JPH01123012A - 微粉製造用ノズル - Google Patents
微粉製造用ノズルInfo
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- JPH01123012A JPH01123012A JP28087087A JP28087087A JPH01123012A JP H01123012 A JPH01123012 A JP H01123012A JP 28087087 A JP28087087 A JP 28087087A JP 28087087 A JP28087087 A JP 28087087A JP H01123012 A JPH01123012 A JP H01123012A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
-
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- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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- B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
- B22F2009/0884—Spiral fluid
Landscapes
- Nozzles (AREA)
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- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野］
本発明は、金属（単体金属・複合合金）、セラミックス
の圧縮成形・焼結成形用の微粉を製造する装置に関し、
特にその噴射ノズルに関する。
の圧縮成形・焼結成形用の微粉を製造する装置に関し、
特にその噴射ノズルに関する。
［従来の技術１
単体金属、複合合金、セラミックス等の溶融した原料を
ノズルから円柱状に流出落下させ、この落下流に高圧水
を噴射して溶融原料を粉化する高圧水アトマイズ技術が
知られている。
ノズルから円柱状に流出落下させ、この落下流に高圧水
を噴射して溶融原料を粉化する高圧水アトマイズ技術が
知られている。
第５図はこのような技術を模式的に示したものである。
溶解るつぼ１１から注湯ノズル１２を経て溶融原料１３
が流下する。一方、通路１７を通って半径方向外方１８
から高圧水が供給され噴射ノズルＩ４から噴射される。
が流下する。一方、通路１７を通って半径方向外方１８
から高圧水が供給され噴射ノズルＩ４から噴射される。
この噴射水が形成する倒立円錐膜状の高圧水１５の焦点
（倒立円錐の頂点）において、落下する溶融原料１３は
その周辺より高圧水１５に削られながら粉末１６となっ
て飛敗し微粉となる。
（倒立円錐の頂点）において、落下する溶融原料１３は
その周辺より高圧水１５に削られながら粉末１６となっ
て飛敗し微粉となる。
このようにして製造された微粉末の平均粒径は噴射水の
水圧が大になると小さくなるが、限度があった。
水圧が大になると小さくなるが、限度があった。
本発明者はこのような高圧噴射流体を用いる微粉製造技
術に改善を加え、高圧噴射流体が溶融原料落下流の外周
を少しずつ削るように作用させると、細かい粉を得るこ
とができる技術を開発した。この技術は周囲から鉛直中
心軸上に頂点が集中する倒立円錐膜状の複数の高圧流体
流を形成し、この中心軸に沿って溶融原料を円柱状に流
下供給し、前記複数の高圧流体流によりこの溶融原料の
流下流をその外周から順次少しずつ削りとりながら微粉
化することを特徴としている（特願昭６２−８１２６４
）。
術に改善を加え、高圧噴射流体が溶融原料落下流の外周
を少しずつ削るように作用させると、細かい粉を得るこ
とができる技術を開発した。この技術は周囲から鉛直中
心軸上に頂点が集中する倒立円錐膜状の複数の高圧流体
流を形成し、この中心軸に沿って溶融原料を円柱状に流
下供給し、前記複数の高圧流体流によりこの溶融原料の
