DE19513686C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Erhitzen eines Pulvers sowie Verwendung einer derartigen Vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Erhitzen von Pulver, insbesondere zum Vorheizen eines Metallpulvers im Hinblick auf eine anschließende Verdichtung desselben, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Ver­ fahrens. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Vorheizung eines Met­ allpulvers angesichts der anschließenden Verdichtung des­ selben.

Die Erfindung eignet sich insbesondere, jedoch nicht auss­ chließlich zum Vorheizen von hauptsächlich lockerem oder unverpreßtem Metallpulver, welches daraufhin einer Form zugeführt wird, wo es zu einem Pulvergefüge verdichtet wird. Daher widmet sich die folgende Beschreibung des die Erfindung initiierenden Problemkomplexes sowie der Verwen­ dung der Erfindung in verstärktem Maß einer derartigen Vorheizung. Jedoch sollte hervorgehoben werden, daß die Erfindung auch zur Erhitzung anderer Pulversorten herange­ zogen werden kann und auch anderen Zwecken dienen kann als der Vorheizung eines Pulvers im Hinblick auf dessen an­ schließende Verdichtung.

Bei der metallurgischen Pulververdichtung ist es wohl bekannt, ein Metallpulver zu verdichten und daraufhin die entstehenden Gefüge zu erhitzen, um jegliches, in dem Pul­ ver enthaltene Schmiermittel zu entfernen, wie auch, um die Gefüge zu sintern und sie dadurch zu verfestigen. Zu diesem Zweck wird gewöhnlich von Strahlungswärme-Öfen Gebrauch gemacht, welche ein zufriedenstellendes Heizergebnis zeigen, da das Pulver dicht zusammengepreßt ist und demzufolge eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist.

In diesem Fachgebiet ist es weiterhin bekannt, bspw. aus der EP-A2-0 516 467, das Pulver vor der Verdichtung vorzuheizen, was entweder dadurch erfolgen kann, daß die noch nicht gefüllte Form geheizt wird, und/oder dadurch, daß das Pulver vorgeheizt wird, bevor es in die Form eingefüllt wird. Die vorliegende Erfin­ dung richtet sich auf die Überwindung derjenigen Probleme, welche mit der Vor­ heizung des Pulvers vor dessen Einfüllen in die Preßform verknüpft sind.

Das Pulver kann auf vielerlei, leicht abweichenden Arten erhitzt werden, je nach der Sorte des zu erhitzenden Pulvers und dem Zweck der Beheizung.

Beim Aufheizen hauptsächlich lockeren oder unverpreßten Metallpulvers stellt sich das Problem, daß das Pulver sich wie ein isolierender Stoff verhält, da es aus Partikeln mit einer relativ kleinen, gegenseitigen Gesamtkontaktfläche besteht, so daß das Pulver porös ist und eine beträchtliche Luftmenge enthält. Ein lockeres oder unverpreßtes Pulver kann bspw. eine Dichte aufweisen, die nur einem Drittel des festen, dichtgepackten Gefüges entspricht, d. h., es enthält zwei Drittel Luft in den Lücken zwischen den Teilchen. Als Folge daraus gestaltet sich die Wärme­ übertragung zwischen den Partikeln sehr schwierig. Daher hat ein unverdichtetes Pulver im Vergleich zu einem Pulvergefüge eine verhältnismäßig niedrige, thermi­ sche Leitfähigkeit.

Beim Vorheizen eines Metallpulvers im Hinblick auf einen folgenden Verdich­ tungsschritt ist es wichtig, daß das Pulver eine einheitliche Temperatur erreicht, bevor es verdichtet wird, da eine uneinheitliche Temperatur in dem entstandenen Gefüge eine uneinheitliche Dichte hervorruft.

Weiterhin ist es von Wichtigkeit, daß das Pulver beim Vorheizen nicht überhitzt wird, da hierdurch das Pulver oxidiert werden könnte, was ebenfalls ein inhomo­ genes Pulver und demzufolge ein Pulver und demzufolge ein Pulvergefüge mit uneinheitlicher Dichte ergäbe.

