DE19711405A1 - Vorrichtung zur Feinstzerstäubung von Metallschmelzen der Pulverproduktion und Sprühkompaktierung - Google Patents

Vorrichtung zur Feinstzerstäubung von Metallschmelzen der Pulverproduktion und Sprühkompaktierung

Info

Publication number
DE19711405A1
DE19711405A1 DE1997111405 DE19711405A DE19711405A1 DE 19711405 A1 DE19711405 A1 DE 19711405A1 DE 1997111405 DE1997111405 DE 1997111405 DE 19711405 A DE19711405 A DE 19711405A DE 19711405 A1 DE19711405 A1 DE 19711405A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas
nozzle
metal melts
atomisation
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE1997111405
Other languages
English (en)
Inventor
Klaus Prof Dr Ing Bauckhage
Udo Dr Ing Fritsching
Ulrich Dipl Ing Heck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STIFTUNG INST fur WERKSTOFFTE
Original Assignee
STIFTUNG INST fur WERKSTOFFTE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by STIFTUNG INST fur WERKSTOFFTE filed Critical STIFTUNG INST fur WERKSTOFFTE
Priority to DE1997111405 priority Critical patent/DE19711405A1/de
Publication of DE19711405A1 publication Critical patent/DE19711405A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • B22F2009/088—Fluid nozzles, e.g. angle, distance

