FR2568791A1 - Process and apparatus for producing a powder from a molten material - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à un procédé et un appareil de production d'une poudre à partir d'un matériau en fusion. The present invention relates to a method and an apparatus for producing a powder from a molten material.
L'invention a pour but de fournir une technique permettant de produire en continu des poudres fines de nombreux matériaux, notamment de matériaux métalliques ou polymères. The invention aims to provide a technique for continuously producing fine powders of many materials, especially metallic or polymeric materials.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de production d'une poudre à partir d'un matériau en fusion, caractérisé en ce qu'on envoie le matériau en fusion sur la région périphérique d'un plateau rotatif, et l'on refroidit ce plateau par centrifugation d'un liquide qui, par échange de chaleur avec le plateau, se vaporise puis forme un palier gazeux statique entre ce plateau et son support. To this end, the subject of the invention is a method for producing a powder from a molten material, characterized in that the molten material is sent to the peripheral region of a rotary plate, and l 'This plate is cooled by centrifugation of a liquid which, by heat exchange with the plate, vaporizes and then forms a static gaseous bearing between this plate and its support.
De préférence, on laisse tomber le matériau en fusion par gravité, le plateau ayant un axe de rotation vertical. Dans ce cas, il est avantageux de laisser tomber le matériau en fusion sous la forme d'une nappe cylindrique. Preferably, the molten material is dropped by gravity, the plate having a vertical axis of rotation. In this case, it is advantageous to drop the molten material in the form of a cylindrical sheet.
Dans un mode de mise en oeuvre préféré, ledit liquide est un liquide cryogénique, notamment de l'argon liquide. In a preferred embodiment, said liquid is a cryogenic liquid, in particular liquid argon.
L'invention a également pour objet un appareil destiné à la mise en oeuvre d'un tel procédé. Cet appareil comprend - un support de plateau - un plateau monté rotatif sur ce support - des moyens d'entrainement en rotation de ce plateau - des moyens pour délivrer un liquide de refroidissement dans une cavité
prévue au centre du plateau - des moyens pour laisser le liquide s'écouler radialement à l'intérieur
du plateau, de ladite cavité à un espace interstitiel qui, au moins
pendant le fonctionnement de l'appareil, sépare le plateau de son
support ; et - des moyens d'alimentation pour envoyer le matériau en fusion sur la
région périphérique du plateau.The invention also relates to an apparatus intended for implementing such a method. This device comprises - a tray support - a tray rotatably mounted on this support - means for rotating this tray in rotation - means for delivering coolant into a cavity
provided in the center of the tray - means for letting the liquid flow radially inside
from the tray, from said cavity to an interstitial space which, at least
during the operation of the device, separates the sound tray
support; and - supply means for sending the molten material onto the
peripheral region of the plateau.
Un exemple de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en regard du dessin annexé, dont la figure unique représente schématiquesent en coupe longitudinale un appareil conforme à l'invention. An exemplary embodiment of the invention will now be described with reference to the accompanying drawing, the single figure of which schematically represents in longitudinal section an apparatus according to the invention.
L'appareil représenté au dessin est destiné à produire une poudre fine métallique, par exemple d'un alliage d'aluminium, notamment d'aluminium-lithium. I1 est dans lwenserble de révolution autour d'un axe vertical X-X et comprend essentiellement un support de plateau 1, un plateau métallique 2 monté rotatif sur ce support, une conduite 3 d'alimentation en argon liquide et un dispositif 4 d'alimentation en mental liquide à pulvériser. The apparatus shown in the drawing is intended to produce a fine metallic powder, for example of an aluminum alloy, in particular aluminum-lithium. I1 is in lwenserble of revolution around a vertical axis XX and essentially comprises a tray support 1, a metal tray 2 rotatably mounted on this support, a pipe 3 for supplying liquid argon and a device 4 for supplying the mind liquid to spray.