Darüber hinaus darf die Heizvorrichtung weder zu kompliziert noch zu voluminös sein, sollte sich jedoch ohne Schwierigkeiten mit einer bereits bestehenden Ver­ dichtungsvorrichtung kombinieren lassen.

Ein aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren zum Vorheizen eines Me­ tallpulvers im Hinblick auf einen folgenden Verdichtungsschritt ist in der oben er­ wähnten EP-A2-0 516 467 beschrieben. Diese Druckschrift offenbart ein für eine Verdichtungspresse konzipiertes System zum Vorheizen und Zuführen eines mit Polymer beschichteten Pulvers. Das Pulver wird erhitzt, während es in einer hori­ zontalen Beschickungsschnecke geführt wird, die mit wendelförmigen Heizele­ menten versehen ist, welche auf der Außenseite sowie entlang eines die Beschickungs­ schnecke umgebenden Gehäuses angeordnet sind. Ein solches System ist in seiner Konstruktion kompliziert und weist eine Vielzahl beweglicher Komponen­ ten auf, welche das Risiko einer Betriebsstörung mit sich bringen, und darüber hinaus wird Energie zur Rotation der Beschickungsschnecke benötigt.

Eine ähnliche Gehäusestruktur, nämlich einen zylindrischen Körper, der an seiner Außenseite wendelförmig von einem elektrischen Heizelement umgeben ist, wird auch in dem patent abstract zu der JP 60-234 901 A (patent abstracts of Japan, Sec. M, Volume 10 (1986), Nr. 100 (M-470)) offenbart. Hier ist das Gehäuse je­ doch im Gegensatz zu der obigen, europäischen Druckschrift aufrechtstehend angeordnet und wird von dem Metallpulver von oben nach unten durchflossen. Damit es hierbei für eine ausreichende Verweilzeit innerhalb des Zylinders ver­ bleibt, sind von einander gegenüberliegenden Bereichen der Zylinderinnenseite bis über die Symmetrieachse der Anordnung in den Hohlraum hineinragende un­ ter einem Winkel von etwa 30° abwärts geneigte Platten vorhanden. Diese beiden Plattenbündel sind ähnlich einer Verzahnung ineinander verschränkt angeordnet, so daß das Pulver auf seinem Weg von der oberseitigen Zuführungsöffnung bis zu dem bodenseitigen Auslaß eine Zick-zack-Bewegung entlang der geneigten Plat­ ten vollführen muß. Da diese Platten mit dem zylindrischen, aufgeheizten Gehäu­ se in direkter Verbindung stehen, teilen sie ihre Temperatur allmählich dem vor­ beifließenden Metallpulver mit, welches dabei ohne Verfestigung aufgeheizt wird. Damit das Metallpulver während des Flusses durch die zylindrische Heizvorrich­ tung ständig in Bewegung gehalten wird, ist an dem Gehäuse zusätzlich eine Er­ regermaschine angebaut, welche das zylindrische Gehäuse in eine Oszillations­ bewegung versetzt. Somit ist auch hier der Aufbau äußerst kompliziert, da die einzige, natürliche Antriebskraft für das Pulver, nämlich die Gravitationskraft, durch die Umlenkung des Pulverflusses entlang der geneigten Platten nur zu ei­ nem geringen Anteil ausgenutzt werden kann und somit eine zusätzliche Erre­ gungsmaschine notwendig macht. Außerdem sind die eigentlichen Wärmeüber­ tragungsflächen, nämlich die geneigten Platten, weit von der Heizwendel entfernt, die das Gehäuse an dessen Außenseite umgibt, so daß auch der Wirkungsgrad der Heizeinrichtung relativ ungünstig ist und ein Großteil der Heizenergie an die Umgebung abgestrahlt wird, anstatt das hindurchfließende Pulver aufzuheizen.

Diese vorbekannten Anordnungen werfen das Problem auf, eine Möglichkeit zu schaffen, wie ein Pulver effizient, d. h., unter möglichst geringen Energieverlusten aufgeheizt werden kann.

Ein Ausgangspunkt der Erfindung ist, ein einfaches und zuverlässiges Verfahren zum Aufheizen von Pulver zu schaffen, so daß dieses eine einheitliche Tempera­ tur annimmt, ins­ besondere für eine gleichförmige Aufheizung eines zu verdichtenden Metallpulvers.

