DE10291914B3

DE10291914B3 - Vorrichtung, um eine Seltenerdmetall-Legierung einem Hydrierungsverfahren zu unterziehen

Info

Publication number: DE10291914B3
Application number: DE10291914T
Authority: DE
Inventors: Akihito Tsujimoto; Katsumi Okayama; Shinji Kidowaki; Tadayoshi Muneto
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2013-03-28
Anticipated expiration: 2022-06-26
Also published as: WO2003002287A1; US7018485B2; CN1460040A; US20040000356A1; CN1191903C; DE10291914T1

Abstract

Vorrichtung, mit der ein Seltenerdmetall-Legierungsblock oder ein Seltenerdmetall-Legierungsflake einem Hydrierungs-Verfahren unterworfen werden kann, die umfasst: ein Gehäuse (30), das einen inneren Hohlraum (20) für die Aufnahme eines Behälters (10) definiert, wobei der Behälter (10) eine Bodenfläche, Seitenflächen (12) und eine obere Öffnung (10a) aufweist und vorgesehen ist, um den Seltenerdmetall-Legierungsblock oder den Seltenerdmetall-Legierungsflake darin zu lagern, wobei eine Atmosphäre im Innern des inneren Hohlraums (20) so einstellbar ist, dass sie in einem Unterdruck-Zustand vorliegt; eine Gaszuführungs-Einrichtung, die vorgesehen ist, um in den inneren Hohlraum (20) des Gehäuses (30) ein Gas einzuleiten, gekennzeichnet durch eine Windschutzplatte (50) umfassend einen Abschirmungsabschnitt (50b), der in einer vertikalen Höhe angeordnet ist, die im Wesentlichen derjenigen der oberen Öffnung (10a) des Behälters (10) entspricht und mindestens eine Öffnung (50a), die gegenüber mindestens einer der Seitenflächen (12) des Behälters (10) angeordnet ist, wobei die Windschutzplatte (50) die Strömungsgeschwindigkeit eines Gasstromes, der in...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die auf wirksame Weise dazu verwendet werden kann, einen Block einer Seltenerdmetall-Legierung einem Hydrierungsverfahren, beispielsweise einem Wasserstoff-Pulverisierungsverfahren, zu unterziehen.
Technischer Hintergrund
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der DE 100 07 449 A1 bekannt. Dieser Stand der Technik offenbart eine Vorrichtung zur Durchführung eines Wasserstoff-Pulverisierungsverfahrens bei Seltenerdmetall-Legierungsmaterial. Die Vorrichtung umfasst einen hermetisch verschließbaren Wasserstoffofen mit einer Öffnung, um den Wasserstoffofen mit dem Seltenerdmetall-Legierungsmaterial zu Be- und Entladen. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zum Einleiten eines Inertgases in den Wasserstoffofen.
Die DE 24 48 714 A1 offenbart ein Verfahren zum Behandeln von Herstellungsgegenständen, wobei die Gegenstände innerhalb eines ersten Behälters angeordnet sind, welcher in einem zweiten Behälter vorgesehen ist. Ein Inneres des ersten Behälters ist über eine Öffnung mit dem zweiten Behälter verbunden. Nach einem Evakuieren des zweiten Behälters wird ein Druckgas von einer äußeren Quelle in den ersten Behälter zugeführt, so dass der Innendruck des ersten Behälters höher ist als der Innendruck des zweiten Behälters. Dadurch ergibt sich ein Gasstrom von dem ersten Behälter in den zweiten Behälter. Um einen kontinuierlichen Gasstrom von dem ersten Behälter zum zweiten Behälter zu bewirken, wird eine kontinuierliche Gaszufuhr in den ersten Behälter bereitgestellt.
Die EP 0 992 309 A2 offenbart ein Verfahren zur Wasserstoffpulverisierung von Seltenerdmetall-Material. In einem ersten Verfahrensschritt wird das Seltenerdmetall-Material in einen Behälter gegeben, welcher mit hohlen Rohren durchsetzt ist, welche zwei Seitenflächen des Behälters miteinander verbinden. Anschließend wird das Seltenerdmetall-Material mithilfe von Wasserstoff pulverisiert.
Ein Seltenerdmetall-Sintermagnet wird hergestellt durch Pulverisieren einer magnetischen Legierung zu einem Legierungspulver, Pressen des Legierungspulvers zur Herstellung eines Grünlings (Vorpresslings), Sintern des Grünlings und anschließendes Durchführen einer Alterungsbehandlung mit dem Sinterkörper. Die Seltenerdmetall-Sintermagnete, die derzeit in großem Umfang auf verschiedenen Anwendungsgebieten eingesetzt werden, umfassen einen Magneten vom Samarium-Kobalt(Sm-Co)-Typ und ein Magneten vom Neodym-Eisen-Bor-Typ (der hier nachstehend als ”ein Magnet vom R-T-(M)-B-Typ” bezeichnet wird, normalerweise auch als ”Magnet vom R-Fe-B-Typ” bezeichnet). Unter anderem wird der Magnet vom R-T-(M)-B-Typ immer häufiger in verschiedenen Typen von elektronischen Geräten verwendet. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Magnet vom R-T(M)-B-Typ ein maximales Energieprodukt (BH)_max aufweist, das höher ist als dasjenige verschiedener anderer Magnet-Typen und dennoch relativ billig ist.
