JPS6220245B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属粉末を製造する回転式液体金属噴
霧化装置を冷却する冷却手段に係る。

回転するデイスク装置を有し、その上面上に溶
融金属の流れを受け、これを放射方向に噴霧する
ことにより凝固した金属粒子を製造する回転式噴
霧化装置は米国特許第4025249号、同第4053264
号、同第4027718号等に示されている。この種の
回転式噴霧化装置は、そのデイスク装置を冷却す
るための種々の冷却構造を備えている。この内、
米国特許第4027718号に示されている装置に於て
は、その回転デイスク内に形成された円筒状空間
内に、環状のバツフルがその上面、下面及び側面
をそれぞれ前記円筒状空間を限る頂壁、底壁及び
側壁より隔置された状態に組込まれており、該バ
ツフルの上面の中央より供給された冷却液が該バ
ツフルの上面と前記円筒状空間を限る頂壁の間を
通つて半径方向外側へ流れ、次いでバツフルの側
面と前記円筒状空間を限る側壁の間を通つて軸線
方向へ流れ、更にバツフルの下面と前記円筒状空
間を限る底壁の間を通つて半径方向内側へ流れる
ようになつている。かかる構成に於ては、冷却液
がバツフルの上面に沿つて半径方向外側へ流れる
時には冷却液の膨張が生じ、冷却液がバツフルの
下面に沿つて半径方向内側へ流れる時には冷却液
の圧縮が生ずる。かかる冷却液の膨張及び圧縮は
壁面に沿う冷却液流の剥離を起させ、冷却液流の
流れの分布を不均一にし、回転デイスクの各部に
与えられる冷却効果を不均一にし、また回転デイ
スクに好ましからざる熱歪みを生ぜしめる危険が
ある。

本発明は、このように回転式噴霧化装置のデイ
スク装置内に冷却液を流すための円筒状の空間を
設け、該空間内を円環状のバツフルにより仕切
り、バツフルの上面及び下面に沿つて冷却液を放
射状に流動せしめることにより該空間内に冷却液
の流れを形成する型のデイスク冷却構造に於ける
上記の如き問題に対処し、デイスク装置に対し均
一な冷却効果を与えることのできる改良された冷
却構造を備えた回転式噴霧化装置を提供すること
を目的としている。

かかる目的は、本発明によれば、それ自身の中
心軸線の周りに回転するよう支持され駆動軸と、
前記駆動軸の上端に固定式に装着されたデイスク
装置とを有し、前記デイスク装置は前記駆動軸の
前記上端に固定された下部本体部材と該下部本体
部材に固定された上部本体部材とを含み、前記下
部本体部材と前記上部本体部材とはその内部に前
記駆動軸と同心に配置され且円形の頂壁と環状の
底壁と円筒状の側壁とにより限られた円筒状空間
を形成しており、前記駆動軸はその内部にその中
心軸線に沿つて延在し前記円筒状空間とその下方
を限る前記環状の底壁に於ける中心開口を経て連
通する中心孔を有しており、更に環状の上面と環
状の下面と円筒状の側面と中心の貫通孔とを有す
る環状の冷却液バツフルと、前記冷却液バツフル
の前記環状下面と前記中心貫通孔の周りにて接続
され前記円筒状空間を限る前記環状底壁に開けら
れた前記中心開口及び前記駆動軸の前記中心孔を
通つて延在する冷却液導入管と、前記冷却液導入
管を前記駆動軸の前記中心孔内に該冷却液導入管
の周りに環状の通路が残されるように位置決めす
る手段とを有し、前記デイスク装置の上面に溶融
金属の流れを受けこれを放射状噴霧して凝固した
金属粒子を製造する回転式噴霧化装置に於て、前
記冷却液バツフルはその前記上面及び下面に互い
に整合する半径方向通路をまたその側面にこれら
の上面及び下面に設けられた半径方向通路の各対
の半径方向外端部を接続する軸線方向の通路を有
し、前記冷却液バツフルは前記円筒状空間内にそ
の前記上面、下面及び側面をそれぞれ前記円筒状
空間を限る前記頂壁、底壁及び側壁に実質的に接
触させた態様に収納されていることによつて達成
される。

