DE2453327A1

DE2453327A1 - Verfahren und vorrichtung zum beschicken von behaeltern mit pulver

Info

Publication number: DE2453327A1
Application number: DE19742453327
Authority: DE
Inventors: John Joseph Dunkley
Original assignee: Davy International Ltd
Current assignee: Kvaerner Engineering and Construction UK Ltd
Priority date: 1973-11-14
Filing date: 1974-11-11
Publication date: 1975-05-15
Also published as: DE2453327C2; JPS5090488A; JPS5643921B2; GB1484670A; US3955606A

Description

DAVY INTERNATIONAL LIMITED, 15 Portland Place, London, WlA 4DD,.England

Verfahren und Vorrichtung zum Beschicken Von Behältern mit Pulver

Die Erfindung betrifft ein' Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Beschicken eines zylindrischen Behälters mit Metallpulver.

Bei der Herstellung von Produkten aus Metallpulver wird eine bestimmte Menge des Metallpulvers in einen ela<stischen Behälter gegeben und der Behälter einem isostatischen Druck unterworfen. Obgleich für ein isostatisches Verdichtungsverfahren ein. Pulver empfohlen wird, bei dem die Partikelgröße in einem speziellen Bereich liegt, besteht das tatsächlich verwendete Pulver aus einer Mischung verschiedener Partikelgrößen. Man hat festgestellt, daß ein verdichteter Artikel eine verbesserte Oberflächenbeschaffenheit besitzt-, wenn die feineren Partikel an der Außenfläche des Artikels verteilt und die größeren oder gröbere Artikel innerhalb der Feinpartikellage enthalten sind.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Beschicken eines zylindrischen Behälters mit Metallpulver sowie eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung vorzuschlagen, wobei eine gewünschte Verteilung der Partikel erzielbar ist.

Gemäß einem ersten Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Beschicken eines zylindrischen Behälters mit Metallpulver fällt das Pulver aus dem Auslaß eines Vorratsbehälters in der Form eines kontinuierlichen, divergierenden Vorhanges von kreisförmiger Spur.in horizontalem Schnitt, wobei die Achse des Vorhangs und die Längsachse des Behälters koaxial zueinander liegen, so daß der divergierende Vorhang gegen die Innenwand des Behälters gerichtet ist und das Pulver in dem Behälter so abgelagert wird, daß die feineren Partikel des Behälters eine äußere Schicht bilden, die die schwereren, größeren und gröberen Partikel umgibt.

Zum Beschicken eines Zylinders mit hinreichender axialer Länge erweist es sich als zweckmäßig, wenn der Auslaß des Vorratsbehälters zu Beginn in dem Behälter an einer Stelle positioniert wird, die über dessen Boden liegt, wobei danach der Auslaß relativ zu dem Boden des Behälters mit solcher Geschwindigkeit angehoben wird, die im wesentlichen gleich der Geschwindigkeit ist, mit der die Höhe des positiven Pulvers in dem Behälter zunimmt.

Während oder nach den Beschicken des Behälters mit Pulver kann der Behälter Vibrationen ausgesetzt werden.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zum Beschicken eines zylindrischen Behälters mit Metallpulver einen Vorratsbehälter für das Pulver auf, der an einem Ende eine kreisförmige Öffnung sowie einen

konischen Einsatz aufweist, ,.der sich von außen in die Öffnung des Vorratsbehälters erstreckt,, wobei der Teil des Einsatzes mit dem größten Durchmesser außerhalb der Öffnung positioniert ist und der Einsatz und die Begrenzung der Öffnung zusammen einen Ringkanal bilden, der als Auslaß aus dem Vorratsbehälter dient.

Der Einsatz kann an einer Stange befestigt sein, die sich koaxial durch die öffnung erstreckt,.wobei durch Verschieben der Stange in Längsrichtung der Einsatz relativ zu der Öffnung verschoben werden kann, so daß auf diese Weise die Größe des Ringkanals einstellbar ist·

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Vorratsbehälter am unteren Ende eines vertikalen Rohres befestigt, wobei das Innere des Rohres mit dem Inneren des Vorratsbehälters in Verbindung steht und das Rohr auf einer Bühne befestigt ist; die Bühne , das Rohr und der Vorratsbehälter sind vertikal in einem Rahmen durch einen Elektromotor verschiebbar.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Im einzelnen zeigen:

Pig. 1 einen Axialschnitt eines Pulver-Vorratsbehälter -gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Pulver-Vorratsbehälters, der in einem festen Rahmen vertikal verschiebbar ist; und

Fig. 3 und 4 Diagramme mit Meßergebnissen zur Erläuterung der Erfindung.

