JPH0254153B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、種々の密度の粉末を精製分離するた
めの分級装置に係る。このような装置は、断面積
の異なる２つのゾーンをもつ少くとも２つの分離
塔と、キヤリヤ流体の流入ポートと、分粒すべき
粉末の導入手段と、塔の上部に設けられたキヤリ
ヤ流体の流出ポートと、塔から導出されるキヤリ
ヤ流体が通過する回収フイルタとを含む。

金属粉末の焼結を用いる特殊合金部材の製造に
よつて、これら合金の機械的特性を改良し且つコ
ストを下げることに成功した。しかし乍ら製造プ
ロセス後に高い機械的品質が常に得られるように
するためには、高純度の粉末を使用することが必
要であり、また、高温下の疲労に対する抵抗に関
しては、化学的純度特に非金属不純物が混在しな
いことが重要である。

これらの粉末の重要な用途は、高い応力を受け
るジエツトエンジン用のタービン及び圧縮機の回
転部の製造である。所定の粒径分布スペクトルを
有する高純度紛末が要求される場合、複雑で難し
い製造装置が必要になる。

Power metallurgy superalloys、1980年11月
18−20日、の会議録に収載された論文
“Superclean superalloys powders”に於いて
Paul LOEWENSTEINは、粉末金属中の介在物
の濃度を測定し得る装置を記載している。また、
Nuclear metals Iuc.（NMI）によつて開発され
た方法は、水簸法を利用したものである。所定量
の粉末をガラスの塔に入れる。このガラス塔の下
部には粉末をせき止め得るフルイが備えられてい
る。粉末全体が流動層型ミストを形成するよう
に、塔の底部から脱イオン及び脱気した水を導入
する。水は、塔上部の流動ミストより上方でオー
バーフロー管から流出し、フイルタを通過する。
非金属粒子はこのフイルタにせき止められる。回
収された粒子の数と性質とを顕微鏡で測定する。

この装置では高純度粒子を連続的又は半連続的
に製造することができない。装置の目的は、被検
粉末の純度をコントロールすることである。

米国特許第3457336号はキヤリヤ流体として空
気を用いる流体分粒方法を開示しており、この方
法の目的は、溶融液滴から肥料粒子を形成するこ
とである。分粒用の空気は塔の下部に導入され
る。粉末は吸気ポート近傍のノズルから供給され
得る。空気とこの空気によつて運ばれる粉末とは
塔の上部から出てフイルタを通過する。場合によ
つては、せき止められた粉末が供給源に再循環さ
れる。溶融物質の液滴は塔の上部に誘導され、粉
末ダクト中に落下して冷却される。これら液滴は
塔の下部から連続的に排出される。空気と粉末と
の流れは液滴を冷却し液滴の凝集を阻止する機能
を果す。液滴のサイズが粉末のサイズに比較して
極めて大きいので、この装置の目的は、種々の粒
度の粉末を分離することではなく、凝集しない粒
子を液滴から分離して出口で精製粒子を得ること
である。

更にフランス特許公開第2318681号によつて、
種々の密度の樹脂を分離し得る装置が知られてい
る。この分離を行なう塔は、異なる直径の２つの
ゾーン、即ち直径の小さい下部ゾーンと、下部ゾ
ーンより大きい直径を有しており下部ゾーンの上
端周囲にトーラスを形成している上部ゾーンとを
有する。混合樹脂は、装置底部の近傍に維持され
たフルイ上に配置される。キヤリヤたる水は底部
から導入されて樹脂を運ぶ。樹脂はミストを形成
し、最も軽い粒子が塔の上部に存在する。水は、
ミストの上端より高い位置まで流れる。樹脂は分
離され軽い方の分級物は上部トーラスに存在し重
い方の分級物は塔の底部に存在する。

この装置では粉末の粒子を少くとも半連続的に
分粒することもできない。

前記の如き種々の理由から、これらの種々の公
知方法は粉末を簡単に分粒することができない。
また、流体として液体が使用される場合には、樹
脂の場合以外は分離後の粉末を乾燥させる必要が
あり、このため汚染の恐れが増すことを無視する
ことはできない。

本発明の目的は、種々の密度の粉末を分離する
ために半連続的に作動することができ分粒用流体
として気体を使用する分級装置を提供することで
ある。

種々の密度の粉末を流体分粒するために提案さ
れた本発明の装置は、連続する少くとも２つの分
離塔を含む。この分離塔の各々は断面積の異なる
２つのゾーンを有しており、下部ゾーンの断面積
は上部ゾーンの断面積より小さい。装置は更に上
部に、分粒すべき粉末とキヤリヤ流体との導入手
段を含む。この手段は、塔の軸線内に配置されて
おり下部ゾーンの底部でデフレクタに向き合う開
口を備えた配給管から成る。装置は更に、上部に
キヤリヤ流体の流出ポートを含んでおり、下部に
粒度の大きい粉末分級物を受容する粒子溜とこれ
らの粒子の排出デバイスとを備える。