上記の如き回転式噴霧化装置に於て、前記冷却
液バツフルの上面、下面及び側面に設けられた前
記半径方向通路及び軸線方向通路はこれらを通つ
て流れる冷却液の収縮損及び膨張損を低減すべく
一定の流れ断面を有するように構成されているの
が好ましい。更にまた、前記冷却液バツフルの上
面、下面及び側面に設けられた前記半径方向通路
及び軸線方向通路はそれらを通つて流れる冷却液
に二次的な流れ損失が生ずることを低減するに十
分な小さい通路面積を有するよう形成されている
のが好ましい。この場合、前記冷却液バツフルの
上面、下面及び側面に設けられた前記半径方向通
路及び前記軸線方向通路の断面の幅は実質的に
0.254cmとされていてよい。

前記冷却液導入管内には該冷却液導入管内を通
つて流れる冷却液を該冷却液導入管と同じ回転速
度にて回転させるべく、該冷却液導入管内の通路
を縦方向に分割する帯状のバツフルが組込まれて
いてよい。前記バツフルはその長さ方向に沿う幾
つかの位置にてその周りに円筒状のボスを有し、
該ボスにて前記冷却液導入管の内面に固定されて
いてよい。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明をその好
ましい実施例について詳細に説明する。

溶融金属の流れＸを受け且つ金属粉末を形成す
る装置内に於てこの流れを半径方向外方へ加速す
る回転式噴霧化装置１が図示されている。かかる
金属粉末を形成する装置は前述の幾つかの米国特
許に於て記載されている。

溶融金属の流れＸを与えるためには、加熱及び
注湯のための制御された手段を有する任意の形式
のるつぼが使用されてよいが、誘導電気炉を有す
るるつぼが可動の支持キヤリツジに枢動的に装着
された構造が米国特許第4025249号に開示されて
いる。かかる構造は本発明に於ける溶融金属の注
湯に使用されてよく、又誘導制御手段が溶融金属
の温度を制御するために設けられている。

この噴霧化装置１は駆動軸４の最上部に固定的
に装着されたデイスク装置２を含んでいる。駆動
軸４は任意の所要の手段により回転されるよう装
着されてよく、又電動機或は空気タービンの如き
任意の手段７により回転されてよい。かかるデイ
スク装置の回転速度としては、10000rpm以上の
回転速度は速く25000rpm以上の回転速度は非常
に速いと考えられる。冷却手段６が前記デイスク
装置２と駆動軸４との間に設けられている。デイ
スク装置２は下部本体部材８と上部複合本体部材
１０とを有するよう形成されている。上部複合本
体部材１０は大形の保持ナツト１２により下部本
体部材８に固定されている。

下部本体部材８は環状部１６の外周縁より上方
へ突出した筒状部１４を有するよう形成されてい
る。筒状部１８も前記環状部１６の外周縁より下
方へ延在している。もう一つの短い筒状部２０が
前記環状部１６の内縁部より下方へ延在してい
る。これら二つの下方へ延在する筒状部１８，２
０は、後に説明する如く駆動軸４の上端部とアダ
プタ部材２２とを受ける環状溝を形成している。

上部複合本体部材１０は下方へ突出したフラン
ジ２４を有する上部本体部材２３を有するよう形
成されており、前記フランジ２４は下部本体部材
８の筒状部１４の内周面に嵌合している。上部本
体部材２３は高い遠心荷重の下でその強度を維持
するよう比較的高い伝熱性を有する材料にて形成
されている。この構造は上部本体部材２３と下部
本体部材８との間に円筒状空間２６を形成してい
る。半径方向に延在するフランジ２８が上部本体
部材２３の外周縁の周りに外方へ延在しており、
その下面が筒状部１４の最上部に接触しており、
一方その短い上面はこれ以降説明する目的で使用
されている。

上部本体部材２３の最上部は凹状に形成されて
いるが、平坦な面であつてもよい。アウタ金属リ
ング部材３０が上部本体部材２３の外周縁の最上
部の周りに形成された周縁リセス３２内に固定さ
れている。このリング部材３０の最上部はセラミ
ツク被覆３４を受入れ得る距離だけ上部本体部材
２３の上面より上方へ延在している。かかる特定
の構造が本願と同一の出願人に係る同日付の特願
昭第53−159810号に開示されている。

下部本体部材８の外面は大形の保持ナツト１２
の内ねじＢを受けるべくＡに於て外ねじを切られ
ている。保持ナツト１２の最上部は内方へ延在す
る環状フランジ３６を有しており、このフランジ
は半径方向に延在するフランジ２８の短い上面に
係合して上部本体部材２３を下部本体部材８に対
し所定の位置に保持している。中空の駆動軸４の
最上部は下方へ延在する筒状部２０を受けるリセ
ス３８が形成されている。アダプタ部材２２は駆
動軸４の最上部と筒状部１８との間の空間を満た
すために設けられている。ボルト４０が筒状部１
８及びアダプタ部材２２を貫通して駆動軸４の上
方部分まで延在しており、これによりデイスク装
置２が駆動軸４の上部に固定されている。

