DE2108050A1

DE2108050A1 - Vorrichtung zum Herstellen von Metallpulver

Info

Publication number: DE2108050A1
Application number: DE19712108050
Authority: DE
Inventors: Vincent Nathan Ypsilanti Greene jun Robert Leroy Ann Arbor Mich DiGiambattista (V St A )
Original assignee: Kelsey Hayes Co
Current assignee: Kelsey Hayes Co
Priority date: 1970-02-19
Filing date: 1971-02-19
Publication date: 1971-08-26
Also published as: SE373055B; BE763223A; FR2078853A5; DE2108050B2; GB1304168A; CA937373A; NL7102265A; US3658311A; CH524416A

Description

Dr. Ing. H Negenehnk

Dipl. !ng. H. Hßuck

Dipl. Phys. W. Schmitz

8 Manchen 15, Mozarkf r.33

Tel. 5 38 Oi 86

Kelsey-Hayes Company

58481 Huron River Drive, 12. Februar 1971

Romulus, Michigan 48174,USA Anwaltsakte M-I475

,ui · Herstellen von Metallpulver

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vor richtung zum Herstellen von
Metallpulver.

Die Verwendung pulvernetallurglscher Verfahren zur Herstellung von Bauteilen, die sich zur Verwendung bei hohen 'Temperaturer; eignen,' hat zu einem steinenden Bedarf an äußerst reinen Metallpulvern

hitzebeständig Legierungen geführt, die sich zu festen Bauteilenj

j mit einer theoretischer: Dichte von nahezu 10O^ verdichter; lassen. ^: Um die Störeir.fl'u-xe vor. Verunreinigungen, und insbesondere von . Oxyden, auf die hochtet-peraturbeständigeri Eigensehafen der aus
derartigen Metallpulvern hergestellten Bauteile auszuschalten,müs-^; sen derartige Pulver in einer im wesentlichen trockenen Inertgasatmosphäre zubereitet und verarbeitet werden. Üblicherweise v/erden: hitzebeständige. Metallegierungspulver durch Dampfzerstäubung eines Schmelzbades der Metallegierung in einer hermetisch gekapselten
Kammer hergestellt, die gewöhnlich mit einem geeigneten Inertgas, ^! beispielsweise Stickstoff, Helium, Argon oder einem Gemisch dieser Gase gefüllt ist, um eine Abkühlung und Verfestigung der Metall-

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partikel ohne nennenswerte Verunreinigung ^u erreich^!' . Dabei werden die geschmolzener, zerstäubten Ketallpartlk-vl gewöhnlich ar.. oberen Ende eines die oammelkammer bildenden Behälters eince.. erer, ..ind die Partikel werden während ihrer durch cii-j or::\v.'er;:raft hervorgerufenen Bewegung zum unteren Abschnitt dec Behälters ir ζ ■-J nehmendem Maße gekühlt und verfestigt und anschließend dem un'-.erer: j Behälterende derart entnommen, daß jegliche Verunreinigung unterbunden wird,
i

■ Bei der Herstellung von gaszerstäubtem Metallpulver "..nter Verwen-

j dung von Inertgasen als WärmeaustauEchrnittel ergibt sich eine !

ständige Schwierigkeit durch das feste Volurr.^r cen in der £arr:r:.el-I kammer eingeschlossenen Gases, das nach Einsetzen der Gaszerstäu- ! bung rasch überhitzt wird, was zu einer entsprechenden Drucker-

I
■j höhung führt, so da-3 die Sammelkammer zwecks Druckentlastung er.t-

lüftet werden mu;3. Diese Umstände bedingen eine Verringerung der Dichte der in der Sammelkammer befindlichen Inertgasfällung und

j somit eine entsprechende Verringerung der Wärmeübergangszahl. Da-

ι bei handelt es sich um einen dynamischen Vorgang, der ständige ! Veränderungen des Zerstätbungsmilieus verursacht, was zu unstabilen Gaszerstäubungsbedingungen und damit einhergehenden Verschmutzungen der Düse und Schwankungen der PartikelgröSe der zerstäubter. Masse führt. In manchen Fällen treten weitere Schwierigkeiten auf, beispielsweise ein Sintern und/oder Zusammenschmolzen der Metallpartikel, der Anfall hoHbr Pulverteilchen, in deren Innerem Inertgas eingeschlossen ist, oder ein unzulässiger Wärmestaub Im Inne- ι ren der Sammelkammer. Aus diesen Gründen wird die während eines einzelner: Arbeitsablaufes verstäubte Metallmenge üblicherweise

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relativ klein gehalten, um eine oder mehrere der eben erwähnten . Schwierigkeiten, die eine erhebliche Störung des Gaszerstsubungs-

verganges bedeuten, zu unterbinden.

