JP2004513044A

JP2004513044A - 微粉材料を搬送するためのデバイスならびに溶融金属に対しての微粉材料の供給に関しての応用

Info

Publication number: JP2004513044A
Application number: JP2002539236A
Authority: JP
Inventors: トマ・イスレー
Original assignee: ソティック・メカニーク; トマ・イスレー
Priority date: 2000-11-03
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2004-04-30
Also published as: WO2002036468A1; FR2816298A1; FR2816298B1; US20020172566A1; US6632049B2; CA2394661A1; EP1330402A1; AU1508502A; NZ519681A

Abstract

本発明は、粉末材料を搬送するためのデバイスであって、−粉末材料が内部で撹拌され加圧されるとともに、第１パイプ（８）を通して目的地に向けて粉末材料を搬送するようになっている容器（３）と；−目的地に向けての粉末材料の搬送を確保するガス導入口（１４，１５）と；を具備してなるデバイスに関するものである。ガス導入口のところにおいては、第１パイプ（８）が、ノズル（１２）を形成し、このノズル（１２）は、第１パイプの直径と実質的に同じ直径とされた第２パイプ（９）内に開口している。ガス導入口（１４，１５）は、ノズル（１２）の外側において、第１パイプの下端へと開口している。ガスは、粉末材料の流通方向と平行な向きでもって形成された複数の貫通穴（２０）を通して、第２パイプ（９）内へと導入される。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、様々な粒子サイズを有した微粉材料の搬送を最適化し得るデバイスの改良に関するものである。さらに、本発明は、より詳細には、例えば金属部材をキャストするに際しての、より詳細にはアルミニウム部材をキャストするに際しての、溶融金属パンに対しての、加圧された微粉材料の供給に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
公知なように、微粉材料の搬送に際しては、搬送すべき材料の物理的性質によっては、問題点がある。この問題点は、搬送すべき材料の粒子サイズが一様でない場合には、より深刻なものとなる。より詳細には、粒子サイズの相違は、局所的な閉塞をもたらす要因となり、搬送に対して悪影響をもたらすことは、明らかである。
【０００３】
金属を使用する多くの技術においては、とりわけ、アルミニウム鋳造技術においては、典型的には０，２ｍｍ〜５ｍｍや０．２ｍｍ〜１０ｍｍといったような広範な粒子サイズの粉末が加圧状態で使用され、これにより、多孔性という観点と機械的特性という観点との双方からアルミニウムの品質を向上させている。
【０００４】
このような粉末は、通常、ｐＨが酸性であるとともに、製造すべき製品に応じた所望の特性を最適化し得るよう、溶融金属に対して混合される。
【０００５】
溶融金属内への粉末の供給は、長年にわたって、特に比較的大きな寸法のひしゃく形状の容器を使用して経験的にかつ手動でもって行われている。そのため、供給の再現性が悪くなってしまい、最終的製品の品質が非一様となってしまう。さらに、溶融金属バスに関してのひしゃくの使用は、人体に対する保護を困難なものとし、特に火傷といったような様々な事故につながりかねない。
【０００６】
よって、容器から適切なパイプを使用することによって加圧粉末を搬送し得るようにした自動手段が提案されている。この場合には、粉末の搬送は、特にアルゴンといったような不活性ガスの圧力によって行われる。
【０００７】
