DE2852052C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen drehbaren Zerstäuber der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Bei einem solchen bekannten Zerstäuber (US-PS 40 63 942) brei­ tet sich die Kühlmittelströmung über die gesamte obere Fläche der Strömungsverteilerplatte aus und kommt anschließend auf der unteren Fläche der Strömungverteilerplatte wieder zusam­ men, wodurch beträchtliche Turbulenz auftritt, die zu Strö­ mungsverlusten und Strömungsabrissen und damit zu einer un­ gleichmäßigen Verteilung des Kühlmittels auf der Oberfläche der Strömungsverteilerplatte führt. Dies wiederum bedingt eine unregelmäßige Kühlung des Kopfes des drehbaren Zerstäubers, was schließlich zu unerwünschten thermischen Spannungen führt.

Bei einem weiteren bekannte Zerstäuber (US-PS 37 21 511) tritt das Kühlmittel ebenfalls auf der oberen Seite der Strömungs­ verteilerplatte aus, soll sich dann über die gesamte obere Fläche der Strömungsverteilerplatte verteilen, um die Umfangs­ fläche der Strömungsverteilerplatte nach unten und schließlich wieder radial nach innen strömen, sich dabei sammeln und durch die hohle Antriebswelle zurückströmen. Dieser weitere bekannte Zerstäuber dürfte daher die gleichen Nachteile wie der erstge­ nannte bekannte Zerstäuber aufweisen.

Bei noch einem weiteren bekannten Zerstäuber (US-PS 28 97 539) ist in dem Kopf des drehbaren Zerstäubers keine Strömungsver­ teilerplatte vorgesehen. Statt einer Strömungsverteilerplatte sind Kühlmittelverteilarme vorgesehen, die durch ein zentra­ les Rohr versorgt werden, das oben offen ist. Die Kühlmittel­ verteilarme bilden ein Strömungsverteilerkreuz, das überall Abstand von den Innenwänden des zylindrischen Hohlraums hat. Mit beträchtlichen Turbulenzerscheinungen ist auch bei diesem weiteren bekannten Zerstäuber zu rechnen, da innerhalb des zy­ lindrischen Hohlraums fünf unterschiedliche Kühlmittelströmun­ gen, nämlich vier aus den Kühlmittelverteilarmen und eine aus der oberen Öffnung des zentralen Rohres, aufeinandertreffen oder in Wechselwirkung treten, bevor sie sich schließlich in dem Ringraum um das zentrale Rohr wieder vereinigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem drehbaren Zerstäuber der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art eine gleichmäßigere Verteilung des Kühlmittels zur Kühlung des Zer­ stäubers zu erzeugen.

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

Bei dem Zerstäuber nach der Erfindung strömt das Kühlmittel nur durch einzelne, voneinander getrennte Kühlmittelkanäle, es erfolgt also keine Ausdehnung des Kühlmittels über der oberen Fläche der Strömungsverteilerplatte mit anschließendem Zusam­ menströmen des Kühlmittels auf der unteren Seite derselben wie im Stand der Technik. Es können demgemäß keine Turbulenzen und Strömungsabrisse auftreten, da das Kühlmittel völlig gleich­ mäßig verteilt wird. Die Kühlung wird dadurch wesentlich wir­ kungsvoller und ebenfalls gleichmäßiger. Bei gleichem Kühlmit­ telbedarf wird dadurch eine bessere Kühlung erreicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegen­ stand der Unteransprüche.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach den Ansprüchen 4 und 5 wird aufgrund des Wirbelbleches erreicht, daß das Kühlmittel in dem Kühlmitteleinlaßrohr mit der gleichen Drehzahl wie die­ ses rotiert. Dadurch werden unerwünschte Strömungsstauungen oder Rückströmungen des Kühlmittels vermieden, wodurch der Kühlmitteldurchfluß zur Erzielung einer noch wirksameren Küh­ lung weiter verbessert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines drehbaren Zerstäubers,

Fig. 2 die Strömungsverteilerplatte des Zerstäu­ bers, und

Fig. 3 das Wirbelblech des Zerstäubers.

Ein drehbarer Zerstäuber 1 empfängt einen Strahl 3 schmelz­ flüssigen Metalls und beschleunigt das Metall nach außen in einer nicht dargestellten Vorrichtung zur Herstellung von Me­ tallpulver. Das schmelzflüssige Metall wird aus einem nicht dargestellten Tiegel, welcher mit einer Heizvorrichtung verse­ hen ist, auf den Zerstäuber 1 gegossen. Der Tiegel ist auf ei­ nem ebenfalls nicht dargestellten beweglichen Tragschlitten schwenkbar gelagert. Die Heizvorrichtung des Tiegels ist eine Induktionsheizvorrichtung mit einer Einrichtung zur Regelung der Temperatur des schmelzflüssigen Metalls.