, SrfindunnsgemüS soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die die Zerstäubung verhältnismäßig großer Mengen metallischer Verbindungen in einer! verhältnismäßig langen Arbeitsablauf ermöglicht ui:d dabei im wesentlichen stabile Betriebsbedingungen aufrecht erhält, so da ⁵ sich eine optimale Gaszerstäubung des Schmelzbades sicherstellen läßt und Metallpulverpartikel in der erwünschten Größen- :

Ordnung und mit dem erwünschten Reinheitsgrad herstellen lassen. ^;

j Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält einen aufreehtsteherden, länglichen Behälter, der eine Hauptsammeikammer bildet, die an : ! ihrem oberen Ende mit einer Einlaßdüse, über die zerstäubte, geschmolzene Metallpartikel in die Kammer geführt werden, und an ihrem unteren Ende mit einer Auslaiöffnung versehen ist, über die die erstarrten Metallpartikel aus der Kammer ausgefördert werden. Die Hauptsammelkammer ist mit einem Inertgas gefüllt, das eine Abkühlung und Verfestigung der Metall partikel während ihrer Bewegung, von der Sinla.Bdüse zur Ausla.B5f fnung bewirkt. Die vom Inertgas aufgenommene Wärme wird ständig durch Kühlleitungen abgeführt, ' die mit der Hauptsamme!kammer in Verbindung stehen, wodurch eine

j Gasüberhitzung und eine Druckerhöhung, die eine übermäßige Entlüftung der Saramelkammer erfordert, vermieden werden. Die Vcrrich-|

tung enthält ferner eine in der Sammelkammer angeordnete Ablenk- ^;

einrichtung, die eine möglicherweise unrichtig in die Sairürielkammerj eingeführte, geschmolzene Metallmenge abfängt und ablenkt, wodurch)

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eine Verunreinigung und ein Verstopfen der Bauteile der Vorrich- : tung und des bereits erzeugten Metallpulvers verhindert wird. Die , Vorrichtung enthält ferner eine Regeleinrichtung, die die Druck- ; differenz zwischen der Schmelzkammer und der Sammelkammer ständig ' überwacht und für eine Regulierung der Inertgaszufuhr und -abfuhr zu und aus der Sammelkammer sorgt, so daß sich optimale Betriebsj bedingungen aufrechterhalten lassen. Mit der Auslaßöffnung des Behälters steht eine Hilfssammelkammer in Verbindung, in der die Pulverteilchen während ihrer Berührung mit einer in der Hilfssammelkammer angeordneten, gekühlten Tragplatte weiter abgekühlt werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen.Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht der Hauptsammeikammer und der Schmelzkammer, wobei die Druckfühler und Steuereinrichtungen gezeigt sind, die zur Regulierung des zwischen diesen Kammern herrschenden Druc^unterschiedes dienen,

! Fig. 3 eine schematisehe Teildarstellung einer Gaszerstäubungs

düse zur Zerstäubung einer Metallschmelze,

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Pig. 4 eine vergrößerte Teildarstellung des unteren Abschnittes, der Hauptsammeikammer mit einem oberhalb der Auslaßöffnung angeordneten Ablenkkegel,

Fig. 5 eine vergrößerte Seitenansicht der in Pig. I gezeigten

j Hilfssamrnelkammer, '

Fig. 6 einen Schnitt der in Pig. 5 gezeigten Hilfssammelkammer '. längs der Linie 6-6, und

Fig. 7 einen vergrößerten Schnitt der gemäß Pig. 1 an die Haupt sammelkammer angeschlossenen Wärmeaustauschleitungen.

Wie die Fign. 1 und 2 am deutlichsten zeigen, enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung mehrere miteinander verbundene Behälter, die eine Vakuumschmelzkammer 10, eine Hauptsammeikammer 12, eine Hilfssammelkammer 14 und ein Samrnelgehäuse 16 bilden. Der die Schmelzkammer 10 bildende obere Behälter ist mit einer geeigneten Heizvorrichtung versehen, so daß sich ein Block des zu zerstäuben-j

den Metalls schmelzen läßt, und enthält ferner eine Gießvorrich- j tung, durch die das Schmelzbad in regulierten Mengen in die Gaszerstäubungseinrichtung eingegeben werden kann. Die Schmelzkammer läßt sieh hermetisch abdichten, so daß die Erhitzung der zu zerstäubenden Metallcharge unter Vakuum oder in Anwesenheit einer trockenen Inertgasatmosphäre vorgenommen werden kann und dadurch eine nennenswerte Oxydation vermieden wird.