流下流をその外周から順次少しずつ削りとりながら微粉
化することを特徴としている（特願昭６２−８１２６４
）。
しかして、このように外周から削り取るように作用する
安定したノズルの開発が望まれている。
安定したノズルの開発が望まれている。
また、従来の円環状水アトマイズ装置ではノズルから噴
出する噴流が局部的に不均一となる問題があり、これは
ノズルの微視的な研磨面の粗度やノズル内表面精度の差
異や流体力学的な高圧流体の粘性に起因する揺動、ある
いは流体の表面張力によるものであって、解決が困難で
あった。
出する噴流が局部的に不均一となる問題があり、これは
ノズルの微視的な研磨面の粗度やノズル内表面精度の差
異や流体力学的な高圧流体の粘性に起因する揺動、ある
いは流体の表面張力によるものであって、解決が困難で
あった。
〔発明が解決しようとする問題点）
本発明は外周側から高圧流体を供給して内周の円環状ス
リットから円錐膜状に高圧流体流を噴出させる微粉製造
用ノズルであって、一般的に噴出流の局部的不均一の問
題を強制的に解決することのできる噴射ノズルを開発し
たもので、特に特願昭６２−８１２４６の微粉製造技術
に用いる場合にも好適なノズルを提供することを目的と
する。
リットから円錐膜状に高圧流体流を噴出させる微粉製造
用ノズルであって、一般的に噴出流の局部的不均一の問
題を強制的に解決することのできる噴射ノズルを開発し
たもので、特に特願昭６２−８１２４６の微粉製造技術
に用いる場合にも好適なノズルを提供することを目的と
する。
ｒ問題点を解決する手段］
本発明は外周側から高圧流体を供給して内周の円環状ス
リットから円錐膜状に高圧流体流を噴出させる微粉製造
用ノズルにおいて、該高圧流体流にスリット円周方向に
旋回流を付与する旋回流発生装置を付設したことを特徴
とする微粉製造用ノズルである。この旋回流発生装置の
好ましい具体例を上げると次のようである。
リットから円錐膜状に高圧流体流を噴出させる微粉製造
用ノズルにおいて、該高圧流体流にスリット円周方向に
旋回流を付与する旋回流発生装置を付設したことを特徴
とする微粉製造用ノズルである。この旋回流発生装置の
好ましい具体例を上げると次のようである。
＋ｌ）第２図に示すような、高圧流体供給口９から円環
状スリット１４に至る流路１７内に設けられ、前記円環
状スリット１４を含む平面への投影が半径方向に対して
角度を有する案内羽根３０、 （２）第３図に示すような円環状スリット１４への複数
の流体流入路３２であって、円環状スリット＋４を含む
平面への投影が半径方向に対して角度を有する流路３２
、 （３）第４図に示すような、高圧流体供給口９から円環
状スリ・ントＩ４に至る流路壁に設けられ、円環状スリ
ブ１−１４を含む平面への投影が半径方向に対して傾き
を有する多数の溝４、 （４）第１図に示すような、円環状スリット１４の外周
ＩＩＩ ｊＭ体流路に円環状スリット１４と同心円状の
流体滞留室８を設け、この滞留室に接線方向に高圧流体
を供給する供給口９を備えたもの。
状スリット１４に至る流路１７内に設けられ、前記円環
状スリット１４を含む平面への投影が半径方向に対して
角度を有する案内羽根３０、 （２）第３図に示すような円環状スリット１４への複数
の流体流入路３２であって、円環状スリット＋４を含む
平面への投影が半径方向に対して角度を有する流路３２
、 （３）第４図に示すような、高圧流体供給口９から円環
状スリ・ントＩ４に至る流路壁に設けられ、円環状スリ
ブ１−１４を含む平面への投影が半径方向に対して傾き
を有する多数の溝４、 （４）第１図に示すような、円環状スリット１４の外周
ＩＩＩ ｊＭ体流路に円環状スリット１４と同心円状の
流体滞留室８を設け、この滞留室に接線方向に高圧流体
を供給する供給口９を備えたもの。
（５）上記（３）と（４）との併設（第１図）、
以上の（１）から（３）における投影は直線であっても
よく、また曲線であってもよい。
よく、また曲線であってもよい。
本発明の高圧流体流を形成する流体としては水、油、有
機・無機液体、金属液体または気体、特に不活性気体を
用いることができる。
機・無機液体、金属液体または気体、特に不活性気体を
用いることができる。