それでもなお、粉末の特性によっては、特に、粒子サイズの非一様が大きい場合には、パイプを通しての粉末の満足のいく搬送を行うことができず、そのため、溶融金属に関して所望の品質が得られず、製造すべき最終製品に関しても、所望の品質が得られない。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、まず第１には、加圧流体を使用することによって様々な粒子サイズを有した微粉状材料を搬送し得るようなデバイスを提供することである。加えて、本発明の目的は、上記様々な欠点を克服し得るようなデバイスを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、微粉材料を搬送するためのデバイスであって、
−搬送すべき微粉材料が内部で撹拌され加圧されるとともに、下端部のところにおいては、パイプを通して目的地に向けて微粉材料を搬送するようになっている容器と；
−パイプに向けられ、ガス導入によって特に加圧空気の導入によって、目的地に向けての微粉材料の搬送を確保するガス導入口と；
を具備してなる微粉材料搬送デバイスを提案する。
【００１０】
このデバイスは、ガス導入口のところにおいて、パイプが、微粉材料の流通方向に向けて縮径する形状とされたノズルを形成し、このノズルが、第１パイプの直径と実質的に同じ直径とされた第２パイプ内に開口し、ガス導入口が、ノズルの外側において、第１パイプの下端へと開口し、ガス導入口からのガスが、ノズルの下端と実質的に同じ平面内に形成されかつ微粉材料の流通方向と実質的に平行な向きでもって形成された複数の貫通穴を通して、第２パイプ内へと導入されるようになっていることを特徴としている。
【００１１】
特に限定するものではないが、本発明においては、まず最初に、流速を増大させ得ることが公知であるような特にノズル形状といったような特定形状とされたパイプを準備する。流速の増大は、微粉材料の搬送を確保するためのガス流の向きによって最適化される。
【００１２】
本発明のある特徴点においては、デバイスは、第１パイプにおいて径方向反対側に形成された２つのガス導入口を具備している。
【００１３】
さらに、第１パイプと第２パイプとの固定は、ガス導入パイプを終端させているリングを使用して行われている。
【００１４】
上述したように、本発明は、より詳細には、溶融金属バスに対しての加圧状態での粉末の供給を目的としている。
【００１５】
溶融金属バスに対して加圧状態でもって粉末を供給するためのこのデバイスは、
−粉末が内部で撹拌され加圧されるとともに、下端部のところにおいては、パイプを通して溶融金属バスに向けて粉末を搬送するようになっている容器と；
−パイプに向けられ、不活性ガスの導入によって溶融金属バスに向けての粉末の搬送を確保する不活性ガス導入口と；
を具備してなり、
不活性ガス導入口のところにおいて、パイプが、粉末の流通方向に向けて縮径する形状とされたノズルを形成し、このノズルが、第１パイプの直径と実質的に同じ直径とされた第２パイプ内に開口し、不活性ガス導入口が、ノズルの外側において、第１パイプの下端へと開口し、不活性ガス導入口からの不活性ガスが、ノズルの下端と実質的に同じ平面内に形成されかつ粉末の流通方向と実質的に平行な向きでもって形成された複数の貫通穴を通して、第２パイプ内へと導入されるようになっていることを特徴としている。
【００１６】
本発明においては、２つのパイプは、複数のリングによって互いに固定される。一方のリングには、径方向反対側に位置した２つの側方オリフィスが形成され、これら側方オリフィスのところにおいて、不活性ガス導入口が終端する。明らかなように、このデバイスは、３つ以上のガス導入口を具備することができ、そのような状況では、リングには、相応数の側方オリフィスが形成される。
【００１７】
加えて、そのリングは、粉末の流通方向に対して垂直な向きとされた隔壁を備え、この隔壁には、一方においては、ノズルの下端からの供給を可能とするための中央開口が形成され、他方においては、第２パイプに向けて加圧ガスを通過させ得るよう、ガス流通方向に平行に配置されかつ中央開口の周囲に配置された複数の貫通孔が形成される。
【００１８】