Der die Schmelzkammer 10 bildende Behälter ist über einen Flansch 18 mit dem oberen Abschnitt 20 eines länglichen Behälters, der die

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Hauptsararaelkaiiimer 12 bildet, verbunden. Eine Gaszerstäubungsdüse bekannter Bauart ist an oder nahe dem Verbindungsflansch 18 angeordnet, wodurch die Metallcharge unter Zerstäubung in den oberen .Hlndabschnitt der Hauptsammelkammer in Form fein verteilter flüssiger Metalltröpfchen eingefördert wird, die während des Durchwanderns ihres nach unten führenden Bewegungspfades erstarren. Eine der verschiedenen, verwendbaren Zerstäubungsdüsen ist beispielsweise in Pig. 3 gezeigt und enthält einen Gie3triehter 22 mit einem nach unten verlaufenden Schacht 24, der mit einer öffnung versehen ist, durch die der geschmolzene Metallstrorn 26 ausgefördert und aufgespalten oder zerstäubt wird, wenn er in Berührung mit einem oder mehreren Hochdruckgasstrahlen 28 kommt, die aus mehreren Düsen JO ausgestoßen werden, welche konvergent und in Umfangsrichtung verteilt gehaltert sind. Während eines Zerstäubungablaufs wird das geschmolzene Metall mittels eines Tiegels 31 ständig in den Trichter nachgefüllt. Anstelle der in Fig. 3 bei- j spielsweise gezeigten Düseneinrichtung lassen sieh auch andere j Gaszerstäubungseinrichtungen und andere Einrichtungen zum Aufspal-j ten einer geschmolzenen Metallcharge in Tropfen gewünschter Größe ' verwenden.

Der die Hauptsammelkammer 12 bildende Behälter besteht aus dem oberen Abschnitt 20, einem mittleren zylindrischen Abschnitt 32 und einem unteren konischen Abschnitt 34, die hermetisch abgedichtet miteinander verbunden sind. Die nach unten und außen gerichtete Neigung der Wände des oberen konischen Abschnittes 20 ermöglicht ein divergentes Auseinanderströmen der zerstäubten Metallpartikel, ohne daß diese, solange sie sich noch im geschmolzenen

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Zustand befinden, auf die Seitenwände des Behälters auftreffen, . wenn sie an einer Stelle in die Hauprsamme!kammer eingespritzt werden, die im wesentlichen der Lage des die Einlaßdüse enthaltenden Verbindungsflansehes l3 entspricht. Die geschmolzenen Metallparti-¹' lcel fallen unter dem Einfluß der Schwerkraft durch den mittleren j zylindrischer Abschnitt 32 nach unten und werden dabei zunehmend ! abgekühlt und schließlich zu kugelförmigen Teilchen des gewünsch- ; ten Größenbereichs verfestigt. Die verfestigten Metallteilchen geraten schließlich in Anlage an die Innenflächen des unteren konischen Abschnittes 34 und werden nach unten zu einer geflanschten '■■ Aus la.!!öffnung 36 geführt, über die sie in die Hilfssammelkammer i

14 ausgefördert werden. Um eine unerwünschte Reaktion zwischen der, heißen Metallpartikeln und dem die Sammelkammer'bildenden Behälter* zu unterbinden, bestehen die Abschnitte 20, 32 und 34 vorzugsweise aus rostfreiem Stahl, der einer Oxydation widersteht, wenn er einer Luftatnosphäre ausgesetzt wird. !

; Zur weiteren Abkühlung der die Hauptsammeikammer verlassenden zer-J stäubten Metallpartikel ist der untere konische Abschnitt 3-4 vcrjzugsweise gekühlt, beispielsweise durch eine Reihe vcn Kühlschlangen 3o, di-3 in wiJraeleitfähiger Berührun.; mit den Auienflächen des unteren Absc-xitres stehen und diese:! bei Urr.wälzung eines geei,-ne~en Kühl:.:ittelf·: durch die Kühlschlangen Wärme entziehe::. Zuir. Kühlen des unteren Endabschnittes der SanunelkaMiner läßt r:ic'- ncr- ■ males Leitun_c.rswasser oder eines der bekannten Kältemittel verv/enden.

