NL8104301A

NL8104301A - Inrichting voor het vervaardigen van metaalpoeder.

Info

Publication number: NL8104301A
Application number: NL8104301A
Authority: NL
Original assignee: United Technologies Corp
Priority date: 1980-09-19
Filing date: 1981-09-17
Publication date: 1982-04-16
Also published as: US4284394A; CA1157609A; FR2490517A1; BE890431A; IL63795A; GB2084198A; SE8105472L; FR2490517B1; JPS5785906A; DK386081A; DE3135920A1; JPH0133521B2; DE3135920C2; BR8105852A; GB2084198B; NO813130L

Description

£ 4 Γ - i -

Inrichting voor het vervaardigen van metaalpoeder.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het vormen van metaalpoeder, waarbij het metaal vanuit de vloeibare toestand snel wordt afgekoeld. Het is bekend om metaalpoeder te vormen door het gieten 5 van gesmolten metaal op een draaiende schijf, die de gesmolten metaaldruppeltjes naar buiten toe slingert in een koelkamer in een nagenoeg horizontaal vlak via concentrische ringvormige gordijnen van koelmedium, die de draaiende schijf omringen.

10 Wanneer de druppeltjes gesmolten metaal van de schijf af worden geslingerd en door het koelmedium heengaan worden zij zeer snel gekoeld voor het vormen van metaal-deeltjes. Wanneer de deeltjes radiaal naar buiten toe bewegen vanaf de rand van de draaiende schijf geven de 15 deeltjes warmte vrij bij het stollen, welke warmte een funktie is van het behandelde materiaal, van de oververhitting van het metaal, van de verdeling van de deeltjesgrootte veroorzaakt door de draaiende schijf, en van de radiale snelheid van de deeltjes. In het algemeen 20 zal de vrijgegeven warmtestroom het grootste zijn nabij de draaiende schijf en exponentieel afnemen bij toenemende straal.

Voor het minimaal maken van de.'hoeveelheid stromend koelgas bij een bepaalde toegestane stijging van 25 de temperatuur van het koelmedium,moet de massaflux van het koelmedium radiaal op dezelfde wijze variëren als de door de deeltjes vrijgegeven warmteflux.

Bij bekende inrichtingen wordt het koelmedium toegevoerd in de vorm van een aantal concentrische, 30 vertikaal bewegende ringvormige zones elk met een verschillend massafluxprofiel, zodat het door de deeltjes radiaal vrijgegeven warmtefluxprofiel ongeveer stapsgewijs daarmee overeenstemt.

Bekende inrichtingen zijn bijvoorbeeld beschreven 35 in de Amerikaanse octrooischriften 4.053.264 en 4.078.873.

Bij beide octrooischriften omvatten drie afzonderlijke 8104301 S --- ϊ * - 2- ringvormige koelmediumverdeelleidingen met mondstukken waarmee het koelmedium in een gewenst patroon naar beneden toe wordt gesproeid in de koelkamer rond de roterende schijf.

De regeling van de stroom koelmedium wordt gedeeltelijk 5 bestuurd door het regelen van de mediumdruk binnen de afzonderlijke ringvormige verdeelleidingen. Concentrische ringvormige mondstukken en ringen met cirkelvormige doseeropeningen worden gebruikt voor het verkrijgen van drie radiale zones met een verschillende massaflux, welke 10 ongeveer gelijk is aan de vereiste radiale warmteflux-variaties. Hoge stroomsnelheden en drukvallen over de doseeropeningen en ringvormige mondstukken zijn vereist voor het bereiken van de gewenste radiale en omtreksregeling van de massafluxstroom en om een turbulente vermenging 15 te verzekeren van de mediumstromen door naast elkaar liggende mondstukken, zodat een redelijk uniform gordijn van gas de baan van de deeltjes kruist en een goede afkoeling wordt bereikt.

De beschreven inrichting is bevredigend indien 20 grote hoeveelheden koelmedium met hoge drukken continu beschikbaar zijn. Ter besparing van koelmedium en daardoor het verbeteren van het rendement van het poederproduktie-proces, is een gesloten koelmediumstelsel gewenst. Een dergelijk stelsel vereist echter stromingshoeveelheden 25 en drukverliezen die aanmerkelijk lager zijn dan die welke vereist zijn bij de bekende inrichtingen waardoor de koelgasverdeling en de regeling daarvan moeilijker worden.

