DE3423597A1 - Anlage zur metallpulver-herstellung durch edelgas- oder stickstoffverduesung - Google Patents
Anlage zur metallpulver-herstellung durch edelgas- oder stickstoffverduesungInfo
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Description
LEYBOLD-HERAEUS GMBH Köln-Bayental
Anlage zur Metallpulver-Herstellung durch Edelgas- oder Stickstoffverdüsung
10
10
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Metallpulver-Herstellung
durch Gasverdüsung mit einem Verdüsungsturm, einem Gas-Recyclingsystem und einer Gasreinigungseinrichtung
. ψ
Üblicherweise werden nach dem Prinzip der Gasverdüsung
arbeitende Metallpulver-Erzeugungsanlagen ohne Gasrückführungssystem betrieben. Der wesentliche Grund dafür ist
die Auffassung, daß die Reinigung des im Kreislauf geführten Gases von dampf- und/oder gasförmigen Verunreinigungen
sowie von mitgeführten Metallpulverteilchen schwierig durchführbar ist und hohe Investitionskosten erfordert·.
Da die Metallverdüsung insbesondere für die Herstellung von Superlegierungen für Flugtriebwerksteile angewendet wird
.25 und jede chemische und mechanische Verunreinigung im Gas
zu erheblichen Qualitätseinbußen dieser Teile führt, verzichtet man in der Regel auf das Gas-Recycling und nimmt
höhere Gaskosten bei der Produktion des Pulvers in Kauf.
Bei einer bereits vorgeschlagenen Anlage zur Metallpulverherstellung
durch Gasverdüsung mit einem Gas-Recyclingsystem ist es bekannt, das den Verdüsungsturm verlassende
Gas zunächst in mehreren Filtern von mechanischen Verunreinigungen zu befreien, danach im Teilstrom über eine Reini-
^ gungseinrichtung zu führen und das dadurch vcn gasförmigen
Verunreinigungen befreite Gas unter erhöhtem Druck dem Verdüsungsturm wieder zuzuführen. Nachteilig an der vorbekannten
Anlage ist, daß es nach jeder öffnung des
Gaskreislaufs/ insbesondere des Verdüsungsturmes selbst
(z. B. nach jeder Charge), relativ lange dauert, bis das zwecks Reinigung im Kreislauf geführte Gas wieder die notwendige
Reinheit hat, die für den Beginn mit der nächsten Verdüsungscharge erforderlich ist. Es wäre denkbar, die
Inbetriebnahmezeit dadurch zu verkürzen, daß die Gasreinigungsanlage nicht im Teilstrom, sondern im Vollstrom
betrieben wird. Das würde aber eine wesentliche Vergrößerung des ohnehin schon komplizierten Gasreinigungssystems und
damit eine weitere Erhöhung der Investitionskosten erfordern.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der eingangs genannten Art derart zu verbessern,
daß kürzere Inbetriebnahmezeiten ohne Erhöhung des Aufwandes für die Gasreinigung möglich sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Gasreinigungseinrichtung parallel zum Verdüsungsturm
geschaltet ist. Diese Maßnahme ermöglicht es, zumindest dann, wenn nur der Verdüsungsturm geöffnet worden ist, die
nach seinem Schließen darin enthaltenen Gase unabhängig vom Recyclingsystem über die Reinigungseinrichtung im
Kreislauf zu führen und dadurch sehr schnell zu reinigen. Das Recyclingsystem selbst ist durch Ventile vor dem
Eindringen von störenden Gasen geschützt, so daß unmittelbai nach der Reinigung des im Turm vorhandenen Gases der
Betrieb der Metallverdüsung wieder aufgenommen werden kann.
^wcckmäßigerweise sind dem Verdüsungsturm Mittel zum
Evakuieren und/oder Spülen mit Gas zugeordnet. Dadurch kann vor dem eigentlichen Reinigungskreislauf der Hauptanteil
der Verunreinigungen durch Evakuieren oder Spülen entfernt werden mit der vorteilhaften Folge, daß aufwendige
Reinigungseinrichtungen mit großer Kapazität nicht mehr erforderlich sind.