Zusätzlich zur unmittelbaren Kühlung der Wände der Samm?!kammer, j beispielsweise durch die Kühlsc-:lar~er. 3S, wird ein wei^orer

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Wärmeentzug yon dem in der Hauptsamme1 kammer befindlichen Inertgas

durch zwei Wärmeaustauschleitungen (s. Firn. 1 und 7) erreicht,die I
in Längsrichtung des mittleren zylindrischen Abschnittes 32 ver-

! laufen und sich im wesentlichen diametral gegenüberliegend ange-

j ordnet sind.

Jede der Wärineaustausehleitungen ist von identischer Bau- und Be-' triebsweise, und daher wird lediglich eine einzige Wärmeaustauschschleife im einzelnen beschrieben. Wie Fig. 1 zeigt, sind zwei ge-.

flanschte Einlaßstutzen 40 mit dem oberen Ende des mittleren zylindi rischen Abschnitts 32 verbunden und stehen mit dem Inneren der Hauptsarnmelkammer an einer Stelle in Verbindung, die derjenigen ; Stelle entspricht, an der das Inertgas die höchste Temperatur hat._; Das Inertgas wird über die beiden Einlaßstutzen in eine U-förmige

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Leitung 42 gesaugt (s. Fig. 7), die einen konischen Filter 44 ent-j

!hält, der äußerst feinkörnige, im Gas mitgeführte Metallpulverpar-;

j ' i

tikel zurückhält. Das gefilterte Gas strömt anschließend über die ;

;Wärrneaustauschflachen eines Wärmetausch-Rohrbündels 46, das über i

^!die Versorgungsleitungen 48 an eine Kühlmittelquelle angeschlossen! 'ist, die beispielsweise V/asser oder ein bekanntes Kältemittel ent-: hält.

jDas Absaugen des inerten Wäremaustauschgases aus dem oberen Ende der Hauptsamnelkanmer, das zu einer Gasströmung durch den Filter Iund das Wärmeaustauschbündel führt, wird durch ein Unterdruckge- !blase erreicht, das einen Lüfter 50 und einen Motor 52 enthält, die in Axialrichtung im unteren Abschnitt der U-förmigen Leitung 42 angeordnet sind, wie Fig. 7 am deutlichsten zeigt. Das gekühlte

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und gefilterte, vom Gebläse ausgeförderte Gas strömt nach unten und in die Auslaßstutzen 54 (s. Pig. l), die am unteren Ende des ^! mittleren zylindrischen Abschnittes 32 befestigt sind und mit der Hauptsammelkammer, in die das gekühlte Gas befördert wird, in Ver-

bindung stehen. Die Kühlschleifen sorgen somit für eine ständige ^; Umwälzung und Kühlung des Wärmetausch-Inertgases im Gegenstrom zur!

Fließrichtung des Metallpulvers. Der durch das Gebläse in jeder j

Wärmeaustauschschleife erzeugte Unterdruck sorgt für eine Druckverringerung des Inertgases am oberen Ende der Hauptsammeikammer, was;

l sich unterstützend auf die Stabilisierung des aus dem Trichter atis*

fließenden Metallstroms 26 und auf die Unterbindung eines unregel-j

mäßigen Betriebsverhaltens und/oder Verstopfens der Zerstäubungs- I

j düse auswirkt. ;

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ferner vorzugsweise ein ι gelochter Ablenkkegel 56 vorgesehen (s. Fig. 4), der im unteren Endabschnitt der Hauptsammelkammer an der geflanschten Auslaßöff- ! nung 36 angeordnet ist. Der Ablenkkegel 56 dient zum Abfangen und Aufspalten und/oder Ablenken eines nach unten strömenden, geschmolj zenen Metallstrahls, wie er bei einer unerwünschten Störung der Gaszerstäubungsdüse entsteht, wodurch das geschmolzene Metall, das sich andernfalls mit bereits angesammelten Metallpulverpartikeln verschmelzen und agglomerieren würde, an einem unmittelbaren Betreten der Hilfssammelkammer 14 gehindert wird. Der Ablenkkegel 56 ist derart ausgebildet, daß die verfestigten Metallpartikel während des normalen Betriebs durch die darin vorgesehenen öffnungen wandern und nach unten in die Hilfssammelkammer gelangen. Infolge der besonderen, in Fig. 1 gezeigten Anordnung ist die Düsenöffnung l8, in der die Gaszerstäubungseinrichtung angeordnet ist, ferner :