〔作用１
本発明のノズルは、外周側から導入される高圧流体が、
はぼ円錐面状あるいは任意の曲面１例えば回転抛物面的
な曲面状をなす流路を通って内径側の環状スリットから
高圧噴流となって旋回しながら噴出される。
はぼ円錐面状あるいは任意の曲面１例えば回転抛物面的
な曲面状をなす流路を通って内径側の環状スリットから
高圧噴流となって旋回しながら噴出される。
この状態を本発明の一実施例である上記（５）の態様の
ノズルｌを示す第１図によって説明すると、滞留室８に
外周側から供給口９によって接線方向に供給された高圧
流体は、滞留室８内を矢印１０のように旋回し、次いで
通路１７を通って環状スリット１４の方向へ、矢印１０
ａのように流れるので１４からの流れは直線求心的でな
く渦状に穴中央付近に旋回集合する。通路１７には溝４
を設けたノズルリング２が装着されており、高圧流体は
この満４に案内されることによって旋回しながら環状ス
リット１４から噴射される。溝４の内周側端部６からｆ
ｉ状ススリット１４通って噴射される流れを斜視図的に
観察すると、ノズルｌから噴出する流体流は下向きに中
央に集まるようになっているので第６図に示すようなつ
づみ形２５を形成する。
ノズルｌを示す第１図によって説明すると、滞留室８に
外周側から供給口９によって接線方向に供給された高圧
流体は、滞留室８内を矢印１０のように旋回し、次いで
通路１７を通って環状スリット１４の方向へ、矢印１０
ａのように流れるので１４からの流れは直線求心的でな
く渦状に穴中央付近に旋回集合する。通路１７には溝４
を設けたノズルリング２が装着されており、高圧流体は
この満４に案内されることによって旋回しながら環状ス
リット１４から噴射される。溝４の内周側端部６からｆ
ｉ状ススリット１４通って噴射される流れを斜視図的に
観察すると、ノズルｌから噴出する流体流は下向きに中
央に集まるようになっているので第６図に示すようなつ
づみ形２５を形成する。
すなわち、ノズルｌから噴射された高圧噴射流体流２２
は、その流れの方向ＰＳが環状スリット１４を含む円６
の平面に垂直な中心軸ＯＯ′を通る直線ＰＱＲと角度７
だけずれているので、−点に集中することなく、前記溝
の傾き等によって定まる直径２６の中心円２３を中央に
残した回転双曲面を形成してつつみ形となる。
は、その流れの方向ＰＳが環状スリット１４を含む円６
の平面に垂直な中心軸ＯＯ′を通る直線ＰＱＲと角度７
だけずれているので、−点に集中することなく、前記溝
の傾き等によって定まる直径２６の中心円２３を中央に
残した回転双曲面を形成してつつみ形となる。
従って若し、この高圧流体流の中心に溶融金属等の落下
流を通過させると、高圧流体流は落下流の中心に向って
当り落下流を散乱させることなくその周囲から削りとる
ように作用する。従って、微細な微粉粒を得ることがで
きる。
流を通過させると、高圧流体流は落下流の中心に向って
当り落下流を散乱させることなくその周囲から削りとる
ように作用する。従って、微細な微粉粒を得ることがで
きる。
またこの場合には次のような長所がある。すなわち、従
来のノズルでの高圧水の導入は第７図の９のように環状
滞留室に真横から入れていたが、この場合流れ９は第１
図（ａｌの壁８ａに当り、第７図の２０のように左右に
分れ、中央部には２２のような渦が生じ環状路内流れ２
０．２１は不均等になり１４に向う流れ２３．２４．２
５も不均一となり均一ジェットが得られない。これに対
し実施例では旋回流のため円周上非常に均等な流れの状
態となる。従って１４から噴出するまでに流れは渦等の
乱流による損失がなくなり、入射エネルギーをほどんど
そのまま噴出エネルギーに持ち越すことができ、高圧の
本領が発揮され粉体の微細化が図れる。
来のノズルでの高圧水の導入は第７図の９のように環状
滞留室に真横から入れていたが、この場合流れ９は第１
図（ａｌの壁８ａに当り、第７図の２０のように左右に
分れ、中央部には２２のような渦が生じ環状路内流れ２
０．２１は不均等になり１４に向う流れ２３．２４．２
５も不均一となり均一ジェットが得られない。これに対
し実施例では旋回流のため円周上非常に均等な流れの状