Landscapes

  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Description

Eine Vorrichtung zur Gasverdüsung von Metallschmelzen ist prinzipiell dadurch gekennzeichnet, daß die zentrische Zuführung des zylindrischen Metallschmelzenstrahles aus einem Schmelztiegel oder Gießtrichter in Richtung der Erdbeschleunigung in den Zerstäubungsbereich geschieht. Die Disintegration der Schmelze in ein feindisperses Partikelgrößenspektrum geschieht durch von oben her konzentrisch und unter einem Anstellwinkel auftreffende Inertgasstrahlen nach Abb. 1.
Dabei wir das Gas entweder über Ringschlitze oder entsprechend angeordnete Bohrungen (s. Abb. 2) zugeführt.
Bei konventionellen Düsensystemen wird das Zerstäubergas durch zylindrische oder konvergent zulaufende Bohrungen oder ebene Ringschlitze (s. Abb. 3) zugeführt. Hierdurch entsteht beim Ausströmen des Gases aus dem Druckbehälter eine unterexpandierte Gasströmung, deren Strömungsverlauf vor dem Auftreffen auf die Schmelze mit hohen Exergieverlusten einhergeht. Die einzige Möglichkeit bei konvergent zulaufenden Düsenbohrungen die entstehenden Strömungsverluste zu vermeiden ist der Einsatz von Überschalldüsen, d. h. Düsen, die sich nach dem engsten Querschnitt wieder erweitern.
Für eine ideale Expansion schreibt die Theorie der Gasdynamik einen genauen Konturverlauf der Austrittsbohrung im Erweiterungsteil vor, der Öffnungswinkel wird vom engsten Querschnitt zunehmend kleiner bis er im Düsenaustritt gegen Null strebt um tangentiales Ausströmen zu gewährleisten. Eine jeweils individuelle Kontur ergibt sich dann für genau ein Ruhedruckverhältnis und somit eine Austrittsmachzahl (s. Abb. nach [4]).
In Abb. 5 nach [5] ist der Strömungszustand durch eine erweiterte Düse dargestellt, der sich einstellt, wenn die Düse nicht ideal durchströmt wird. Die Kurve 5 entspricht der idealen Expansion, im Bereich 4-5 ist das treibende Druckgefälle zu niedrig. Wird eine solche Düse nicht im idealen Zustand betrieben, d. h. das treibende Druckverhältnis ist niedriger als das Auslegungsdruckverhältnis, kann sich eine Information (Störung) aufgrund der Überschallströmung und der kaum noch stattfindenden Erweiterung im hinteren, divergenten Teil der Düse nicht stromauf bewegen. Die Folge ist, daß der Strahl weiter expandiert und erst im Austritt eine umso größere Nachverdichtung durch einen Stoß erfährt, die mit hohen Verlusten verbunden ist (Bereich 4c, 4d bis 5). Ist das treibende Druckgefälle hingegen zu groß, liegt wieder ein ähnlicher Fall wie der der unterexpandierten Strömung bei konvergent zulaufenden Düsen vor (5e), der Strahl baut seine überschüssige Druckenergie erst außerhalb der Düse durch die Nachexpansion ab.
Für den Bereich der Schmelzenzerstäubung, bei der der Gas-Vordruck und somit das Druckverhältnis häufig die einzige Regelgröße ist, ist bei idealen Düsenkonturen nur ein sehr begrenztes Abweichen vom Auslegungspunkt möglich.
Die Grundidee der hier vorgestellten Entwicklung ist es eine Austrittskontur vorzugeben, die
  • 1. den Betrieb der Düsen in einem großen Druckbereich um den Auslegungszustand zuläßt und
  • 2. eine einfache Fertigung der Austrittskontur gewährleistet.
Das Prinzip der hier vorgestellten Austrittskontur beruht darauf, keinen im divergenten Teil der Düse sich verkleinernden Öffnungswinkel zu realisieren, sondern einen konstanten Austrittswinkel γ. Der Vorteil dieses konstanten Winkels ist, daß starke Stöße verhindert werden, wenn die Düse nicht beim Auslegungsdruck betrieben wird. Insbesondere wenn der Vordruck niedriger ist als der Auslegungsdruck kann die Information des Umgebungsdruckes durch den größeren Winkel (im Vergleich zu idealen Düsenkonturen) besser entlang der Grenzschicht an der Düsenwand stromauf transportiert werden und der Strahl löst von der Düsenwand ab. Der Vorteil ist dann, daß der Stahl nicht bis zum Düsenaustritt weiter expandiert und erst dort die Verdichtung erfährt, wie bei einer idealen Düsenkontur.
Wesentlicher Bestandteil der Entwicklung ist also der konstante Öffnungswinkel γ im divergenten Teil der Düse.
Zur Auslegung der Düse wird zunächst der Betriebsdruck pAuslegung (absoluter Ruhevordruck), bei dem die Düse idealerweise betrieben werden soll, festgelegt. Der Winkel γ hängt dann von dem strömenden Medium und dem so festgelegten Auslegungspunkt ab und soll maximal
bei den Medien Luft und Stickstoff (Druckbereich pAuslegung: von 2 bis 20 bar) betragen. Um die Düse jedoch in einem weiten Bereich um den so definierten Auslegungspunkt zu betrieben, sollte der tatsächliche ideale Austrittswinkel γ = 0,9.γmax betragen. Der minimale Austrittswinkel beträgt γ = 0,5.γmax.
Die übrige Geometrie des zu patentierenden Erweiterungsteils wird durch den Austrittsdurchmesser festgelegt:
Dieser Durchmesser ist der ideale Austrittsdurchmesser und kann ± 20% von diesem abweichen.
Die Anzahl der Düsenbohrungen auf dem Teilkreis beträgt hierbei 8 bis 24.
Durch die nur näherungsweise und nahezu vollständige Expansion des Gases im Düsenaustritt ist der Exergieverlust auf dem Weg des Gases zwischen Düsenaustritt und Zerstäubungsbereich minimal. Hierdurch steigen die Gasgeschwindigkeiten im Zerstäubungsbereich gegenüber herkömmlichen, konvergent zulaufenden Düsensystemen um bis zu 20%. Dies führt zur deutlich effizienteren Zerstäubung.
Zitierte Literatur
[4] Zucrow, M.J.; Hoffman, J.D.: Gas Dynamics, Volume 11, John Wiley and Sons, New York, 1977
[5] John, J.E.A: Gas Dynamics, Allyn ans Bacon INC, Boston, 1993.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Feinstzerstäubung von Metallschmelzen mittels Gasstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas aus konzentrisch angeordneten Bohrungen oder einem Ringschlitz ausströmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen auf einem gemeinsamen Teilkreis angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung der Bohrungen nicht dem idealen expandierten Zustand des Gases entspricht, sondern ein kegeliger Erweiterungsteil, mit dem Öffnungswinkel γ vorgesehen ist mit:
für Luft oder Stickstoff als Zerstäubergas, mit K1 = 0.5 bis 1 und dem Austrittsdurchmesser dAustritt nach Abb. 6.:
mit K2 = 0.8 bis 1.2.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Gasbohrungen zwischen 8 und 24 beträgt.
DE1997111405 1997-03-19 1997-03-19 Vorrichtung zur Feinstzerstäubung von Metallschmelzen der Pulverproduktion und Sprühkompaktierung Withdrawn DE19711405A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1997111405 DE19711405A1 (de) 1997-03-19 1997-03-19 Vorrichtung zur Feinstzerstäubung von Metallschmelzen der Pulverproduktion und Sprühkompaktierung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1997111405 DE19711405A1 (de) 1997-03-19 1997-03-19 Vorrichtung zur Feinstzerstäubung von Metallschmelzen der Pulverproduktion und Sprühkompaktierung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19711405A1 true DE19711405A1 (de) 1998-09-24

Family

ID=7823874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1997111405 Withdrawn DE19711405A1 (de) 1997-03-19 1997-03-19 Vorrichtung zur Feinstzerstäubung von Metallschmelzen der Pulverproduktion und Sprühkompaktierung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19711405A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2852867A1 (fr) * 2003-03-24 2004-10-01 Joseph Haiun Buse de pulverisation de liquide surchauffe
CN102581291A (zh) * 2011-01-12 2012-07-18 北京有色金属研究总院 一种用于金属气体雾化的环缝型超音速喷嘴

