DE2703170C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegrif des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Bei einer solchen bekannten Vorrichtung (US-PS 31 96 192) hat die Düsenplatte zwei ringförmige Düsen zur Abgabe von Kühlmittel zum Erzeugen von Kühlmittelvorhängen. Die aus den Düsen nach unten strömenden beiden ringförmigen Kühlmittelvorhänge neh­ men die von der drehbaren Scheibe weggeschleuderten schmelz­ flüssigen Metallteilchen nach unten in ein Kühlmittelbad mit. Die Kühlmittelvorhänge dienen dabei in erster Linie zum Ablenken der Metallteilchen nach unten, um sie in das Kühlmittelbad einzuleiten, in welchem die eigentliche Abkühlung der Teil­ chen stattfindet. Nachteilig ist bei dieser bekannten Vorrich­ tung, daß als Kühlmittel nur flüssiges Kühlmittel in Frage kommt und besonderen Aufwand erforderlich macht, da das her­ gestellte Metallpulver von dem flüssigen Kühlmittel wieder ge­ trennt werden muß. Die bekannte Vorrichtung kann auch nicht für große Produktionsleistungen ausgelegt werden, d. h. zum Er­ zeugen sehr großer Mengen an Metallpulver, weil zur Abkühlung hauptsächlich das Kühlmittelbad dient, nicht aber die beiden diskre­ ten Kühlmittelvorhänge, die relativ großen Abstand von der drehbaren Scheibe haben.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art die Kühl­ einrichtung wesentlich leistungsfähiger zu gestalten, damit sich eine wesentlich größere Produktionsleistung erzielen läßt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnen­ den Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung werden die von der drehbaren Scheibe weggeschleuderten schmelzflüssigen Metall­ teilchen bereis auf ihrem Weg durch die Kühlmittelvorhänge so weit gekühlt, daß sie anschließend gesammelt und der Vor­ richtung entnommen werden können. Bei der Vorrichtung nach der Erfindung hat die Düsenplatte zur Abgabe des Kühlmittels die beiden ringförmigen Düsen, die zwei konzentrische Kühl­ mittelvorhänge verhältnismäßig geringer radialer Abmessung abgeben. In diesen beiden konzentrischen Kühlmittelvorhängen relativ geringer radialer Abmessung erfahren die weggeschleu­ derten Metallteilchen eine Auffangskühlung, sie werden aber in ihrer Fluggeschwindigkeit nicht wesentlich abgebremst und nach unten abgelenkt. Um die weiterfliegenden Metallteilchen weiter abzukühlen, wird um den zweiten Kühlmittelvorhang ver­ hältnismäßig geringer radialer Abmessung ein dritter Kühlmit­ telvorhang beträchtlicher radialer Abmessung erzeugt, und zwar mittels einer Vielzahl von Öffnungen, die sich über ei­ nen beträchtlichen radialen Bereich verteilen. In diesem dritten Kühlmittelvorhang beträchtlicher radialer Abmessung erfolgt die weitere Abkühlung und schließlich die Ablenkung der abgekühlten Metallteilchen in dem Gehäuse der Vorrich­ tung nach unten zur Herstellung von Metallpulver. Die erfin­ dungsgemäße Ausbildung der Kühleinrichtung gestattet die Ver­ wendung eines gasförmigen Kühlmittels, so daß zum Trennen von Kühlmittel und erstarrten Metallteilchen kein besonderer Auf­ wand erforderlich ist. Da die Abkühlung der Metallteilchen erfolgt, während diese durch die Kühlmittelvorhänge fliegen, die sich bei der Vorrichtung nach der Erfindung im wesentli­ chen vom Außenrand der drehbaren Scheibe ununterbrochen bis in die unmittelbare Nähe des Gehäuses erstrecken, ist kein Kühlmittelbad erforderlich. Die beiden ringförmigen Düsen brauchen auch nicht mehr in beträchtlichem Abstandvon der drehbaren Scheibe angeordnet zu werden, sondern können in al­ lernächster Nähe des Umfangs der drehbaren Scheibe angeordnet werden, da sich die dritten Düsen über den übrigen radialen Bereich der Düsenplatte erstrecken. Auf diese Weise ergibt sich erfindungsgemäß ein in radialer Richtung zusammenhängen­ der Kühlmittelvorhang von beträchtlicher radialer Ausdehnung, der in der Lage ist, die Metallteilchen auf ihrem Flug so weit abzukühlen, daß sie anschließend sofort gesammelt und entnommen werden können. Die von der drehbaren Scheibe weggeschleuderten Metallteil­ chen werden rascher abgekühlt, die Trennung der abgekühlten Teilchen von dem gasförmigen Kühlmittel, das wie erwähnt er­ findungsgemäß verwendet werden kann, ist ebenfalls einfacher. Aufgrund dieser Vorteile ist eine wesentlich größere Produk­ tionsleistung erzielbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegen­ stand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1A und 1B die Vorrichtung zum Herstellen von Metallpulver im Schnitt,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Düsenplatte,

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 1A,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Gießeinrichtung nach Fig. 1A und

Fig. 5 die Gießeinrichtung nach Fig. 4 in Draufsicht.