Nach Fig. 1 weist ein Pulver-Vorratsbehälter einen zylindrischen Topf 1 aus Metallblech auf, der an einem Paar zylindrischer Gußstücke 2 und 3 sowie einer zylindrischen Düse 4 angeschraubt ist. Die Gußstücke 2 und besitzen mehrere radiale Rippen zum Halten mittiger Lagerelemente 5,5a. Die am unteren Ende des Vorratsbehälters

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angeordnete Düse besitzt einen hohlen Zentrieransatz 6, dessen unteres Ende eine öffnung 7 bildet. Ein kegelstumpf förmiger Einsatz 8 ist an einem Ende einer Stange 9 befestigt, die sich durch die Öffnung 7 erstreckt und in den Lagerteilen 5,5a gehalten ist. Der obere Endabschnitt 10 der Stange ist mit Gewinde versehen und trägt eine Mutter 11, die auf einem Abstandselement 12 aufsitzt, das an seinem unteren Ende an dem zylindrischen Gußstück 2 anliegt. Durch Drehen der Mutter 11 wird die Stange axial in dem Topf 1 verschoben, so daß der Einsatz 8 ebenfalls verschoben wird und sein oberes Ende in die Öffnung 7 eingefahren oder aus der Öffnung 7 freigegeben wird. Die die Öffnung bildende Begrenzung und die Schrägfläche des Einsatzes 8 bilden einen Ringkanal 14, der als Auslaß aus dem Vorratsbehälter dient.

Wenn der Vorratsbehälter Metallpulver enthält, fließt es durch den Ringkanal am unteren Ende desselben in Form eines kontinuierlichen, divergierenden Vorhangs aus. Zum Füllen eines Behälters mit Pulver kann der Vorratsbehälter am oberen Ende des Behälters angeordnet werden, so daß der divergierende Pulvervorhang, der aus dem Auslaß des Vorratsbehälters austritt, gegen die Innenwand des Behälters gerichtet ist. Das auf die Innenwand des Behälters treffende Pulver wird von dieser nach innen abgelenkt, wobei die feineren Partikel des Pulvers wesentlich weniger abgelenkt werden als die schwereren und groben Partikel. Man hat festgestellt, daß sich das Pulver in dem Behälter so ablagert, daß die feineren Partikel des Pulvers eine äußere Lage ergeben, die die schwereren, gröberen Partikel umgibt.

Wenn ein zylindrischer Behälter von beträchtlicher axialer Länge beschickt werden soll, dann sollte der Topf 1 am unteren Ende eines vertikalen Rohres 20 (Fig.2) befestigt werden. Das Innere des Rohres 20 steht in Verbindung mit

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dem Inneren des Vorratsbehal'ters 1 und der Auslaß aus dem Vorratsbehälter ist koaxial auf das offene Ende eines Behälters 21 ausgerichtet, der mit Pulver beschickt werden soll. Der Behälter 21 wird in einem Rahmen 22 gehalten und das Rohr 20 wird auf einer horizontalen Bühne 2 3 befestigt, welche mit Rollen 24 ausgerüstet ist, die auf vertikalen Schienen 25 am Rahmen 22 laufen. Ein Einfülltrichter 26 erstreckt sich in das Rohr 20, so daß Pulver in das Rohr eingefüllt werden kann, das dann in den Vorratsbehälter 1 durch den Trichter gelangt. Die Bühne 23 trägt wenigstens drei, nicht dargestellte Muttern, die auf vertikalen Schrauben befestigt sind, deren obere Enden bei 27 angedeutet sind. Diese Schrauben werden gemeinsam durch Ketten 28 gedreht, die über Ritzel am oberen Ende der Schrauben laufen und von einem Motor 30 angetrieben werden. ■