De bekende eenvoudige, axiaal uitstromende openingen en ringvormige mondstukken zijn niet geschikt voor lage-druk-30 valstelsels, omdat het met geringe snelheid door deze openingen stromende medium een onvoldoend moment en turbulentie bezit om de gebieden tussen de openingen en de mondstukken te vullen.

Een doel van de onderhavige uitvinding is nu, 35 het verschaffen van een verbeterde inrichting voor het opwekken van vooraf bepaalde zones van koelmedium in de inrichting voor het vervaardigen van metaalpoeder door het snel doen stollen van druppeltjes gesmolten metaal.

Een ander doei van de uitvinding is het 40 verschaffen van een lage-druk-koelmediumstelsel voor het 8104301 i i - 3 - snel doen stollen van gesmolten metaal in een poeder-vervaardigingsinrichting, waarbij een enkele, onder druk staande verdeelleiding het koelmedium toevoert aan een aantal mondstukken, die het gewenste patroon van de stroom 5 koelmedium leveren.

Een verder doel van de uitvinding is het verschaffen van een verbeterde mediumstroominrichting voor een snel doen stollen van gesmolten metaaldeeltjes in een poedervervaardigingsstelsel, waarbij de inrichting voor 10 het leveren van de koelmediumstroom efficiënt werkt bij lage stroomsnelheden, met lage drukverliezen en in een gesloten koelmediumstelsel.

De onderhavige uitvinding verschaft daartoe een inrichting voor het vervaardigen van metaalpoeder 15 door een snelle stolling van gesmolten metaaldeeltjes, die in een koelkamer worden geslingerd vanaf een draaiende schijf door vertikale zones koelmedium, waarbij het koelmedium de kamer binnentreedt vanuit een aantal cilindrische buizen elk voorzien van een uitlaat die 20 uitmondt in de koelkamer en van een inlaat die is aangebracht binnen een koelmediumverdeelleiding, waarbij elke buis middelen omvat voor het opwekken van een koelmedium-wervelstroming binnen de buis, die uit de uitlaat daarvan stroomt als een expanderende kegel van wervelend medium.

25 Bij een uitvoeringsvorm staan alle buisinlaten in verbinding met een enkele koelmediumverdeelleiding.

De buizen zijn aangebracht op de omtrek van op ^geschikte wijze op afstand van elkaar staande afzonderlijke concentrische cirkels en de wervelende koelmediumkegels ervan 30 snijden elkaar in de koelkamer op een relatief korte afstand onder de buisuitlaten, voor het vormen van continue ringvormige zones van een koelmediumstroom, die naar beneden toe beweegt door de koelkamer rond de draaiende schijf.

De buisinlaten zijn bij voorkeur sleuven in 35 de buiswand nagenoeg tangentiaal ten opzichte van het binnenste omtreksvlak van de buis. Deze inlaten resulteren in de wervelstroming van het medium binnen de buis. Het sleufgebied, dat in het algemeen smaller is dan het dwarsdoorsnedegebied van de buis, regelt de drukval en de 40 mate van mediumstroom door de buis vanaf de koelmedium- 8104301 - 4 - verdeelleiding naar de koelkamer. Op de juiste wijze gedimensioneerde buizen en sleuven resulteren in een expanderende kegelvormige wervelstroom vanaf elke buis-uitlaat met een relatief lage drukval.

5 Bij de onderhavige uitvinding kunnen daardoor lage mediumhoeveelheden en geringe drukvallen worden gebruikt door de buizen, daar een turbulente stroming vanaf de buisuitlaten niet vereist is voor het vullen van de openingen tussen de naast elkaar liggende buizen.

10 Een gezamenlijke koelmediumverdeelleiding kan worden gebbuikt voor de hele inrichting daar een nauwkeurige regeling van de drukval over elke buis tot stand wordt gebracht door een juiste dimensionering van de buisinlaat-sleuven. De halve tophoek van de kegel van het medium 15 dat uit de buizen stroomt houdt direkt verband met de verhouding tussen het inlaatsleufoppervlak en de dwarsdoorsnede van de buis en kan daardoor gemakkelijk worden vastgesteld en vooraf worden gekozen, zodat de vertikale plaats waar de kegels elkaar snijden nauwkeurig kan 20 worden vastgesteld en de juiste afstand tussen de buizen gemakkelijk kan worden bepaald.