In der allgemeinen Formel R-T-(M)-B des Magneten vom Neodym-Eisen-Bor-Typ steht R für mindestens eines der Seltenerdmetallelemente einschließlich Yttrium (Y) und in der Regel für Neodym (Nd), T steht entweder für Eisen (Fe) allein oder für eine Mischung aus Fe und einem Übergangsmetallelement, M steht für mindestens ein Additiv (einen Zusatz) und B steht entweder für Bor allein oder für eine Mischung von Bor und Kohlenstoff. Insbesondere steht T vorzugsweise entweder für Fe allein oder für eine Mischung von Fe und mindestens einem Vertreter aus der Gruppe Ni und Co. In dem zuletzt genannten Fall macht Fe vorzugsweise etwa 50 Atom-% oder mehr von T aus. Das Additiv (der Zusatz) M steht vorzugsweise für mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Al, Ti, Cu, V, Cr, Ni, Ga, Zr, Nb, Mn, Mo, In, Sn, Hf, Ta und W, und macht vorzugsweise etwa 1 Massenprozent oder weniger des gesamten Magneten aus. Wenn B für eine Mischung von Bor und Kohlenstoff steht, macht Bor vorzugsweise etwa 50 Atom-% oder mehr der Mischung aus. Sintermagneten vom R-T-(M)-B-Typ, auf die verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anwendbar sind, sind beispielsweise in den US-Patenten Nr. 4 770 723 und 4 792 368 beschrieben, auf deren Inhalt hier Bezug genommen wird.
In dem Stand der Technik wurde eine Legierung vom R-T-(M)-B-Typ hergestellt als ein Material für einen solchen Magneten durch Anwendung eines Barren-Gießverfahrens. Bei einem Barren-Gießverfahren werden normalerweise ein Seltenerdmetall, elektrolytisches Eisen und eine Ferrobor-Legierung als die jeweiligen Ausgangsmaterialien durch Anwendung eines Induktionserhitzungsverfahrens geschmolzen und dann wird die auf diese Weise erhaltene Schmelze verhältnismäßig langsam in einer Gießform abgekühlt, wodurch ein Legierungsbarren erhalten wird.
Neuerdings hat ein schnelles Abkühlungsverfahren, beispielsweise ein Bandgießverfahren oder ein Schleudergießverfahren, viel Aufmerksamkeit in dem Stand der Technik gefunden. Bei einem schnellen Abkühlungsverfahren wird eine geschmolzene Legierung in Kontakt gebracht und verhältnismäßig schnell abgekühlt und verfestigt mit der äußeren oder inneren Oberfläche einer einzigen Abschreckungswalze oder einer Zwillings-Abschreckungswalze, einer rotierenden Abschreckungsscheibe oder einer sich drehenden zylindrischen Gießform, wodurch aus der geschmolzenen Legierung eine schnell erstarrte Legierung hergestellt wird, die dünner ist als ein Legierungsbarren. Die auf diese Weise hergestellte, schnell erstarrte Legierung wird nachstehend als ”Legierungsflake” bezeichnet. Der durch Anwendung eines solchen schnellen Abkühlungsverfahrens hergestellte Legierungsflake hat normalerweise eine Dicke von etwa 0,03 bis etwa 10 mm. Bei dem schnellen Abkühlungsverfahren beginnt die geschmolzene Legierung von der Oberfläche her fest zu werden, die mit der Oberfläche der Abschreckungswalze in Kontakt steht. Diese Oberfläche der geschmolzenen Legierung wird nachstehend als ”Walzenkontakt-Oberfläche” bezeichnet. Bei dem schnellen Abkühlungsverfahren wachsen kolumnare (stengelige) Kristalle in der Dickenrichtung, ausgehend von der Walzenkontakt-Oberfläche. Als Folge davon hat die schnell erstarrte Legierung, die unter Anwendung eines Bandgießverfahrens oder eines anderen schnellen Abkühlungsverfahrens hergestellt worden ist, eine Struktur (ein Gefüge), die (das) eine kristalline R₂Fe₁₄B-Phase und eine R-reiche Phase umfasst. Die kristalline R₂Fe₁₄B-Phase weist in der Regel eine Nebenachse in der Größe von etwa 0,1 bis etwa 100 um und eine Hauptachse in der Größe von etwa 5 bis etwa 500 um auf. Andererseits ist die R-reiche Phase, die eine nicht-magnetische Phase darstellt, die ein Seltenerdmetallelement R in einer verhältnismäßig hohen Konzentration enthält, in der Korngrenze zwischen den kristallinen R₂Fe₁₄B-Phasen dispergiert.
