu erhalten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der oben genannten Art zu schaffen, mit dem es möglich ist, pulverförmige, insbesondere kugelförmige Teilchen ohne Zuhilfenahme von flüssigen oder gasförmigen Medien, vorzugsweise aus Metallen oder Legierungen herzustellen«

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Bereich dieser Öffnungen in intensive Schwingungen versetzt wird.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer scheinatischen

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Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen

Fig. 1 im Schnitt einen rotierenden Saugheber, der magnetostriktiv erregbar ist und Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 mit piezoelektrischer Erregung.

Gemäß Fig. 1 wird eine Flüssigkeitoder Schmelze 2 unterhalb einer Oberfläche 1 durch eine untere öffnung 3 eines rotierenden Saughebers 10 angesaugt und durch Zentrifugalkraft an seinen oberen öffnungen 4 abgeschleudert. Der Saugheber 10 fördert nur so viel Schmelze, wie er wieder abschleudert. Da er die Schmelze unterhalb der Oberfläche 1 ansaugt, wird keine Schlacke mitgerissen. Dieses Prinzip wurde in der deutschen

2 Patentanmeldung W 27 707 VIa 31b bereits beschrieben.

Dieser Saugheber 10 weist einen aus magnetostriktiven Material bestehenden Stab oder eine Antriebswelle 5 auf, die von einem Motor zusammen mit dem Saugheber in Rotation versetzt wird. Der Stab 5 itrird mittels einer Erregerspule 6 vorzugsweise in seiner Eigenschwingung angeregt, und zwar derart, daß an den Austrittsöffnungen 4 des Saughebers 10 möglichst ein Schwingungsbauch zu liegen kommt. Die Erregerspule 6 ist an einer Hättenng 11 angeordnet. Die Schwingungen

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an den öffnungen 4, durch die die angesaugte Schmelze ahgeschleudert wird, bewirken eine Zerstäubung der austretenden Schmelztropfen in eine große Anzahl kleiner, runder Teilchen 7 von sehr gleichmäßiger Größe, die im Flug rasch erstarren» Der Saugheber kann relativ klein gehalten und bei hoher Schmelztemperatur z.B. aus einem hochwarmfesten Material, etwa aus Oxydkeramik, Graphit, hochschmelzenden Carbiden, Nitriden, Boriden und Suiziden bestehen. Für tiefer schmelzende Metalle, wie Blei, Zinn, Zink, Magnesium oder Aluminium, kann der Heber aus Metallen, z.B. Gußeisen, gefertigt werden.

Nach den erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich relativ unabhängig vom Stand der Schmelze im Tiegel (der überdies durch kontinuierliche Nachfüllung auf konstantem Niveau gehalten werden kann) qualitativ hochwertige, frei fließende Pulver aus kugelförmigen Teilchen in einer sehr engen Größentoleranz herstellen. Temperatur der Schmelze, Drehzahl des Saughebers, sowie Frequenz und Amplitude des Erregerstroms in der Spule sollen dabei etwa konstant gehalten werden. Weitere Vorteile des Verfahrens sind:

Es arbeitet ohne größere Schwierigkeiten auch unter Vakuum»und bei Verwendung von Schutzgas entstehen nur geringe

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Gasverluste. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn Metallegierungen oder intermetallische Verbindungen versprüht werden sollen, die mit in der Luft enthaltenen Gasen reagieren.

Das Verfahren läßt sich ohne weiteres auch 7.1m Zerstäuben von Flüssigkeiten aller Art verwenden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird der Saugheber IO anstatt auf magnetostriktivem Wege mittels eines piezoelektrischen Schwingers 12 zu Vibrationen angeregt. Es stellt sich dann der gleiche Effekt ein, wie im Hinblick auf den Gegenstand der Fig. 1 beschrieben.

Die Antriebswelle 5 kann hierbei selbstverständlich aus herkömmlichem Material hergestellt sein.

In der Fig. 2 sind gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugsziffern versehen»

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Zerteilen von Flüssigkeiten, insbesondere von metallischen Schmelzen, mittels eines rotierenden Saughebers, der die Flüssigkeiten unterhalb ihrer Oberfläche ansaugt und oberhalb der Oberfläche aufgrund der Zentrifugalkraft aus Öffnungen abschleudert, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich dieser Öffnungen (4) in intensive Schwingungen versetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen magnetostriktiv erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen piezoelektrisch erzeugt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit (2) unter Schutzgas oder im Vakuum zerteilt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (5) des Saughebers (10) aus einem magnetostriktivem Material gefertigt und mittels

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einer konzentrisch zur Antriebswelle angeordneten Erregerspule (6) in Längsschwingungen versetzbar ist.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugheber (10) mittels eines daran angeordneten piezoelektrischen Schwingers (12) in Vibriationen versetzbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das schwingungserzeugende Element mit dem Saugheber (10) ein Schwingungssystem bilden, bei dem im Bereich der öffnungen (4) eine Schwingungsbauh angeordnet ist.

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