DE2400026A1 - METHOD AND DEVICE FOR THE PRODUCTION OF SPHERICAL BODIES - Google Patents

Description

XEROX eOR£0mTI0N, ROCHESTER,. N.Y./USAXEROX eOR £ 0mTI0N, ROCHESTER ,. N.Y./USA

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von kugelförmigenMethod and apparatus for making spherical

KörpernBodies

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Körpern gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The present invention relates to a method for the production of spherical bodies according to the preamble of claim 1 and a device to carry out this procedure.

Runde Metal I teilchen werden in verschiedenen Verfahren und Vorrichtungen kommerziell verwendet. Eine besondere Anwendung derartiger Teilchen liegt in der Verwendung als Trägermaterial fSir den Toner bei elektrostatischen Kopiereinrichtungen., Round metal particles are made in various processes and devices used commercially. A special The application of such particles lies in their use as a carrier material for the toner in electrostatic copying devices.,

Es sind bereits verschiedene Vorfahren bekannt, um kugelförmige Metallteilchen zu; erz-eugen« Eines dieser Verfahren, .welches als EretaJLlspriihverfahren bezeichnet wird.Various ancestors are already known to spherical metal particles too; Erz-eugen «One of these procedures, .which is referred to as the ereta / oil spraying process.

verwendet eine Zerstäubung von metallischen Drähten in der Anwesenheit einer Flamme unter Einsatz eines Strahles von Druckluft« Es zeigt sich jedoch, daß ein derartiges Verfahren Im Hinblick auf die Teilchengleichfärraigkeit, die Herstellungsgeschwindigkeit und den Herstellungswirkungsgrad sehr stark zu wünschen übrig läßt. Gemäß einer Verbesserung dieses Verfahrens, welches als Lichtbogensprühverfahren bezeichnet wird, werden zwei unter Strom stehende Drähte gleichzeitig an dergemeinsamen Berührstelle, an welcher ein Lichtbogen auftritt, geschmolzen und zerstäubt. Im Rahmen dieses Verfahrens ist ein Zuführmechanismus notwendig, um die beiden Drähte genau gesteuert kontinuilerlich in Richtung zueinander zu bewegen, während gleichzeitig ein Strom in diese Drähte geleitet wird. Im Bereich der Drähte ist ferner eine Zerstäubungseinrichtung vorgesehen, um die geschmolzenen Metallteilchen aus dem Berühr- bzw. Schmelzbereich zu blasen. Diese Zerstäubeinrichtung besteht in der Regel aus einem Strahl von Druckluft,mit welchem die geschmolzenen Metallteilchen entfernt werden. Die auf diese Weise abgeleiteten Metallteilchen werden einer Sammeleinrichtung zugeführt, welche in Sammelmedium enthält, das ebenfalls zur Kühlung dient. Obwohl im Vergleich zum Flammen-Sprühverfahren mit dem Lichtbogensprühverfahren der Ausbeutefaktor verbessert wird, so läßt auch das verbesserte Verfahren im Hinblick auf die Ausbeute die runde Form der Teilchen und die Teilchendichte zu wünschen übrig.uses an atomization of metallic wires in the Presence of a flame using a jet of compressed air. However, it appears that such a method With regard to the particle uniformity, the Manufacturing speed and manufacturing efficiency leaves a lot to be desired. According to an improvement This process, known as the arc spray process, is two electrified Wires melted and atomized at the same time at the common point of contact where an arc occurs. As part of this method is a feeding mechanism necessary to the two wires precisely controlled continuously towards each other to move while a current is passed through these wires at the same time. In the area of the wires there is also an atomizing device provided to blow the molten metal particles out of the contact or melting area. These The atomizing device usually consists of a jet of compressed air with which the molten metal particles are removed will. The metal particles diverted in this way are fed to a collecting device, which is shown in FIG Contains collecting medium, which is also used for cooling. Although compared to the flame spray process with the arc spray process the yield factor is improved so Also, the improved method in terms of the yield allows the round shape of the particles and the particle density to be desired.

Ein verbessertes Flammenschmelzverfahxen Ist in der US-PS 2 269 528 gezeigt. Dabei fällt das durch Flammeneinwirkung geschmolzene Metall auf ein federndes Material hinunter, wodurch kleinere Ketallteilchen gebildet werden, die dann, anschließend gekühlt und verfestigt werden. Wegen der nicht genauen Reproduzierbarkelt:.des Ablaufes sind jedoch die sich, ergebenden Resultate Im Hinblick auf den Ausbeutefaktor und die Rundheit und Dichtefaktoren nicht voll ζ uf r ledenstellendi.An improved flame fusion process is shown in U.S. Patent 2,269,528. This falls through the action of a flame molten metal down onto a resilient material, thereby forming smaller ketallic particles, which are then, subsequently, cooled and solidified. Because of the inaccurate reproducibility:. Of the process are, however the resulting results in terms of the yield factor and the roundness and density factors are not fully functional.

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Es ist demzufolge Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Körpern zu schaffen, bei welchem neben zufriedenstellender Rundheit und Dichte höhere Ausbeuten und höhere Herstellungsgeschwindigkeiten möglich sind.It is accordingly an object of the present invention to provide a method for manufacturing spherical bodies create, in which, in addition to satisfactory roundness and density, higher yields and higher production speeds possible are.