本発明においては、このデバイスは、より詳細には、アルミニウムの鋳造に適用される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明を具現する態様、および、そこからもたらされる利点は、添付図面を参照しつつ、本発明を限定するものではなく単なる例示としての以下の実施形態により、明瞭となるであろう。
【００２０】
本発明について、液体金属バスに対して微粉材料を供給するためのデバイスに関して、より詳細に説明する。しかしながら、本発明は、この応用のみに限定されるものではなく、本発明は、微粉材料を搬送するためのすべてのデバイスを包含している。
【００２１】
図１には、本発明による装置の側面図が示されている。この装置は、基本的に、シャシー（１）を備えている。シャシー（１）は、キャスター（２）上に取り付けられることによって、移動可能とされている。１つまたは複数のキャスターには、ブレーキシステムが付設されており、アセンブリ全体の安定性が高められている。
【００２２】
チューブ状のまたは金属製のシャシー（１）は、容器（３）を収容している。容器（３）は、この例においては漏斗形状とされており、容器の内部には、例えばアルミニウムといったような、溶融金属に対して供給すべき、酸性のｐＨを有した粉末が収容されている。
【００２３】
図示してないこのような粉末は、図示しない電気モータによって駆動される羽根付き撹拌機（５）によって撹拌される。容器（３）の上面には、アクセスと充填とを行うためのハッチが設けられている。このハッチは、気密カバー（４）によって閉塞することができ、粉末を加圧状態に維持できるようになっている。
【００２４】
容器（３）の下端部（７）は、小径のものとされており、この下端部（７）からは、特別の直径とされた第１パイプ（８）が延設されている。それでもなお、有利には、溶融金属内へと注入すべき粉末量を公知かつ特定の態様でもって校正することを意図したセル状供給機（６）が、下端部（７）と第１パイプ（８）との間に介装されている。このようなセル状供給機自体は、周知であるので、これ以上の説明は省略する。
【００２５】
セル状供給機は、この例においてはポリテトラフルオロエチレン（登録商標名ではテフロン）から形成された、複数の円弧形セルから構成されている。各セルの容量は、ステンレススチール製外側円筒形ジャケットとの間において決定される。よって、セル状供給機（６）の回転速度に応じて、溶融金属内へと供給する粉末を、再現性よく所定量に計量することができる。
【００２６】
セル状供給機（６）は、有利には、プログラム可能なコントローラによって制御される。このコントローラの電気キャビネットは、符号（１１）によって示されている。
【００２７】
本発明における特徴点においては、図３から明らかなように、第１パイプ（８）の下端部が、ノズル（１２）によって終端しており、ノズル自体の下端（１３）が、第２パイプ（９）内に位置していることである。ここで、第２パイプ（９）の直径は、第１パイプ（８）の直径と同じであるまたは実質的に同じである。これら２つのパイプは、図３に明瞭に示すように、２つのリング（１０，２２）によって互いに固定されている。ノズル（１２）は、上述したように、このノズルのところにおける粉末の流通速度を増大させることができる。したがって、第２パイプ（９）のところにおける粉末の流通速度を増大させることができる。
【００２８】
これとともに、特にアルゴンといったような不活性ガスを特定の加圧状態でもって導入するための導入パイプ（１４，１５）が、リング（１０）において終端して設けられている。この目的のために、リング（１０）には、径方向反対側に位置して２つの側方オリフィスが形成されている。これらオリフィスのところにおいて、各不活性ガス導入パイプ（１４，１５）が終端している。
【００２９】
不活性ガスの圧力は、実際、不活性ガスの流速に依存する。流速は、プログラム可能なコントローラ（１１）からの０〜１０Ｖという可変電圧で制御される可変流速バルブ（ＳＭＣとして公知である）によって、制御されている。図３からわかるように、不活性ガスは、ノズル（１２）の外側においてリング（１０）の位置へと到達し、その後、ノズルの下端（１３）と実質的に同じ高さ位置において第２パイプ（９）へと導入される。これを行うために、リング（１０）には、粉末の流通方向とは垂直に隔壁（１９）が設けられている。隔壁（１９）には、一方においては、ノズル（１２）の下端（１３）からの供給を可能とするための中央開口（２３）が形成され、他方においては、第２パイプ（９）に向けて加圧ガスを通過させ得るよう、流通方向に平行に配置された複数の周縁貫通孔（２０）が形成されている。