態となる。従って１４から噴出するまでに流れは渦等の
乱流による損失がなくなり、入射エネルギーをほどんど
そのまま噴出エネルギーに持ち越すことができ、高圧の
本領が発揮され粉体の微細化が図れる。
ノズルから噴出する高圧流体流の形成する前記つづみ形
２５の流れは、ノズルの直径、傾き、環状スリットの幅
、スリット上流の流路の形状、溝の傾斜、形状、圧力流
体の圧力、流量などによって左右される。このつづみ形
２５の流れの寸法は流体力学計算または実験に基づ（設
計によって定めることができる。またこの高圧流体流が
溶融金属等の落下流を削って生成する微粉の粒度形状、
生産量等とつづみ形の流れの諸元との関係も、規模に応
じて計算や実験によって定めることかできる。
２５の流れは、ノズルの直径、傾き、環状スリットの幅
、スリット上流の流路の形状、溝の傾斜、形状、圧力流
体の圧力、流量などによって左右される。このつづみ形
２５の流れの寸法は流体力学計算または実験に基づ（設
計によって定めることができる。またこの高圧流体流が
溶融金属等の落下流を削って生成する微粉の粒度形状、
生産量等とつづみ形の流れの諸元との関係も、規模に応
じて計算や実験によって定めることかできる。
［実施例］
本発明装置の実施例のノズルＩを第１図に示す。また、
第４図に実施例のノズルｌの流体通路の下側の壁面を形
成するノズルチップ２の斜視図を示した。
第４図に実施例のノズルｌの流体通路の下側の壁面を形
成するノズルチップ２の斜視図を示した。
実施例のノズルは圧力３００ｋｇ／ｃｒｒＩ２の高圧水
を用いる水アトマイズノズルに用いるものでその主なる
諸元は次の通りである。
を用いる水アトマイズノズルに用いるものでその主なる
諸元は次の通りである。
ノズル外径：２５０ｍｍ
ノズル高さ二２００ｍｍ
ノズル内径： ３０ｍｍ
環状滞留室外径：２００ｍｍ
環状滞留室内径：１６０ｍｍ
高圧水流入口＝４個所
ノズルチップ２は本発明のノズルｌの高圧流体噴出口（
環状スリット１４）の下側の部分を形成するもので、流
路１７の底部を併せて形成する環状体である。このノズ
ルチップ２は流路壁面３にγＩ■４を設けてあり、それ
より内周側は円環状スリット１４を形成する斜面（曲面
）５となっている。
環状スリット１４）の下側の部分を形成するもので、流
路１７の底部を併せて形成する環状体である。このノズ
ルチップ２は流路壁面３にγＩ■４を設けてあり、それ
より内周側は円環状スリット１４を形成する斜面（曲面
）５となっている。
ｉＭ ４は環状スリット１４を含む平面に投射した形状
がスパイラル形をなしており、その円環状スリットを形
成する斜面（曲面）５との境界６の部分における半径方
向との傾き角７は２０度となつている、この傾き角７は
、高圧噴出流体の形成する所望のつづみ形の形状に応じ
て、高圧流体の圧力、流量、ノズルの大きさ、形状、寸
法等に対応して定められ１０度〜４０度程度である。
がスパイラル形をなしており、その円環状スリットを形
成する斜面（曲面）５との境界６の部分における半径方
向との傾き角７は２０度となつている、この傾き角７は
、高圧噴出流体の形成する所望のつづみ形の形状に応じ
て、高圧流体の圧力、流量、ノズルの大きさ、形状、寸
法等に対応して定められ１０度〜４０度程度である。
溝４の晴断面形状は第３図（ｂ）に示すようにＶ字形と
した。この満４の断面形状は矩形、Ｕ字形、台形、その
他何れの形状でもよい。
した。この満４の断面形状は矩形、Ｕ字形、台形、その
他何れの形状でもよい。
従来、高圧水アトマイズは噴射流体流が１点に集まるノ
ズルでのみ行っており、生成微粉の粒度分布、生産量の
調整はその圧力と水量を変えることのみで行ったが、こ
れでは自由度が少なく、自由なコントロールができず、
結局得られた微粉の粒径と分布は自由に調整できなかっ
た。
ズルでのみ行っており、生成微粉の粒度分布、生産量の
調整はその圧力と水量を変えることのみで行ったが、こ
れでは自由度が少なく、自由なコントロールができず、
結局得られた微粉の粒径と分布は自由に調整できなかっ
た。
本発明では、流体流によって溶融原料の周囲を削るよう
に粉砕を行うので、得られる微粉は粒径が微細で粒度範
囲が狭く、また平均粒径の選定の自由度が大きく、特に