Erfindungsgemäß wird dies durch Vorsehen der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Verfahrensschritte erreicht. According to the invention, this is achieved by providing the in the characterizing Part of claim 1 listed process steps achieved.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung konnte festgestellt werden, daß ein wesentlicher Faktor im Hinblick auf einen hohen Wirkungsgrad eines derartigen Verfahrens die auftretende Oxydation ist. Durch Vermeidung einer Oxydation des geschmolzenen Metalls können Metallteilchen hergestellt werden, welche im Hinblick auf ihre Gleichförmigkeit, ihre Rundheit und ihre Dichte bessere Eigenschaften aufweisen, sodaß der Ausbeutefaktor verbessert ist. Bei den bisher bekannten Verfahren tritt jedoch eine Oxydation bei der Herstellung und Abkühlung der Teilchen auf. Im Rahmen der erwähnten US-PS 2 269 528 ist zwar eine nicht oxydierende Kammer vorgesehen, in welcher die Teilchen von dem Flammenbereich auf die federnde Aufprallfläche gebracht werden. Während jedoch eine Verminderung der Oxydation während der Abkühlung zweifelsohne vorteilhaft ist, so gelangen jedoch trotzdem die Teilchen innerhalb der Flamme selbst in Berührung mit dem Sauerstoff. Durch Berührung mit der Kontaktoberfläche ergibt sich fernerhin eine Verminderung der Gleichförmigkeit und der Rundheit.In the context of the present invention it was found will be that an essential factor in terms of a high efficiency of such a process the occurring oxidation is. By avoiding oxidation of the molten metal, metal particles can be produced which have better properties in terms of their uniformity, their roundness and their density, so that the yield factor is improved. In the previously known processes, however, oxidation occurs during manufacture and cooling the particles. In the context of the aforementioned US Pat. No. 2,269,528, there is a non-oxidizing chamber provided, in which the particles are brought from the flame area onto the resilient impact surface. While however, a reduction in the oxidation during cooling is undoubtedly advantageous, but it still works the particles within the flame itself in contact with the oxygen. By touching the contact surface there is also a reduction in uniformity and roundness.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung konnte festgestellt werden, daß der hauptsächliche Grund für die Oxydation während der Teilchenbildung durch die Anwesenheit von Sauerstoff in dem Druckluftstrahl ist, welcher zur Zerstäubung der im Schmelzbereich Vorhandenen Tröpfchen verwendet wird.In the context of the present invention, it was found that the main reason for the oxidation during particle formation due to the presence of oxygen is in the compressed air jet which is used to atomize the droplets present in the melting area.

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Demzufolge wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein inerter, d.h. nicht oxydierender Strahl eines Gases in den Kontaktbereich geleitet, durch welchen die einzelnen Tröpfchen zerstäubt werden, sodaß die Teilchen nunmehr in eine nicht oxydierende Kühlkammer geleitet werden, in welcher eine Abkühlung und Verfestigung der Teilchen stattfindet.Accordingly, in the context of the present invention, an inert, i.e. non-oxidizing jet of a gas is introduced into the Contact area passed through which the individual droplets are atomized so that the particles are now in a non-oxidizing cooling chamber are conducted, in which a cooling and solidification of the particles takes place.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden zweckmäßigerweise zwei auf einem verschiedenen Potential liegende Metalldrähte einer Lichtbogenkanone zugeführt, in welcher die Enden der Drähte miteinander in Berülmng gebracht werden, sodaß aufgrund des sich ausbildenden Stromes und des Widerstandes im Berührbereich der beiden Enden genügend Wärme erzeugt wird, durch welche Tröpfchen von geschmolzenem Metall gebildet werden. Ein aus einem nicht oxydierenden Gas bestehender Strahl wird in den Kontaktbereich der beiden Drähte geleitet, wodurch die aufgrund des SchmelzVorgangs gebildeten Tröpfchen als fein verteilte Teilchen in eine eine besondere Atmosphäre aufweisende Kammer geleitet werden, in welcherdie geschmolzenen Metallteilchen eine kugelförmige Form einnehmen, worauf ein Kühl- und VerfestigungsVorgang stattfindet. Die für den Erheitzungsvorgang verwendete Kammer ist im wesentlichen abgedichtet und mit einem inerten Gas gefüllt. Die Innenwandungen der Kammer sind ferner zweckmäßigerweise mit einem flüssigen Waschvorhang versehen, wodurch verhindert wird, daß die Metallteilchen an den Kammerwandungen haften können.In the context of the present invention, two are expediently at a different potential Metal wires fed to an arc gun, in which the ends of the wires are brought into contact with one another, so that due to the developing current and the resistance in the contact area of the two ends, sufficient heat is generated by which droplets of molten metal are formed. One consisting of a non-oxidizing gas Beam is directed into the contact area of the two wires, which causes the formed due to the melting process Droplets are passed as finely divided particles into a chamber having a special atmosphere, in which the molten metal particles take a spherical shape, followed by a cooling and solidification process takes place. The chamber used for the heating process is essentially sealed and with an inert one Gas filled. The inner walls of the chamber are also expediently provided with a liquid washing curtain, as a result of which prevents the metal particles on the chamber walls can stick.

Die Erfindung soll nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigen:The invention will now be explained and described in more detail using an exemplary embodiment, with FIG reference is made to the accompanying drawing. Show it:

Fig. 1Fig. 1

eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von kugelförmigen Körpern gemäß der Erfindung, unda perspective view of a device for the production of spherical bodies according to the invention, and

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Fig. 2 .. .. ■ ,. ■ .Fig. 2 .. .. ■,. ■.

eine seitliche Ansicht teilweise im Schnitt eines Teiles der in der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung.a side view partly in section of part of the device shown in FIG.