円形の冷却液バツフル４２が円筒状空間２６内
に配置されており、前記円形の冷却液バツフル４
２の中央部を貫通して延在する中央孔を経て冷却
流体を供給し得るようその中央に冷却液導入導管
４４が固定されている。通路４６が前記円形の冷
却液バツフル４２の下面に沿つて前記冷却液導入
導管４４の外周面より半径方向外方へ延在し、更
に前記バツフル４２の外周縁を上方へ延在し、更
に前記円筒状空間２６の中央に設けられた前記中
央孔の縁部まで前記バツフルの上面に沿つて半径
方向内方へ延在している。前記通路４６の間の上
下両側の表面４９はそれぞれ上部本体部材２３の
下面及び下部本体部材８の環状部１６の上面に接
し、前記冷却液バツフル４２を前記円筒状空間２
６内に適正に配置するようになつている。冷却液
バツフル４２はピン手段５０によりデイスク装置
２と共に運動し得るよう固定されている。前記ピ
ン手段５０の孔５２は前記冷却液バツフル４２上
であつて隣接する通路４６の間の一つ或はそれ以
上の位置に配置されていてよく、且つその両側の
面４９間を貫通してあけられていてよい。嵌合孔
５４が前記円筒状空間２６の底部を構成している
前記環状部１６の表面部にあけられている。ピン
５６が整合された孔５２，５４内に配置されてお
り、且つ前記上部本体部材２３により収納されて
いる。

冷却液導入導管４４にはそれを前記中空の駆動
軸４内に適正に配置するためのスペーサ４８が設
けられている。冷却液はポンプ４５により冷却液
導入導管４４内を上方へポンプ送りされ、冷却液
バツフル４２の周りを流れて、前記冷却液導入導
管４４と筒状部２０との間及び前記中空の駆動軸
４の内部を下方へ流れる。この冷却流体は上部複
合本体部材１０をその融点以下の温度に維持し且
つ熱的平衡状態を確立してこの装置を安定的に運
転するのを補助する。

冷却液導入導管４４と、放射状通路４６と、前
記導入導管４４と前記筒状部２０との間の冷却液
導出通路とを含む冷却手段６及び前記中空の駆動
軸４の内部を通して冷却液を流すのを補助するた
めに、冷却液を予め回転させる導管インサート６
０が前記冷却液導入導管４４内に配置されてい
る。この導管インサート６０は、前記冷却液導入
導管４４が前記冷却液バツフル４２の通路４６に
入る所まで延在するよう前記冷却液導入導管４４
の長さに沿つてその上方部分に配置された細長い
バツフル６２であつてよく、これにより前記冷却
液導入導管４４内の柱状の水を前記冷却液導入導
管４４と同一の回転数にて回転させるようになつ
ている。この細長いバツフル６２は非常に高い回
転速度にて冷却液が逆方向に流れようとする傾向
を低減する。

第３図に図示されている如く導管インサート６
０は細長いバツフル６２を構成する細長いストリ
ツプを含んでいる。この導管インサート６０の両
端に於てそれぞれ平坦な部分Ａ，Ｂが両側より外
方へ延在しており、それぞれの平坦な部分Ａ，Ｂ
は細長いバツフル６２の両側へ湾曲せられて、前
記冷却液導入導管４４の内面に摺動可能に係合す
る円筒状ボスを構成している。同様の支持構造が
前記導管インサート６０の中央に配置されていて
よい。かかる導管インサート６０を使用する必要
がある場合には、それを冷却液導入導管４４内に
配置して所定の位置にろう付け或は他の手段によ
り固定すればよい。

図示の実施例に於ては、円形の冷却液バツフル
４２は深さ及び幅が0.254cmであつてその断面積
が一定である16個の放射状通路４６を有するよう
形成された。金属粉末を形成する装置に於る作動
に於ては、冷却液として水が使用された。