In den Fig. 1A und 1B ist die Vorrichtung zum Herstellen von Metallpulver im Schnitt dargestellt. Ein Gehäuse 1 der Vorrichtung kann luft­ leer gepumpt werden und hat einen mittleren zylindrischen Teil 2, einen oberen Teil 4 und einen unteren Teil 6. Der obere Teil 4 hat einen Verschlußdeckel 8, und der untere Teil 6 hat ein trichter­ förmiges Ende 9. Das Innere des Gehäuses 1 ist durch eine Düsen­ platte 10 in eine obere und eine untere Kammer unterteilt.

Die Düsenplatte 10 hat einen mittleren Abschnitt 11 mit drei ringförmigen Verteilern 52, 62 und 72. Fig. 2 zeigt den Aufbau des mittleren Abschnitts 11 der Düsenplatte 10. Der erste innere ringförmige Verteiler 52 umgibt eine mittlere Öffnung 12 der Düsen­ platte 10 und ist mit einer ringförmigen Düse 53 versehen. Der zweite, mittlere ringförmige Verteiler 62 besteht aus einem ringförmigen Raum, der einseitig durch eine Ablenkplatte 61 begrenzt ist, damit eine im wesentlichen konstante Strömung aus der ringförmigen Düse 63 austreten kann. Der dritte äußere ringförmige Verteiler 72 hat eine größere radiale Abmessung als die beiden anderen Vertei­ ler und ist mit mehreren Öffnungen 73 versehen, welche als Dü­ sen dieses Verteilers dienen. Ein innerer ringförmiger Verteiler­ kasten 75 ist an der oberen Wand des ringförmigen Verteilers 72 befestigt, damit die Strömung sich gleichmäßig auf alle Öffnungen 73 verteilt.

Eine Kühlmittelzufuhreinrichtung 40 ist an die ringförmigen Verteiler 52, 62 und 72 der Düsenplatte 10 über ein Leitungssystem angeschlossen, damit spezifische Massenströmungen zu jedem ring­ förmigen Verteiler geleitet werden können. Das Leitungssystem hat drei äußere ringförmige Leitungen 41, 42 und 43, welche um das Gehäu­ se 1 angeordnet sind. Jede Leitung 41, 42 und 43 ist über eine weitere Leitung 44, 46 bzw. 48 an ein Regelventil 49 angeschlossen, das seinerseits mit der Kühlmittelzufuhreinrichtung 40 verbunden ist. Jede Leitung 44, 46 und 48 hat eine feste Verengung, um die gesam­ te Massenströmung in vorbestimmter Weise auf die drei ringförmigen Leitungen 41, 42 und 43 aufzuteilen.

Gemäß den Fig. 1A und 3 ist die ringfömige Leitung 41 durch Leitungen 54 an den inneren ringförmigen Verteiler 52 angeschlossen. Die Leitungen 54 führen zu einem Verbindungskasten in dem ringförmige Verteiler 62, der seinerseits durch Rohrstücke an einen Verteilerkasten 56 angeschlossen ist, damit die Strömung aus den Leitungen 54 in zwei Richtungen längs der Innenseite des ringförmigen Verteilers 52 ausströmen kann. Die Ablenkplatte 61 trägt die Rohrstücke an ihrem oberen Ende an Stellen, an denen sie bis zur oberen Seite des ringförmigen Verteilers 62 verlängert ist. Die ringförmige Leitung 42 ist durch Leitungen 64 an den mittleren Verteiler 62 angeschlos­ sen. Die Leitungen 64 führen zu einem Verteilerkasten 66, damit das Kühlmittel längs der Innenseite des ringförmigen Raumes zwischen der Ablenkplatte 61 und einer äußeren Wand 67 ausströmen kann. Die ringförmige Leitung 43 ist an den äußeren Verteiler 72 über Leitungen 74 angeschlossen, die zu dem Verteilerkasten 75 führen. Aus dem Verteilerkasten 75 gelangt die Strömung durch mehrere Öff­ nungen radial nach innen und nach außen in den ringförmigen Ver­ teiler 72.