Gemäß Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von kugelförmigen Körpern mit einer Bearbeitungssäule Io versehen, welche in ihrem oberen Bereich mit einer Lichtbogeneinheit 12 versehen ist, die die Zerstäubungskanone umfaßt. Die Bearbeitungssäule Io und insbesondere die_: Zerstäubungskanone ist mit einer Drahtzuführung 14 versehen, mit welcher zwei Drähte 16, -18- von Drahtrollen 2o, 22 zugeführt werden. Die Drähte T6, 18, weiche mit Hilfe eines elektrischen oder bruckluftantriebes gefördert werden, werden von der Lichtbogeneinheit 12 nach abwärts in die Bearbeitungssäule Io geführt. Von einem Speicherbehälter 26 wird ein nicht oxydierendes Gas über eine Leitung 28 — beispielsweise mit Hilfe einer nicht gezeigten Druckluftpumpe - einer innerhalb einer Pulverisiereinheit 24 angeordneten Düse 3o zugeführt. Die Drähte 16, 18 werden mit Hilfe von elektrischen Leitern 32, 34 von einer Stromversprgungseinheit 36 mit Storm gespeist. -..-.-According to FIG. 1, the device according to the invention for the production of spherical bodies is provided with a processing column Io which is provided in its upper area with an arc unit 12 which comprises the atomizing cannon. The machining and particularly the column _Io: sputtering gun is provided with a wire feeder 14, with which two wires 16, fed from wire rolls -18- 2o, 22nd The wires T6, 18, which are conveyed with the aid of an electric or compressed air drive, are guided downward from the arc unit 12 into the processing column Io. A non-oxidizing gas is fed from a storage container 26 via a line 28 - for example with the aid of a compressed air pump (not shown) - to a nozzle 3o arranged within a pulverizing unit 24. The wires 16, 18 are supplied with electricity from a power supply unit 36 with the aid of electrical conductors 32, 34. -..-.-

Die Bearbeitungssäule 1ο ist mit einer Wascheinheit 38 versehen, mit welcher Waschflüssigkeit über eine Einlaßleitung 4o der Bearbeitüngssäuleίο zugeführt wird, in welcher entlang der Innen^andungen ein Flüssigkeitsvorhang gebildet wird. Von der Bearbeitungssäule 1o führt eine Auslaßleitung 42 zti einem Saitimielbehälter 43, von wo die Waschflüssigkeit über eine üinvrälzpumpe .4$ erneut der Einlaßleitung 4o zugeführt wird, innerhalb des.Sammelbehalfeers 43 können Filtereinrichtungen vorgesehen sein, um die Waschflüssigkeit zu reinigen. Die im Inneren der Bearbeitüngssäule 1o gebildeten Metallteilchen werden wieder direkt oder in Form eines Schlammes· über eine- am unteren. Ende der. Bearbeitungssäule 1o vorgesehene Auslaßleitung 44 abgeleitet. Von dort werden die Teilchen einem über einen Trockner 46 einer Sortierein-The processing column 1ο is provided with a washing unit 38, with which washing liquid is fed via an inlet line 4o to the processing column ίο , in which a liquid curtain is formed along the inner walls. An outlet line 42 leads from the processing column 1o to a Saitimiel tank 43, from where the washing liquid is fed back to the inlet line 4o via a circulating pump. The metal particles formed inside the processing column 1o are again directly or in the form of a sludge via one at the bottom. End of. Processing column 1o provided outlet line 44 derived. From there, the particles are sent to a sorting unit via a dryer 46.

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richtung 48 zugeführt, in welcher die Teilchen in Abhängigkeit der Teilchengröße sortiert werden. Die die gewünschten Eigenschaften aufweisenden Teilchen werden dann einem Aufnahmebehälter 5o zugeführt, während die nicht die gewünschten Eigenschaften aufweisenden Teilchen einem Abfallbehälter 52 zugeführt werden. Am oberen Ende der Bearbeitungssäule 1o ist schließlich ein Abgasrohr 72 vorgesehen, durch welches die Abgase abgeleitet werden.direction 48 supplied, in which the particles are sorted depending on the particle size. The ones you want Properties exhibiting particles are then a Receiving container 5o fed, while the particles not having the desired properties in a waste container 52 are fed. Finally, an exhaust pipe 72 is provided at the upper end of the processing column 1o, through which the exhaust gases are discharged.

In dem Folgenden soll nunmehr auf Fig. 2 Bezug genommen werden, in welcher das Innere der Bearbeitungssäule 1o genauer dargestellt ist. Die von einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung fortbewegten Drähte 16, 18 werden in zwei metallische Führungshülsen 53, 54 geschoben, welche an der isoliert ausgebildeten oberen Fläche 56 der Bearbeitungssäule Io befestigt sind. Die beiden Führungshülsen 53, 54 stehen in Verbindung mit den beiden Leitern 32, 34, durch welche der Strom für die Drähte 16, 18 zugeführt wird.In the following, reference should now be made to FIG. 2, in which the interior of the processing column 1o is shown in more detail. The one not shown The wires 16, 18 moved by the drive device are pushed into two metallic guide sleeves 53, 54, which are attached to the insulated upper surface 56 of the processing column Io. The two guide sleeves 53, 54 are in connection with the two conductors 32, 34 through which the current for the wires 16, 18 is supplied will.

In der isolierten oberen Wandung 56 ist die Düse 3o befestigt, durch welche ein nicht oxydierender Gasstrom dem Berührbereich der beiden Drähte 16, 18 zugeführt wird. Die Drähte 16, 18 werdensoweit zusammengeschoben, daß sie sich gegenseitig berühren. Aufgrund der großen Stromdichte und des Kontaktwiderstandes wird im Berührbereich ein Lichtbogen und damit eine sehr große Wärme erzeugt, durch welche ein Schmelzen der sich berührenden Drahtenden hervorgerufen wird. Auf diese Weise werden flüssige Metalltröpfchen 58 gebildet. Diese Metalltröpfchen 58 werden mit Hilfe des aus der Düse 3o ausströmenden Gasstromes pulverisiert, wodurch äußerst kleine Teilchen gebildet werden, deren Größe dem Endprodukt entspricht. Die Entfernung der Tröpfchen bewirkt eine kurzzeitige Unterbrechung des Licht-In the insulated upper wall 56, the nozzle 3o is attached, through which a non-oxidizing gas flow the contact area of the two wires 16, 18 is fed. The wires 16, 18 are pushed together so far that they touch each other. Due to the high current density and the contact resistance, a Arc and thus a very large amount of heat generated by which caused the touching wire ends to melt will. This creates liquid metal droplets 58 formed. These metal droplets 58 are pulverized with the aid of the gas stream flowing out of the nozzle 3o, whereby extremely small particles are formed, the size of which corresponds to the final product. The removal of the Droplet causes a brief interruption of the light