Schließlich ist es ein besonderes Anliegen der Erfindung, das Pulver vor einer Überhitzung zu bewahren.

Diese und andere Zielvorgaben werden eingehalten, indem das Pulver zeitweise in Teilflüsse aufgeteilt wird, welche ge­ trennt auf eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt werden. Daraufhin werden die Teilströme zusammengebracht, um einen gemeinsamen Ausfluß des erhitzten Pulvers zu erzeugen. Die Teilströme werden solchermaßen erhitzt, daß eine ein­ heitliche Temperatur über nahezu den gesamten Querschnitt jedes der Teilflüsse erreicht wird, bevor diese zusammenge­ führt werden.

Auf diese Art schafft die vorliegende Erfindung ein Ver­ fahren zum Aufheizen eines Pulvers, insbesondere zum Vorheizen eines Metallpulvers im Hinblick auf eine an­ schließende Verdichtung desselben, die sich dadurch ausze­ ichnet, daß das Pulver zeitweise in eine Anzahl getrennter Teilströme aufgeteilt wird, welche zwischen je einem Einlaß und einem Auslaß durch die Gravitationskraft in Bewegung gehalten werden, und welche unabhängig voneinander auf ein und dieselbe, vorgegebene Auslaßtemperatur aufgeheizt und sodann zusammengeführt werden, um einen gemeinsamen Ausfluß erhitzten Pulvers zu erzeugen, wobei die Teilflüsse derart erhitzt werden, daß die vorgegebene Auslaßtemperatur über nahezu den gesamten Querschnitt jedes der Teilflüsse erre­ icht wird, bevor dieselben zusammengeführt werden.

Weiterhin sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum Erhitzen von Pulver vor, insbesondere zum Vorheizen eines Metallpul­ vers im Hinblick auf eine anschließende Verdichtung dessel­ ben, die in an und für sich bekannter Form aus einem Vorratsbehälter für das Pulver sowie einer Heizeinrichtung zur Übernahme des Pulvers von dem Vorratsbehälter und zur Aufheizung desselben besteht, und welche Vorrichtung sich dadurch auszeichnet, daß die Heizeinrichtung eine Vielzahl voneinander beabstandeter Heizoberflächen umfaßt, welche miteinander eine Vielzahl von dazwischen liegenden Strö­ mungskanälen bilden, die jeweils eine obere Einlaßöffnung zur Übernahme des Pulvers aus dem Vorratsbehälter sowie eine untere Auslaßöffnung zur Abgabe eines Teilstroms des erhitzten Pulvers aufweisen, sowie ein Mittel für das Zusammenführen der Teilströme, um einen gemeinsamen Ausfluß des erhitzten Pulvers zu bilden.

Die Erfindung betrifft ebenfalls die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Vorheizen eines Met­ allpulvers, wobei der gemeinsame Ausfluß des vorgeheizten Pulvers in eine Form geleitet wird, wo das Pulver verdichtet wird.

Ein neues und für die vorliegende Erfindung kennzeichnendes Merkmal liegt darin, daß das Pulver in eine Anzahl von ge­ trennten Teilströmen aufgeteilt wird, wodurch alle Partikel des Pulvers schnell und gleichförmig aufgeheizt werden kön­ nen, da die zugeführte Wärme nicht durch eine größere Menge des Pulvers mit der niedrigen, thermischen Leitfähigkeit hindurchgeführt werden muß. Der hierbei verwendete Begriff "getrennte Teilströme" soll so verstanden werden, daß er auch überwiegend getrennte Teilströme umfassen möge, welche in einem gewissen Umfang in gegenseitigem Kontakt stehen.

Ein weiteres, kennzeichnendes Merkmal der Erfindung ist, daß alle Teilströme gleichförmig und unabhängig voneinander bis auf eine gemeinsame, vorgegebene Temperatur aufgeheizt werden, bevor sie zusammenführt werden. Dies ist ein wichtiges Merkmal, da man nicht auf einen umfangreichen Temperaturausgleich in dem gemeinsamen Ausfluß vertrauen kann, falls die Teilströme uneinheitlich aufgeheizt wurden, woran die niedrige, thermische Leitfähigkeit des Pulvers schuld ist.

