JPH01151967A - 液状媒質の超音波アトマイズ化装置 - Google Patents

液状媒質の超音波アトマイズ化装置

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JPH01151967A
JPH01151967A JP63189559A JP18955988A JPH01151967A JP H01151967 A JPH01151967 A JP H01151967A JP 63189559 A JP63189559 A JP 63189559A JP 18955988 A JP18955988 A JP 18955988A JP H01151967 A JPH01151967 A JP H01151967A
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JP
Japan
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transmitters
transmitter
ultrasonic
frequency
atomization
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Application number
JP63189559A
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English (en)
Inventor
Ernst-Gunter Lierke
エルンスト−ギュンター・リールケ
Klaus Luhmann
クラウス・リューマン
Sigurd Jonsson
シグルト・イェーンソン
Michael Hohmann
ミヒャエル・ホーマン
Lothar Bendig
ロタール・ベンディク
Frieder Hofmann
フリーダー・ホフマン
Reinhard Gaa
ラインハルト・ガー
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Battelle Institut eV
Original Assignee
Battelle Institut eV
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
    • B05B17/0607—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
    • B05B17/0623—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers coupled with a vibrating horn
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy

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  • Special Spraying Apparatus (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は超音波による溶融金属、通常の液体あるいは
凝集材料のアトマイズ化装置に関し、該装置は第１の超
音波トランスミツターおよび該トランスミツターから離
れて配置されている超音波レフレクタ−から成り、そこ
では定常状態の超音波が２個の要素間で発生され、その
中にアトマイズ化される媒質が供給される。
原理的に有効であることが証明されているこの種の装置
は西独特許第２６５６３３０号に記載されている。この
場合はレフレクタ−は受動的な構成要素であり、トラン
スミツターとし７レクタ〒間の距離は適切な機械的なし
かしレフレクタ−のみを移動するシステムにより調節さ
れる。
この印刷された特許明細書では、超音波を囲んでいる室
内の静的なガス圧の増加は音圧レベルの比例的な増加を
もたらすことがすでに述べられている。更にアトマイズ
化された媒質を冷却金属表面に吹きつけて媒質を一層急
速に冷却するために、ガスジェットが室中に注入され得
ることが述べられている。
同様の技術が西独特許第２８４２２３２号に記載されて
いる。この特許から定常状態の超音波の圧力振動の節中
にアトマイズ化される媒質を注入するという思想が採用
できる。
しかし、記載された技術ではトランスミツターとレフレ
クタ−は小距離隔てて配置されているので液体物質はア
トマイズ化中にレフレクタ−上に析出し、したがっであ
る時間後にし７レクターは汚れる。一方、トランスミツ
ター板が振動するためとかつ超音波風の組合わせにより
トランスミツターは清浄のままに残る。
更に、知られている装置の種々の欠点は溶融金属ジェッ
トが音場に注入される時に生じる温度変化によって主と
して引起される音場領域の変化から生じる。これは音場
のパラメーターに変化を生じ、そのためにレフレクタ−
は定常波を維持するために絶えず調整され続けなければ
ならなくなる。
既述したようにこの調整はアトマイズ化される溶融゛金
属あるいは媒質が供給されるハウジングの開孔に対して
非対称に行なわれる。
上記した特徴を有する装置を出発点とするとき、したが
って、この発明の目的は、定常状態の音波の周波数ずれ
が運転中に自動的に防止されるような方法で装置を構成
することである。更に、定常波のエネルギーが実質的に
増加されることである。
この目的を達成するために、この発明の装置では電気的
、音響的特性が第１の超音波トランスミツターの特性と
概略同一である第２の超音波トランスミツターとして構
成されているレフレクタ−であること１［徴とする装置
である。
同時にトランスミツターおよびレフレクタ−として作用
する２個の強力で能動的な等しい超音波変換器あるいは
トランスミツターの使用は、音のレベルを増加するのみ
ならず、温度あるいは何か他の運転パラメータが変化す
る時に音波を自動的に調節可能とするように定常波区域
に熱的および音響的な釣合いを必要とするアトマイズ化
される媒質は２個のトランスミツター間の中央において
定常状態の音波の圧力振動の節中に注入される。
それから２個のトランスミツターは供給開孔の方へ対称
的に軸方向に内側あるいは外側に等距離移動される。
レフレクタ−を能動的な超音波変換器すなわちトランス
ミツターとして構成することはアトマイズ化された媒質
がレフレクタ−の上に積ることを阻止する。というのは
両方のトランスミツターが発生された超音波風によって
自己浄化するからである。
定常波の共振に合わせるために必要な２個のトランスミ
ツターの間隔の変更は、位相に敏感なあるいは振巾に敏
感な音感知装置を好ましくは２個のトランスミツターの
一方の前近くに位置せしめかつまた好ましくはアトマイ
ズ化区域の外側に位置せしめことによシ達成される。
しかし、２個の変換器は定常液共振で明確なインピーダ
ンス最大値を有しているので、トランスミツター間隔の
変更を超音波力の最大値をベースにして自動的にあるい
は手動的に制御することがまた可能である。
２個のトランスミツターは個別のあるいは１個の周波数
発生器によって供給される。唯一個の発生器を使用する
ことは、２個のトランスミツターが附加的に測定を必要
とすることなく同一の周波数で振動することを保証する
。各トランスミツターに個別の周波数発生器を使用する
時は、それらの周波数を僅かに異ならせて、２個のトラ
ンスミツターから出る音波の干渉から生じることが期待
される相違ない拍動がアトマイズ化に害とならない周波
数を持つようにする。同じ目的のために周波数発生器は
また２個のトランスミツターの固有周波数の周辺の狭い
周波数帯内で作動する揺動装置として構成される。
ケーシングに固定された小さな加熱チューブがアトマイ
ズ化される媒質を供給する為に設けられ、該チューブは
適切な容器から特に液体溶融金属を輸送するのに適して
いる。溶融金属が最適の振動条件の下でアトマイズ化さ
れるようにチューブの出口は２個のトランスミツターを
連結する軸の僅か数ミリメータ上に位置されねばならな
い。例えば、放射方向の距離は２ないし３藺である。チ
ューブの外径は出口端で約６ないし８朋を超えるべきで
ないが、チューブの中に抵抗加熱コイルが収容できるよ
うにアトマイズ化軸から約２０朋離れた所では外径は２
０本と３０龍の間に増加される。
これは溶融金属が適当な温度の定常波中に直接に供給さ
れることを保証する。チューブは溶滴の固着を防止する
ために窒化硼素で出来ている。
発明の重要な実施態様の一つは、装置が圧力容器の中に
設置され、３ないし１０バール間の、あるいは可能なら
もつと高圧の過圧でアトマイズ化が実施されることを提
案する。溶融金属の大きな表面張力のために、１８０ｄ
Ｂ以上の音圧レベルがそのような溶融金属のアトマイズ
化のために必要である。これらの高音圧レベルはガス過
圧でのみ達成できる。不活性ガスが通常この目的のため
に使用される。
ガス過圧での溶融金属のアトマイズ化は、高音圧レベル
が変換器の比較的小さな超音波振巾で達成でき、それは
変換器の使用寿命をかなり引延しかつそれらの効率を増
加するという附加的な利点を有する。
アトマイズ化された溶融金属の対流冷却は高圧において
改善され、溶融金属のアモルファス凝固が生ずる凝固時
間が短縮される。
もし溶１滴の極端に早い凝固とかなり低い飛行速度（ｃ
ａ、　ｊ　ｍ／ｓ　）を与えるならば、溶融状態におけ
る移動（ｔｒａｊｅｃｔｉｏｎ　）は短かくなり、圧力
容器の寸法は比較的小さくなる。直径が１ｍより小さく
、１ないし３ｍの高さの実験室ユニットが可能である。
アトマイ２ズ化した粒子がトランスミツターあるいは圧
力容器の壁に固着することを防止するために、粒子がこ
れらの表面に到達することを防止するエアカーテンを配
設することが好ましい。
更に、球状粒子が酸素の欽乏で生成されるが、一方、空
気の通常の酸素分圧では不規則な粒子が生じるので、好
ましくは酸素分圧を極端に低くすべきである。しかし、
これらのスパッター粒子は焼結に多分有利である。
振巾および／あるいはガス圧力の増加による音圧レベル
の増加により、通常は超音波毛細管アトマイズ化法にお
いて必要な周波数の変更を必要とせず同時に一層微細な
粉末を得る０ この発明による装置は基本的に全ての可溶媒質あるいは
液体媒質の超音波アトマイズ化に基本的に適してりる。
特に溶融金属のアトマイズ化に適している。追加的な用
途は先に挙げた西独特許第２６５６３３０号および第２
８４２２３２号中に記載されている。
この発明は更に重要な特徴が示される下記の実施態様に
より具体化される。図は溶融金属のアトマイズ化に適し
たこの発明のアトマイズ化装置の部分的図解した軸方向
断面図である。
第１の超音波トランスミツターおよび第２の超音波トラ
ンスミツター２はステッピングモータないしは直流モー
タ４によりスレシュニット３に載置されている。両トラ
ンスミツター１，２は好ましくは同じ周波数、例えば２
０　ＫＨｚの周波数で運転される。両トランスミツター
はフィードバック発振器の原理により運転される自身の
周波数発生器５によって供給される。
両トランスミツター１，２には溶融物質の粘着に対抗す
る追加的な装置としてエアカーテン６が配設されている
。
可動スレッジユニット３は溶融体を溶融炉１６から加熱
管（図示しない）を経て定常状態の超音波の場１４中に
移送する溶融体ジェット７に対称的で適切な運転条件に
トランスミツター１．２間の距離を調整する。２個のト
ランスミツターの一方の近くに、定常波１４の音圧を測
定し、電子誘導システム９に最大値を与える圧力センサ
ー８が備えられ、そこからモーター駆動装置はパルス電
流を受ける。
スレッジユニットはモータ駆動装置の角度コーダー１０
によシ、あるいはスレッジに連結されているリニアポテ
ンシオメータ−１１により位置決めされる。
電子誘導システム９は常に音場１４の圧力が最大である
位置を求める。
第２のトランスミツター２の周波数は第１のトランスミ
ツター１の周波数に近づけ得る。二つの周波数は２個の
トランスミツターからの音波の干渉から生じる容認でき
ない低周波の拍動を回避するため少くとも０．５％相違
させねばならない。
この発明の他の実施態様では２個のトランスミツター１
，２は正確に同一の周波数および同一の位相関係で一個
の周波数発生装置により運転される。また発生装置は二
個のトランスミツターの固有周波数周辺の狭い周波数帯
において作動する揺動装置として構成できる。
２個のトランスミツターは空気送風１２によりあるいは
水ないし油により冷却され得る。
記載の装置は圧力容器１３中に設置され、容器中の定常
状態の音場を有する内部空間が外側に対して圧力的に密
閉される。これによシ従って室内の圧力が増加でき、ま
た超音波トランスミツターの大きさが変ることなく定常
状態の超音波１４の一層高いエネルギー密度を得ること
ができる。この結果、アトマイズ化効率が改善でき、同
時にもし超音波トランスミツターの大きさが小さくなる
ならトランスミツターの使用寿命が増大する。室は空気
、不活性ガスあるいはその他のガスないしは混合ガスで
充填され、従って酸素分圧が調整できる。
【図面の簡単な説明】
図は溶融金属のアトマイズ化に適したこの発明のアトマ
イズ化装置の部分的図解の軸方向断面図である。 １．２・・・トランスミツター ３・・・可動スレッジユニット　４・・・モータ駆動装
置５・・・周波数発生器　　　６・・・エアカーテン７
・・・溶融体ジェット　　８・・・圧力センサー９・・
・電子誘導システム　　１０・・・角度コーダー１１・
・・リニアポテンシオメータ− １２・・・空気送風　　　　　１３・・・圧力容器１４
・・・定常状態の超音波　　１６・・・溶融炉（外４名
）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、第１の超音波トランスミッターと該トランスミッタ
    ーから離間して備えられた超音波レフレクターを有し、
    これらの間で定常状態の超音波が発生されその中にアト
    マイズ化される媒質が供給される、超音波音による溶融
    金属、通常の液体あるいは凝集物質のマトマイズ化装置
    において、レフレクターが電気的および音響的特性が第
    １の超音波トランスミッター（１）の特性とほぼ同一で
    ある第２の超音波トランスミッター（２）として構成さ
    れていることを特徴とするアトマイズ化装置。 ２、２個のトランスミッター（１、２）を互いに対称的
    に軸方向に移動させる器具（３、４）が備えられている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３、アトマイズ化される媒質の供給はケーシングの開孔
    を通して２個のトランスミッター（１、２）間の中央に
    おいて音波（１４）の圧力振動の節中に実施されること
    を特徴とする特許請求の範囲第２項の装置。 ４、音感知器（８）が音場（１４）の強度を監視するた
    めに設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項ないし第３項のいずれかに記載の装置。 ５、トランスミッター（１、２）の少くとも１個のパワ
    ー消費量を測定する測定器具が設けられていることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか
    に記載の装置。 ６、音波受信装置（８）あるいはパワーメータの出力信
    号がトランスミッター（１、２）間の距離を制御するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第４項あるいは第５項記
    載の装置。 ７、２個のトランスミッター（１、２）はそれら自体が
    有する周波数発生器（５）から供給されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれか
    に記載の装置。 ８、２個のトランスミッター（１、２）は同一の周波数
    発生器（５）から供給されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載の装置
    。 ９、２個のトランスミッター（１、２）の共振周波数が
    わずかに異なつていることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項ないし第８項にいずれかに記載の装置。 １０、２個のトランスミッター（１、２）の共振周波数
    が同一であることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
    いし第８項のいずれかに記載の装置。 １１、パワー発生器（５）の周波数は２個のトランスミ
    ッター（１、２）の共振周波数の周辺で揺れていること
    を特徴とする特許請求の範囲第６項ないし第１０項のい
    ずれかに記載の装置。 １２、ケーシングに固着された小さな加熱チューブが定
    常状態の音波（１４）中に媒質を供給するために設けら
    れ、この小さなチューブの出口端はトランスミッターの
    水平軸の僅か数ミリメーター上に位置していることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１１項のいずれ
    かに記載の装置。 １３、アトマイズ化装置が圧力容器（１３）中に設置さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
    第１２項のいずれかに記載の装置。 １４、エアロック（６）がトランスミッター（１、２）
    の前におよび／あるいは圧力容器（１３）の内壁の前に
    設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    ないし第１３項のいずれかに記載の装置。 １５、定常状態の音波（１４）の周辺の室（１３）中の
    酸素分圧を制御するための設備が備えられていることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１４項のいず
    れかに記載の装置。
JP63189559A 1987-09-25 1988-07-28 液状媒質の超音波アトマイズ化装置 Pending JPH01151967A (ja)

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DE19873732325 DE3732325A1 (de) 1987-09-25 1987-09-25 Vorrichtung zum zerstaeuben eines fluessigen mediums mit hilfe von ultraschall
DE3732325.3 1987-09-25

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EP (1) EP0308600B1 (ja)
JP (1) JPH01151967A (ja)
DE (1) DE3732325A1 (ja)

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