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bogens. Der sich bildende Abstand wird jedoch mit Hilfe des Zuführmechanismus sehr schnell wieder- überbrückt, sodaß sich dieses Verfahren wiederholt. Die gewünschten Betriebsbedingungen für ein. regelmäßiges Auftreten des Lichtbogens wird durch gewünschte Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit und des Gasdruckes sowie der Spannung und des Stromes und durch Einstellung der Zuführgeschwindigkeit der beiden Drähte 16, erreicht. Die dabei auftretenden Ströme liegen dabei in der Größenordnung von mehreren 1oo Amper. Der Winkel, unter welchem die beiden Drähte 16, 18 zugeführt werden, kann ebenfalls einstellbar sein, um einen möglichst guten Wirkungsgrad zu erreichen.bow. The distance that forms is, however, with the help of the The feed mechanism is bridged again very quickly, so that this process is repeated. The desired operating conditions for a. regular occurrence of the arc will by desired setting of the flow rate and the gas pressure as well as the voltage and the current and through Adjustment of the feed speed of the two wires 16 is achieved. The currents occurring in this case are in the Several hundred amperes. The angle at which the two wires 16, 18 are fed can also be adjustable in order to achieve the best possible efficiency.

Die auf diese Weise gebildeten Teilchen 6o fallen aus dem Lichtbogenbereich zv/ischen den beiden Drähten 16, in einen Auffangtrichter 62. Während des Herunterfallens kühlen sich die Teilchen ab und verfestigen sich, wobei sie eine kugelförmige Form einnehmen. Der Auffangtrichter 62 dient dabei neben seiner Auffangfunktion ebenfalls zum Abkühlen der Teilchen. Von dem Auffangtrichter 62 werden die Teilchen 6o entweder in Form eines Schlammes oder mit Hilfe einer Schnecken- oder Schwerkraftführung entfernt. Falls die Bearbeitungssäule 1o groß genug dimensioniert ist, können die Teilchen,gesammelt, getrocknet und über.eine Kühlschnecke oder eine andere Fördereinrichtung entfernt werden.The particles 6o formed in this way fall out of the arc region between the two wires 16, into a collecting funnel 62. While falling the particles cool and solidify, assuming a spherical shape. The collecting funnel 62 In addition to its collecting function, it also serves to cool the particles. From the collecting funnel 62 are the Particles 6o removed either in the form of a sludge or with the help of a screw or gravity guide. if the Processing column 1o is dimensioned large enough, the Particles, collected, dried and passed over. A cooling screw or another conveyor can be removed.

um die Eigenschaften der hergestellten Teilchen 6o zu verbessern ist eine Wascheinheit 38,-vorgesehen, über die Einlaßleitung 4o, wird Waschmaterial, vorzugsweise eine Flüssigkeit, einem Sprühring 64 zugeführt, welcher im oberen Bereich der Bearbeitungssäule 1o angeordnet ist. Dieser Sprühring 64 ist mit einer Reihe von Bohrungen 66 versehen, durch welche die über die Einlaßleitung 4o zugeleitete Waschflüssigkeit an die Innenwandungen der Bearbeitungssäule 1o gesprüht wird. Dabei ist der Sprühring 64 mit seinen Bohrungen 66 so angeordnet, daß ein Flüssigkeitsfilm entlang derto the properties of the particles produced 6o to improve a washing unit 38, -provided over the Inlet line 4o, washing material, preferably a liquid, is fed to a spray ring 64, which in the upper Area of the processing column 1o is arranged. This Spray ring 64 is provided with a series of bores 66 through which the washing liquid supplied via the inlet line 4o on the inner walls of the processing column 1o is sprayed. The spray ring 64 is arranged with its bores 66 so that a liquid film along the

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Innenwandungen in Richtung des Auffangtrichters 62 strömt, von wo die Waschflüssigkeit mit Hilfe der Auslaßleitung 42 abgeleitet wird. Diese Auslaßleitung 42 ist so angeordnet, daß innerhalb des Auffangtrichters 62 bzw. der Bearbeitungssäule 1o in gewünschter Höhe ein Flüssigkeitsspiegel aufrechterhalten wird. Die Positionierung des Sprühringes 64 ist dabei derart gewählt, daß ein Flüssigkeitsvorhang entlang jener Bereiche der Innenwandung 68 vorhanden ist, gegen welche die von dem Lichtbogenbereich ausgesprühten Teilchen anprallen können. Der unterhalb des Lichtbogenbereiches vorgesehene Auffangtrichter 62 weist eine Form eines invertierten kreisförmigen Konus auf. Dabei bildet der Auffangtrichter 62 den niedrigsten Berührpunkt 7o mit der Innenwandung 68, in walchen unter irgendwelchen Betriebsbedingungen Teilchen 6o anstoßen können. Die Positionierung des Sprühringes 64 oberhalb der kreisförmigen Berührstelle hat zur Folge, daß der Flüssigkeitsvorhang in jenen Bereichen der Innenwandung 68 und des Auffangtrichters 62 vorhanden ist, sodaßdie Teilchen 6o nicht in Berührung mit der Innenwandung der Bearbeitungssäule 1o gelangen können. Die Flüssigkeit dient ebenfalls dazu, die Aufprallkräfte der Teilchen 6o gegenüber der Innenwandung 68 zu verringern, sodaß eine bessere kugelförmige Form und damit eine höhere Ausbeute erzielbar ist.Inner walls flows in the direction of the collecting funnel 62, from where the washing liquid is discharged with the aid of the outlet line 42. This outlet line 42 is arranged so that a liquid level is maintained at the desired height within the collecting funnel 62 or the processing column 1o will. The positioning of the spray ring 64 is chosen such that a curtain of liquid along it Areas of the inner wall 68 are present against which the particles sprayed from the arc area impinge can. The collecting funnel 62 provided below the arc area has an inverted shape circular cone. The collecting funnel 62 forms the lowest point of contact 7o with the inner wall 68, can hit particles 6o under any operating conditions. The positioning of the Spray ring 64 above the circular contact point has the consequence that the liquid curtain in those areas of the inner wall 68 and the collecting funnel 62 so that the particles 6o are not in contact with the inner wall can reach the processing column 1o. The liquid also serves to reduce the impact forces of the particles To reduce 6o compared to the inner wall 68, so that a better spherical shape and thus a higher yield can be achieved is.