Die Düsenplatte 10 hat eine ringförmige Platte 30, die mit ihrem inneren Rand an den äußeren Rand des Bodens des mittleren Abschnit­ tes 11 der Düsenplatte 10 angeschweißt ist. Der äußere Rand der ringförmigen Platte 30 ist mit Abstand von der Seite des zylindri­ schen Teils 2 des Gehäuses 1 angeordnet und hat einen Schild 31, der sich nach unten zur inneren Wand des zylindrischen Teils erstreckt. Abstandshalter 32 sind um die äußere Fläche des Schilds 31 in dem Gehäuse 1 angebracht, um den Schild festzuhalten. Das untere Ende des Schilds 31 ist mit Abstand von dem zylindrischen Teil 2 angeordnet, um eine Verbindung zwischen der oberen Kammer und der unteren Kammer herzustellen. Dichtungen 33 sind vorgesehen, damit keine Metallteilchen aus der unteren Kammer in die obere Kammer gelangen können.

Vier radiale Träger 34 sind an der oberen Seite der Düsenplatte 10 mit 90° Abstand voneinander angeordnet und tragen die Düsenplatte 10. Die inneren Enden der Träger 34 sind an der oberen Seite des mittleren Abschnittes 11 der Düsen­ platte 10 festgeschweißt, wogegen die äußeren Enden der Träger an der oberen Seite der ringförmigen Platte 30 in der Nähe ihres äußeren Randes befestigt sind. Jeder Träger 34 ragt von der ring­ förmigen Platte 30 radial nach außen und ist an einer Konsole 35 befestigt, die innen an dem zylindrischen Teil 2 vor­ gesehen ist. Die Träger 34 dienen auch zum Abstützen der Leitungen 54, 64 und 74.

Die Düsenplatte 10 hat einen ringförmigen Wärmeschild 80, welcher auf ihr zwischen den inneren Enden der Träger 34 angeordnet ist. Die innere Öffnung des Wärmeschildes 80 hat die gleiche Größe wie die Öffnung 12 in der Düsenplatte 10 und befindet sich über derselben. Ein Trichter 14 ist auf dem Wärmeschild 80 befestigt und hat eine verengte Öffnung 18, welche auf die aufeinander ausgerichteten Öffnungen des Wärmeschildes 80 und der Düsenplatte 10 ausgerichtet ist. Um den Trichter 14 ist ein Vorwärmofen 16 angeordnet, dessen Steuereinrichtungen außerhalb des Gehäuses 1 angeordnet sind. Weitere Wärmeschilde 81 sind um den Vorwärmofen 16 angeordnet.

Als Gießeinrichtung ist ein Tiegel 20 mit einem zugeordneten Induktionsofen an einem fahrbaren Schlitten 22 schwenkbar angelenkt. Der Schlitten 22 hat zwei mit Abstand voneinander angeordnete Seitenträger 23, die an ihren hinteren Enden durch eine Traverse 24 miteinander verbun­ den sind. Ein Tragrahmen 25, der den Tiegel 20 und den zugeordneten Induktionsofen enthält, ist an den vorderen Enden mittels Zapfen 26 gelagert. Die freien Enden der Zapfen 26 ragen drehbar zwischen Zapfenlagerblöcke 27 und 28. Die Zapfen 26 sind an ihren anderen Enden an dem Tragrahmen 25 durch Platten 29 befestigt. Eine Nocken­ platte 36 ist an jeder Seite des Tragrahmens 25 um die Zapfen 26 angeordnet, und es sind Abstandsplatten 37 vorgesehen, um die rich­ tige Lage der Nockenplatten 36 zu gewährleisten.

Ein einstellbarer Anschlag 78 bestimmt die Ausgangslage des Trag­ rahmens 25 vor dem Gießen des flüssigen Metalls. Eine Stange 79 ist zwischen zwei Stellschrauben 187 vorgesehen, welche unter­ halb von festen Trägern 39 angeordnet sind.

Buchsen 137 sind an der unteren Seite am vorderen Ende und am hinte­ ren Ende jedes Seitenträgers 23 befestigt. Jeder Seitenträger 23 be­ findet sich über einem der festen Träger 39. Jede Buchse 137 ist auf einer Stange 38 verschiebbar, die an ihren beiden Enden an den festen Trägern 39 befestigt ist. Der Schlitten 22 ist daher axial längs der festen Träger 39 beweglich.

