DE3546040C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Metallpulver aus einer Metallschmelze nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 20 07 803 be­ kannt. Dort 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 Ven­ tilator zur Förderung der Pulverteilchen vom Abkühlraum zur Abscheidevorrichtung. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist der Ventilator als Saugventilator ausgebildet, der der Ab­ scheidevorrichtung nachgeschaltet ist. Durch die in den Ab­ kühlraum eingesaugte Sekundärluft ist die in der Vorrich­ tung vorhandene Luftmenge so gewählt, daß bei der Herstel­ lung von mit Luft-Sauerstoff eine große Affinität aufweisen­ den Metallpulvern, beispielsweise bei der Herstellung von Aluminium- Pulver, die untere Explosionsgrenze, die durch das Verhält­ nis von Pulvermenge zu Luftmenge definiert ist, zuverlässig unterschritten wird. Außerdem ist die untere Explosions­ grenze auch von der Korngröße des Metallpulvers abhängig, d. h. die untere Explosionsgrenze ist zur Korngröße pro­ portional, so daß bei einer kleineren Korngröße auch die untere Explosionsgrenze auf kleinere Werte sinkt. Bei Alu­ minium liegt diese untere Explosionsgrenze bei 30 g Alu­ minium pro m³ Luft. Eine Explosionsgefahr ergibt sich auch dadurch, daß der als Saugventilator ausgebildete Ventilator der Abscheidevorrichtung nachgeschaltet ist, so daß nicht sicher verhindert werden kann, daß Metall­ pulver von der Abscheidevorrichtung zum Saugventilator ge­ langt und sich dort in Ecken und Toträumen ablagert. Da es sich bei dem im Saugventilator abgelagerten Metallpulver vor allem um Metallpulver mit einer sehr kleinen Korngröße handelt, weil das größere Metallpulver in jedem Fall in der Abscheidevorrichtung abgeschieden wird, wird die unte­ re Explosionsgrenze und die erforderliche Mindestzündener­ gie zu noch kleineren Werten herabgesetzt, d. h. die Explosionsgefahr erhöht. Diese Explosionsgefahr wird noch dadurch verstärkt, daß Vibrationen, Reibungen und Über­ hitzungen des Saugventilators nicht immer sicher verhindert werden können.