本発明装置の特徴は、各塔の上部ゾーンと下部
ゾーンとの断面積の比がどの塔についても一定で
あること、及び、（ｎ＋１）番目の塔の下部ゾー
ンの断面積は該ゾーンの流速が１つ前のｎ番目の
塔の上部ゾーンでの流速に等しくなるように選択
されていることである。

好ましくは、各塔のキヤリヤ流体の流出ポート
にフルイが備えられており、このフルイのサイズ
は、同じ塔の底部に配置された溜に保留される重
い粒子の最小直径に等しい最小直径の軽い粒子が
フルイでせき止められるように選択されている。

非限定例として与えられた図面に基く以下の記
載より本発明が更に十分に理解されよう。

第１図は、連続的分別を用いる連続的粉末処理
ラインの概略説明図である。このラインは、所望
の分級物の数に対応する数の装置１，２，…ｎを
含んでおり、これらの装置は直列配置されてい
る。各装置は分離塔３から形成されており、分離
塔３は、下部に粒子排出デバイス４を備えてお
り、上部には全体が符号５で示された粉末とキヤ
リヤ流体との導入手段を備える。各塔の上部には
また、粉末の軽い方の分級物を含んだキヤリヤ流
体の流出ポート６が備えられている。粉末の軽い
方の分級物とは即ち、１つ前の装置に残留した粒
子に比べて粒径が同じで密度が小さい粒子、又
は、密度が同じで粒径が小さい粒子を意味する。

導入手段５は、分離塔３の軸線内に固定された
配給管７を含んでおり、配給管７は分離塔内を下
降して、粒子溜８を形成しており最も大きい粒径
の粒子の分級物を回収する塔部分で終結してい
る。少くとも部分的に開口した配給管の底部から
少しだけ離間してデフレクタ９が備えられてい
る。デフレクタの形状は、キヤリヤ流体に塔内を
上向きに流れる方向を与えるような形状である。
配給管７の上端は粉末導入手段、より詳細には振
動フルイ１０の下部室に接続されており、フルイ
１０の上部室は分粒すべき粉末とキヤリヤ流体と
を受容する。フルイのメツシユのサイズは、連続
処理ライン内の位置によつて決定される。フルイ
の機能は、流体中に粉末を均質に浮遊させるこ
と、及び、一般には金属から生じたものではない
密度の小さい粒子をせき止めることである。ライ
ンの最初のフルイ以外のフルイは、粉末を含むキ
ヤリヤ流体を上部入口１１から受容する。入口１
１は通常、上部室の軸線内に配置されている。ラ
インの最初のフルイは、図示の具体例の場合粉末
とキヤリヤ流体とを別々に受容する。粉末はタン
ク１２に収容されており、タンク１２は好ましく
は、汚染を完全に阻止するためにキヤリヤ流体と
同じ中性気体下に維持されている。

図示の具体例ではニツケル合金の粉末をアルゴ
ン流中で分粒する。

ラインの最終装置ｎ内のキヤリヤ流体と浮遊粉
末との流出ポート６は回収室１３に接続されてい
る。室１３の上部にフイルタ１４が備えられてお
り、フイルタ１４は粉塵と非金属粒子とをせき止
める。従つて、フイルタ通過後の流体から浮遊物
質が実質的に除去されており、この流体を装置で
再利用し得る。

第１図の具体例に於ける分離塔３は、定直径の
円筒状ケーシングの形状を有しており、配給管７
は塔の軸線内に固定されている。配給管７は２つ
の部、即ち、塔のほぼ上半部分を通る直径の小さ
い部１５と塔のほぼ下半部分を通る直径のより大
きい部１６とから成る。部１６の底部に少くとも
１つの出口１７が設けられている。部１６の底部
に固定されたデフレクタ９は上向きに凹状に彎曲
した形状を有しており、キヤリヤ流体と該流体に
運ばれる粉末とを、部１６と塔の側壁との間の環
状スペースに均等に分散する。従つて配給管は定
直径の塔の内部に２つの環状ゾーンを形成してお
り、２つのゾーンの断面積の比は、部１５と１６
との直径によつて選択決定され得る。

第２図に示す分離塔の別の具体例によれば、分
離塔が異なる直径の２つの部１８，１９から成
り、上部１８の直径がより大きく、下部１９の直
径がより小さい。この場合配給管２０は、端から
端まで等しい直径を有する。管の底部は閉鎖され
ていないか又はキヤリヤ流体とこの流体に運ばれ
る粉末とを通すための少くとも１つの開口を有し
ており、また、開口から少し離間してデフレクタ
が備えられている。このデフレクタは上向きに凹
状に彎曲している。