【００３０】
図５は、リング（１０）の底面を示す図であって、６個の貫通孔（２０）が示されている。図示された貫通孔の数は、単に例示のためのものであって、本発明を限定するものでないことは明らかである。
【００３１】
第１パイプ（８）と第２パイプ（９）とは、リング（１０）とリング（２２）とが、リング（１０）内に形成された複数のネジ止め穴（２１）内にネジを挿入することによって互いに取り付けられることによって、互いに固定されている。
【００３２】
これとともに、Ｏ−リングシールまたはシールリップ（１６，１７，１８）が、密封性を確保するために設置されており、特に不活性ガスに対しての気密性をもたらすために設置されている。よって、装置全体としての密封性がもたらされている。
【００３３】
実験により、ガス流の特定の方向性のために、および、ノズルの設置のために、パイプ内において粉末がずっと容易に搬送され、そのため、溶融金属内への投入時により正確な投入量が得られることが示された。
【００３４】
加えて、この特定のデバイスであると、様々な粒子サイズを有する傾向のある微粉材料の搬送に特に好適であることを示すことができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における装置を示す側面図である。
【図２】図１に示す装置の正面図である。
【図３】本発明によるデバイスを示す長さ方向断面図である。
【図４】本発明における、２つのパイプを固定するためのリングの一部を概略的に示す図である。
【図５】本発明におけるリングを示す底面図である。
【符号の説明】
３　容器
６　セル状供給機
７　下端部
８　第１パイプ
９　第２パイプ
１０　リング
１２　ノズル
１３　下端
１４　導入パイプ（ガス導入口、不活性ガス導入口）
１５　導入パイプ（ガス導入口、不活性ガス導入口）
１９　隔壁
２０　貫通穴
２２　リング
２３　中央開口

Claims

微粉材料を搬送するためのデバイスであって、
−搬送すべき微粉材料が内部で撹拌され加圧されるとともに、下端部（７）のところにおいては、第１パイプ（８）を通して目的地に向けて前記微粉材料を搬送するようになっている容器（３）と；
−前記第１パイプ（８）に向けられ、ガス導入によって特に加圧空気の導入によって、前記目的地に向けての前記微粉材料の搬送を確保するガス導入口（１４，１５）と；
を具備してなる微粉材料搬送デバイスにおいて、
前記ガス導入口のところにおいては、前記第１パイプ（８）は、前記微粉材料の流通方向に向けて縮径する形状とされたノズル（１２）を形成し、
該ノズル（１２）は、前記第１パイプの直径と実質的に同じ直径とされた第２パイプ（９）内に開口し、
前記ガス導入口（１４，１５）が、前記ノズル（１２）の外側において、前記第１パイプの下端へと開口し、
前記ガス導入口からのガスが、前記ノズル（１２）の前記下端（１３）と実質的に同じ平面内に形成されかつ前記微粉材料の流通方向と実質的に平行な向きでもって形成された複数の貫通穴（２０）を通して、前記第２パイプ（９）内へと導入されるようになっていることを特徴とする微粉材料搬送デバイス。
請求項１記載の微粉材料搬送デバイスにおいて、
前記第１パイプ（８）において径方向反対側に形成された２つのガス導入口（１４，１５）を具備していることを特徴とする微粉材料搬送デバイス。
請求項１または２記載の微粉材料搬送デバイスにおいて、
前記２つのパイプ（８，９）が、リング（１０，２２）によって互いに固定されていることを特徴とする微粉材料搬送デバイス。
請求項３記載の微粉材料搬送デバイスにおいて、
前記リング（１０）には、径方向反対側に位置した２つの側方オリフィスが形成され、