従来この方法（水圧法）では難しかった小粒径（１０ｕ
ｍ以下）の微粉を高能率で製造することができる。
に粉砕を行うので、得られる微粉は粒径が微細で粒度範
囲が狭く、また平均粒径の選定の自由度が大きく、特に
従来この方法（水圧法）では難しかった小粒径（１０ｕ
ｍ以下）の微粉を高能率で製造することができる。
第１図は本発明の実施例のノズルの（ａ）縦断面図、（
ｂ）その平面図、第２図、第３図はそれぞれ他の実施例
の要部の一部切欠斜視図、第４図（ａ）は実施例の要部
であるノズルチップの斜視図、第４図（ｂ）はその溝の
断面図、第５図は従来のノズル、第６図は本発明の作用
を示す説明図で流体流の模式斜視図、第７図は従来のノ
ズル内の流れを示す説明図である。 ■・・・ノズル ２・・・ノズルチップ３・・
・流路壁面 ４・・・満
ｂ）その平面図、第２図、第３図はそれぞれ他の実施例
の要部の一部切欠斜視図、第４図（ａ）は実施例の要部
であるノズルチップの斜視図、第４図（ｂ）はその溝の
断面図、第５図は従来のノズル、第６図は本発明の作用
を示す説明図で流体流の模式斜視図、第７図は従来のノ
ズル内の流れを示す説明図である。 ■・・・ノズル ２・・・ノズルチップ３・・
・流路壁面 ４・・・満
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 外周側から高圧流体を供給して内周の円環状スリッ
トから円錐膜状に高圧流体流を噴出させる微粉製造用ノ
ズルにおいて、該高圧流体流にスリット円周方向に旋回
流を付与する旋回流発生装置を付設したことを特徴とす
る微粉製造用ノズル。 ２ 前記旋回流発生装置が高圧流体供給口から円環状ス
リットに至る流路内に設けられ前記円環状スリットを含
む平面への投影が半径方向に対して角度を有する案内羽
根である特許請求の範囲第１項に記載の微粉製造用ノズ
ル。 ３ 前記旋回流発生装置が前記円環状スリットへの複数
の流体流入路であって、前記円環状スリットを含む平面
への投影が半径方向に対して角度を有する流路である特
許請求の範囲第１項に記載の微粉製造用ノズル。 ４ 前記旋回流発生装置が、高圧流体供給口から円環状
スリットに至る流路壁に設けられ該円環状スリットを含
む平面への投影が半径方向に対して傾きを有する多数の
溝である特許請求の範囲第１項に記載の微粉製造用ノズ
ル。 ５ 前記旋回流発生装置が、前記円環状スリットの外周
側流体流路に該円環状スリットと同心の流体滞留室と、
該滞留室に接線方向に高圧流体を供給する供給口とから
なる特許請求の範囲第１項〜第４項に記載の微粉製造用
ノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28087087A JPH01123012A (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | 微粉製造用ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28087087A JPH01123012A (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | 微粉製造用ノズル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01123012A true JPH01123012A (ja) | 1989-05-16 |
Family
ID=17631106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28087087A Pending JPH01123012A (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | 微粉製造用ノズル |
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| JP (1) | JPH01123012A (ja) |
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