Die Flüssigkeit kann von der Kammer auf verschiedene Weise abgezogen werden.Am unteren Ende des Auffangtrichters kann beispielsweise die Abflußleitung 42 vorgesehen sein, so wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Auf diese Weise kann das Verfahren kontinuiierlich durchgeführt werden, indem die Teilchen zusammen mit einer geringen Menge von Flüssigkeit in Form eines Schlammes durch die Auslaßleitung 44 abgezogen werden, während der Flüssigkeitsspiegel in oder oberhalb des Punktes 45 aufrechterhalten wird.The liquid can be withdrawn from the chamber in a number of ways, at the bottom of the collecting funnel For example, the drain line 42 can be provided, as shown in FIG. That way you can the process can be carried out continuously by putting the particles together with a small amount of liquid in the form of a sludge are withdrawn through the outlet line 44, while the liquid level in or above point 45 is maintained.

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So wie sich dies anhand der Fig. 1 und 2 ergibt, erfordert die Verwendung eines nicht oder wesentlich nicht oxydierenden Mediums vom Zeitpunkt der Bildung der Teilchen bis zu deren Entfernung aus dem Auffangtrichter 62, daß innerhalb der Bearbeitungssäule 1o ein kontrolliertes Gas vorzugsweise ohne Sauerstoff vorhanden ist. Zu diesem Zweck ist das in Fig. 1 dargestellte Abgasrohr 72 vorgesehen, welches beispielsweise mit einem nicht dargestellten Rückstauventil versehen ist, demzufolge innerhalb der Bearbeitungssäule 1o ein genügend großer überdrück aufrecht erhalten werden kann# welcher durch das Einspeisen eines nicht oxydierenden Oases durch die Düse 3o hervorgerufen wird. Auf diese Weise wird die Bearbeitungssäule 1o kontinuierlich entlüftet, ohne 3aß dabei Gefahr besteht, daß von außen her Gase eindringen können, welche zu einer Oxydation führen können. Pie Wascheinheit 38 verwendet ferner eine Flüssigkeit, welche ausreichend inaktiv bzw, nicht oxydierend ist, wobei reines Wasser, verdünntes Methanol, Alkohol oder andere nicht aktive Flüssigkeiten verwendet werden können. Die innerhalb des Auffangbereiches vorhandene Temperatur kann zwischen der Umgebungstemperatur und dem Siedepunkt der betreffenden Flüssigkeiten liegen. Zu diesem Zweck kann innerhalb der Auslaßleitung 44 ein Sperrventil bzw. eine Flüssigkeitsabdichtung vorhanden sein? sodaß der durch die Düse 3o sich aufbauende differentielle Druck verhindert, daß oxydierende Gase während der Entfernung der Teilchen durch die Auslaßleitung 44 in die Bearbeitungssäule 1o eindringen können. Die Bearbeitungssäule 1o weist eine genügend große Höhe und einen ausreichenden Durchmesser auf, sodaß die zerstäubten Teilchen ihre kugelförmige Form einnehmen, bevor sie in Berührung mit dem Auffangtrichter 62 gelangen. Experimentell konnten-dabei zufriedenstellende Resultate bei einer Bearbeitungssäule Io erreicht werden/ welche einen Durchmesser von etwa 1 m und eine Höhe von 2 1/2 ι aufwies, Es soll jedoch verstanden sein, daß zufriedenstellende Resultate bei Bearheitungssäulen Io erreichbar sind, deren Höhe zwischen 25 cm und 7 m liegt. Es wird ferner angenommen,As can be seen with reference to FIGS. 1 and 2, the use of one does not require any or substantially no oxidizing medium from the time the particles are formed until they are removed from the collecting funnel 62, that a controlled gas within the processing column 1o is preferably present without oxygen. For this purpose, the exhaust pipe 72 shown in Fig. 1 is provided, which is provided, for example, with a non-illustrated back pressure valve, consequently a sufficiently large overpressure is maintained within the processing column 1o can be # which is caused by the feeding of a non-oxidizing oase through the nozzle 3o. on in this way, the processing column 1o becomes continuous vented without 3aß there is a risk that from the outside gases can penetrate, which can lead to oxidation. The washing unit 38 also uses a liquid which is sufficiently inactive or non-oxidizing, with pure water, dilute methanol, alcohol or others inactive liquids can be used. The temperature within the collection area can lie between the ambient temperature and the boiling point of the liquids concerned. To this end can Is there a shut-off valve or a liquid seal within the outlet line 44? so that by the Nozzle 3o building up differential pressure prevents oxidizing gases during the removal of the particles penetrate through the outlet line 44 into the processing column 1o can. The processing column 1o has a sufficient great height and diameter sufficient for the atomized particles to assume their spherical shape, before they come into contact with the collecting funnel 62. Experimentally, the results were satisfactory can be reached at a processing column Io / which one Diameter of about 1 m and a height of 2 1/2 ι had, It should be understood, however, that satisfactory results can be achieved with conditioning columns Io, their Height is between 25 cm and 7 m. It is also assumed

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daß ein Durchmesser von etwa 3o cm und darüber ausreichend ist.that a diameter of about 30 cm and above is sufficient.