Je nach Art des verwendeten Gases (Argon, Helium, Stickstoff) kann die Gasreinigung durch Gettern (z. B. in einem
Titanadsorber), durch Chemiesorption (in einem Cu-Bett) oder dergleichen erfolgen.
Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles
erläutert werden.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel findet die Metallverdüsung in dem mit 1 bezeichneten Turm statt. Das
flüssige Metall wird mit dem auf hohen Druck (zwischen 8 und 160 bar) gebrachten Gas in den Turm 1 von oben eingesprüht.
Die Schmelzwärme des Metalls wird dabei an das Gas abgegeben. Einzelheiten der Zufuhr des flüssigen Metalls
und des Austrags des Metallpulvers sind nicht dargestellt.
Das heiße und mit Metallstaub beladene Gas verläßt den Turm 1 über das Ventil 2 und gelangt in ein Filtersystem,
das aus zwei Zyklonen 3 und 4 sowie einem Feinfilter 5 besteht. Hinter dem ersten Zyklon sind sowohl das Ventil 2
als auch ein Gaskühler 6 angeordnet. Über einen Pulsationsdämpfer
7, einen mehrstufigen, jeweils zwischengekühlten Kompressor 8, einen weiteren Pulsationsdämpfer 9 und die
mit dem Ventil 11 ausgerüstete Leitung 12 gelangt das Gas
wieder in den Verdüsungsturm.
In einem parallel zum Verdüsungsturm 1 geschalteten Leitungszweig 13 befindet sich die allgemein als Block
dargestellte Gasreinigungseinrichtung 14. Diese kann aIc
£·■ Titan-Qfen bzw. -Adsorber oder als Cu-Adsorber mit
Molekularsieb-Filter ausgebildet sein. Im Leitungszweig 13 sind weiterhin die Ventile 15 und 16 sowie das Fördergebläse
17 angeordnet. Die Leitung 13 ist mit ihrem einen Ende (Ventil 15) am unteren Teil des Turmes 1
angeschlossen und mündet in die Zuführungsleitung 12, so daß das Gas im Kreislauf durch den Turm und die
Reinigungseinrichtung 14 geführt werden kann. Schließlich ist noch eine mit dem Ventil 18 ausgerüstete Verbindungsleitung 19 vorgesehen, die die Leitung 12 mit der
Leitung 13 verbindet, und zwar derart, daß sie zwischen dem Gebläse 17 und der Gasreinigungseinrichtung 14 in den
Leitungszweig 13 mündet.
Mit 20 ist noch ein Gas-Vorratsbehälter bezeichnet, der über die mit dem Ventil 21 ausgerüstete Leitung 22 mit dem
Pulsationsdämpfer 7 verbunden ist. Vom Vorratsbehälter
führt eine weitere Leitung 26 mit einem Ventil 27 zum Turm 1, über die dem Turm 1 Spülgase zugeführt werden.
Der Spülgasaustritt 28 ist dem Zyklon 3 nachgeordnet und umfaßt den vor dem Ventil 2 angeordneten Leitungsabschnitt 29 mit dem Ventil 30.