Zum Füllen des Behälters 21 wird der Antriebsmotor 30 so eingeschaltet, daß die Bühne mit Rohr 20 und Vorratsbehälter 1 solange abgesenkt werden, bis das untere Ende des Vorratsbehälters sich in den Behälter 21 erstreckt und über dem Boden des Behälters positioniert ist. Dann wird Pulver in den Vorratsbehälter 1 übor den Trichter.26> und das Rohr 20 eingegeben, welches dann aus dem Vorratsbehälter in der Form eines zusammenhängenden, divergierenden Vorhangs von kreisförmigem Querschnitt in einer querliegenden Ebene austritt und auf die Innenwand des Behälters 21 trifft, und auf diese Weise beginnt, den Behälter zu füllen. Der Motor wird dann so geschaltet, daß er den Vorratsbehälter 1 im wesentlichen mit gleicher Geschwindigkeit anhebt, mit der die Höhe des abgesetzten Pulvers in dem Behälter 21 zunimmt. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis der Behälter im wesentlichen bis oben hin ge- ' füllt ist. Während des Füllens oder alternativ nach dem Füllen kann der Behälter mit einem unter diesem angeordneten Vibrator 31 gerüttelt werden. Die Vibration fördert

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die Verdichtung des Pulvers und gleicht die Oberfläche des Pulvers in demBehälter aus.

Die sich ergebende Größenverteilung der Partikel in dem Behälter, ausgehend von der außenwand nach innen, erweist sich als äußerst zufriedenstellend, weil dann, wenn der Behälter 21 nachfolgend in einer isostatischen Presse abgesetzt und das Pulver verdichtet wird, das sich er-r gebende Endprodukt einerseits frei von Verwindungen längs seiner Achse oder von sonstigen Fehlern Lst und andererseits die feinen Pulverteilchen eine sehe gute Oberflächenbeschaffenheit des Knüppels oder sonstigen Endprodukts ergeben. Der Knüppel kann danach aufgeheizt und durch die Ziehform einer Extrusionspresse extrudiert werden.

Zur Erläuterung der überlegenen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Laden eines Behälters mit Metallpulver wurde beispielsweise ein Behälter gemäß der von der Erfindung gegebenen Lehre mit Pulver beschickt und mit einem anderen Beschickungsverfahren verglichen, bei dem-cks Pulver in dem Behälter längs dessen Mittellinie einliefe In beiden Fällen wurde ein Grobpulver mit einer mittleren Partikelgröße von 2 50 Mikron verwendet* Proben des Pulvers wurden dann aus der Mittellinie und dem äußeren Randbereich des Behälters entnommen und gesiebte Die festgestellten Meßergebnisse sind in den Fig.. 3 und 4 erläutert und in der nachfolgenden Tabelle aufgeführte Man sieht sogleich,, daß die Mittellinienfüllung etwa rauheres Pulver auf der Oberflache als in der Mitte ergibt, wohingegen die Ringfüllung gemäß der Erfindung im Randbereich ein sehr viel feineres Pulver ablagert als in der Mittel«

Kumulative Sieb-Analysen

Sieb Mikron	Mittellinienfüllung Oberfläche Mitte	100	Ringfüllung Oberfläche Mitte	100
1000	100	81,3	100	58,6
500	72,8	53,2	93,9	25,7
250	39,7	40,3	75,2	17,5
180	28,4	30,5	63,4	12,9
150	21,5	22,5	54,1	9,0
106	14,8	11,8	42,5	5,3
75	7,9	8,8	26,4	.4,2
63	5,9	3,8	20,9 ■	2,3
43	2,6	10,0

Die Erfindung ermöglicht.eine zweckmäßigere Verwendung von Pulver, das durch Atomisieren eines Stromes aus geschmolzenen Metall gewonnen wurde, bei der Herstellung ~ von Knüppeln aus verdichtetem Pulver. Bei der Atomisierung wird Pulver erzeugt, dessen Partikel .größenmäßig im weiten Bereich schwanken, und daher ist es notwendig gewesen, das Pulver zu sieben, um wenigstens jene Pulveranteile zurückzuhalten, bei dem die Partikelgröße für eine zufriedenstellende Oberflächenbeschaffenheit des aus dem Pulver gebildeten Pulver^-Knüppels zu groß ist. Das bedeutet, daß ein gewisser Anteil des durch Atomisierung erzeugten Pulvers für die Pulververdichtung bislang nicht verwendbar war.

Dagegen ermöglicht die Erfindung die Verwendung eines weit größeren Pulveranteiles des durch die Atomisierung erzeugten Pulvers, bei der Herstellung eines verdichteten Knüppels, weil die größeren Partikel automatisch mehr zur

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Mitte des Behälters zu sich absetzen, während die feineren Partikel eine die größeren Partikel außen umgebende Schicht bilden.