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2109000A1 (de) * 1971-02-19 1972-10-05 Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von sauerstoffarmen Metallpulvern
DE2340401A1 (de) * 1973-08-09 1975-02-20 I Materialowedenija Akademii N Verfahren zur metallpulvergewinnung durch zerstaeuben eines stroms einer metallschmelze und zerstaeuberduese zur durchfuehrung des verfahrens
DE2336339B2 (de) * 1972-07-17 1975-08-28 Toyota Jidosha Kogyo K.K., Toyota, Aichi (Japan) Verfahren zur Herstellung kugelförmiger hohler Partikel aus Metall und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE1533275B1 (de) * 1965-02-26 1975-10-30 Crucible Inc Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Hartlegierungen
DE2648688A1 (de) * 1975-10-28 1977-05-05 Inco Europ Ltd Verfahren zum spruehgiessen von metallbloecken
DE1958610B2 (de) * 1968-11-27 1978-01-19 The British Iron And Steel Research Association, London Verfahren und vorrichtung zum zersprengen oder zerstaeuben eines freifallenden fluessigkeitsstromes

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1533275B1 (de) * 1965-02-26 1975-10-30 Crucible Inc Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Hartlegierungen
DE1958610B2 (de) * 1968-11-27 1978-01-19 The British Iron And Steel Research Association, London Verfahren und vorrichtung zum zersprengen oder zerstaeuben eines freifallenden fluessigkeitsstromes
DE2109000A1 (de) * 1971-02-19 1972-10-05 Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von sauerstoffarmen Metallpulvern
DE2336339B2 (de) * 1972-07-17 1975-08-28 Toyota Jidosha Kogyo K.K., Toyota, Aichi (Japan) Verfahren zur Herstellung kugelförmiger hohler Partikel aus Metall und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE2340401A1 (de) * 1973-08-09 1975-02-20 I Materialowedenija Akademii N Verfahren zur metallpulvergewinnung durch zerstaeuben eines stroms einer metallschmelze und zerstaeuberduese zur durchfuehrung des verfahrens
DE2648688A1 (de) * 1975-10-28 1977-05-05 Inco Europ Ltd Verfahren zum spruehgiessen von metallbloecken

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2852867A1 (fr) * 2003-03-24 2004-10-01 Joseph Haiun Buse de pulverisation de liquide surchauffe
WO2004085073A2 (fr) * 2003-03-24 2004-10-07 Joseph Haiun Buse de pulverisation de liquide surchauffe
WO2004085073A3 (fr) * 2003-03-24 2004-10-28 Joseph Haiun Buse de pulverisation de liquide surchauffe
US7753286B2 (en) 2003-03-24 2010-07-13 Thermokin Spray nozzle for overheated liquid
CN102581291A (zh) * 2011-01-12 2012-07-18 北京有色金属研究总院 一种用于金属气体雾化的环缝型超音速喷嘴
CN102581291B (zh) * 2011-01-12 2013-03-20 北京有色金属研究总院 一种用于金属气体雾化的环缝型超音速喷嘴

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4437933C2 (de) Vorrichtung zum Reinigen eines Werkstückes mit abrasivem CO¶2¶-Schnee
DE69714583T2 (de) Verfahren zur zerstäubung von flüssigkeiten
EP1390152B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum kaltgasspritzen
EP0911082B1 (de) Verfahren zur erzeugung eines strahles von gas und tröpfchen, ausrüstung und düse zur durchführung dieses verfahrens
EP0990801B1 (de) Verfahren zur isothermen Kompression von Luft sowie Düsenanordnung zur Durchführung des Verfahrens
EP1931478B1 (de) Zweistoffzerstäubungsdüse
DE1958610C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Zersprengen oder Zerstäuben eines freifallenden Flüssigkeitsstromes
DE3116660C2 (de) Mehrstoff-Zerstäuberdüse
AT409235B (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von metallpulver
DE2165340B2 (de) Verfahren und vorrichtung zum prallstrahlmahlen feinkoerniger und pulverfoermiger feststoffe
DE19758557A1 (de) Niederdruckzerstäubungsvorrichtung mit mehreren benachbarten Zweistoffdüsen
DE10319582B4 (de) Zweistoffsprühdüse
EP0924460A1 (de) Zweistufige Druckzerstäuberdüse
DE19711405A1 (de) Vorrichtung zur Feinstzerstäubung von Metallschmelzen der Pulverproduktion und Sprühkompaktierung
WO2003033900A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum zerstäuben von flüssigkeiten mit hilfe von gasströmen
DE69005435T2 (de) Turbinenmotor mit nadelinjektor.
DD280049A5 (de) Universaler spruehkopf
EP1224980A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines Aerosols
EP1004821B1 (de) Vorrichtung zur Zerstäubung flüssigen Brennstoffs für eine Feuerungsanlage
CH709630A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Fokussieren eines aus einer Ausgabeöffnung einer Ausgabevorrichtung einer Jet-Vorrichtung ausgegebenen viskosen Mediums.
DE10152430C1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Verdunstung einer Flüssigkeit
US20240288014A1 (en) High helix, high mass-flow device and method
EP1182270A1 (de) Einrichtung zum Zerstäuben von flüssigen Medien, insbesondere flüssigen Schmelzen
EP0084186A1 (de) Schneekanone
DE1025731B (de) Vorrichtung zum Steuern von Fluggeraeten mit Staustrahltriebwerk oder Ringfluegel

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee