JPS6167701A - 粉末混合装置 - Google Patents

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】 技術分野 本発明は、粉末の処理に係り、特に金属粉末を混合する
と同時に脱ガスすることに係る。

背禁技術 本発明は特に超合金粉末の処理に関するものである。超
合金粉末は高温度に於て有用な構造体、特にガスタービ
ンエンジンの部品を製造するために近年に至り従来より
使用されている。かかる部品の製造に際しては、粉末を
熱間静水圧プレスにより餡蜜化することが一般に行われ
ている。かかる熱間静水圧プレス後に於ては、部品の冶
金学的組織を変化させ、また所望の最適の特性を得るべ
く、部品は熱処理されることが多い。

最良の特性を得るべく、超合金粉末はアトマイズ法によ
り製造され、不活性雰囲気中にて処理される。このこと
により汚染及び粉末の表面に好ましくない膜が形成され
ることが回避される。しかし少量のガスや他の揮発性物
質が金属粉末に吸収されやすい。従って熱間静水圧プレ
ス工程に先立って粉末を真空中にて加熱することにより
汚染物質を除去することが好ましいことが解っている。

ベーキング又は脱ガスと呼ばれるかかる処理は従来より
かかる目的で構成された装置内に於て実施されている。

例えば粉末は真空室内に於て傾斜され加熱されたプレー
トを横切って通されている。

１９８１年２月１２日付にて出願され、本願出願人と同
一の譲受人に譲渡された米田特許出願第２３３．７２６
号にはかかるプロセスが開示されている。

多量の粉末内に於Ｉ′Ｊる均一１１１を確保するために
使用される混合工程は通常ベーキング工程に先立って行
われている。しかし粉末に対する処即の回数はできるだ
け少ないことが望ましい。何故ならば各処即工稈ごとに
非揮発性の汚染物質が混入することがあるからである。

かくして本発明の着想の過程に於ては、混合■稈とベー
キング工程とを組合せることが追及された。ただ単にブ
レンダのシェルを加熱することは自明なものであるど思
われる。例えば米国特許第２，６２８．０８０号にはジ
ャケットを（昂えた、即ち二重壁型のブレンダが開示さ
れており、米国特許第２，８３８，３９２号にはスリッ
プヒータにてライニングされたブレンダの内壁が開示さ
れている。しかし典型的な超合金粉末については、最良
の結果は粉末を３７１℃近傍の温度に加熱することによ
って得られる。

かかる温度に於ては、大抵のエラストマシール材は耐久
性を有さず、かかる温度にてブレンダを運転することに
よりシールの問題が提起される。特殊な高温シールがブ
レンダ構造体に適用されれば、使用の容易性、コス］へ
、耐久性の点に於ける利点が得られる。

発明の開示 本発明の一つの目的は、金属粉末を混合すると共に脱ガ
スし得る粉末混合装置、即ちブレンダを提供することで
ある。

本発明の他の一つの［１的は、ブレンダに過度の耐熱性
を要求することなく真空脱ガス中に超合金粉末を比較的
高い湿度に加熱し得るブレンダを提供することである。

本発明によれば、粉末を混合するブレンダは従来のブレ
ンダのシェルと同様粉末を貯容するシェルを含んでおり
、シェルは水平軸線の周りに回転し得るよう構成されて
いる。ヒータハウジングが回転軸線と同軸にシェルの中
央部内へ延在している。使用中には粉末の塊が常時比較
的高温のヒータと接触する。粉末はヒータと接触り−る
ことににっで高温度に加熱され、ブレンダの内部が真空
雰囲気に維持されることにより迅速に叫ガスされる。

ブレンダのシェルのヒータハウジングとは反対の側には
回転軸線と同軸にガスチューブが装着されている。この
ガスチューブはその内端部がブレンダ内に貯容された粉
末のレベルよりも常に上方に位置し得るよう、そのハウ
ジング内に回転可能に装着されている。

ヒータハウジングはシェルに締結されているので、ヒー
タハウジングはシェルと共に回転する。

好ま１）い実施例に於ては、ヒータはヒータハウジング
内に設（ジられた高温軸受に支持され、これによりブレ
ンダのシェルが回転する場合にも回転しない。

Ｊメ下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例につい
て詳細に説明する。

発明を実施するための最良の形態 粉末をｉ化合する多くの種々のブレンダが存在するが、
これより本発明を米国特許第２．６５６゜１６２号に開
示されたブレンダの如きよく知られたダブルシェル型ブ
レンダについて説明する。ダプルシェル型ブレンダはそ
のＶ形の内部空間が横断軸線の周りに回転することによ
り粉末の椀を繰返し分割し再結合する。かかるブレンダ
はその運転中には粉末が漏出することがないにう完全に
閉ざされなければならず、かかる［１的で粉末を出し入
れするためのカバーが設けられている。かかるカバーが
設けられている場合には、ブレンダは粉末の処理中に粉
末を不活性雰囲気中又は他の制御された環境中に容易に
維持することができる。また本発明は前述の米国特許第
２，８３８，３９２号に開示された円鐘形のブレンダを
含む他の秤々の形状のブレンダにも適用可能なものであ
る。

添付の図は本発明の特徴を有するダブルシェル型ブレン
ダを示す断面図である。このブレンダは当技術分野に於
て公知であり上）ボの米田特Ｖ［第２゜６５６．１６２
Ｑに開示された型式のブレンダの代表的なものである。

シェル２０は二つのＶ字の脚部に分割されており、第一
の脚部は封止部材２２にて終ってＪ３す、第二の脚部は
封止部材２４にて終っている。これらの封止部材はシェ
ルに゛ボル１〜締結又は他の要領にて固定され１．：蓋
である。封１に部材２２とシ「ルとの間の７ランジを備
えた連結部にはＯリング型の典型的す高温シール２６が
設【ノられている。

シェルの外面ｔま図に於て仮想線２５により示されてい
る如く熱損失を低減すべく断熱されている。

フランジのＶ形の頂点には第三の封止部月３０が設すら
れている。この封止部材３０は他の封止部材と同様シェ
ルに取付けられているが、封１部材３０は円鍾形に似た
内部形状を有しており、フランジが図に示された位置に
停市された場合に粉末を垂直下方へ１７１出するに適し
た弁を備えた小孔３２をイＩしている。粉末の塊１８が
フランジのシェルの下方部内に貯容された状態にて図示
されている。

フランジはてれがシェルの両側に設けられた軸受３４及
び３６に装着されていることにＪ：り水平軸線Ｏの周り
に回転覆る。ｌｒＩ筒形のヒータハウジング＄８がシェ
ル２０の壁に溶接されており、シェルの内部より外部へ
延在している。ヒータハウジング内にはヒータ６０が配
置されている。ヒータハウジングにはフランジを備えた
シャ７１−４０がボルト締結されており、シェルが軸受
３Ｇに支持された状態にて回転することを可能成らしめ
る中空シャフトを与えている。シェル２０の反対＋１１
１１にはヒータハウジングと同様にガスチューブハウジ
ング４２がシェルに溶接されている。ガスチューブハウ
ジングは大径の冷却ジャケット部５４と軸受３４により
支持されたシャフトを構成する小径部４４とを有してい
る。モータ７′１３がガスチューブハウジングのシャフ
ト部に固定されたギア４７を回転駆動するようになって
いる。かくしてフランジはその水平軸線Ｃの周りに回転
する。

ガスチューブ４５がガスチューブハウジング４２内に回
転可能に配置されている。ガスチューブはシェルの内部
にガスを導入し又はシェルの内部よりガスを排出するこ
とを可能成らしめる内部通路４６を有している。ガスチ
ューブのフランジを備えた外端部４８は真空ポンプ、不
活性ガス供給源、又はシェル以外の他の固定点に接続さ
れている。ガスチューブの内端部５０はフランジの回転
軸線Ｃに対しある角度にて上方へ湾曲されており、該内
端部には粉末が内部通路４６内へ侵入することを■止す
−ベくエンドキ１７ツプ５２が設けらねでいる。ガスチ
ューブ４５は水冷式のハウジング内に設【プられた軸受
５６及び５６’　により支承されている（簡明化の目的
でスリップリング接続部及び水導管ＧＥＬ省略されてい
る。また軸受５６′にはガスシールが設けられている）
。かくしてシェルが回転しても、ガスチューブは静１ト
状態に留まり、ガスチューブの内端部５０は常に上向き
の状態を維持する。重力作用（こより粉末の塊１Ｂはル
ンダの中心線よりも下方に紐持されるので、内端部５０
は常に粉末層よりも上方に存在覆る。

またガスチューブ４５は粉末の塊１８の濡変を測定する
手段を与えている。図示の実施例に於ては、シールされ
た金属スリーブの内部に配置されたｉナーミスタの如き
温度プローブ５８が、ガスチューブの内端部５うＯとは
実質的に反対の方向へガスチューブＪ−り下方へある角
度にて突出している。

−〇− ン晶度プローブ５８への導線４９がガスチューブ４５の
内部通路内をシェルの外部まで延在している。

上述の如くヒータハウジング３８内にはヒータ６０が配
置されている。このヒータは複数個の抵抗加熱要素の列
であることが好ましい。ヒータは高温軸受〈セラミック
軸受〉６８に支持された端部６４を有している。外端部
６６の固りに１ｊ、遮熱部材７０が設けられている。

ヒータの外端部６６はフランジを備えたシャフト４０の
内部を貫通して最も外側の固定されたストラット７２ま
で延在するシャフトである。かくしてフランジが回転し
ても、ヒータはセラミック軸受６８内にて回転すること
により静ＩＪ−状態に留まる。ヒータハウジングのシェ
ル内に延在づる部分は孔を右していないので、シールは
不要であり、ヒータよりも熱伝達を向上させるべくヒー
タハウジングの内部には空気又は他のガスが充填される
。

以上の説明より、ガスチューブの内端部５０は常に粉末
の塊よりも−Ｌ方に位冒し、他方温度プローブ５８は常
に粉末の境内に理没された状態にあることが理解されよ
う。同様にヒータハウジングの１ｆ４ｂ−ト方の部分は
常に運動づ−る粉末の境内に存在づる。ヒータハウジン
グの外面はヒータ゛により高温度に８１１持される。か
くして粉末はシェル内に於てヒータハウジングの表面と
接触することによる熱伝導によって加熱される。ブレン
ダの通常の回転作用及びブレンダの固有の作用により、
シェル内には粉末の洩の運動が存在し、従ってガスチュ
ーブと接触する粉末が連続的に交換される。上述の目的
を達成１ノベく、ヒータハウジングは比較的長く旧人面
積の大きいものであり、ガスデユープはＩＩ＋ａ気を容
易にし「１冷ＩＡの影響を低減１゛べく比較的短く１表
面積の小さいものである。

粉末を脱ガスし混合するには、まず粉末の塊１８がブレ
ンダ内に配置され、次いでブレングがシールされる。次
いでブレンダの内部がガスチコーブ４５の外端部４８に
て真空源が内部通路４６に接続されることにより脱気さ
れる。この場合脱気状態はブレンダの運転中全体に亘り
維持されることが好Ｊニジいが、場合によってはブレン
ダの内部をあるガスにて充填することが望ましいことが
ある。次いでブレンダがこの種のブレンダを熟知するも
のにとって粉末を有効に混合しくＬノることが解ってい
る速度にてモータにより回転駆動される。

粉末はヒータに接触することにより金属粉末を脱ガスさ
せるのに十分な温度に加熱される。超合金粉末について
はかかる温度は少なくとも２６０℃、典型的には３７１
℃である。粉末はヒータハウジングよりの熱伝導により
直接加熱され、一部は輻射により加熱される。個々の粉
末が加熱されると、それらの粉末はブレンダ内にて他の
粉末と混合される。粉末の塊が封止部材及びシェルと接
触すると、それらの封止部材及びシェルが加熱される。

しかし上述の如き熱伝達メカニズムが存在するので、ヒ
ータハウジングはブレンダの他の部材の温度よりも実質
的に高いン昌度になる。従ってガスチコーブよりシェル
及びシールの位胃へ向りて漸次渇庶が低下する温度勾配
が存在する。実際にｃ、Ｉｌシ■ルの温度はヒータハウ
ジングの表面よりも低い少なくとも３７〜９３℃の温度
になる。かくしてヒータハウジングと接触するわ）末は
シェルが耐えな（プればなら＜ｒい渇［αよりも高い温
度に加熱される。このことは粉末の温度が高くなればな
るほど脱ガスを効果的に迅速化し得るが、これと同時に
シェルは真空に起因する好ましくない差圧に常に耐えな
【−Ｊればならないという点に於て重要である。

上述の第一の局面は粉末の塊の瀉ｍを高くするという目
標に通じ、上）ホの第二の局面はシェルの温・度を低く
し又はそれを低床に構成するという目標に通じる。本発
明は所望の結果を経済的に達成することを容易にするも
のである。わ）末が十分に脱ガスされると、ブレンダの
回転が停止トされ、必要に応じ粉末がブレンダ内に゛て
冷却された後、ブレンダは小孔３２よりｎ；２気された
適当なコンテナへ１ノ１出される。

前述の如く、本発明の原理は他の種々の形状のブレンダ
にも適用可能である。一般に、ブレンダがその水平軸線
の周りに回転している場合に、ブレンダの内部空間の下
方部にて形状を変化する椀として粉末を運動させる任意
の形状が本発明にとって有用である。上述の実施例に於
ては、ヒータは軸受に支持されいるが、本発明の修正例
に於ては、ヒータはヒータハウジングに対し固定されて
もよく、ヒータの導電体がヒータハウジングの外面より
突出する場合には、スリップリングや他の回転可能な電
気接点が使用されてよい。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明部かであろう。

【図面の簡単な説明】

添付の図は本発明によるＶ形のダブルシェル型ブレンダ
を一部破断して示す正面図である。 １８・・・粉末の塊、２０・・・シェル、２２．２４・
・・封止部材、２６・・・高温シール、３０・・・封止
部材。 ３２・・・小孔、３４．３６・・・軸受、３８・・・ヒ
ータハウジング、４０・・・シャフト、４２・・・ガス
チューブハウジング、４３・・・モータ、４４・・・小
径部、４５・・・ガスチューブ、４６・・・内部通路、
４７・・・ギア。 ４８・・・外端部、／Ｉ９・・・導線、５０・・・内端
部、５２・・・エンドキャップ、５／ｌ・・・冷１１１
ジャケット部、５６．５６′・・・軸受、５８・・・温
度プローブ、６０・・・ヒータ、６４・・・端部、６６
・・・外端部、６８・・・軸受。 ７０・・・遮熱部材、７２・・・ス１−ラット特許出願
人　　ユナイテッド・デクノロシーズ・コーポレイショ
ン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転可能なマウント上に配置され真空雰囲気若しくはガ
   ス雰囲気中にて粉末を貯容するシェルを含む粉末混合装
   置にして、前記シェルの内部へ突出し前記シェルに取付
   けられ前記シェルの前記回転可能なマウントと同軸に装
   着されたヒータハウジングを含み、前記シェルの回転に
   より前記粉末が前記ヒータハウジングに接触せしめられ
   るよう構成された粉末混合装置。