Vor der Inbetriebnahme wird die gesamte Anlage bei geschlossenen Ventilen 15, 16, 18 und 27 mit Gas aus dem
Behälter 20 gespült und geflutet. Der Recycling-Spülgas-Äustritt ist allgemein mit 31 bezeichnet. Danach werden
das Ventil 11 geschlossen und die Ventile 2, 16 und 18
geöffnet, so daß das im Kreislauf über den Kompressor 8 strömende Gas über den Zweig 19 und die Reinigungseinrichtung
14 strömt und dabei von den restlichen Verunreinigungen befreit wird. Dieser Betrieb kann auch
im Teilstrom erfolgen; das bedeutet, daß dem Ventil 11 noch ein Dosierventil zugeordnet ist, um beim Öffnen von
Ventil 11 und 18 einen Teilstrombetrieb der Gasreinigung
zu ermöglichen. Als besonders zweckmäßig hat sich ein
Titanofen als Reinigungseinrichtung erwiesen. Er enthält auf 700 bis 1000° C erhitztes Titan, mit dem die gründliche
Entfernung.des besonders schädlichen Sauerstoffs und
Stickstoffs erfolgen kann. Hat das Gas den notwendigen
Reinheitsgrad, dann werden die Ventile 16 und 18 wieder
geschlossen und das Ventil 11 geöffnet bzw. das Drosselventil geöffnet. Mit der Metallverdüsung kann nun begonnen
werden.
In der Regel ist es nach den verschiedenen Verdüsungschargen erforderlich, nur. den Turm zu öffnen. In dieser Zeit
sind die Ventile 2, 11, 15.und 16 geschlossen, so daß Luft
oder andere Gasverunre.inigungen nicht in den Gaskreislauf eindringen können. Nach dem Schließen des Turms werden
zinächst nur die Ventile 15 und 16 geöffnet und das im Turm enthaltene Gas mit Hilfe des Gebläses 17 über die
Reinigungseinrichtung 14 im Kreislauf geführt. Vorher ist es zweckmäßig, den Verdüsungsturm selbst mit Testgas zu
fluten oder zu evakuieren (Vakuumpumpe 32) und anschließend zu fluten, so daß dadurch bereits ein großer Teil der Verunreinigungen
entfernt wird. Das kann über die Leitung 26 oder.mit Hilfe eines-dem Turm selbst zugeordneten, dem
Behälter 20 ähnlichen Gas-Vorratsbehälter geschehen.
Eine Druckerhöhung des Gases vor der Verdichtung kann mit Hilfe eines Rootsgebläses 23 vorgenommen werden, das
zwischen dem Feinfilter 5 und dem Pulsationsdämpfer 7 angeordnet werden kann. Der Pulsationsdämpfer 7 kann in diesem
Fall zusätzlich die Funktion eines Pufferbehälters haben.
Die dem Rootsgebläse nachgeordnete Kühleinrichtung verhindert eine zu starke Erwärmung der Gase.
Dia vorliegende Erfindung ermöglicht'das.Recycling des
Verdüsungsgases und verbessert die Qualität des produzierten Metallpulvers bei relativ niedrigen Investitiontskosten
Die besondere Zuordnung der Gasreinigungseinrichtung zum Verdüsungsturm verkürzt die Inbetriebnahmezeiten zwischen
den einzelnen Chargen und ermöglicht erst das Gasrecycling.
- Leerseite -
Claims (5)
1. Anlage zur Metallpulver-Herstellung durch Edelgas- oder
Stickstoffverdüsung mit einem Verdüsungsturm, einem Gas-Recyclingsystem und einer Gasreinigungseinrichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gasreinigungseinrichtung (14) parallel zum Verdüsungsturm
(1) geschaltet ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Verdüsungsturm (1) Mittel zum Evakuieren und/oder Spülen mit Edelgas oder Stickstoff
zugeordnet sind.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gasreinigungseinrichtung
(14) als Titanadsorber oder Cu-Bett (Chemiesorption) mit Molekularsieb-Adsorber ausgebildet
ist.
4. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Gasreinigungseinrichtung (14) gemeinsam mit einem Fördergebläse (17) in einem parallel zum Verdüsungsturm
geschalteten Leitungszweig (13) angeordnet ist.
5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
den Turm (1) mit Gas versorgende Zuführungsleitung (12)
5 über eine mit einem Ventil (18) ausgerüstete
Verbindungsleitung (19) mit dem Leitungszweig (13) derart verbunden ist, daß die Verbindungsleitung (19)
zwischen dem Gebläse (17) und der Reinigungseinrichtung . (14) mündet. 10
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