Bovenstaande en verdere doeleinden, kenmerken en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen nader worden toegelicht aan de hand van de nu volgende beschrijving 25 van een voorkeursuitvoeringsvorm daarvan, weergegeven in de tekening, waarin: fig. IA en 1B tezamen een dwarsdoorsnede en gédeeltelijk aanzicht tonen van een poedervervaardigings-inrichting volgens de onderhavige uitvinding; 30 fig. 2 een dwarsdoorsnede toont volgens de lijn II-II van fig. IA; fig. 3 een dwarsdoorsnede toont volgens . de lijn III-III van fig. 2; fig. 4 een dwarsdoorsnede toont volgens 35 de lijn IV-IV van fig. 3; en fig. 5 een schematisch aanzicht toont van de opwekking van de zones van koelmedium bij de inrichting volgens de onderhavige uitvinding.

Zoals in het bijzonder blijkt uit fig. IA 40 omvat de inrichting voor het vervaardigen van metaalpoeder 8104301 f t * - 5 - een huis 10 met een wegneembaar deksel 11 of met andere geschikte middelen om toegang te verschaffen tot het inwendige van het huis. Binnen het huis 10 zijn de verdelingsmiddelen 12 aangebracht. De verdelingsmiddelen 5 12 omvatten een cirkelvormige mondstukplaat 14, waarvan de buitenomtrek 16 in afdichtende aanraking is met de cilindrische zijwand 18 van het huis 10, waardoor het huis wordt verdeeld in een bovenste kamer 20 en een onderste koelkamer 22. De verdeelmiddelen 12 omvatten 10 eveneens een bovenste cirkelvormige plaat 24 en een cilindrische zijwand 26, die tezamen met de onderste mondstukplaat 14 een koelmediumverdeelruimte of verzamel-ruimte 28 vormt. Via vier koelmediumtoevoerleidingen 30 die gelijkmatig verdeeld zijn over de omtrek van de wand 15 26 wordt koelmedium toegevoerd, zoals bijv. heliumgas, aan de verdeelruimte 28 vanuit een torroïdale leiding 32, die het huis 10 omringt.

Binnen de bovenste kamer 20 van het huis 10 is een tonschotel 34 aangebracht met een mondstuk 35.

20 De schotel wordt ondersteund door de bovenste plaat 24 van de verdeelmiddelen 12. De schotel wordt op een geschikte wijze verhit door niet weergegeven middelen, zoals dit bijv. is beschreven in de hierboven genoemde Amerikaanse octrooischriften. In de bovenste kamer 20 bevindt zich 25 eveneens een smeltoven 36, die draaibaar wordt ondersteund binnen het huis 10 door niet weergegeven middelen, om gesmolten metaal in de schotel 34 te gieten. De schotel, de smeltoven en de middelen voor het draaibaar ondersteunen van de smeltoven worden niet tot de onderhavige 30 uitvinding gerekend. Deze onderdelen kunnen bijv. zijn uitgevoerd op de wijze als beschreven in de hiervoor genoemde Amerikaanse octrooischriften.

Een draaiende schotelvormige schijf 38 met een rand 39 is draaibaar gemonteerd in de koelkamer 22 35 direkt onder het mondstuk 35 van de schotel 34 voor het opvangen van gesmolten metaal vanuit de oven 36. De draaibare schijf wordt ondersteund op de top van een naar boven toe stekend voetstuk 40 en wordt door geschikte middelen aangedreven zoals door middel van een niet 40 weergegeven luchtturbine, die is aangebracht binnen 8104301 t * ..V. - .....

- 6 - het voetstuk 40. De buizen 42 die zich uitstrekken vanaf de onderzijde van het voetstuk 40 dienen voor de toevoer van vermogen voor het drijven van de turbine en voor de toevoer van koelmedium voor het koelen van. de draaiende 5 schijf. Steunen 44 ondersteunen het voetstuk 40 binnen een holte 45 in de bodem van het huis 10. De draaibare schijf, de middelen voor het draaien van de schijf en de middelen voor het koelen van de schijf worden niet beschouwd tot de onderhavige uitvinding te behoren.

10 Binnen de verdeelruimte 28 zijn een aantal vertikaal gerichte wervelbuizen 46 aangebracht met sleuven 47 (fig. 3) door de wanden 48 voor het tot stand brengen van de gas-verbinding vanuit de verdeelruimte 28 naar het inwendige van de buizen. Bij deze uitvoeringsvorm strekken 15 de buizen zich uit tussen de bovenste en de onderste verdeelplaten 24 resp. 14 en zij zijn aangebracht in een patroon van vijf concentrische cirkels met een gemeenschappelijk middelpunt in de hartlijn van de draaiende schijf 38, zoals in het bijzonder blijkt uit fig. 2. Deze ringen 20 zijn aangeduid met a, b, c, d, en e vanaf de grootste ring naar de kleinste toe. Hoewel aan een opstelling van de buizen in concentrische ringen de voorkeur wordt gegeven, kunnen ook andere opstellingen wordt toegepast waarbij het gewenste patroon van koelmedium wordt verkregen, 25 zodat deze opstellingen geacht worden binnen het kader van de onderhavige uitvinding te vallen.