Der Zerstäuber 1 hat einen Kopf 2, der am oberen Ende einer hohlen Antriebswelle 4 befestigt ist. Die Antriebswelle 4 ist drehbar gelagert und wird durch eine Vorrichtung 7 in Rotation versetzt, z.B. durch einen Elektromotor oder eine Druckluft­ turbine, wobei Drehzahlen von 10 000 Umdrehungen pro Minute als hoch und solche von 25 000 Umdrehungen pro Minute als sehr hoch zu bezeichnen sind. Eine Kühlvorrichtung 6 befindet sich in dem Kopf 2 und in der Antriebswelle 4. Der Kopf 2 besteht aus einem Aufnahmeteil 8 und einer Scheibe 10, die am Aufnahmeteil 8 mittels einer großen Haltemutter 12 befestigt ist.

Das Aufnahmeteil 8 hat einen zylindrischen Ansatz 14, der vom äußeren Umfang eines Ringteils 16 nach oben ragt. Ein zylind­ rischer Ansatz 18 ragt vom äußeren Umfang des Ringteils 16 nach unten. Ein weiterer, kurzer zylindrischer Ansatz 20 er­ streckt sich vom inneren Rand des Ringteils 16 nach unten. Die beiden nach unten weisenden Ansätze 18 und 20 bilden eine Ringnut zur Aufnahme des oberen Endes der Antriebswelle 4 und eines Adapters 22, der noch ausführlicher beschrieben wird.

Die Scheibe 10 hat einen oberen Teil 23 mit einem nach unten ragenden Ansatz 24, der in den zylindrischen Ansatz 14 des Aufnahmeteils 8 paßt. Auf diese Weise ergibt sich ein zylind­ rischer Hohlraum 26 zwischen dem oberen Teil 23 und dem Auf­ nahmeteil 8. Ein radialer Flansch 28 ragt vom äußeren Umfang des oberen Teils 23 nach außen, und die untere Fläche dieses Flansches ist in Berührung mit dem oberen Ende des zylindri­ schen Ansatzes 14. Die kürzere obere Fläche des Flansches 28 dient einem Zweck, der weiter unten noch beschrieben wird.

Die obere Fläche des oberen Teils 23 ist konkav, sie könnte aber auch plan sein. Ein äußerer Ring 30 aus Metall ist in ei­ ner Ausnehmung 23 am oberen Ende des äußeren Umfangs des obe­ ren Teils 23 befestigt. Das obere Ende des Ringes 30 steht über die obere Fläche des oberen Teils 23 vor, damit der Ring eine Keramikschicht 34 aufnehmen kann.

Die äußere Fläche des Aufnahmeteils 8 hat ein Außengewinde C zur Aufnahme des Innengewindes D der Haltemutter 12. Am oberen Ende der Haltemutter 12 ist ein nach innen weisender ringför­ miger Flansch 36 vorgesehen, der auf der kürzeren oberen Flä­ che des radialen Flansches 28 aufliegt, um den oberen Teil 23 auf dem Aufnahmeteil 8 festzuhalten. Das obere Ende der An­ triebswelle 4 hat eine Aussparung 38 zur Aufnahme des nach un­ ten weisenden Ansatzes 20. Der Adapter 22 füllt den Zwischen­ raum zwischen dem oberen Ende der Antriebswelle 4 und dem zy­ lindrischen Ansatz 18 aus. Schrauben 40 ragen durch den Ansatz 18, den Adapter 22 und in das obere Ende der Antriebswelle 4. Auf diese Weise ist der Kopf 2 am oberen Ende der Antriebswel­ le 4 befestigt.

Eine kreisförmige Strömungsverteilerplatte 42 ist in dem zy­ lindrischen Hohlraum 26 vorgesehen und hat ein Kühlmittelein­ laßrohr 44, das in der Mitte der Platte befestigt ist und zum Zuführen von Kühlmittel durch eine mittlere Öffnung der Platte dient. Kanäle 26 führen von der Oberfläche des Kühlmittelein­ laßrohres 44 längs der unteren Seite der Strömungsverteiler­ platte 42 radial nach außen, dann um den äußeren Umfang der Strömungsverteilerplatte nach oben und schließlich längs der oberen Seite bis zum Rand der mittleren Öffnung der Strömungs­ verteilerplatte radial nach innen. Flächen 49 zwischen den Ka­ nälen 46 dienen zur genauen Einstellung der Strömungverteiler­ platte 42 in dem Hohlraum 26. Die Strömungsverteilerplatte 42 ist an dem Kopf 2 durch eine Befestigungsvorrichtung 50 be­ festigt und daher mit dem Kopf drehbar. Dafür sind an mehreren Stellen in der Strömungsverteilerplatte 42 zwischen benachbar­ ten Kanälen 46 Löcher 52 vorgesehen, welche in den zugehörigen Flächen 49 auf entgegengesetzten Seiten der Strömungsvertei­ lerplatte münden. Ein zugehöriges Loch 54 befindet sich je­ weils in der Oberfläche des Ringteils 16, die den Boden des zylindrischen Hohlraums 26 bildet. Ein Stift 56 ist in die aufeinander ausgerichteten Löcher 52 und 54 eingesetzt und wird darin durch den oberen Teil 23 zurückgehalten.

