DE3546040A1 - Vorrichtung zur herstellung von metallpulver aus einer metallschmelze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Metallpulver aus einer Metallschmelze, mit einem Behältnis für die Metallschmelze, das eine Düse aufweist, durch welche die Schmelze in einen Abkühlraum zur Erstarrung der Metall­ tröpfchen zu Metallpulver gespritzt wird, und mit einem Ventilator zur Förderung der Pulverteilchen vom Abkühlraum zu einer mit dem Abkühlraum verbundenen Abscheidevorrichtung.

Bei einer bekannten Vorrichtung zur Herstellung von Metallpulver ist zwischen der Düse und dem Abkühlraum ein Spalt vorhanden, durch welchen in den Abkühlraum Sekundärluft eingesaugt wird. Die Saugwirkung ergibt sich dabei durch die Strömung durch die Düse hindurch und vor allem durch den Ventilator zur Förderung der Pulverteilchen vom Abkühlraum zur Abscheidevorrichtung. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist der Ventilator als Saugventilator ausgebildet, der der Abscheidevorrichtung nach­ geschaltet ist. Durch die in den Abkühlraum eingesaugte Sekundär­ luft ist die in der Vorrichtung vorhandene Luftmenge so gewählt, daß bei der Herstellung von mit Luft­ sauerstoff eine große Affinität aufweisenden Metallen bei­ spielsweise bei der Herstellung von Aluminiumpulver, die untere Explosionsgrenze, die durch das Verhältnis von Pulvermenge zu Luftmenge definiert ist, zuverlässig unterschritten wird. Außerdem ist die untere Explosionsgrenze auch von der Korn­ größe des Metallpulvers abhängig, d.h. die untere Explosions­ grenze ist zur Korngröße proportional, so daß bei einer kleineren Korngröße auch die untere Explosionsgrenze auf kleinere Werte sinkt. Bei Aluminium liegt diese untere Explosions­ grenze bei 30 g Aluminium pro m³ Luft. Eine Explosionsgefahr ergibt sich bei bekannten Vorrichtungen der eingangs genannten Art insbesondere auch dadurch, daß der als Saugventilator ausge­ bildete Ventilator der Abscheidevorrichtung nachgeschaltet ist, so daß nicht sicher verhindert werden kann, daß Metallpulver von der Abscheidevorrichtung zum Saugventilator gelangt und sich dort in Ecken und Toträumen ablagert. Da es sich bei dem im Saug­ ventilator abgelagerten Metallpulver vor allem um Metallpulver mit einer sehr kleinen Korngröße handelt, weil das größere Metallpulver in jedem Fall in der Abscheidevorrichtung abge­ schieden wird, wird die untere Explosionsgrenze und die er­ forderliche Mindestzündenergie zu noch kleineren Werten herab­ gesetzt, d.h. die Explosionsgefahr erhöht. Diese Explosionsge­ fahr wird noch dadurch verstärkt, daß Vibrationen, Reibungen und Überhitzungen des Saugventilators nicht immer sicher verhindert werden können.

Deshalb liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sich durch die in der Vorrichtung vorhandene, genau defi­ nierte Luft- und Metallmenge eine erhöhte Betriebssicherheit der Vorrichtung ergibt und Pulverteilchen-Ablagerungen im Venti­ lator verhindert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Düse luftdicht an den Abkühlraum angeschlossen ist, und daß der Venti­ lator als Druckventilator ausgebildet ist, der an eine Einlaßöffnung des Abkühlraumes luftdicht angeschlossen ist.