Het boveneinde 50 van elke buis is gelast in een cirkelvormige opening 51 in de plaat 24. De las vormt een afdichting rond de buis tussen de bovenste kamer 30 20 en de verdeelruimte 28. Op gelijke wijze is het onder einde 52 van elke buis 46 rond zijn omtrek gelast in een opening 54 in de mondstukplaat 14. De las levert een afdichting rond de buis tussen de verdeelruimte 28 en de koelkamer 22. De uitlaat 56 van elke buis 46 mondt uit 35 in de koelkamer 22 en bij deze uitvoeringsvorm loopt hij nagenoeg in ëên vlak met het bodemoppervlak 58 van de mondstukplaat 14. Een plug 60 is aangebracht binnen het boveneinde 50 van de buis 46 voor het leveren van een afdichting tussen de bovenste kamer 20 en het inwendige 40 van de buis 46 onder de plug 60. De plug kan worden 8 1 0 4 3 0 1 * - 7 - * * verwijderd om het reinigen van de buizen gemakkelijk te maken. Een meer gedetailleerde beschrijving van de werking en de constructie van de verdeelinrichting 12 en van de wervelbuizen 46 volgt nog hierna.

5 Bij deze voorkeursuitvoeringsvorm is het koelmediumstelsel een gesloten recirculatiestelsel waarbij het koelmedium heliumgas is. De verdeelruimte 28 is een enkele drukruimte en de koelkamer 22 verschaft een gemeenschappelijke drukval voor alle buizen. De drukval 10 die in elke buis vanaf de inlaat daarvan naar de uitlaat ervan optreedt is dus gelijk en de stroomsnelheid door elke buis kan gemakkelijk worden geregeld door de buisinlaat- en -uitlaatoppervlakken. Gecompliceerde kleppen en drukregelingsinrichtingen, zoals deze bij de 15 tot nu toe bekende inrichtingen noodzakelijk waren voor het regelen van de stroming vanuit een aantal mondstukken behorend bij verschillende hoeveelheden, zijn dus bij de onderhavige uitvinding niet noodzakelijk.

Zoals weergegeven in de fig. IA en 1B treedt 20 het heliumgas in de verdeelruimte 28 binnen via de toevoerleidingen 30, stroomt van daaruit in elk der wervelbuizen 46 via de sleuven 47, treedt binnen in de koelkamer 22 via de buisuitlaten 56 en verlaat de koelkamer 22 (tezamen met de tijdens het proces gevormde 25 poedermetaaldeeltjes) via een uitlaat 68 in de bodem van het huis 10, welke uitlaat is verbonden met een afvoer-leiding 70. De afvoerleiding 70 is verbonden met een aantal deeltjesafscheiders, die parallel ten opzichte van elkaar zijn opgesteld en zijn aangeduid met het 30 blok 72. Deze afscheiders verwijderen de metaaldeeltjes uit de heliumgasstroom en brengen de deeltjes in een verzamelbak 74, die kan worden afgesloten door een dicht-open-klep 76 in verband met het transport van het poeder.

35 Deeltjesvrij gas komt uit de afscheiders 72 via een leiding 78 en dan in een eerste warmtewisselaar 80, die de thermische energie opneemt welke op het gas werd overgebracht door de warme deeltjes, zodat de inlaat-temperatuur naar de er op volgende koelgascompressor/ 40 circulatiepomp 82 van 29° tot 32°C bedraagt onder normale 8104301 c * - 8 - bedrijfsomstandigheden. De compressor 82 brengt het koelgas op de gewenste bedrijfsdruk en dit gecomprimeerde gas wordt toegevoerd aan een tweede warmtewisselaar 84, voor de. afvoer van de compressiewarmte en om de temperatuur 5 van het gas tussen 26° en 29°C te brengen voordat het gas wordt toegevoerd aan de torroïdale leiding 32 via de leiding 86.