Auf jeder Seite des Tragrahmens 25 ist eine Nockenrolle 181 drehbar an einem Arm 82 gelagert. Die Arme 82 sind an den festen Trägern 39 be­ festigt. Jedes Ende der Traverse 24 ist über eine Feder 83 mit einer Konsole 84 verbunden, die an dem Träger 39 befestigt ist. Die Federn 83 ziehen den beweglichen Schlitten 22 nach rechts (vgl. Fig. 5) und halten eine Nockenfläche A jeder Nocken­ platte 36 in Berührung mit der zugeordneten Nockenrolle 181. Die Nockenfläche A der Nockenplatte 36 korrigiert die Verlagerung der Ausgußrinne 85 bei einer Verschwenkung des Tragrahmens 25 um den Mittelpunkt der Zapfen 26, und dadurch wird auch die horizontale Verlagerung des Strahls flüssigen Metalls ausgeglichen, welche durch die sich ändernde horizontale Bewegungskomponente während des Gießens bedingt ist. Der Tragrahmen 25 wird um die Zapfen 26 mittels eines Seils 86 verschwenkt, das an einer Kon­ sole 87 des Tragrahmens 25 angeschlossen ist. Das andere Ende des Seils 86 ist an einer Winde 88 befestigt.

Eine drehbare Scheibe 90 befindet sich unterhalb des Trichters 14, und der Mittelpunkt der Scheibe 90 be­ findet sich unter der Öffnung 18. Die Scheibe 90, die auf beliebige Art und Weise in Rotation versetzt werden kann, ist drehbar am Ende eines Ständers 91 angeordnet, der durch flache Streben 92 in dem trichterförmigen Ende 9 befestigt ist. Leitungen, welche an die untere Sei­ te des Ständers 91 angeschlossen sind, dienen zur Energiezuführung zum Antrieb der drehbaren Scheibe 90 und auch zur Kühlmittelzuführung zum Kühlen der Scheibe 90. Das trichter­ förmige Ende 9 ist an eine mittlere Auslaßleitung 94 angeschlossen, die ihrer­ seits an einen Zyklonabscheider 95 über eine Leitung 96 angeschlos­ sen ist. Die Metallpulverteilchen werden in Behältern 98 und 99 gesam­ melt, welche an das Leitungssystem über Ventile 100 bzw. 101 ange­ schlossen sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel entweicht das Kühlmittel aus dem Zyklonabscheider 95 in die Umgebung.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Herstellen von Metallpulver durch Zer­ stäuben einer Metallschmelze, mit einem Gehäuse (1) mit einer drehbaren Scheibe (90), mit einer Gießeinrichtung (20) zum Gießen der Metallschmelze auf die Scheibe (90) und mit einer Kühleinrichtung zwischen der Scheibe (90) und der Gießein­ richtung (20) zum Abkühlen der von der Scheibe (90) bei de­ ren Drehung weggeschleuderten schmelzflüssigen Metallteilchen, wobei die Kühleinrichtung eine Düsenplatte (10) zum Erzeugen von ringförmigen Kühlmittelvorhängen um die Scheibe (90) auf­ weist, mit einer Öffnung (12), durch die hindurch die Metall­ schmelze auf die Scheibe (90) gießbar ist, versehen ist und einen ersten, inneren ringförmigen Verteiler (52) mit einer ersten ringförmigen Düse (53) zur Kühlmittelabgabe und einen um den ersten ringförmigen Verteiler (52) gebildeten zweiten ringförmigen Verteiler (62) mit einer zweiten ringförmigen Düse (63) zur Kühlmittelabgabe hat, der mit einer Ablenkplat­ te (61) zum Verteilen des Kühlmittels auf die zweite ring­ förmige Düse (63) versehen ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß außen um den zweiten ringförmigen Ver­ teiler (62) ein dritter ringförmiger Verteiler (72) gebildet ist, der eine größere radiale Abmessung als der erste und der zweite Verteiler (52, 62) und eine Vielzahl von Öffnungen (73) als dritte Düsen zur Kühlmittelabgabe aufweist und einen Vertei­ lerkasten (75) zum Verteilen des Kühlmittels auf die Öffnungen (73) enthält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige Platte (30) an ihrem inneren Umfang mit der Düsenplatte (10) verbunden ist und an ihrem äußeren Umfang einen sich nach unten erstreckenden ringförmigen Schild (31) trägt, der mit dem Gehäuse (1) verbunden ist und radial außerhalb der Scheibe (90) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Dichtungen (33) zwischen dem Schild (31) und dem Gehäuse (1) zum Verhindern des Durchtritts von Metallteilchen von der Scheibe (90) her vorgesehen sind.