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vertikal fluchtend gegenüber der geflanschten Auslalöffnung 36, über der der Ablenkkegel liegt, angeordnet. Der Ablenkkegel kann gegenüber der in Fig. 4 gezeigten Lage nach oben in einen Bereich oer Hauptsammelkammer verschoben sein, an dem die auf den Kegel auftreffenden Metallpartikel soweit erstarrt sind, da3 sie bei« Auftreffen auf die Maschen des Ablenkkegels nicht merklich verforrnt; werden.

Nachjäem Durchwandern des Ablenkkegels und der Auolaßöffnung ~$o der Hauptsammelkammer gelangen die verfestigten Metallpartikel in die Hilfssammelkammer, die durch einen schräg geneigten, zylindrischen Behälter 58 gebildet wird, der an seinem oberen 2nde mit einer geflanschten Einlaßöffnung 60 versehen ist, die dichtend mit der ge-· flanschten Auslaßöffnung 36 verbunden v/erden kann. An seinem unte-; ren oder im Sinne der Pign. 1 und 5 rechts gelegenen Ende ist der ; Behälter 53 dichtend mit einem Sammeltrichter 62 verbunden, in den das gekühlte Metallpulver ausgefördert wird. Wie Pig. 5 zei^t, ist;

die Wandung des Behälters 58 vorzugsweise mit einer öffnung 64 verj

! sehen, über der eine Leuchte 66 dichtend angeordnet ist, so da° ;

be
das Innere der Hilfssammelkammer l4\Leuohtet und das gesammelte Metallpulver über eine Inspektionsöffnung 68 betrachtet werden •kann, die Ln einer geflanschten, dichtend am oberen Ende des Beihälbers 53 befestigten Klappe 70 ausgebildet ist.

Wie die Pign. 5 und 6 am deutlichsten zeiger., ist im Inneren des zylindrischen Behälters 58 eine gekühlte Platte 72 angeordnet, die mit einer entsprechenden Neigung nach unten zum iJammeltrichter verläuft. Die Deckfläehe der Platte ist im wesentlichen eben ausgebildet und verläuft quer zum zylindrischen Behälter 58, wobei

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j die L"nrskanten mit einer geeigneten, nachgiebigen Dichtung 74 ver-

sehen sind, so da3 ein Hindurchtreten von Pulverpartikeln nanh un-Iten zwischen den Län~skanten der gekühlten Platte verhindert wird. Die gekühlte Platte 72 verläuft im wesentlichen über die gesamte .Länge des zylindrischen Behälters T.^:? und ist am oberen Ende mit einer Prallplatte "6 versehen, die unmittelbar unter der Einlaßöffnung 6o liegt. Die Prallplatte 7'3 besteht aus einen abriebfesten Material, das einem Abrieb, der sich aus den Auftreffen der ,Metallpartikel ergibt, widersteht. Wie Fig. 6 zeigt, M. die gefühlte Platte JZ ferner ir.it mehreren Kühlschlangen 7^- versehen,die 'in unmittelbarer Wärmeaustauschberührung mit der Plattenunterseite stehen und durch die eir geeignetes Kühlmittel umgewälzt wird, das ,'Iber die Versorgungsleitungen SO zu- und abgeführt xvird, die durch die Unterseite des zylindrischen Behälters 5^ über abgedichtete !öffnungen nach oben verlaufen.

:Die verfestigten Metallpartikel treffen bei ihrem Eintritt in die Hilfssammelkammer zunächst auf die Oberfläche der Prallplatte J6 auf ^:und rollei anschließend auf der Deckfläche der Kühlplatte nach unten, jwobei sie in unmittelbarer Wärmeleitberührung mit der Kühlplatte ; stehen, wodurch eine weitere Abkühlung der Metallpartikel erreicht jwird. Die gekühlten Metallpartikel fallen von dem unteren Rand der Kühlplatte und sammeln sich im Sammeltrichter 62, der über einen flexiblen Balg 82 mit der geflanschten Einlaßöffnung 84 auf der Oberseite des Saminelgehauses 16 verbunden ist. Am unteren inneren Ende der EinlaSöffnung 84 ist ein Stellschieber 86 angeordnet,in dessen Öffnungslage das im Sammeltrichter befindliche Metallpulver ausgefördert wird, so da3 es gesiebt und klassifiziert und an- ·