該側方オリフィスのところにおいて、前記ガス導入口（１４，１５）が終端していることを特徴とする微粉材料搬送デバイス。
請求項３または４記載の微粉材料搬送デバイスにおいて、
前記リング（１０）が、前記微粉材料の流通方向に対して垂直な向きとされた隔壁（１９）を備え、
該隔壁（１９）には、一方においては、前記ノズル（１２）の前記下端（１３）からの供給を可能とするための中央開口（２３）が形成され、他方においては、前記第２パイプ（９）に向けて加圧ガスを通過させ得るよう、前記ガス流通方向に平行に配置されかつ前記中央開口（２３）の周囲に配置された複数の貫通孔（２０）が形成されていることを特徴とする微粉材料搬送デバイス。
請求項１〜５のいずれかに記載の微粉材料搬送デバイスにおいて、
前記容器（３）の前記下端部（７）と前記リング（１０）との間に、校正された所定量の前記微粉材料を供給するためのセル状供給機（６）を具備していることを特徴とする微粉材料搬送デバイス。
請求項１〜６のいずれかに記載の微粉材料搬送デバイスにおいて、
プログラム可能なコントローラによって制御されていることを特徴とする微粉材料搬送デバイス。
溶融金属バスに対して加圧状態でもって粉末を供給するためのデバイスであって、
−前記粉末が内部で撹拌され加圧されるとともに、下端部（７）のところにおいては、第１パイプ（８）を通して前記溶融金属バスに向けて前記粉末を搬送するようになっている容器（３）と；
−前記第１パイプ（８）に向けられ、不活性ガスの導入によって前記溶融金属バスに向けての前記粉末の搬送を確保する不活性ガス導入口と；
を具備してなる粉末供給デバイスにおいて、
前記不活性ガス導入口のところにおいては、前記第１パイプ（８）は、前記粉末の流通方向に向けて縮径する形状とされたノズル（１２）を形成し、
該ノズル（１２）は、前記第１パイプの直径と実質的に同じ直径とされた第２パイプ（９）内に開口し、
前記不活性ガス導入口（１４，１５）が、前記ノズル（１２）の外側において、前記第１パイプの下端へと開口し、
前記不活性ガス導入口からの不活性ガスが、前記ノズル（１２）の前記下端（１３）と実質的に同じ平面内に形成されかつ前記粉末の流通方向と実質的に平行な向きでもって形成された複数の貫通穴（２０）を通して、前記第２パイプ（９）内へと導入されるようになっていることを特徴とする粉末供給デバイス。
請求項８記載の粉末供給デバイスにおいて、
前記第１パイプ（８）において径方向反対側に形成された２つの不活性ガス導入口（１４，１５）を具備していることを特徴とする粉末供給デバイス。
請求項８または９記載の粉末供給デバイスにおいて、
前記２つのパイプ（８，９）が、リング（１０，２２）によって互いに固定されていることを特徴とする粉末供給デバイス。
請求項１０記載の粉末供給デバイスにおいて、
前記リング（１０）には、径方向反対側に位置した２つの側方オリフィスが形成され、
該側方オリフィスのところにおいて、前記不活性ガス導入口（１４，１５）が終端していることを特徴とする粉末供給デバイス。
請求項１０または１１記載の粉末供給デバイスにおいて、
前記リング（１０）が、前記粉末の流通方向に対して垂直な向きとされた隔壁（１９）を備え、
該隔壁（１９）には、一方においては、前記ノズル（１２）の前記下端（１３）からの供給を可能とするための中央開口（２３）が形成され、他方においては、前記第２パイプ（９）に向けて加圧ガスを通過させ得るよう、前記ガス流通方向に平行に配置されかつ前記中央開口（２３）の周囲に配置された複数の貫通孔（２０）が形成されていることを特徴とする粉末供給デバイス。
請求項８〜１２のいずれかに記載の粉末供給デバイスにおいて、
アルミニウムの鋳造に適用されていることを特徴とする粉末供給デバイス。
請求項８〜１３のいずれかに記載の粉末供給デバイスにおいて、
前記容器（３）の前記下端部（７）と前記リング（１０）との間に、校正された所定量の前記粉末を前記溶融金属バスに対して供給するためのセル状供給機（６）を具備していることを特徴とする粉末供給デバイス。
請求項８〜１４のいずれかに記載の粉末供給デバイスにおいて、
プログラム可能なコントローラによって制御されていることを特徴とする粉末供給デバイス。