種々の分離塔内のキヤリヤ流体の速度は、各塔
毎に塔の直径対配給管の直径の比によつて調整さ
れ、分離すべき粒子の密度と直径との関数であ
る。注目すべきは、ｎ番目の装置（ｎ番目の塔の
上部）内の流体の最小速度が、下流側の（ｎ＋
１）番目の装置〔（ｎ＋１）番目の塔の下部〕内
の最大速度に等しいことである。

フルイのサイズに関しては、（ｎ＋１）番目の
フルイ、即ちｎ番目の塔と（ｎ＋１）番目の塔と
の間に配置されたフルイが、ｎ番目の塔の溜内に
保留された重い粒子の最小直径に等しい最小直径
の軽い粒子を保持するように選択されている。

流体分粒による粉末の精製はストークスの法則
を利用するものである。最も粗い粒子を除去する
ために粗くフルイ分けした粗製造粉末は、ニツケ
ル合金の場合、密度８（金属合金に対応する）か
ら密度5.5未満（非金属粒子に対応する）の種々
の粒子から成る。

ストークスの法則によれば、このような粒子を
分離し得るには２つの条件が揃わなければならな
い。即ち、粒子の最大直径対最小直径の比が
1.25であること、及び、分粒塔即ち分離塔が２種
類の断面を有し、これらの断面の直径の比が1.25
に等しく、断面積の比が（1.25）²になり従つて流
速の比が１／（1.25）²になることである。

図示の具体例の連続処理ラインの作動モードを
以下に説明する。

粉末は最初から空気を存在させずに処理され、
以後の処理は全て調整雰囲気（アルゴン）下で行
なわれる。共通タンク１２から導出された粉末は
アルゴン流中で半連続的に選別分離される。アル
ゴンの供給を定期的（例えば1/4時間毎）に中断
し、分離された粉末を溜２１に落下させる。溜２
１の各々は、夫々異なる粒径に対応している。ま
た、異物粒子は夫々の粒度に対応するフルイの上
に残る。

直列配置される装置の数は初期粒径分布スペク
トルの関数である。従つて、例えば、ｎ個の装置
を使用すると、粒子の最大直径φと最小直径ψと
の比がφ／ψ＝（1.25）ⁿであるような粉末の処理が可 能である。

分離された粉末を次に合一し得る。この合一
は、（唯１つの溜を配設することによつて）初期
粒径分布スペクトルを復元してもよく、又は、
（全ての溜２１について各溜の粒度と割合とを選
択することによつて）別のスペクトルが得られる
ように行なつてもよい。

所望の用途のために極めて狭い粒径分布スペク
トルを有する粉末が必要な場合は、異なる密度の
粒子の除去の観点からは予め「精製済の」粉末に
ついてより精密なフルイ分け処理を前記方法によ
つて更に実施する。

種々の分離塔内でのキヤリヤ流体の速度は、塔
の直径対配給管の直径の比によつて各塔毎に調整
され、且つ、分離すべき粒子の密度と直径との関
数である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の分級装置を含む連続処理ライ
ンの概略説明図、第２図は本発明装置で使用され
る塔の別の具体例の概略図である。 １，２，…ｎ……装置、３……分離塔、４……
粒子排出デバイス、５……導入手段、６……キヤ
リヤ流体流出ポート、７……配給管、８……粒子
溜、９……デフレクタ、１０……フルイ、１２…
…タンク、１３……回収室、１４……フイルタ、
２０……配給管、２１……溜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 種々の密度の粉末を精製分離するために、連
   続する少くとも２つの分離塔と、分粒すべき粉末
   とキヤリア流体との導入手段と、キヤリア流体の
   流出ポートと、粒度の大きい粉末分級物を受容す
   る粒子溜と、これらの粒子の排出デバイスとを備
   えており、前記分離塔の各々は断面積の異なる２
   つのゾーンを有しており下部ゾーンは上部ゾーン
   より小さい断面積を有しており、前記導入手段と
   前記流出ポートとは塔上部に備えられており、前
   記導入手段は塔の軸線内に配置され小さい方の断
   面積を有する下部ゾーンの底部に開口する配給管
   から構成されており、前記配給管の開口はデフレ
   クタに向き合つて位置しており、前記粒子溜と粒
   子排出デバイスとは塔下部に備えられている型の
   装置であり、各塔の上部ゾーンと下部ゾーンとの
   断面積の比がどの塔に於いても一定であること、
   及び、（ｎ＋１）番目の塔の下部ゾーンの断面積
   は、該ゾーンでの流速が１つ前のｎ番目の塔の上
   部ゾーンでの流速に等しくなるように選択されて
   いることを特徴とする分級装置。 ２ 各塔のキヤリア流体の流出ポートにフルイが
   配置されており、前記フルイのサイズは、同じ塔
   の下部に配置された粒子溜内に保留される重い粒
   子の最少直径に等しい最少直径の軽い粒子をせき
   止めるように選択されていることを特徴とする特
   許請求の範囲１項に記載の分級装置。