Weitere kennzeichnende Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den beige­ fügten Ansprüchen.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung de­ tailliert beschrieben. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrich­ tung, die mit einer Verdichtungseinrichtung kom­ biniert ist;

Fig. 2 die Heizeinrichtung aus Fig. 1 in einer ver­ größerten Darstellung;

Fig. 3 ein durch eine Computersimulation erhaltenes Pul­ ver-Temperatur-Profil für die Heizeinrichtung gem. Fig. 1 und 2;

Fig. 4 ein durch eine Computersimulation erhaltenes Temperaturprofil für andere Ausführungsform der Heizeinrichtung; sowie

Fig. 5 ein durch Computersimulation erhaltenes Temperatur­ profil für eine eine Heizeinrichtung mit drei Heizzonen.

Die in den Fig. 1 und 2 wiedergegebene Vorrichtung um­ faßt einen Pulvervorratsbehälter 10 sowie eine Heizeinrich­ tung 20, die unterhalb des Vorratsbehälters 10 angeordnet ist, um das Metallpulver von diesem zu übernehmen und aufzuheizen. Darüber hinaus zeigt Fig. 1 schematisch eine (nicht im einzelnen beschriebene) Verpressungseinrichtung 40, die mit der Heizeinrichtung 20 gekoppelt ist.

Der Vorratsbehälter 10 ist an einem Rahmen 11 angehängt, der an gegenüberliegenden Seiten des Behälters eine Anzahl von vertikal verteilten Nivellierbolzen 12 od. dgl. aufweist, die je einen vertikal versetzbaren Ausleger 15 mit je einer nach oben offenen Einkerbung 16 tragen. Die Einkerbungen 16 dienen zur Aufnahme von Einhängeschäften 13, welche von den seitlichen Außenflächen des Behälters 10 nach außen ragen. An seinem Fuß öffnet sich der Vorratsbe­ hälter 10 in eine trichterförmige Auslaßöffnung 14.

Die Heizvorrichtung 20, welche direkt unterhalb der Aus­ laßöffnung 14 des Vorratsbehälters 10 angeordnet ist, um­ faßt ein vertikal verlaufendes Gehäuse 21, das an seinen Enden offen ist, mit seinem oberen Ende 22 die Auslaßöff­ nung 14 des Vorratsbehälters 10 aufnimmt und umschließt, und mit seinem unteren Ende 23 über eine im folgenden zu beschreibende Ventileinrichtung 24 mit dem Auslaßteil 25 verbunden ist.

Innerhalb des Gehäuses 21 sind eine Vielzahl voneinander beabstandeter Flüssigkeits-Heizelemente 26 angeordnet, welche sich nahezu über die gesamte Höhe des Gehäuses 21 erstrecken. Es soll betont werden, daß die Anzahl der Heizelemente 26 bei tatsächlich realisierten Ausführungs­ formen ganz beträchtlich von dem nur schematisch wiedergegebenen Beispiel abweichen können. Die Heizelemente 26 haben etwa die Form von parallelen, plattenartigen Wandelementen. Die aufeinander zu gerichteten Oberflächen je zweier, benachbarter Heizelemente 26 bilden Heizflächen 27, die je einen vertikalen, plattenartigen Strömungskanal 28 umschließen, wobei sämtliche Strömungskanäle 28 zueinander parallele Ebenen aufweisen.

Der günstigste Abstand zwischen den Heizoberflächen 27 liegt zwischen 1 bis 30 mm, vorzugsweise zwischen 5 bis 20 mm, und hängt u. a. von dem Pulvermaterial, der Strömungs­ geschwindigkeit und der Heiztemperatur ab.