Durch die genau definierte Luftmenge und durch die genau definierte Pulvermenge in der Vorrichtung ist die untere Explosions­ grenze in der erfindungsgemäßen Vorrichtung jederzeit genau de­ finiert und sicher einhaltbar. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß Ablagerungen von Metallpulver im Ventilator sicher verhindert werden, so daß die Betriebssicherheit der Vorrichtung wesentlich erhöht ist.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Düse als Injektor­ düse mit einer Düsenöffnung und einem die Düsenöffnung umgebenden Ringkanal ausgebildet ist, wobei die Düsenöffnung in den Abkühl­ raum hineinragt und der Ringkanal luftdicht mit dem Abkühlraum verbunden ist. Durch die Ausbildung der Düse als Injektordüse werden die die Düsenöffnung verlassenden Metalltröpfchen in einem relativ genau definierten Strahl in den Abkühlraum hineingelenkt, so daß die Abkühlung der Metalltröpfchen optimal ist und sich eine gleichmäßige rasche Erstarrung derselben ergibt, bevor sie mit eine Wand des Abkühlraumes in Berührung kommen. Auf diese Weise wird die Ausbeute an kugelförmigem Metallpulver erhöht. Dadurch, daß der Ringkanal mit dem Abkühlraum luftdicht verbunden ist, wird eine Sekundärluftströmung, die den aus dem Ringkanal der Injektor­ düse ausströmenden Luftstrom beeinträchtigen könnte, verhindert. Da der Ringkanal der Injektordüse mit Druckluft beaufschlagt wird und der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einsatz gelangende Ventilator als Druckventilator ausgebildet ist, ist es erfindungs­ gemäß möglich, daß der Ringkanal der Injektordüse mit dem Druck­ ventilator fluidisch verbunden ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, in den Abkühlraum keine Druckluft sondern ein In­ ertgas einzuleiten, oder durch die Injektordüse und den Druck­ ventilator in den Abkühlraum Luft einzuleiten, wobei der Ab­ kühlraum eine Inertgasatmosphäre aufweisen kann.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die luftdichte Einlaß­ öffnung für den Druckventilator in der Nachbarschaft der luft­ dicht am Abkühlraum vorgesehenen Düsenöffnung anzuordnen. Auf diese Weise trägt die durch den Druckventilator erzeugte Luft­ strömung dazu bei, die in den Abkühlraum durch die Düse einge­ spritzten Metalltröpfchen länger in der Atmosphäre des Abkühl­ raumes in Schwebe zu halten, so daß die Verweilzeit der frei flie­ genden Metalltröpfchen verlängert ist. Auf diese Weise erfolgt eine rasche Erstarrung der Metalltröpfchen sicher vor dem Auftreffen der Metalltröpfchen an einer Wand des Abkühlraumes, so daß die Herstellung kugelförmigen Metallpulvers weiter verbessert ist.

Der die luftdichte Einlaßöffnung für den Druckventilator und die luftdicht angeordnete Düsenöffnung aufweisende Abkühlraum kann einen als etwa horizontal in Sprührichtung der Düse verlau­ fende Rinne ausgebildeten Boden aufweisen. Eine derartige Aus­ bildung des Bodens des Abkühlraumes ist deshlab möglich, weil der als Druckventilator ausgebildete Ventilator quasi ein Luftkissen bildet, auf dem die erstarrten Metalltröpfchen als Pulverteilchen entlang des rinnenförmigen Bodens zum Auslaß des Abkühlraumes und von dort zur Abscheidevorrichtung transportiert werden. Die etwa horizontal verlaufende Rinne hat im Vergleich zu einer bekannten Vorrichtung mit einem mehrere trichterförmige Boden­ abschnitte aufweisenden Abkühlraum den Vorteil, daß eine Ver­ stopfungsgefahr, wie sie bei trichterförmigen Bodenabschnitten mit Auslaßöffnungen gegeben ist, sicher vermieden wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer in der Zeichnung schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Metallpulver aus einer Metallschmelze,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung entlang der Schnittlinie II-II aus Fig. 1, und