Le support 1 a la forme d'une cuvette comportant un fond horizontal 5 et une paroi latérale cylindrique 6. Au centre du fond 5 fait saillie vers le haut un bobinage 7 alimenté par des fils 8 et constituant le stator d'un moteur électrique asynchrone. La face supérieure du fond 5 comprend une zone intérieure 9 plane et horizontale s'étendant à partir du babinage 7, puis se raccorde à face interne de la paroi 6 par l'intermédiaire d'une surface tronconique 10. Dans cette dernière, et éventuellement dans la zone 9, est gravée une fine rainure en spirale (non représentée). The support 1 has the shape of a bowl comprising a horizontal bottom 5 and a cylindrical side wall 6. In the center of the bottom 5 projects upward a coil 7 supplied by wires 8 and constituting the stator of an asynchronous electric motor . The upper face of the bottom 5 comprises a flat and horizontal inner zone 9 extending from the babinage 7, then is connected to the internal face of the wall 6 by means of a frustoconical surface 10. In the latter, and possibly in zone 9 is engraved a fine spiral groove (not shown).
Le plateau 2, qui est constitué par expemple d'un alliage de fer ou de cuivre, a en section longitudinale la forme générale d'un T. La hampe il de ce T est massive, s'étend sur toute la hauteur de la paroi 6 et possède un diamètre légèrement inférieur au diamètre intérieur de cette paroi ; elle présente, à partir de son extrémité libre, une profonde cavité cylindrique borgne 12 qui coiffe le stator 7 avec un jeu axial et radial en constituant le rotor du moteur électrique précité. Sur l'essentiel de sa hauteur, la hante 11 comporte un évidement annulaire 13 qui définit, à son extrémité inférieure, une collerette radiale extérieure 14 et, à son extrémité supérieure, une partie en gradin 15. La surface inférieure annulaire du plateau a une forme plane puis tronconique conjuguée de celle du fond 5. The plate 2, which consists for example of an alloy of iron or copper, has in longitudinal section the general shape of a T. The shaft it of this T is massive, extends over the entire height of the wall 6 and has a diameter slightly smaller than the inside diameter of this wall; it has, from its free end, a deep blind cylindrical cavity 12 which covers the stator 7 with an axial and radial clearance by constituting the rotor of the above-mentioned electric motor. Over most of its height, the haunch 11 has an annular recess 13 which defines, at its lower end, an external radial flange 14 and, at its upper end, a stepped part 15. The annular lower surface of the plate has a flat then frustoconical shape combined with that of the bottom 5.
Les branches supérieures du T forment une table circulaire 16 à face supérieure 17 plane et horizontale. De la péripearie de cette table part vers le bas une jupe cylindrique 18 qui entoure avec un jeu radial la partie supérieure de la paroi 6. The upper branches of the T form a circular table 16 with a planar and horizontal upper face 17. From the periphery of this table, a cylindrical skirt 18 extends downwards which surrounds the upper part of the wall 6 with a radial clearance.
Une cavité borgne 19 d'axe X-X, ouverte sur la face 17, est managée dans le plateau 2. Cette cavité comporte une partie supérieure tronconique 20 évasée vers le bas, puis une partie inférieure tronconique 21 convergeant vers le bas et ayant un angle au vannet plus petit, et un fond horizontal 22. Un grand nombre de canaux 23 partent radialement dans toutes les directions du cercle de jonction des troncs de cône 20 et 21, lequel est situé à une faible distance audessous de la face 17.Ces canaux comportent chacun un tronçon horizontal 24 s'étendant jusqu'à la jupe 18, puis un court tronçon 25 dirigé vers le bas, puis un tronçon 26 horizontal dirige vers l'axe X-X, puis un tronçon 27 dirige vers le bas, puis un tronçon horizontal 28 qui débouche par un orifice sur la périphérie de la partie 15 de la hampe 11, en regard de la partie d'extrémité supérieure de la paroi 6. Le diamètre des tronçons 24 à 28 est progressivement croissant. A blind cavity 19 of axis XX, open on the face 17, is managed in the plate 2. This cavity has a frustoconical upper part 20 flared downwards, then a frustoconical lower part 21 converging downwards and having an angle at smaller valve, and a horizontal bottom 22. A large number of channels 23 leave radially in all directions of the junction circle of the truncated cones 20 and 21, which is located a short distance below the face 17. These channels have each a horizontal section 24 extending to the skirt 18, then a short section 25 directed downwards, then a horizontal section 26 directs towards the axis XX, then a section 27 directs downwards, then a horizontal section 28 which opens out through an orifice on the periphery of the part 15 of the shaft 11, opposite the upper end part of the wall 6. The diameter of the sections 24 to 28 is progressively increasing.