Das Kühlmitteleinlaßrohr 44 hat als Zentriervorrichtungen An­ satze 48, damit es in der hohlen Antriebswelle 4 in der ge­ wünschten Stellung gehalten wird. Das Kühlmittel wird mittels einer Pumpe 45 nach oben durch das Kühlmitteleinlaßrohr 44 ge­ fördert, strömt dann um die Strömungsverteilerplatte 42 und schließlich zwischen dem Kühlmitteleinlaßrohr 44 und dem zy­ lindrischen Ansatz 20 sowie der Innenseite der hohlen An­ triebswelle 4 nach unten. Das Kühlmittel hält die Scheibe 10 auf einer Temperatur unterhalb von deren Schmelzpunkt und dient zum Aufrechterhalten eines thermischen Gleichgewichts für den stabilen Betrieb des Zerstäubers 1.

Zur Unterstützung der Kühlmittelströmung durch die Kühlvor­ richtung 6, die aus dem Kühlmitteleinlaßrohr 44, den Kanälen 46 und dem Kühlmittelauslaß zwischen dem Kühlmitteleinlaßrohr 44 und dem zylindrischen Ansatz 20 sowie der Innenseite der hohlen Antriebswelle 4 besteht, ist ein Wirbelblech 60 in das Kühlmitteleinlaßrohr 44 eingesetzt. Das Wirbelblech 60 besteht aus einer länglichen Platte 62, die im oberen Ende des Kühl­ mitteleinlaßrohres vorgesehen ist und bis zu einer Stelle ragt, wo das Kühlmittel in die Kanäle 46 der Strömungsvertei­ lerplatte 42 strömt, damit das Kühlmittel in dem Kühlmittel­ einlaßrohr mit der gleichen Drehzahl wie dieses rotiert. Die längliche Platte 62 verhindert eine mögliche Rückströmung des Kühlmittels bei sehr hohen Drehzahlen.

Gemäß Fig. 3 ragen von der länglichen Platte 62 des Wirbelble­ ches 60 flache Teile von jeder Seite nach außen, die um gegen­ überliegende Teile der länglichen Platte 62 gebogen sind, so daß sie drei zylindrische Führungen A, B bilden, die gemäß Fig. 1 verschiebbar an der Innenseite des Kühlmitteleinlaßroh­ res 44 anliegen. Das Wirbelblech 60 kann in dem Kühlmittelein­ laßrohr 44 angelötet oder auf andere Weise befestigt werden.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Strömungs­ verteilerplatte 42 sechzehn radiale Kanäle 46. Diese haben ei­ nen konstanten Querschnitt mit einer Tiefe und einer Breite von jeweils 2,54 mm. Als Kühlmittel kann Wasser benutzt wer­ den.

Claims (5)

1. Drehbarer Zerstäuber zur Herstellung von verfestigten Me­ tallteilchen aus einem Strahl schmelzflüssigen Metalls, mit einer hohlen Antriebswelle (4), mit einem Kopf (2), der am oberen Ende der Antriebswelle (4) befestigt ist und einen zu der Antriebswelle (4) koaxialen und in diese mündenden zy­ lindrischen Hohlraum (26) enthält, mit einer in dem Hohl­ raum (26) angeordneten ringförmigen Strömungsverteilerplat­ te (42), mit einem an die Öffnung in der Strömungsverteiler­ platte (42) angeschlossenen Kühlmitteleinlaßrohr (44), das sich durch die Antriebswelle (4) erstreckt, mit Zentriervor­ richtungen (48) für das Kühlmitteleinlaßrohr (44) in der An­ triebswelle (4) zur Bildung einer ringförmigen Auslaßleitung und mit einer Vorrichtung (50) zur Befestigung der Strömungs­ verteilerplatte (42) an der Antriebswelle (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Strö­ mungsverteilerplatte (42) in ihrer oberen und in ihrer un­ teren Fläche aufeinander ausgerichtete radiale Kanäle (46) und in ihrer äußeren Umfangsfläche jeweils zwei radiale Ka­ näle miteinander verbindende axiale Kanäle hat und daß der Hohlraum (26) mit seiner kreisförmigen oberen Wand die ring­ förmige obere Fläche, mit seiner ringförmigen unteren Wand die ringförmige untere Fläche und mit seiner zylindrischen äußeren Fläche die zylindrische äußere Fläche der Strömungs­ verteilerplatte (42) berührt.

2. Zerstäuber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Kanäle (46) und die axialen Kanäle der Strö­ mungsverteilerplatte (42) einen konstanten Querschnitt auf­ weisen.

3. Zerstäuber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Kanäle (46) und die axialen Kanäle eine Breite von 2,54 mm haben.

4. Zerstäuber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn­ zeichnet durch ein in dem Kühlmitteleinlaßrohr (44) befestig­ tes langgestrecktes Wirbelblech (60), dessen oberes Ende sich am oberen Ende des Kühlmitteleinlaßrohres (44) befin­ det.

5. Zerstäuber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbelblech (60) an mehreren Stellen zylindrische Füh­ rungen (A, B) aufweist, die an der Innenwand des Kühlmittel­ einlaßrohres (44) befestigt sind.