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schließend hermetisch abgedichtet verpackt werden kann, bevor es

aus dem Sammelgehäuse entnommen wird. Während der Entnahme des Metallpulvers aus dem Samme1gehäuse kann der Stellschieber oder abnehmbare Flansch 86 geschlossen werden, so daß der übrige Teil der
Anlage von der Luftatmosphäre isoliert wird.

j Mit der insoweit beschriebenen Vorrichtung läßt sich eine Gaszer-

stäubung der Metallschmelze während einer beträchtlichen Betriebsdauer durchführen, ohne daß eine Überhitzung des Wärmeaustausch-Inertgases in der Hauptsamme!kammer auftritt, so daß instabile Be-! triebsbedingungen unterbunden werden, die eine Produktion von Metallpulver mit nicht-optimalen Eigenschaften zur Folge haben. Um
sicherzustellen, daß der richtige Gasdruckunterschied zwischen der Schmelzkammer und der Hauptsammeikammer aufrechterhalten wird und J die zur Aufreehterhaltung des richtigen Druckunterschiedes erforderliche Inertgaszufuhr und -entnahme durchgeführt wird, 1st eine Re-!

geleinriehtung vorgesehen, die den Gasdruck in diesen Kammern abtastet. Wie Fig. 2 am deutlichsten zeigt, ist die Schmelzkammer 10 mit einem einstellbaren Hochdruck-Entlüftungsventil 88 versehen, j das Gas an die Umgebung ausströmen läßt, wenn der Innendruck der

ί Schmelzkammer einen vorgegebenen Maximalwert übersteigt. Normaler-!

weise wird in der Schmelzkammer ein Überdruck von etwa O,14 bis ; 0,21 ata aufrechterhalten. Der in der Schmelzkammer tatsächlich | vorhandene Druck kann an einem Druckanzeigegerät 90 abgelesen wer-! den. Die Schrnelzkammer ist ferner mit einem Druckfühler 92 versehen,

j der einen geeigneten Druckschalter bekannter Bauart enthalten kann

und mit einem Vergleichsrelais 94, einem Inertgas-Füllventil 96 : und einem liiederdrucl'-Inertgaseinlaßventil ^c elektrisch verbunden ist. In ähnlicher Vioise ist im Inneren der Hauptsammeikammer 12

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ein Druckfühler 100 angeordnet, der elektrisch mit dem Vergleichs-!

j relais 94 und einem Inertgas-Füllventil 102 verbunden ist. Die Haupfcjammelkammer selbst steht mit einer Absaugeinrichtung in Verbindung; (s. Fig. 2), die einen Zyklonabscheider 104 enthält, der an seinem, Ausgang an ein Vakuum-Eckventil 106 angeschlossen ist, dessen Aus-j laß mit einem automatischen Druckregelventil 108 verbunden ist, '<

i das elektrisch an das Vergleichsrelais 9^ angeschlossen ist. Das automatische Druckregelventil ist an seinem Auslaß mit dem Einlaß eines Gebläses 110 verbunden, das den Auslaß aes automat iac· her. Dru< regelventils mit Unterdruck beaufschlagt, so daß sich aus der Ha'up¹;-sammelkammer in Abhängigkeit von|der Schaltlage des automatischen Regelventils 108 Inertgas absaugen läßt.

Wenn während des Betriebs das zu zerstäubende Metall in die Schmel^- kammer eingegeben wurde, wird die gesamte Vorrichtung abgedichtet

-4 und bis zu einem Druck von vorzugsweise weniger als 2 χ 10 mm Hg evakuiert. Vorzugsweise wird das Schmelzen des Metallblocks gewöhnlich durchgeführt, während die Vorrichtung unter Vakuum steht, und daraufhin wird die Vorrichtung vor Durchführung des Ausgießens der Metallschmelze wieder mit einem geeigneten Inertgas,beispielsweise Argon, bis zu einem Druck von etwa 0,14 bis 0,21 ata gefüllt. Dies wird durch Betätigen und öffnen der Inertgas-Füllventile 96 und 102 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt, also unmittelbar vor Zufuhr der Metallschmelze zur Gaszerstäubungseinrichtung, herrscht in der Schmelzkammer und der Hauptsammeikammer der gleiche Druck. Da jedoch ein Differenzdruck zwischen der Schmelzkammer und der Hauptsammelkammer von Vorteil für die Erzielung eines gleichförmigen Arbeltsverhaltens der Zerstäubungsdüse und einer Stabilisierung

des zerstäubten Metallstrahls ist, wird das Verc liichsrelais 94 so eingestellt, daß ein vorgegebener Druckunterschied, beispielsweise 0,07 bis 0,14 ata zwischen der Sehmelzkarnrner und der Hauptsanruel- >.cammer erreicht wird.