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung entlang der Schnittlinie III-III aus Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung von Metall­ pulver aus einer Metallschmelze, die sich in einem Behältnis 10 befindet. Die Metallschmelze ist mit der Bezugsziffer 12 be­ zeichnet. Das Behältnis 10 weist eine Düse 14 und einen Rohran­ schluß 16 auf, durch den in das Behältnis 10 Druckluft einge­ leitet werden kann, um die Metallschmelze 12 durch die Düse 14 in einen Abkühlraum 18 auszuspritzen. Die durch die Düse 14 in den Abkühlraum 18 gespritzten Metalltröpfchen 20 erstarren während des Fluges durch den Abkühlraum 18 zu Metallpulver. An den Abkühlraum 18 sind außerdem ein Ventilator 22, der als Durckventilator ausgebildet ist, sowie eine Abscheidevorrichtung 24 beispielsweise in Form eines Zyklons angeschlossen. Der Druck­ ventilator 22 ist an eine luftdichte Einlaßöffnung 26 des Ab­ kühlraumes 18 angeschlossen, die sich in der Nachbarschaft einer luftdichten Düsenöffnung 28 befindet. Die Düse 14 ist als Injektor­ düse mit einer Düsenöffnung 30 und einem die Düsenöffnung umgeben­ den Ringkanal 32 ausgebildet, wobei die Düsenöffnung 30 in den Abkühlraum 18 hineinragt und der Ringkanal 32 mit dem Abkühlraum 18 luftdicht verbunden ist. Dadurch ist das Mengenverhältnis zwischen Metalltröpfchen 20 bzw. aus den Metalltröpfchen 20 er­ starrtem Metallpulver 34 und der in der Vorrichtung vorhan­ denen unter einem Überdruck stehenden Luftmenge jeder­ zeit genau definiert, so daß die untere Explosionsgrenze bei der Herstellung von mit Luftsauerstoff affinem Metall genau feststeht. Durch die an den Abkühlraum 18 luftdicht angeschlossene Düse 14 und insbesondere dadurch, daß der Ventilator 22 als Druckventi­ lator ausgebildet ist, ergibt sich im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art eine wesentlich erhöhte Betriebssicherheit insbesondere dadurch, daß sich im Ventilator 22 kein Metallpulver ablagert.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Abkühlraum 18. Aus die­ ser Figur ist zu erkennen, daß der Boden des Abkühlraumes 18 als Rinne 36 ausgebildet ist, wobei die Einlaßöffnung 26 des Druck­ ventilators im Bereich der Rinne 36 des Abkühlraumes 18 vorge­ sehen ist. In der Nachbarschaft der Einlaßöffnung 26 für den Druckventilator ist auf der gleichen Seite des Abkühlraumes 18 die Einlaßöffnung 28 für die Injektordüse 14 vorgesehen. Mit der Bezugsziffer 30 ist die Düsenöffnung der Injektordüse 14 gekennzeichnet.

Fig. 3 zeigt einen der Fig. 2 entsprechenden Querschnitt durch den Abkühlraum 18 mit dem als Rinne 36 ausgebildeten Boden. Die Auslaßöffnung 38 des Abkühlraumes 18, die über eine Rohrleitung 40 mit der Abscheidevorrichtung 24 (s. Fig. 1) verbunden ist, befindet sich im Bereich der Rinne 36 des Abkühlraumes 18, so daß das Metallpulver problemlos zur Abscheidevorrichtung ge­ fördert werden kann.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Herstellung von Metallpulver aus einer Metall­ schmelze (12), mit einem Behältnis (10) für die Metallschmelze, das eine Düse (14) aufweist, durch welche die Metallschmelze (12) in einen Abkühlraum (18) zur Erstarrung der Metalltröpfchen (20) zu Metallpulver (34) gespritzt wird, und mit einem Ventilator (22) zur Förderung der Pulverteilchen (34) vom Abkühlraum (18) zu einer mit dem Abkühlraum (18) verbundenen Abscheidevorrich­ tung (24), dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (14) luftdicht an den Abkühlraum (18) angeschlossen ist, und daß der Ventilator (22) als Druckventilator ausgebildet ist, der an eine Einlaßöffnung (26) des Abkühlraumes (18) luft­ dicht angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (14) als Injektordüse mit einer Düsenöffnung (30) und einem die Düsenöffnung (30) umgebenden Ringkanal (32) ausgebildet ist, wobei die Düsenöffnung (30) in den Abkühlraum (18) hineinragt und der Ringkanal (32) luftdicht mit dem Abkühlraum (18) ver­ bunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (32) der Injektordüse (14) mit dem Druckventilator (22) fluidisch verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die luftdichte Einlaßöffnung (26) für den Druckventilator (22) in der Nachbarschaft der luftdicht am Abkühlraum (18) vorge­ sehenen Düsenöffnung (28) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die luftdichte Einlaßöffnung (26) für den Druckventilator (22) und die luftdicht angeordnete Einlaßöffnung (28) für die Düse (14) aufweisende Abkühlraum (18) einen als etwa horizontal in Sprührichtung der Düse (14) verlaufende Rinne (36) ausgebildeten Boden aufweist.