Eine Vorrichtung zur Herstellung von sauerstoffarmen Metall­ pulvern ist aus der DE-OS 21 44 220 bekannt. Bei dieser Vor­ richtung wird kein Ventilator verwendet, um Pulverteilchen vom Abkühlraum zu einer Abscheidevorrichtung zu befördern. Anstelle eines Ventilators wird dort ein Injektor angewandt. Dieser Injektor ist ebenfalls dem Abkühlraum in Strömungs­ richtung der geförderten Pulverteilchen nachgeschaltet. Inso­ fern wirkt der Injektor ähnlich wie ein Saugventilator der weiter oben beschriebenen Art, wobei ein derartiger Injektor ähnliche Mängel aufweist wie ein Saugventilator, d. h. auch hierbei ist eine ungewollte Materialansammlung nicht sicher ausgeschlossen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sich durch die in der Vorrichtung vorhandene, genau definierte Luft- und Metallmenge eine erhöhte Betriebssicherheit der Vorrichtung ergibt, und daß Pulverteilchen-Ablagerungen im Ventilator verhindert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Durch die genau definierte Luftmenge und durch die genau de­ finierte Pulvermenge in der Vorrichtung ist die untere Explosionsgrenze jederzeit genau definiert und sicher ein­ haltbar. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß Abla­ gerungen von Metallpulver im Ventilator sicher verhindert werden, so daß die Betriebssicherheit der Vorrichtung we­ sentlich erhöht ist.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Düse als Injektordüse mit einer Düsenöffnung und einem die Düsenöff­ nung umgebenden Ringkanal ausgebildet ist, wobei die Düsen­ öffnung in den Abkühlraum hineinragt und der Ringkanal luft­ dicht mit dem Abkühlraum verbunden ist. Durch die Ausbildung der Düse als Injektordüse werden die die Düsenöffnung ver­ lassenden Metalltröpfchen in einem relativ genau definierten Strahl in den Abkühlraum hineingelenkt, so daß die Abküh­ lung der Metalltröpfchen optimal ist und sich eine gleich­ mäßige rasche Erstarrung derselben ergibt, bevor sie mit einer Wand des Abkühlraumes in Berührung kommen. Auf diese Weise wird die Ausbeute an kugelförmigem Metallpulver er­ höht. Dadurch, daß der Ringkanal mit dem Abkühlraum luft­ dicht verbunden ist, wird eine Sekundärluftströmung, die den aus dem Ringkanal der Injektordüse ausströmenden Luft­ strom beeinträchtigen könnte, verhindert. Da der Ringkanal der Injektordüse mit Druckluft beaufschlagt wird und der Ventilator als Druckventilator ausgebildet ist, ist es erfindungsgemäß möglich, daß der Ringkanal der Injektor­ düse mit dem Druckventilator fluidisch verbunden ist. Selbst­ verständlich ist es auch möglich, in den Abkühlraum keine Druckluft, sondern ein Inertgas einzuleiten oder durch die Injektordüse bzw. den Druckventilator in den Abkühlraum Luft ein­ zuleiten, wobei der Abkühlraum eine Inertgasatmosphäre auf­ weisen kann. Die luftdichte Einlaßöffnung für den Druckven­ tilator ist vorzugsweise in der Nachbarschaft der luftdicht am Abkühlraum vorgesehenen Düsenöffnung anzuordnen. Auf diese Weise trägt die durch den Druckventilator erzeugte Luftströ­ mung dazu bei, die in den Abkühlraum durch die Düse einge­ spritzten Metalltröpfchen länger in der Atmosphäre des Ab­ kühlraumes in Schwebe zu halten, so daß die Verweilzeit der frei fliegenden Metalltröpfchen verlängert ist. Auf diese Wei­ se erfolgt eine Erstarrung der Metalltröpfchen sicher vor dem Auftreffen der Metalltröpfchen an einer Wand des Abkühl­ raumes, so daß die Herstellung kugelförmigen Metallpulvers weiter verbessert ist.

Der die luftdichte Einlaßöffnung für den Druckventilator und die luftdicht angeordnete Düsenöffnung aufweisende Ab­ kühlraum kann einen als etwa horizontal in Sprührichtung der Düse verlaufende Rinne ausgebildeten Boden aufweisen. Eine derartige Ausbildung des Bodens des Abkühlraumes ist deshalb möglich, weil der als Druckventilator ausgebildete Ventilator quasi ein Luftkissen bildet, auf dem die erstarr­ ten Metalltröpfchen als Pulverteilchen entlang des rinnen­ förmigen Bodens zum Auslaß des Abkühlraumes und von dort zur Abscheidevorrichtung transportiert werden. Die etwa horizontal verlaufende Rinne hat den Vorteil, daß eine Verstopfungsgefahr, wie sie bei trichterförmigen Bodenab­ schnitten mit Auslaßöffnungen gegeben ist, vermieden wird.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nach­ folgend beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Metallpulvern aus einer Metall­ schmelze,

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 Druckventilator 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 Metallschmelze (12), mit einem etwa horizontal ausge­ richteten Behältnis (10) für die Metallschmelze, das auf einer Stirnseite eine Düse (14) aufweist, durch welche die Metallschmelze (12) etwa horizontal in einen Abkühlraum (18) zur Erstarrung der Metalltröpfchen (20) zu Metallpulver (34) verdüst wird, und mit einem Ventila­ tor (22) zur Förderung der Pulverteilchen (34) vom Ab­ kühlraum (18) zu einer mit dem Abkühlraum (18) verbun­ denen Abscheidevorrichtung (24), dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (14) luftdicht an den Abkühlraum (18) an­ geschlossen ist, und daß der Ventilator (22) als Druck­ ventilator ausgebildet und an der die Düse (14) aufwei­ senden Seite des Abkühlraumes (18) luftdicht angeschlos­ sen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (14) als Injektordüse mit einer Düsenöff­ nung (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) verbunden 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 Druck­ ventilator (22) in der Nachbarschaft der luftdicht am Abkühlraum (18) vorgesehenen Düsenöffnung (28) angeord­ net ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die luftdichte Einlaß­ öffnung (26) für den Druckventilator (22) und die luft­ dicht 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.