On nia pas représenté en détail au dessin la manière dont le plateau 2 et les canaux 23 sont réalisés, ces précisions technologiques étant à la portée et au libre choix de l'homme de intier. The manner in which the plate 2 and the channels 23 are produced is not shown in detail in the drawing, these technological details being within the reach and at the free choice of humans.
La conduite 3, alimentée par un réservoir d'argon liquide (non représenté), s'étend verticalement suivant l'axe X-X. Elle est thermique ment isolée à peu près jusqu'au niveau du plateau 2, et pénètre dans la cavité 19 jusqu'au voisinage du fond 22 de celle-cib
Le dispositif d'alimentation 4 est un réservoir annulaire éventuellement pourvu de moyens de chauffage et présentant dans sa face inférieure une fente circulaire 29 dont le rayon moyen R est légèrement inférieur à celui de la table 16.Line 3, supplied by a liquid argon tank (not shown), extends vertically along the axis XX. It is thermally insulated approximately up to the level of the plate 2, and penetrates into the cavity 19 as far as the bottom 22 of the latter.
The supply device 4 is an annular tank optionally provided with heating means and having in its lower face a circular slot 29 whose mean radius R is slightly less than that of the table 16.
En fonctionnement/ le moteur 7-11 entraîne le plateau 2 en rotation autour de l'axe X-X à grande vitesse, par exemple de l'ordre de 20 000 t/mn. Le métal liquide à pulvériser est déversé à débit constant en une nappe cylindrique continue 30 qui rencontre la région périphérique de la table 16 ; le cisaillement ainsi provoqué projette dans toutes les directions le matériau pulvérisé (flèches F), les gouttelettes étant solidifiées grâce au refroidissement qui va être décrit ci-dessous. In operation / the motor 7-11 drives the plate 2 in rotation around the axis X-X at high speed, for example of the order of 20,000 rpm. The liquid metal to be sprayed is poured at a constant rate into a continuous cylindrical sheet 30 which meets the peripheral region of the table 16; the shearing thus caused projects in all directions the pulverized material (arrows F), the droplets being solidified thanks to the cooling which will be described below.
Simultanément, de l'argon liquide à débit régulé pénètre par la conduite 3 dans la cavité 19 Du fait de la forme de cette dernière et de la rotation du plateau 2, l'argon liquide ne peut ressortir de la cavité 19 et est intégralement forcé par centrifugation dans les canaux 23, où il se vaporise progressivement an assurant le refroidissement du plateau, et l'argon vaporisé est éjecté par les tronçons d'extrémités 28 de ces canaux. Pour s'échapper de l'appareil, l'argon vaporisé doit parcourir un trajet sinueux, créateur d'une parte de charge, qui contourne l'extrémité supérieure de la paroi 6, jusqu'à l'extrémité inférieure de la jupe 18, comme indiqué par les flèches f. Par suite, une surpression se développe dans l'espace annulaire 31 séparant la hampe 11 du support 1, et l'éjection continue de l'argon hors de l'appareil empêche toute remontée de poudre vers l'intérieur de ce dernier. Simultaneously, liquid argon with a regulated flow rate enters via the pipe 3 into the cavity 19 Due to the shape of the latter and the rotation of the plate 2, the liquid argon cannot come out of the cavity 19 and is fully forced by centrifugation in the channels 23, where it gradually vaporizes to ensure the cooling of the plate, and the vaporized argon is ejected by the end sections 28 of these channels. To escape from the device, the vaporized argon must travel a sinuous path, creating a load area, which bypasses the upper end of the wall 6, up to the lower end of the skirt 18, as indicated by the arrows f. As a result, an overpressure develops in the annular space 31 separating the shaft 11 from the support 1, and the continuous ejection of the argon from the device prevents any rise of powder towards the interior of the latter.