Unmittelbar vor dein Gießvergang wird das Gebläse 110 eingeschaltet und das Vakuum-Eckventil 106 geöffnet, se daß Inertgas aus dor Hauptsammelkammer in einem Mengenstrom abgesaugt wird, der von der Schaltlage des durch das Vergleichsrelais 94 resteuerten automatischen Druckregel ventils I08 abhangt. Unter der Annahme, daß die erneute Füllung der Schmelzkammer und der Hauptsammelkammer zunächst bis zu einem Druck von 0,21 ata durchgeführt und das Ver-' gleiQhsrelais auf einen Druckunterschied von 0,14 ata eingestellt wurde, saugt die mit der Hauptsammelkammer verbundene Entnahmevorrichtung Inertgas aus der Hauptsammelkansiner ab, so da3 diese vor- j gegebenen Betriebsbedingungen aufrecht erhalten v/erden. Gleichzeitig mit dem Einschalten des Drucksteuergebläses 110 wird unter Druck stehendes Inertgas den Düsen J>0 der Zerstäubungseinrichtung (Fig. 3) zugeführt und Kühlmittel durch die Schlangen 38, die

i Wärmeaustausch-Rohrbündel 46 und die Kühlleitungen 78 geführt und t die Axialgebläse in den Kühlschleifen v/erden eingeschaltet, so daß | das Inertgas über die Kühlschleifen umgewälzt wird.

Bei Einsetzen des Gießvorganges wird die Schneizkammer IO infolge des Füllens des Trichters 22 von der Hauptsammelkammer 12 getrennt, und daraufhin wird zusätzliches Inertgas durch Betätigung des Inert gas-Einlaßventils 98 in die Schmelzkammer eingegeben, um während der gesamten Betriebszeit den vorgegebenen Druckpegel, beispielsweise 0,21 ata, in der Schmelzkammer aufrecht zu erhalten. Während

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der Durchführung der- Gaszerstäubung der Schmelze sucht »sich infol-

~in
ge der Temperaturerhöhur.;; des Gases/der Hauptsammeikammer und in-

Iföl e der Zufuhr von zusätzlichem Inertgas in die Hauptsammelkam-

mer über die Dünen 30 der Gaszers^übungseinrichtung ein Druck

in der Hauptsamme!kammer aufzubauen, und dieser Druckaufbau wird ständig durch den Druckfühler 100 überwacht, der mit dem Ver-

! leichsrelais 94 in Verbindungsteile, das seinerseits die Betätigung

1 .

! des automatischen Druckregelventils 103 steuert, so da'3 der Haupt- '■ 'samme!kammer die richtige Gas men ge entnommen wird. Während der ! i !

'stetigen Zerstäubung der Schmelze wird das Inertgas ständig durch j die beiden Wärmeaustauschschleifen geführt, die mit dem Inneren ; der Hauptsammelkammer in Verbindung stehen, so da? der Druck-aufbau und gleichzeitig die Menge des entnommenen Inertgases äußerst kleiiji gehalten werden und gleichzeitig sichergestellt wird, da3 eine ausreichenceDichte des Inertgases aufrechterhalten wird, so da? j sich eine zufriedenstellende Kühlung der flüssigen Metallpartikel ergibt.

Insgesamt schafft die Erfindung alec eine Vorrichtung zum Herstel-! len von Hetallpulver äußerst hohen Reinheitsgrades, die einen Behälter mit einer Haup^sammelkamnier enthält, welche mit einem Inert-igas gefüllt isu, das als Wärmeaustauschnediun dient, um die in die Kammer eingespritzten, flüssigen Metallpartikel abzukühlen und zu ■ verfestigen. Die Vorrichtung enthält ferner Wärmeaustauschleitu:,-gen zum Kühlen und Umwälzen des Wärmeaustauschgases durch die Hauptsammelkarrxier und eine gekühlte Hilfssammelkainmer, in der die kugelförmigen Pulverteilchen weiter abgekühlt werden. Geeignete

Steuervorrichtungen sind zum Aufrechterhalten der rieht:.· on Brückpegel in der Vorrichtung vorgesehen,wccurch sich Metallpulver , ^ mit optimalen physikalischen Eigenschaften herstellen lap.sen.