Jeder Strömungskanal 28 weist sowohl eine obere Einlaßöff­ nung 28a zur Übernahme des Metallpulvers aus dem Vorratsbe­ hälter 10 auf, wie auch eine untere Auslaßöffnung 28b zur Abgabe der Teilströme des erhitzten Pulvers an den Auslaß 25. Die oberen, horizontalen Kanten 26c der Heizelemente 26 sind gratartig geformt, um das Pulver von dem Vorratsbehäl­ ter 10 in die betreffenden Strömungskanäle 28 zu leiten.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungs­ form der Erfindung werden die Oberflächen 27 vermittels einer Flüssigkeit, bspw. Öl, erhitzt, welches in heißem Zu­ stand der Heizeinrichtung 20 durch die Einlaßöffnungen 26a jedes Heizelements 26 zugeführt wird, damit es entlang in­ nerer (nicht dargestellter) Strömungspfade der Heizelemente 26 zu deren Auslaßöffnungen 26b strömt und dort wieder her­ ausfließt. Gegenüber der in Fig. 2 wiedergegebenen Aus­ führungsform können die Einlaßöffnungen 26a ihre Positionen mit den Auslaßöffnungen 26b vertauschen.

Die Ventileinrichtung 24, welche die Fließgeschwindigkeit der Teilströme in den Kanälen 28 steuert, umfaßt ein Gehäuse 29, das mit seiner Oberseite an das Gehäuse 21 und mit seiner Unterseite an den Auslaß 25 angeschlossen ist, sowie ein Ventilelement 30, das sich nahezu über den gesamten Querschnitt des Gehäuses 29 erstreckt. Das Ventilelement 30 weist eine Anzahl getrennter Durchflußöffnungen 31 auf, deren Anzahl mit der Zahl der Auslaßöffnungen 28b übereinstimmt, und ist in der durch den Doppelpfeil P angegebenen Richtung quer zu den Teilströmen hin und her beweglich, um dieselben gleichzeitig zu steuern. Weiterhin ist in Fig. 1 eine Kolben-Zylinder-Einheit 32 schematisch wiedergegeben, die in der Lage ist, das Ventilelement 30 in der horizontalen Richtung zu verschieben.

Den Heizoberflächen 27 kann die Wärmeenergie auch auf an­ dere Art zugeführt werden. Die Heizeinrichtung kann bspw. elektrische Widerstands-Heizelemente aufweisen, die von den Strömungskanälen 28 getrennt sind, an die Heizoberflächen 27 angrenzen und über dieselben verteilt sind.

Außerdem können die elektrischen Widerstands-Heizelemente so angeordnet sein, daß die Heizoberflächen 27 entlang der Strömungsrichtung in eine Vielzahl von Zonen mit unter­ schiedlichen Leistungsversorgungen unterteilt sind. Solche Widerstandsheizelemente können aus getrennten, elektrischen Heizelementen oder aus einer Folie bestehen, die sich über die gesamte Heizoberfläche erstreckt.

Die oben beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt:
Unter der Einwirkung der Gravitationskraft fließt das Pul­ ver innerhalb des Vorratsbehälters 10 nach unten durch die oberen Einlaßöffnungen 28a der Heizeinrichtung 20, wo es in eine Anzahl von (nicht eingezeichneten) vertikalen Teil­ strömen unterteilt wird, die durch die Gravitationskraft in Bewegung gehalten werden. Die Teilströme, welche die Strö­ mungskanäle 28 vollständig anfüllen, werden infolge des Kontakts mit den Heizoberflächen 27 innerhalb der Strö­ mungskanäle 28 unabhängig voneinander auf ein und dieselbe, vorgegebene Temperatur T_out aufgeheizt, wobei die Leistungsversorgung für die Heizoberflächen 27 und die Ven­ tileinrichtung 24 die Temperatur beeinflussen, bis zu der das Pulver aufgeheizt wird.

Sobald das Pulver die vorgegebene Temperatur T_out erreicht hat, werden die aufgeheizten Teilströme zusammengeführt, um innerhalb des trichterförmigen Auslasses 25 einen gemeinsamen Ausfluß 33 zu bilden. Die Ventileinrichtung 24 gewährleistet, daß das erhitzte Pulver in dem Auslaß 25 keiner uneinheitlichen Verlangsamung der Teilströme unterliegt. Dank der Ventileinrichtung 24 haben alle Teilströme dieselbe Strömungsgeschwindigkeit. Ohne die Ventileinrichtung 24 würden die in der dargestellten Aus­ führungsform mittleren Teilströme schneller fließen als die peripheren Teilströme, was in einer uneinheitlichen Aufheizung resultieren würde.