Pendant sa rotation, le plateau 2 est libre de tout frottent solide-solide et est supporte uniquement par des paliers gazeux : dans le sens vertical, la sustentation est assurée par l'entraînement en rotation d'une couche de gaz entre la hampe li et le fond 5, à l'aplomb de la spirale gravée dans ce dernier, ce qui forme un coussin gazeux dynsique entre la hante 11 et le fond 5. Ce phénomène assure également, dans une certaine mesure, le centrage du plateau grâce à la forme tronconique de la surface 10. Ce centrage est complété par le palier gazeux statique qui résulte de la mise en pression de l'espace annulaire 31 par l'azote sortant des canaux 23. During its rotation, the plate 2 is free from any solid-solid friction and is supported only by gaseous bearings: in the vertical direction, the lift is provided by the rotational driving of a layer of gas between the rod li and the bottom 5, plumb with the spiral engraved in the latter, which forms a dynamic gas cushion between the haunt 11 and the bottom 5. This phenomenon also ensures, to a certain extent, the centering of the plate thanks to the shape frustoconical of the surface 10. This centering is completed by the static gas bearing which results from the pressurization of the annular space 31 by the nitrogen leaving the channels 23.
Au repos, la happe 11 est en awij sur le fond 5. Le démarrage du plateau peut être obtenu en le soulevant temporairement par des moyens appropriés, par exemple en créant un champ magnétique vertical temporaire au moyen du bobinage 7. At rest, the snap 11 is awij on the bottom 5. The start of the plate can be obtained by temporarily lifting it by appropriate means, for example by creating a temporary vertical magnetic field by means of the coil 7.
En variante, carme illustré en trait mixte, des canaux auxiliaires 32 peuvent partir obliquement vers le haut des tronçons 24 des canaux 23 et doucher sur la face 7, sur un rayon légèrement inférieur au rayon R. Dans ce cas, une partie de l'argon liquide est projetée directement sur la nappe 30, juste avant que celleci atteigne le plateau 2, ce qui favorise l'atomisation centrifuge de cette naape. As a variant, as shown in phantom, auxiliary channels 32 can start obliquely upwards from the sections 24 of the channels 23 and shower on the face 7, on a radius slightly less than the radius R. In this case, part of the liquid argon is sprayed directly onto the sheet 30, just before it reaches the plate 2, which favors the centrifugal atomization of this naape.
L'invention a été décrite ci-dessus en liaison avec la production d'une poudre métallique, mais on peut également envisager son application à la production de poudres fines d'autres matériaux, notassent de polymères. Dans chaque cas, on choisira un liquide de refroidissement approprié, c'est-à-dire vaporisable dans les conditions de fonctionnement de l'appareil et chimiquement compatible avec le matériau à pulvériser. Ainsi, par exemple, on pourrait utiliser de l'azote liquide au lieu de l'argon liciuide dans le cas de la pulvérisation d'un polynbre. The invention has been described above in connection with the production of a metallic powder, but its application can also be envisaged for the production of fine powders of other materials, notably polymers. In each case, an appropriate coolant will be chosen, that is to say vaporizable under the operating conditions of the device and chemically compatible with the material to be sprayed. Thus, for example, liquid nitrogen could be used instead of the liquid argon in the case of the spraying of a polynbre.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8501178A FR2568791A1 (en) | 1985-01-29 | 1985-01-29 | Process and apparatus for producing a powder from a molten material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8501178A FR2568791A1 (en) | 1985-01-29 | 1985-01-29 | Process and apparatus for producing a powder from a molten material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2568791A1 true FR2568791A1 (en) | 1986-02-14 |
Family
ID=9315694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8501178A Withdrawn FR2568791A1 (en) | 1985-01-29 | 1985-01-29 | Process and apparatus for producing a powder from a molten material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2568791A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1985
- 1985-01-29 FR FR8501178A patent/FR2568791A1/en not_active Withdrawn
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