Een duidelijker begrip van de werking en van de constructie van de wervelbuizen 46 kan worden verkregen 10 onder verwijzing naar de fig. 3 en 4. Bij de uitvinding/ is vereist dat het koelgas elke buis 46 verlaat in de koelkamer 22 als een expanderende, wervelende kegel 100, zoals aangegeven in fig. 3. Dit wordt bereikt door het opwekken van een wervelstroom van het gas binnen elke 15 buis. Bij deze uitvoeringsvorm omvatten de buizen 46 bijv. één of wel twee paar diametraal tegenover elkaar gelegen, vertikaal aangebrachte langgerekte rechthoekige sleuven met een hoogte H en een breedte W. De buizen 46 in de cirkels a, b, en c hebben elk twee paar van deze 20 sleuven en de buizen 46 in de cirkels d en e elk één paar. In de fig. 3 en 4 behoort de linkerbuis 46 tot de cirkel c, en is voorzien van twee paren sleuven aangeduid met 47a resp. 47b. De buis aan de rechterzijde behoort tot de cirkel d en heeft ëën paar sleuven 47c. Zoals 25 weergegeven in fig. 4 omvat elke sleuf een paar evenwijdige zijwanden 102, 104, waarbij één van de zijwanden 104 van elke sleuf nagenoeg tangentiaal gericht is ten opzichte van de binnenste cilindrische wartd 106 van de buis 46. Hierdoor wordt het koelgas dat de buis binnen-30 treedt vanuit de verdeelruimte 28 nagenoeg tangentiaal gericht ten opzichte van het wandoppervlak 106, waardoor de gewenste wervelstroming wordt opgewekt binnen de buis.

Of al dan niet een kegel van het beschreven 35 type wordt gevormd bij de uitlaat 56 is een funktie van: 1) de tangentiale snelheid van de stroom die de sleuven 46 binnentreedt gemeten bij het wandoppervlak 106; 2} de axiale snelheid van de stroming (welke de verhouding is tussen de stromingshoeveelheid en het oppervlak 40 van de uitlaat 56); en 3) de verhouding tussen de 8104301 v * - 9 - effektieve buislengte L ten opzichte van de binnendiameter D van de buis, waarbij de effektieve buislengte L gelijk is aan de axiale afstand vanaf de buisuitlaat tot aan de bodem van de sleuf. Voor buizen met de afmetingen die 5 werden gebruikt bij een uitvoeringsvorm bleek de lengte van de buis vanaf de top van de sleuf 47 tot de plug 60 nauwelijks van invloed op de hoeveelheid waarin of de wijze waarop het koelmedium door de buis stroomde.

Indien dit echter wel het geval zou zijn kan het effekt 10 daarvan worden opgeheven door de plug 60 aan te brengen bij het boveneinde van de sleuf 47.

Voor kleine verhoudingen van L/D, van bijv. kleiner dan 5,0 kan de halve tophoek φ van de kegel 100 voor het wervelende gas bij benadering worden bepaald 15 uit de vergelijking: —1 a φ = _t (vergelijking 1) as

Ag is de som van de dwarsdoorsnede-oppervlakken van de buissleuven, waarbij het oppervlak van elke sleuf wordt gemeten in een vlak haaks op de sleufwandoppervlak 102 20 en 104 en evenwijdig met de hartlijn van de buis.

is het inwendige dwarsdoorsnede-oppervlak van de buis 46 haaks op de hartlijn ervan. Voor naastliggende buizen met bekende vorm zal de afstand onder de uitlaten ervan, waar de kegels van koelgas elkaar snijden, gemakkelijk 25 kunnen worden voorspeld ofwel ten minste met een grote benadering. Een meer gedetailleerde beschrijving inzake de stroming vanuit de uitlaat van een cilindrische wervelbuis kan worden gevonden in een artikel: "Experimental Investigation of the Structure of Vortices 30 in Simple Cylindrical Vortex Chamber" van Donaldson en

Snedeker, Aero. Res. Associates of-Princeton, Report No. 47, december 1962.

Zoals reeds boven beschreven dient de inrichting volgens de onderhavige uitvinding voor het 35 vormen van metaalpoeder door het snel doen stollen van gesmolten metaaldruppeltjes. De druppeltjes worden gevormd voor het gieten van gesmolten metaal op een draaiende schijf, die het metaal radiaal naar buiten toe 8104301 t ' *· - 10 - slingert in een nagenoeg horizontaal vlak ongeveer evenwijdig met het vlak van de rand van de schijf.