Im allgemeinen erscheint es zweckmäßig, wenn die Wandungen der Bearbeitungssäule 1o doppelt ausgebildet sind, wobei ein Kühlmittel durch diesen Zwischenraum geleitet wird. Auf diese Weise ergibt sich eine Kühlung der Waschflüssigkeit,- während gleichzeitig die Gefahr noch verringert wird, daß Teilchen an der Innenwandung 68 der Bearbeitungssäule Io haften können.In general, it appears expedient if the walls of the processing column 1o are designed twice, a coolant being passed through this space. In this way there is a cooling of the washing liquid, while at the same time the risk of particles on the inner wall 68 of the processing column is still reduced Io can stick.

Die die Ausbeute beeinflussenden Faktoren sind im Hinblick auf ihre Wichtigkeit, die Art des Gases, die Gasströmungsgeschwindigkeit, der Gasdruck, die Stroraraenge und der Winkel zwischen den beiden Drähten. Wie dies bereits erwähnt worden ist, sollte das Gas nicht oder wesentlich nicht oxydierend sein, während es gleichzeitig im Hinblick auf die herzustellenden Teilchen inaktiv ist. Das in diesem Zusammenhang am zweckmäßigsten erachtete Gas ist dabei Stickstoff.The factors influencing the yield are, in terms of their importance, the type of gas, the gas flow rate, the gas pressure, the amount of electricity and the angle between the two wires. Like this already has been mentioned, the gas should be non-oxidizing or substantially non-oxidizing while at the same time being with regard to the particles to be produced are inactive. The most appropriate gas in this context is included Nitrogen.

Bei Verwendung von Stahldraht mit einem Durchmesser von etwa 2,5 mm konnten im Rahmen der vorliegenden Erfindung im vergleich zum bisherigen Stand der Technik wesentliche Verbesserungen erreicht werden, wobei die Gasströmgungsgeschwindigkeiten zwischen zwei und drei Kubikmeter proWhen using steel wire with a diameter of about 2.5 mm, within the scope of the present invention Compared to the previous state of the art, substantial improvements can be achieved, with the gas flow velocities between two and three cubic feet each

Minute der Druck zwischen 6 und Io kg/cm ,der Winkel zwischen den beiden Drähten zwischen 3o und 6o und die Strommenge zwischen 3oo und 1ooo Amper lag. Die Zuführgeschwindigkeit für die EJrähte liegt dabei zwischen 15 und 9o kg/h. Als Waschflüssigkeit wurde eine 5%ige Methanol-Lösung in Wasser verwendet.Minute the pressure between 6 and Io kg / cm, the angle between the two wires was between 3o and 6o and the amount of current was between 300 and 100 amperes. The feed speed for the wires is between 15 and 90 kg / h. A 5% methanol solution in water was used as the washing liquid.

Bei Verwendung einer Bearbeitungssäule To entsprechend Fig. 2 wurden folgende Versuche durchgeführt:When using a processing column To according to Fig. 2, the following tests were carried out:

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Beispiel 1;Example 1;

Ein Stahldraht mit niedrigem Kohlenstoffgehalt wurde mit einer Geschwindigkeit von 15 kg/h bei einem Strom von 35o Amper zugeführt, wobei sich ein Potential von 43 VoltA low carbon steel wire was fed at a rate of 15 kg / h at a stream of 35o amperes, with a potential of 43 volts

2 ergab, Während der Gasdruck 8 kg/cm betrug. Dabei ergab sich eine Ausbeute bezüglich der gewünschten gleichen Größe von 65 %, von welchen wiederum 93 % die gewünschte runde Form aufwiesen.2, while the gas pressure was 8 kg / cm. This resulted in a yield with respect to the desired same size of 65 %, of which in turn 93% had the desired round shape.

Beispiel 2;Example 2;

Ein Stahldraht mit niedrigem Kohlenstoffgehalt wurde mit einer Geschwindigkeit von 22 kg/h zugeführt, wobei ein Strom von 525 Amper unter einem Potential von 45 Volt beiA low carbon steel wire was fed at a rate of 22 kg / h, with a Current of 525 amperes below a potential of 45 volts

2
einem Gasdruck von 7 kg/cm auftrat. Die Ausbeute bezüglich der gewünschten Teilchengröße betrug 61 %, von welchen wiederum 92 % die gewünschte runde Form aufwiesen.2
a gas pressure of 7 kg / cm occurred. The yield based on the desired particle size was 61%, 92% of which in turn had the desired round shape.

Beispiel 3;Example 3;

Ein Stahldraht mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt wurde mit einer Geschwindigkeit von 5o kg/h bei einem Strom von 57 Amper entsprechend einem Potential von 4o Volt zuge-A steel wire with a low carbon content was run at a rate of 50 kg / h at a stream of 57 amperes corresponding to a potential of 4o volts

2 ^: führt, wobei ein Gasdruck von 6 kg/cm aufrechterhalten wurde. Die Ausbeute bezüglich der gewünschten Teilchengröße betrug 71 %, von welchen wiederum 92 % die gewünschte runde Form aufwiesen.2 ^: leads, with a gas pressure of 6 kg / cm was maintained. The yield with respect to the desired particle size was 71%, 92% of which in turn had the desired round shape.