Wie oben erläutert, ist es von Wichtigkeit, daß das Pulver derart aufgeheizt wird, daß ein und dieselbe Temperatur T_out über nahezu den gesamten Querschnitt jedes der Teil­ flüsse erreicht wird, bevor diese zusammengeführt werden, da kein merklicher Wärmetransport oder Temperaturausgleich mehr stattfindet, nachdem die Teilflüsse zusammengeführt wurden, um einen gemeinsamen Ausfluß 33 zu bilden.

Darüber hinaus ist es wichtig, daß das Pulver nicht über­ hitzt wird, da es in einem solchen Fall oxidieren und eine uneinheitliche Dichteverteilung ergeben könnte, die wiederum zu einem inhomogenen Pulvergefüge führen könnte. Um eine Überhitzung auszuschließen, kann die Temperatur der Heizoberflächen 27 auf verschiedene Art geregelt werden, und die ausgewählten Oberflächentemperaturen können eben­ falls variiert werden. Bevorzugt sollte die Oberflächentem­ peratur im Bereich der Auslaßöffnungen 28b niemals höher liegen als die vorgegebene Auslaßtemperatur T_out des Pul­ vers. Auf diese Art wird sichergestellt, daß das Pulver nicht überhitzt wird, selbst wenn eine Betriebsstörung der Fabrik einen zeitweiligen Stillstand der Teilströme inner­ halb der Heizeinrichtung 20 verursacht. Unter optimalen Bedingungen entspricht die Oberflächentemperatur im Bereich der Auslaßöffnungen 28b näherungsweise der vorgegebenen Auslaßtemperatur T_out des Pulvers.

Die Oberflächentemperatur der Heizoberflächen 27 im Bereich der Einlaßöffnungen 28a der Strömungskanäle 28 kann en­ tweder auf eine Temperatur oberhalb oder auch unterhalb der vorgegebenen Temperatur T_out geregelt werden. Die gewählte Alternative hängt weitgehend von dem verwendeten Pulver ab und von der zulässigen Verweilzeit innerhalb der Strö­ mungskanäle 28.

Nachdem das Pulver wie oben beschrieben vorgeheizt worden ist, wird der gemeinsame, erhitzte Ausfluß 33 über einen umkehrbar beweglichen Preß-Schuh 41 in eine Form geleitet, die einen Teil der Verdichtungsanordnung darstellt, und in der das Pulver verdichtet wird.

Das erhitzte Pulver kann aus verschiedenen Pulversorten bestehen, gewöhnlich jedoch aus Pulvern auf Metallbasis, vorzugsweise Eisenpulver.

Die vorgegebene Auslaßtemperatur des Pulvers hängt in weiten Grenzen von der verwendeten Pulversorte ab. Im Fall von Eisenpulver liegt die Temperatur in dem Bereich zwis­ chen 50 und 250°.

Die Strömungskanäle 28 des Pulvers können weiterhin aus querschnittlich quadratischen oder kreisförmigen Röhren bestehen und in der Draufsicht einen spiralförmigen Verlauf oder die Form eines gefalteten Blattes aufweisen. Alterna­ tiv hierzu können die Strömungskanäle 28 als konzentrische, ringförmige Kammern ausgebildet sein.

Um das Pulver-Temperatur-Profil bei unterschiedlichen, erfindungsgemäßen Heizeinrichtungen darzustellen, wurden Computersimulationen durchgeführt, und die Ergebnisse dreier solcher Simulationen sind in den Fig. 3 bis 5 zu sehen. In den dreidimensionalen Diagrammen der Fig. 3 bis 5 beziehen sich die Koordinatenrichtungen jeweils auf die Pulvertemperatur einerseits, weiterhin auf die Verweilzeit in den Strömungskanälen, und schließlich auf die Pulverposition innerhalb eines 10 mm breiten Strömungskanals.