De druppeltjes stromen door koelmedium dat de schijf omringt en worden afgekoeld met een snelheid die wordt 5 bepaald door de massaflux van het koelgas waar doorheen zij gaan, welke flux bij voorkeur radiaal varieert op dezelfde wijze ais de door de deeltjes vrijgegeven warmteflux. Bij de onderhavige uitvinding zal de mate van koeling worden bepaald door het aantal, de grootte, 10 de constructie en de plaats van de wervelbuizen. Welke ook het patroon van de koelgasstroom vanaf de buizen in de koelkamer zij, is het kritisch dat in het vlak van de bewegende metaaldruppeltjes nagenoeg dezelfde gasstroming aanwezig is over de totale radiale hoek van 15 360° rond de schijf. Is dat niet het geval dan zullen deeltjes worden onderworpen aan verschillende afkoelsnelheden, zodat zelfs deeltj.es met eenzelfde grootte verschillende eigenschappen zullen bezitten.

Bij de onderhavige uitvinding vormt de 20 stroom vanaf elke wervelbuis naar ben eden'.toe gerichte expanderende kegels. Spleten zijn aanwezig tussen naast elkaar liggende kegels boven het punt waar de kegels elkaar snijden. Het is dus vereist dat de buizen aangebracht op dezelfde cirkel, a, b, c, d of e op een 25 zodanige wijze op afstand van elkaar worden geplaatst dat de kegels van naast elkaar liggende buizen elkaar snijden in een punt boven het vlak waarin zich de metaaldruppeltjes bewegen, wat ongeveer het vlak van de schijf 38 is. Onder dit snijpunt vormen de kegels 30 een continue, vertikaal bewegende ring ofwel gordijn van koelmedium waar doorheen de metaaldruppeltjes moeten gaan. Op gelijke wijze moet de afstand tussen de concentrische ringen a, b, c, d en e van de buizen zodanig zijn dat de kegels van·naast elkaar liggende concentrische 35 ringen elkaar eveneens snijden boven het vlak waarin zich de druppeltjes bewegen, ter vermijding van openingen in de koelgasstroom tussen de concentrische ringen koelmedium. Indien met andere woorden de wervelende mediumkegel van elke buis de kegels van alle naastliggende 40 omringende buizen snijdt in een punt waarvan de vertikale 8104301 < ί - 11 - afstand tot het vlak van de buisuitlaten kleiner is dan de vertikale afstand vanaf de schijf tot het vlak van de buisuitlaten, zal geen spleet in de koelmediumstroom aanwezig zijn in het bewegingsvlak van de metaaldeeltjes.

5 Het bovenstaande blijkt het duidelijkst uit de fig. 3 en 5, waarin de kegels opgewekt door de buizen van de twee buitenste concentrische cirkels a en b elkaar snijden op de omtrek van een cirkel AB. Op gelijke wijze snijden de kegels, opgewekt door de buizen 10 van de twee cirkels b en c elkaar op de omtrek van een cirkel BC, terwijl de kegels, opgewekt door de buizen van de cirkels c en d elkaar snijden op de cirkel CD.

Het is duidelijk dat de buizen van elke cirkel a, b, c, d, en e zodanig kunnen worden geconstrueerd en dat de 15 diameter van deze cirkels zodanig kan worden gekozen, dat de doorsnijdingscirkels AB, BC en CD een bepaalde diameter bezitten en dat de vlakken van deze cirkels zich op een voorafgekozen afstand (resp. ^, X3) onder de buisuitlaten 56 bevinden. Verder is het mogelijk 20 de buizen zodanig te construeren, te dimensioneren en op te stellen dat de vlakken van enkele of alle van deze doorsnijdingscirkels zich op dezelfde afstand onder de buisuitlaten 56 bevinden (d.w.z. X^Z^X^) , hoewel dit niet vereist is. Het is echter wel vereist dat de 25 kegels elkaar snijden boven de bewegingsbaan van de gesmolten deeltjes die radiaal weggeslingerd worden vanaf de draaiende schijf 38.

Bij de weergegeven voorkeursuitvoeringsvorm worden ringvormige zones van koelmedium opgewekt tussen 30 de naast elkaar liggende doorsnijdingscirkels, welke zones in fig. 5 zijn aangeduid met I, II, III, en IV.

Bij deze uitvoeringsvorm wordt de zone I beschouwd als een combinatie van de koelmediumstroom vanaf de buizen op de cirkels d en e, die zeer dicht bij elkaar liggen.