Bei den oben erwähnten Beispielen gibt die Ausbeute bezüglich der gewünschten Teilchengröße jene Menge an, welche zugleich zu der erzeugten Gesamtmenge die gewünschte Teilchengröße aufweisen. Die Bestimmung der gewünschten runden Form erfolgt mit Hilfe eines Vibrationstisches, wodurch jene Teilchen bestimmt werden, welche eine gewünschte Gleichförmigkeit aufweisen.In the above-mentioned examples, the yield in terms of the desired particle size indicates that amount which at the same time the desired particle size in addition to the total amount produced exhibit. The determination of the desired round shape takes place with the help of a vibrating table, whereby those Particles are determined which have a desired uniformity.

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Die im Rahmen der obigen drei Beispiele erzeugten Teilchen wiesen eine im wesentlichen gleichförmige Dichte auf, was eine Anzeige für eine hohe Zuverlässigkeit des Verfahrens und das Vorhandensein geringer Mengen von Hohlräumen und Oxydationsverunreinigungen ist. Die Ausbeute bezüglich der gewünschten Teilchengröße und die Prozentzahlen der Teilchen mit einer zufriedenstellenden Rundung waren im übrigen wesentlich höher als die mit den bisher bekannten Verfahren erzielbaren Werte.The particles produced in the above three examples had a substantially uniform density on, which is an indication of the high reliability of the method and the presence of small amounts of voids and is oxidative impurities. The yield based on the desired particle size and the percentages the particles with a satisfactory rounding were, moreover, much higher than those with the previous ones known methods achievable values.

Die auf diese Weise erzeugten Metallteilchen wurden dann in einer standardxerographischen Kopiereinrichtung verwendet. Dabei wurde eine Entwicklermischung gebildet, bei welcher die Metallteilchen als Kernmaterial für den pigmentierten Toner konventionellen Aufbaus dienen. Die sich ergebenden Kopien zeigten eine hohe Bilddichte bei geringer Hintergrundschwärzung, was eine Anzeige für gute Eigenschaften ist.The metal particles so produced were then used in a standard xerographic copier. A developer mixture was formed in which the metal particles were used as the core material for the pigmented Toners of conventional structure are used. The resulting copies showed high image density with low Background darkness, which is an indication of good properties.

In den Figuren wurde eine Zerstäubungskanone in Form eines Beispiels gezeigt. Eine derartige Zerstäubungskanone kann jedoch auch ebenfalls so ausgebildet sein, daß die Düse die Führungshülsen umgibt, sodaß das Druckgas mehr von außen als von innen zugeführt wird. Die Führungshülse kann jedoch auch mit einer Zerstäubungsdüse versehen sein, wodurch das nicht aktive, nicht oxydierende Gas der Berührstelle der beiden Drähte zugeführt wird. Zusätzlich können magnetische Felder verwendet sein, um den Lichtbogen zu stabilisieren, was beispielsweise durch magnetische Verdrängung erfolgen kann. Anstelle von Stickstoff kann ebenfalls Argon, Helium, Kohlendioxyd bzw. Kombinationen derartiger oder anderer nicht oxydierender Gase verwendet werden.In the figures, an atomizing cannon has been shown in the form of an example. Such a spray gun can, however, also be designed so that the nozzle surrounds the guide sleeves so that the compressed gas is supplied more from the outside than from the inside. The guide sleeve however, it can also be provided with an atomizing nozzle, whereby the non-active, non-oxidizing gas of the contact point the two wires is fed. In addition, magnetic fields can be used to control the arc stabilize, which can be done for example by magnetic displacement. Instead of nitrogen can also Argon, helium, carbon dioxide or combinations of such or other non-oxidizing gases are used will.

Zum Schmelzen der Drähte im Bereich der gegenseitigen Berührstelle notwendige Energie kann von einer beliebigen elektrischen Stromquelle, beispielsweise vonThe energy required to melt the wires in the area of mutual contact can be supplied by a any electrical power source, for example from

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Motor angetriebenem Gleichstromgenerator bzw. mit Hilfe von Gleichrichtern abgeleitet v/erden, wodurch ein gewünschtes Potential zur Erzielung eines erforderlichen Stromflusses hervorgerufen wird.Motor driven direct current generator or derived with the help of rectifiers v / earth, whereby a desired Potential to achieve a required current flow is caused.

Die in den Figuren dargestellte Zerstäubungskanone mit zwei Drähten kann durch eine Zerstäubungskanone ersetzt werden, welche drei, vier oder mehrere Drähte zuführt. Drähte mit verschiedenen Zusammensetzungen können ebenfalls durch die jeweiligen Führungshülsen eingeführt werden, wodurch Kernmaterialien mit anderen metallischen Zusammensetzungen bzw. mit Pseudo-Legierungsaufbau gebildet werden.The two-wire spray gun shown in the figures can be replaced by a spray gun which feeds three, four or more wires. Wires of different compositions can also pass through the respective guide sleeves are inserted, creating core materials with different metallic compositions or be formed with a pseudo-alloy structure.