以上に於ては本発明をその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種々
の修正並びに省略が可能であることは討業者にと
つて明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転軸の端部に取付けられた液体金属
噴霧化装置の解図的断面図である。第２図は液体
金属噴霧化装置の円形の冷却液バツフルの解図的
平面図である。第３図は冷却液導入導管に挿入さ
れる導管インサートの解図的斜視図である。 １〜回転式噴霧化装置、２〜デイスク装置、４
〜駆動軸、６〜冷却手段、８〜下部本体部材、１
０〜上部複合本体部材、１２〜ナツト、１４〜筒
状部、１６〜環状部、１８，２０〜筒状部、２２
〜アダプタ部材、２３〜上部本体部材、２４〜フ
ランジ、２６〜円筒状空間、２８〜フランジ、３
０〜リング部材、３２〜リセス、３４〜セラミツ
ク被覆、３５〜溝、３６〜フランジ、３８〜リセ
ス、４０〜ボルト、４２〜バツフル、４４〜冷却
液導入導管、４５〜ポンプ、４６〜通路、４８〜
スペーサ、４９〜表面、５０〜ピン手段、５２，
５４〜孔、５６〜ピン、６０〜導管インサート、
６２〜バツフル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ それ自身の中心軸線の周りに回転するよう支
   持され駆動軸と、前記駆動軸の上端に固定式に装
   着されたデイスク装置とを有し、前記デイスク装
   置は前記駆動軸の前記上端に固定された下部本体
   部材と該下部本体部材に固定された上部本体部材
   とを含み、前記下部本体部材と前記上部本体部材
   とはその内部に前記駆動軸と同心に配置され且円
   形の頂壁と環状の底壁と円筒状の側壁とにより限
   られた円筒状空間を内部に形成しており、前記駆
   動軸はその内部にその中心軸線に沿つて延在し前
   記円筒状空間とその下方を限る前記環状の底壁に
   於ける中心開口を経て連通する中心孔を有してお
   り、更に環状の上面と環状の下面と円筒状の側面
   と中心の貫通孔とを有する環状の冷却液バツフル
   と、前記冷却液バツフルの前記環状下面と前記中
   心貫通孔の周りにて接続され前記円筒状空間を限
   る前記環状底壁に開けられた前記中心開口及び前
   記駆動軸の前記中心孔を通つて延在する冷却液導
   入管と、前記冷却液導入管を前記駆動軸の前記中
   心孔内に該冷却液導入管の周りに環状の通路が残
   されるように位置決めする手段とを有し、前記デ
   イスク装置の上面に溶融金属の流れを受けこれを
   放射状に噴霧して凝固した金属粒子を製造する回
   転式噴霧化装置にして、前記冷却液バツフルはそ
   の前記上面及び下面に互いに整合する半径方向通
   路をまたその側面にこれらの上面及び下面に設け
   られた半径方向通路の各対の半径方向外端部を接
   続する軸線方向の通路を有し、前記冷却液バツフ
   ルは前記円筒状空間内にその前記上面、下面及び
   側面をそれぞれ前記円筒状空間を限る前記頂壁、
   底壁及び側壁に実質的に接触させた態様に収納さ
   れていることを特徴とする回転式噴霧化装置。 ２ 特許請求の範囲第１項の回転式噴霧化装置に
   して、前記冷却液バツフルの上面、下面及び側面
   に設けられた前記半径方向通路及び軸線方向通路
   はこれらを通つて流れる冷却液の収縮損及び膨張
   損を低減すべく一定の流れ断面を有するように構
   成されていることを特徴とする回転式噴霧化装
   置。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項の回転式噴
   霧化装置にして、前記冷却液バツフルの上面、下
   面及び側面に設けられた前記半径方向通路及び軸
   線方向通路はそれらを通つて流れる冷却液に二次
   的な流れ損失が生ずることを低減するに十分な小
   さい通路面積を有するよう形成されていることを
   特徴とする回転式噴霧化装置。 ４ 特許請求の範囲第３項の回転式噴霧化装置に
   して、前記冷却液バツフルの上面、下面及び側面
   に設けられた前記半径方向通路及び前記軸線方向
   通路の断面の幅は実質的に0.254cmとされている
   ことを特徴とする回転式噴霧化装置。 ５ 特許請求の範囲第１項〜第４項の何れかの回
   転式噴霧化装置にして、前記冷却液導入管内には
   該冷却液導入管内を通つて流れる冷却液を該冷却
   液導入管と同じ回転速度にて回転させるべく該冷
   却液導入管内の通路を縦方向に分割する帯状のバ
   ツフルが組込まれていることを特徴とする回転式
   噴霧化装置。 ６ 特許請求の範囲第５項の回転式噴霧化装置に
   して、前記バツフルはその長さ方向に沿う幾つか
   の位置にてその周りに円筒状のボスを有してお
   り、該ボスにて前記冷却液導入管の内面に固定さ
   れていることを特徴とする回転式噴霧化装置。