35 De gesmolten metaaldeeltjes moeten door elk van deze zones heengaan bij het afkoelen ervan. De mate van koeling in elke zone wordt geregeld door het aantal buizen in elke zone en de koelmediumstroom door de afzonderlijke buizen. Bij deze uitvoeringsvorm zijn de buizen in elk 40 der cirkels a, b, c, d en e identiek, maar de buizen 8104301 * » - 12 - kunnen ook van cirkel tot cirkel verschillend zijn.

De onderstaande tabel A verschaft gegevens betreffende de afmetingen en de werking van de in de tekening weergegeven inrichting. De gegevens in tabel A 5 gelden voor een totale doorstromingshoeveelheid van helium van 454 g/sec., een heliumtemperatuur van 26,7°C in de verdeelruimte en een constante druk in de verdeelruimte van 1,24 bar. Het drukverlies over het gehele gesloten stelsel is slechts ongeveer 0,17 bar. Het drukverlies 10 vanaf de toevoerleiding 30 naar de koelkamer 22 is slechts 0,06 bar. Ter vergelijking kan worden aangegeven dat een stelsel, zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.078.873 gebruik maakt van een heliumstroom van 454 g/sec. en een totaal drukverlies bezit van 0,68 bar.

TABEL A

Parameter Zone I Zone II Zone III Zone IV

Buitenste zone 16 32 48 64 . straal (cm) 20 20 30 30 xn de zone

Sieufbre^ 2,71 3,37 3,86 3,25 |“9tS 24,33 23,90 15,34 12,85 ÏÏESM- 21,74 26,32 13,41 12,33 L/d 3,27 3,16 3,05 3,05

At/As 1,43 1,82 1,67 1,67 *

Doorstroomhoeveelheid _n, a „ö ofi1 , QQ

per buis (g/sec.) 7'03 8'48 2'81 lr99

Axiale snelheid OT QO

(m/sec.) 111 81 82 82

Tangentiale snelheid ,,, . ,e ,,, c frn/z.^ i 146 147,5 137,5 136,5 (m/sec.)

Halve tophoek van ce ,, m kegel Φ (graden) 55 61 53 53 8104301 c - 13 -

Opgemerkt zij dat de L/D-verhouding dezelfde is voor alle buizen. Ook zullen de waarden A, /A voor de

t S

buizen niet te verschillend zijn, zodat de halve tophoek van de kegels Φ ongeveer gelijk zijn.

5 Met deze bepaalde inrichting kan poeder worden vervaardigd uit een legering op nikkelbasis vanuit het gesmolten metaal in een hoeveelheid van ongeveer 150 g/sec. De massaflux van het koelgas in de vier koelzones I, II, III en IV benadert ongeveer tapsgewijs de radiale variatie 10 van de warmteflux die door het gesmolten metaal bij de behandeling ervan wordt vrijgegeven. Een nauwkeuriger benadering zou natuurlijk kunnen worden bereikt door gebruik te maken van aanvullende cirkels wervelbuizen, maar de kosten voor de bijkomende cirkels buizen kunnen zwaarder 15 wegen dan de voordelen die kunnen worden bereikt door het tot stand brengen van een betere overeenkomst tussen het warmtefluxprofiel van de vrijgegeven deeltjes en het radiale profiel van de massaflux van het koelgas.

Hoewel de uitvinding is beschreven en weergegeven 20 aan de hand van een voorkeursuitvoeringsvorm daarvan, zal het de deskundige duidelijk zijn dat vele wijzigingen kunnen worden aangebracht zonder buiten de uitvindings-gedachte te vallen.

- conclusies - 8104301

Claims

1. Inrichting voor het vervaardigen van metaalpoeder, omvattende een huis met daarin een schijf, die draaibaar is om een as en middelen voor het brengen van een koelmedium in het huis, met het kenmerk, dat binnen 5 het huis een plaat met mondstukmiddelen is aangebracht middelen voor het vormen van een koelmediumverdeelruimte aan de ene zijde van de plaatmiddelen, middelen voor het vormen van een koelkamer aan de andere zijde van de plaatmiddelen, en een aantal cilindrische wervelbuizen die ,10 elk een wand bezitten voor het vormen van een binnenste cilindrische wandoppervlak waarbij ten minste een eerste deel van elk van de buizen zich bevindt binnen de verdeel-ruimte en elk van de buizen middelen omvat voor het toelaten van koelmedium vanuit de verdeelruimte in de 15 buis en voor het opwekken van een wervelstroom van het medium binnen de buis, waarbij elk der buizen is voorzien van koelmediumuitlaatmiddelen die uitmonden in de koelkamer, waarbij de buizen zodanig zijn geconstrueerd, gedimensioneerd en aangebracht dat een gewenst patroon van de koelmedium-20 stroom wordt opgewekt vanuit de uitlaten in de koelkamer rond de schijf.

2. Inrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de buizen zijn aangebracht rond de omtrek van een aantal concentrische cirkels met de 25 hartlijn van de schijf als middelpunt voor het opwekken van een aantal concentrische ringvormige zones van koelmedium, die de schijf omringen. 0

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, m e t het kenmerk, dat het aantal buizen in elke 30 cirkel en de constructie en de afmetingen van elke buis zodanig worden gekozen dat de massaflux van het koelmedium in de koelkamer stapsgewijs de radiale variatie benadert van de warmteflux die door het te behandelen metaal zal worden vrijgegeven.

4. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, 8104301 > «. > - 15 - met het kenmerk, dat de verdeelruimte een enkele drukbron vormt en dat de koelkamer een enkele drukval vormt voor alle buizen.

5. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, 5 met het kenmerk, dat de middelen voor het toevoeren van koelmedium en het opwekken van een wervel-stroom van het medium binnen elk van de buizen ten minste ëën sleuf omvatten door de wand van de buis heen en in hoofdzaak tangentiaal ten opzichte van het binnenste 10 cilindrische wandoppervlak voor het verschaffen van een koelmediumstroom vanuit de verdeelruimte in de buis in hoofdzaak tangentiaal ten opzichte van het oppervlak van de binnenwand van de buis.

6. Inrichting volgens ëën of meer der voorgaande 15 conclusies, met het kenmerk, dat recirculatie-middelen aanwezig zijn voor het vormen van een gesloten koelmediumcircuit, omvattende middelen voor het brengen van koelmedium onder druk in de verdeelruimte, middelen voor het verwijderen van koelmedium vanuit de koelkamer, 20 middelen voor het verwijderen van warmte die aan het koelmedium is afgegeven tijdens het bedrijf van de inrichting, en middelen voor het recirculeren van het medium.

7. Inrichting volgens ëën der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de buisuitlaatmiddelen 25 zich bevinden boven het vlak van de schijf, terwijl de buizen zodanig zijn gericht dat het koelmedium vanuit de uitlaatmiddelen naar beneden toe wordt gericht rond de schijf.

8. Inrichting volgens conclusie 7,met het 30 kenmerk, dat de buizen zijn aangebracht over de omtrek van een aantal concentrische cirkels waarvan de hartlijn van de schijf het middelpunt vormt, waarbij de middelen voor het toevoeren van koelmedium en het opwekken van een wervelstroom van koelmedium binnen elk van de 35 buizen worden gevormd door sleuven door de wand van elke buis heen in hoofdzaak tangentiaal ten opzichte van het 8 1 0 4 3 0 1 - 16 - Jginnenoppervlak van de wand van de buis voor het opwekken van een koelmediumstroom vanuit de verdeelruimte in de buis in hoofdzaak tangentiaal ten opzichte van het binnen-oppervlak van de wand van de buis, waarbij het aantal 5 buizen in elke cirkel en de constructie en de afmetingen van elke buis zodanig zijn gekozen dat de massaflux van het koelmedium in de koelkamer stapsgewijs ongeveer gelijk zal zijn aan de radiale variatie van de warmteflux die door het te behandelen metaal zal worden afgegeven, waarbij 10 de inrichting eveneens in zichzelf gesloten koelmedium- recirculatiemiddelen omvat, bestaande uit middelen voor het brengen van koelmedium onder druk in de verdeelruimte, middelen voor het verwijderen van koelmedium uit de koelkamer, middelen voor het verwijderen van warmte uit het 15 koelmedium en middelen voor het recirculeren van het medium.

9. Inrichting volgens êên of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de buizen zodanig zijn uitgevoerd dat expanderen kegels van 20 wervelend koelmedium worden opgewekt vanuit de uitlaat-middelen in de koelkamer, waarbij het aantal en de opstelling van de buizen zodanig is dat elke kegel van medium de kegels van naastliggende omringende buizen snijdt op een loodrechte afstand van het vlak van de uitlaatmiddelen 25 welke kleiner is dan de loodrechte afstand vanaf de schijf tot het vlak.

10. Inrichting als beschreven en/of weergegeven in de tekening. 8104301