Die Erfindung ermöglicht die Herstellung eines zufriedenstellenden Knüppels aus einer Mischung von feinem Pulver und sauberen Metallschleifspänen, d.h. Späne, die beim Metallschneiden oder bei der spanabhebenden Bearbeitung von Metall anfallen. Dabei brauchen die Metallspäne keineswegs exakt die gleiche Zusammensetzung wie das Metallpulver zu haben. Die Mischung wird in den Vorratsbehälter gegeben und beim Beschicken des Behälters bilden die feineren Pulverteilchen eine äußere Lage oder Schicht, die die Späne umgibt.

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Claims

Ansprüche

1. Aus verdichtetem Metallpulver bestehender Knüppel, wobei das Pulver Par.tilcal verschiedener Größe enthält, gekennzeichnet durch eine äußere Schicht aus den feineren Partikeln des Pulvers, die die schwereren, gröberen Partikel im Inneren umgibt.

2. Knüppel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gröberen Partikel aus Metallspänen bestehen.

3. Knüppel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er einem isostatischen Kompressionsverfahren unterzogen ist.

4. Verfahren zur Herstellung des Knüppels nach einem der Ansprüche 1-3, insbesondere zum Beschicken eines zylindrischen Behälter ; mit Metallpulver, bei dem das Pulver aus dem Auslaß eines Vorratsbehälters in den Behälter fällt, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver in Form eines divergierenden, kontinuierlichen Vorhangs von kreisförmiger Spur in einer horizontalen Querschnittsebene aus dem Vorratsbehälter (1) abgegeben wird, wobei die Achse des Vorhangs und die Längsachse des Behälters (21) koaxial zueinander liegen, so daß der Vorhang gegen die Innenwand des Behä lters (21) so abgesetzt wird, daß die feineren Partikel des Pulvers eine äußere Schicht. bilden, die die schwereren, gröberen Partikel umgibt.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß des Vorratsbehälters (1) in den im Behälter (21) bis über dessen Boden gebracht wird und danach mit einer Geschwindigkeit angehoben wird, die im wesentlichen ■ gleich,.derjenigen Geschwindigkeit ist, mit der die Höhe des in dem Behälter (21) abgesetzten Pulvers zunimmt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5., dadurch gekennzeichnet, daß während oder nach dem Beschicken des Behälters (21) mit Pulver der Behälter (21) gerüttelt wird»

7. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 4-6 zum Beschicken .eines zylindrischen Behälters mit Metallpulver, mit einem Vorratsbehälter für das Pulver, der an einem Ende eine Öffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (7) kreisförmige. Form besitzt; daß ein konischer Einsatz (8) in die Öffnung (7) vom Äußeren des Vorratsbehälters· (1)' her so einfahr-= bar istj daß der Einsatzteil mit größtem Durchmesser · außerhalb der Öffnung verbleibt? und daß der Einsatz und die Wand (6) der Öffnung zusammen einen Ringkanal (7) bilden₅ der als Auslaß aus·dem Vorratsbehälter (1) diente

S „ Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet_? daß-der Einsatz an einer Stange (9) befestigt is^:;₉ die sich koaxial durch die Öffnung erstreckt und in Längsrichtung verschiebbar ist, so daß der Einsatz in der Öffnung verschiebbar isto

9 ο Vorrichtung nach Anspruch S₉ dadurch gekennzeichnet_s daß der Vorratsbehälter (1) zylindrische Form besitzt; daß die öffnung mittig an einem Ende vorgesehen ist und daß die Stange in der Achse des Vorratsbehälters verfahrbar isto

IQ. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter vertikal befestigt ist und daß eine Hebevorrichtung (27,28,30) für den Vorratsbehälter (1) vorgesehen ist.

11.Vorrichtung nach Anspruch IQ,dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter. (1) am unteren Ende eines vertikal stehenden Rohres (20) befestigt ist, dessen Inneres mit dem Inneren des Vorratsbehälters (1) in Verbindung steht, wobei das Rohr auf einer Bühne (23) befestigt ist und dieBühne zusammen mit Rohr und Vorratsbehälter in einem Rahmen (22) von der Hebevorrichtung vertikal verschiebbar ist.

1£ Vorrichtung nach Anspruch H, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Vorratsbehälter (1) gegenüberliegenden Ende des Rohres (20) ein Trichter (26) vorgesehen ist, der zum Beschicken des Rohres mit Pulver in das Rohr mündet.

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