Bei der in Fig. 3 wiedergegebenen Simulation wurde die Wärmeenergie den Heizoberflächen 27 vermittels einer heißen Flüssigkeit in Form von Öl mit einer Temperatur von etwa 200°C zugeführt. Es zeigte sich, daß derjenige Teil des Pulvers in direktem Kontakt mit den Heizoberflächen ver­ hältnismäßig schnell auf die vorgegebene Temperatur T_out (200°C) aufgeheizt wurde. Anschließend wurde das Temper­ aturgefälle quer zum Strömungskanal ausnivelliert, so daß alle Pulverteilchen während ihrer Verweilzeit innerhalb des Strömungskanals die vorgegebene Auslaßtemperatur T_out er­ reichten.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Computersimulation wurde die Wärmeenergie statt dessen vermittels elektrischer Wider­ stands-Heizelemente zugeführt, wobei allen Heizflächen dieselbe Energie zugeteilt wurde. Aus dieser Figur ergibt sich, daß das Pulver während des gesamten Heizvorgangs ent­ lang des Querschnitts nahezu gleichförmig erhitzt wurde, und daß das Pulver zu Beginn einen starken Abkühlungseffekt auf die Heizoberflächen ausübte, bevor die Temperatur in­ nerhalb des Pulvers anzusteigen begann.

Bei der Computersimulation gem. Fig. 5 wurde die Wärmeen­ ergie ebenfalls mit Hilfe elektrischer Widerstands-Heizele­ mente zugeführt, jedoch wurden hier die Heizoberflächen entlang der Strömungsrichtung in drei Zonen unterteilt, de­ nen unterschiedliche Energie zugeteilt wurde. Im Bereich der Einlaßöffnungen der Strömungskanäle wurde die meiste Energie zugeführt, und diese wurde in den sich zu den Aus­ laßöffnungen der Strömungskanäle hin anschließenden Zonen stufenweise reduziert. Solchermaßen war der Heizeffekt zu Beginn stärker, und das Pulver erreichte die vorgegebene Auslaßtemperatur T_out sehr schnell. Die Energiezufuhr im Bereich der Auslaßöffnungen entsprach einer Heizwirkung, die exakt die vorgegebene Auslaßtemperatur hervorrief. Demgegenüber entsprach die im Bereich der Einlaßöffnungen zugeführte Energie einer Heizwirkung, der eine höhere Temperatur als die vorgegebene Auslaßtemperatur T_out zu erzeugen in der Lage wäre.

Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, die zuverlässige Herstellung eines gleichmäßig erhitzten Pulvers zu er­ möglichen. Darüber hinaus besteht kein Risiko, daß das Pul­ ver überhitzt werden könnte, was im Fall von Eisenpulver eine unerwünschte Oxidation nach sich ziehen könnte.

Claims (20)

1. Verfahren zum Erhitzen von Pulver, insbesondere zum Vorheizen von Metallpulver im Hinblick auf eine anschließende Verdichtung desselben, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver zeitweilig in eine Anzahl überwiegend voneinander getrennter Teilströme unterteilt wird, welche zwischen einem Einlaß und einem Auslaß durch Gravitationskraft in Bewegung gehalten werden, unabhängig voneinander auf ein und dieselbe, vorgegebene Auslaßtemperatur (T_out) aufgeheizt und da­ raufhin wieder zusammengeführt werden, um einen gemeinsamen Ausfluß (33) erhitzten Pulvers zu bilden, wobei die Teilströme derart erhitzt werden, daß die vorgegebene Auslaßtemperatur (T_out) über nahezu den gesamten Querschnitt jedes der Teilströme erreicht wird, bevor dieselben wieder zusammengeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufheizung der Teilströme das Pulver mit Heizoberflächen (27) in Kontakt gebracht wird, welche die Teilströme formen, und deren Oberflächentemperatur im Bereich der Auslaßöffnungen (28b) der Teilströme derart gesteuert wird, daß sie die vorgegebene Auslaßtemperatur (T_out) nicht überschreitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächentemperatur der Heizoberflächen (27) im Bereich der Auslaßöffnungen (28b) der Teilströme derart gesteuert wird, daß sie etwa der vorgegebenen Auslaßtemperatur (T_out) entspricht.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächentemperatur der Heizoberflächen (27) im Bereich der Einlaßöffnungen (28a) der Teilströme derart gesteuert wird, daß sie die vorgegebene Auslaßtemperatur (T_out) überschreitet.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß die Oberflächentemperatur der Heizoberflächen (27) im Bereich der Einlaßöffnungen (28a) der Teilströme derart gesteuert wird, daß sie die vorgegebene Auslaßtemperatur (T_out) unterschreitet.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizoberflächen (27) in eine Vielzahl von Zonen unterteilt werden, die in der Flußrichtung der Teilströme aufeinander folgen, und die mit jeweils unterschiedlicher Leistung zur Aufheizung der Teilströme versorgt werden.

7. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das aufgeheizte Pulver des Ausflusses (33) in eine Form geleitet wird, wo es verdichtet wird.

8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Auslaßtemperatur in dem Bereich von 50 bis 250°C liegt.

9. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Pulver ein Metallpulver enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver Eisenpulver enthält.

11. Anordnung zum Aufheizen von Pulver, insbesondere zum Vorheizen von Metallpulver im Hinblick auf eine anschließende Verdichtung desselben, welche einen Vorratsbehälter (10) für das Pulver und eine Heizeinrich­ tung (20) zur Übernahme des Pulvers von dem Vorratsbehälter (10) und zum Aufheizen desselben umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (20) eine Vielzahl voneinander beabstandeter Heizoberflächen (27) aufweist, welche eine Vielzahl von Strö­ mungskanälen (28) zwischen sich einschließen, die jeweils eine obere Einlaßöffnung (28a) zur Übernahme des Pulvers von dem Vorratsbehälter (10) und eine untere Auslaßöffnung (28b) zur Abgabe eines Teilstroms des aufgeheizten Pulvers aufweisen, sowie ein Mittel (25), um die Teilströme des aufgeheizten Pulvers zusammenzuführen und einen gemeinsamen Ausfluß (33) zu bilden.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ventileinrichtung (24), die zur Steuerung der Teilströme dient und zwischen den unteren Auslaßöffnungen (28b) der Strömungskanäle (28) und dem Mittel (25) zum Zusammenführen der Teilströme des aufgeheizten Pulvers angeordnet ist, dazu vorgesehen ist, die Teilströme derart zu steuern, daß eine vorgegebene Auslaßtemperatur (T_out) über nahezu den gesamten Querschnitt jedes der Teilströme erreicht wird, bevor diese zusammengeführt werden.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (24) ein Ventilelement (30) aufweist, das sich über die Auslaßöffnungen (28b) der Strömungskanäle (28) erstreckt und in umkehrbarer Bewegungsrichtung quer zu den Teilströmen beweglich ist, um dieselben gleichzeitig zu steuern.

14. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizoberflächen (27) etwa planparallel angeordnet sind, so daß das Pulver von dem Vorratsbehälter (10) in etwa flächige Teilströme innerhalb der Strömungskanäle (28) unterteilt wird.

15. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizoberflächen (27) um 1 bis 30 mm voneinander beabstandet sind.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizoberflächen (27) um 5 bis 20 mm voneinander beabstandet sind.

17. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (20) zum Aufheizen der Heizoberflächen (27) elektrische Widerstands-Heizelemente aufweist, welche von den Strömungskanälen (28) getrennt sowie an die Heizoberflächen (27) angrenzend und über dieselben verteilt angeordnet sind.

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Widerstands-Heizelemente derart in Gruppen angeordnet sind, daß die Heizoberflächen (27) in Strömungsrichtung gesehen in eine Mehrzahl von Zonen mit unterschiedlichen Leistungsversorgungen un­ terteilt sind.

19. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (20) zum Aufheizen der Heizoberflächen (27) eine erhitzte Flüssigkeit umfaßt, die von den Strömungskanälen (28) getrennt ist und in thermischem Kontakt mit den Heizoberflächen (27) fließt.

20. Verwendung einer Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 19 zum Vorheizen von Metallpulver, wobei das aufgeheizte Pulver des gemeinsamen Ausflusses in eine Form geleitet wird, wo es verdichtet wird.