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Claims (1)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Teilchen, indem ein Ausgangsmaterial unter Ausbildung von Tröpfchen zum Schmelzen gebracht wird, die dann mit Hilfe eines Druckgasstromes in kleine Teilchen zerstäubt werden, welche wiederum innerhalb einer Kammer zur Abkühlung· und Verfestigung gelangen, dadurch gekenn ζ e i chnet, daß als Druckgas ein nicht oxydierendes inaktives Gas verwendet wird, dessen Strahl gegen die gebildeten Tröpfchen gerichtet ist.1. Process for the production of spherical particles by a starting material is brought to melt with the formation of droplets, which then with the help of a pressurized gas stream are atomized into small particles, which in turn are cooled and solidified inside a chamber, characterized in that a non-oxidizing, inactive gas is used as the compressed gas, the jet of which is used is directed against the droplets formed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial in Form von Drähten von zweit Drahtrollen zugeführt wird.2. The method according to claim 1 , characterized in that the starting material is supplied in the form of wires from second wire rolls. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der beiden Drähte ein elektrischer S£rom zugeleitet wird.3. The method according to claim 2, characterized in that that an electric S £ rom is fed along the two wires. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Innenwandungen der Kammer kontinuiierlich abgewaschen werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the inner walls of the Chamber can be washed continuously. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß dieselbe folgende Elemente aufweist:5. Device for performing the method according to one of claims 1 to 4, characterized in that that it has the following elements: 409829/0317409829/0317 4S 24Q0Q26 4S 24Q0Q26 a) eine Bearbeitungssäule (1o) mit einer inneren Kammer,a) a processing column (1o) with an inner chamber, b) eine Drahtzuführung (14), mit welcher zwei Drähte (16, 18) einem gemeinsamen Berührpunkt innerhalb der Kammer zuführbar sind,b) a wire feed (14) with which two wires (16, 18) a common point of contact within the Chamber can be fed, c) eine mit den beiden Drähten (16, 18) verbunden Stromversorgungseinheit (36), mit welcher im Bereich des gemeinsamen Berührpunktes der Drähte ein zum Schmelzen ausreichender Stromfluß erzielbar ist,c) a power supply unit connected to the two wires (16, 18) (36), with which one to melt in the area of the common contact point of the wires sufficient current flow can be achieved, d) eine Düse (3o), durch welche einStrahl eines nicht oxydierenden Gases von einem Speicherbehälter (26) in Richtung des gemeinsamen Berührpunktes der beiden Drähte (16, 18) führbar ist, demzufolge eine Zerstäubung der im Bereich des Berührpunktes gebildeten Tröpfchen in fein verteilte.Teilchen stattfindet, wieder unter dem Einfluß des Gasstrahles in die Kammer bewegt sind.d) a nozzle (3o) through which a jet of a non-oxidizing gas from a storage container (26) in the direction of the common point of contact between the two Wires (16, 18) can be guided, consequently an atomization of the formed in the area of the contact point Droplets in finely distributed particles takes place, again under the influence of the gas jet into the chamber are moved. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wascheinheit (38) vorgesehen ist, mit welcher ein kontinuiierlicher Strom von Waschflüssigkeit entlang des dem Aufprall der Teilchen ausgesetzten Bereiches der Innenwandung (6 8) der Bearbeitungssäule (1o) aufrechterhalten ist.Device according to claim 5, characterized in that that a washing unit (38) is provided with which a continuous flow of washing liquid along the the area of the inner wall (6 8) of the processing column (1o) exposed to the impact of the particles is maintained. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wascheinheit (38) eine mit der Bearbeitungssäule. (1o) verbundene Abflußleitung (42) aufweist, durch welche die Waschflüssigkeit aus der Bearbeitungssäule (1o) entfernbar ist.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that that the washing unit (38) one with the processing column. (1o) connected drain line (42) through which the washing liquid can be removed from the processing column (1o). A09829/0317-A09829 / 0317- 24Ü002S24Ü002S 8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die innerhalb der Bearbeitungssäule (1o) vorhandene Kammer luftdicht abgeschlossen ist.8. Apparatus according to claim 5, characterized in that the inside the processing column (1o) existing chamber is hermetically sealed. 9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß innerhalb der Kammer ein Sprühring (64) vorgesehen ist, v/elcher oberhalb jenes Punktes angeordnet ist, an welchem Teilchen an der Innenwandung (68) zum Auffallen gelangen.9. Apparatus according to claim 6, characterized in that a spray ring within the chamber (64) is provided, v / which is arranged above the point at which particles on the inner wall (68) get noticed. 10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühring (64) mit Bohrungen (66) versehen ist, durch welchen ein entlang der Innenwandung (68) nach abwärts fließende Strömung von Waschflüssigkeit erzielbar ist.10. Apparatus according to claim 6, characterized in that the spray ring (64) with bores (66) is provided, through which a downward flowing along the inner wall (68) flow of washing liquid can be achieved is. 11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschflüssigkeit eine im wesentlichen nicht oxydierende Flüssigkeit ist.11. The device according to claim 6, characterized in that the washing liquid is a substantially is non-oxidizing liquid. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Zerstäubungskanone der Bearbeitungssäule eine Mehrzahl von Führungshülsen (53, 54) aufweist, durch welche eine Mehrzahl von Drähten (16, 18) von verschiedenen Drahtrollen (2o, 22) zuführbar sind, wobei durch die einzelnen Drähte (16, 18) jeweils Ströme hindurchleitbar sind.12. Device according to one of claims 5 to 11, characterized in that the atomizing cannon the processing column has a plurality of guide sleeves (53, 54) through which a plurality of wires (16, 18) can be fed in from different wire coils (2o, 22), whereby through the individual wires (16, 18) in each case Currents can be passed through. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Wascheinheit (38) einen Sammelbehälter (43) aufweist, von welchem die Wasch-13. Device according to one of claims 5 to 12, characterized characterized in that the washing unit (38) has a collecting container (43) from which the washing 409829/0317409829/0317 flüssigkeit im Umwälzverfahren der Bearbeitungssäule (1o) zuführbar ist.liquid in the circulation process of the processing column (1o) is feedable. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß der Sammelbehälter (43) über eine mit einer Umwälzpumpe (41) versehene Einlaßleitung (4o) mit dem Sprühring (64) verbunden ist.14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the collecting container (43) has a inlet line (4o) provided with a circulation pump (41) is connected to the spray ring (64). 409829/0317409829/0317