Claims

Patentansprüche

1.Vorrichtung zum Herstellen von Metallpulver, mit einem aufrechtstehenden, länglichenEBhalter, der eine Hauptsammelkammer enthält und am oberen Ende mit einer Einlaßdüse, über die zerstäubte, geschmolzene Metallpartikel in die Kammer geführt werden, und am unteren Ende mit einer Auslaßöffnung versehen ist, über die die erstarrten Metallpartikel aus der Kammer ausgefördert werden, wobei die Kammer mit eir.era Inertgas gefüllt ist, das den geschmolzenen Metallpartikeln zwecks Verfestigung derselben während ihrer Bewegung von der Einla^düse zur Auslaßöffnung Wärme entzieht, gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung (42, 44,46,48,5C), di-3 mit der Hauptnarnrnelkanrier (12) in Verbindung steht und dem Inertgas Warne entzieht unc das gekühlte Gas in die Kammer zurückfordert, sowie eine Lruckregeleinrichtung ('J4, 100,102,104,106,103,110), die den Gasdruck in der Kammer (12) innerhalb eines vergegebenen Druckbereichs hält.

2.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da.3 die Kühleinrichtung (-",44,46,48,5O) das Gas am oberen Ende der

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Hauptsammeikammer (12) absaugt und das gekühlte Gas am unteren Ende in die Kammer zurückführt.

3.Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da.3 zwecks Wärmeabfuhr vom Behälter mindestens ein Teil (^4) der Behälterfläche mit einem Kühlmittel in Wärmeaustauschkontakt steht.

4.Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dai3 die Einlaßdüse (18,22,24,26) senkrecht fluchtend über der Auslaßöffnung (36) angeordnet ist.

5· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine unterhalb der Einlaßdüse (18,22,24,26) in der Hauptsamme!kammer (12) angeordnete Ablenkvorrichtung (56), die einen unrichtig durch die Einlaßdüse geführten Metallstrahl abfängt und umlenkt.

Ö.Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung eine außerhalb des Behälters verlaufende Strömungsmittelleitung (42), die an ihren Enden mit den oberen bzw. unteren Kammerende in Verbindung steht, eine in der Leitung angeordnete Wärmetauscheinrichtung (46), die mit dem vorbeiströmenden Gas in Wärmetauschkontakt steht und diesem Wärme entzieht, und ein Gebläse (50) enthält, das Gas vom oberen Abschnitt der Hauptsamme1kammer (12) in die Leitung (42) und an der Wärmetauscheinrichtung (46) vorbeisaugt und das gekühlte Gas anschließend in den unteren Abschnitt der Kammer (12) zurückführt. -18-

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7· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zweiten Behälter (58) mit einer Hilfssammelkam-"' mer (14), die mit der Auslaßöffnung (36) in Verbindung steht Lind einen Träger (72) mit einer nach unten geneigten Tragfläche, längä der die Metallpartikel unter Austausch von Wärme entlang wandern* sowie eine Zusatzkühleinrichtung (78,80) enthält., die dem Träger (72) Wärme entzieht. j

S.Vorrichtung nachAnspruch 7, gekennzeichnet durch einen Sarameltrichter (62), der mit dem Auslaßende der Hilfssarfimelkammer (14)' in Verbindung steht und die aus dieser ausgeförderten, gekühltenj Metallpartikel sammelt.

9·Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge-j kennzeichnet, daß die Druckregeleinrichtung (94,100,102,104,106,j 108,110) Druckfühler (92,100), die den Gasdruck in der Haupt- j sammelkammer (12) und einer auf der gegenüberliegenden Seite der'; Einlaßdüse (18,22,24,26) angeordneten Schmelzkammer (10) abtasten, und eine von den Druckfühlern (92,100) betätigte Steuerein-j richtung (94,104,106,108,110) enthält, die den Druck in der Hauptsammeikammer (12) um einen vorgegebenen Wert unterhalb des Schmelzkammerdrucks hält.

1O.Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, da3 die Steuereinrichtung (94,104,106,108,110) eine Stellventileinrichtung (IO8) enthält, die die der Hauptsammeikammer (12) entnommene Gasmenge reguliert.

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