Im Vergleich zu einer Legierung, die nach dem konventionellen Barrengießverfahren oder Formgießverfahren hergestellt worden ist (eine solche Legierung wird nachstehend als ”Barrenlegierung” bezeichnet) ist die schnell erstarrte Legierung innerhalb einer kürzeren Zeitspanne abgekühlt und verfestigt worden (d. h. mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von etwa 10²°C/s bis etwa 10⁴°C/s). Daher hat die schnell erstarrte Legierung eine feinere Struktur (ein feineres Gefüge) und eine kleinere durchschnittliche Kristallkorngröße. Außerdem hat in der schnell erstarrten Legierung die Korngrenze eine größere Fläche (Bereich) und die R-reiche Phase ist breit und dünn in der Korngrenze dispergiert. Die schnell erstarrte Legierung weist somit außerdem eine ausgezeichnete Dispersität (Verteilung) der R-reichen Phase auf. Da die schnell erstarrte Legierung die vorstehend beschriebenen vorteilhaften Merkmale aufweist, kann aus der schnell erstarrten Legierung ein Magnet mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften hergestellt werden.
Aus dem Stand der Technik ist auch ein alternatives Legierungherstellungsverfahren bekannt, das als ”Ca-Reduktionsverfahren (oder als Reduktions-Diffusions-Verfahren)” bekannt ist. Dieses Verfahren umfassen die Stufen der Zugabe von Calciummetall (Ca) und Calciumchlorid (CaCl) entweder zu der Mischung aus mindestens einem Seltenerdmetalloxid, Eisenpulver, reinem Borpulver und mindestens einem Vertreter aus der Gruppe Ferroborpulver und Boroxid in einem vorgegebenen Mengenanteil oder zu einer Mischung, die ein Legierungspulver oder ein gemischtes Oxid aus diesen Aufbauelementen in einem vorgegebenen Verhältnis enthält, die Durchführung einer Reduktions-Diffusions-Behandlung mit der resultierenden Mischung innerhalb einer inerten Atmosphäre, das Verdünnen des erhaltenen Reaktanten zur Herstellung einer Aufschlämmung und die anschließende Behandlung der Aufschlämmung mit Wasser. Auf diese Weise kann ein Feststoff aus einer Legierung vom R-T-(M)-B-Typ erhalten werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass jeder kleine Block aus einer festen Legierung nachstehend als ”Legierungsblock” bezeichnet wird. Der ”Legierungsblock” kann irgendeine von verschiedenen Formen von festen Legierungen haben, die nicht nur verfestigte Legierungen, die durch langsames oder schnelles Abkühlen einer Schmelze einer Werkstoff-Legierung hergestellt worden sind (beispielsweise ein Legierungsbarren, der durch Anwendung des konventionellen Barrengießverfahrens hergestellt worden ist, oder ein Legierungsflake, der durch Anwendung eines Abschreckungsverfahrens, beispielsweise eines Bandgießverfahrens, hergestellt worden ist), sondern auch eine feste Legierung umfasst, die durch Anwendung des Ca-Reduktionsverfahrens hergestellt worden ist.
Ein Legierungspulver, das gepresst werden soll, wird erhalten durch Durchführung von Stufen, die umfassen das grobe Pulverisieren eines Legierungsblockes in irgendeiner dieser Formen durch Anwendung beispielsweise eines Wasserstoff-Pulverisierungsverfahrens und/oder irgendeines der verschiedenen mechanischen Mahlverfahren (beispielsweise durch Verwendung einer Federmühle, einer Hochleistungsmühle oder einer Scheibenmühle) und das feine Pulverisieren des resultierenden groben Pulvers (mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 10 bis etwa 1000 um) durch Anwendung eines trockenen Mahlverfahrens unter Verwendung beispielsweise einer Strahlmühle. Das Legierungspulver, das gepresst werden soll, weist vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von etwa 1,5 bis etwa 7 um auf, um ausreichende magnetische Eigenschaften zu erzielen. Es sei darauf hingewiesen, dass sich der hier verwendete Ausdruck ”mittlere Teilchengröße eines Pulvers” auf den massenmittleren Durchmesser (MMD) bezieht, wenn nichts anderes angegeben ist. Das grobe Pulver kann auch durch Verwendung einer Kugelmühle oder einer Reibmühle fein pulverisiert werden.
Das Wasserstoff-Pulverisierungsverfahren ist eine Pulverisierungsmethode, bei der das Phänomen ausgenutzt wird, wonach sehr kleine Risse in dem Seltenerdmetall-Legierungsmaterial (in der Regel ein Legierungsblock) erzeugt werden als Folge der Volumenausdehnung des Legierungsmaterials, das einer Wasserstoffgas-Atmosphäre ausgesetzt wird. Diese Ausdehnung wird hervorgerufen durch die Hydrierung des Seltenerdmetallelements, das in dem Legierungsmaterial enthalten ist. Im Vergleich zu dem mechanischen Mahlverfahren wird durch das Wasserstoff-Pulverisierungsverfahren die Produktivität erhöht und die Oxidation des Seltenerdmetallelements in den sich daran anschließenden Verarbeitungs- und Herstellungsstufen vermindert. Wenn eine schnell erstarrte Legierung als Werkstoff-Legierungsblock verwendet wird, kann der Legierungsblock durch das Wasserstoff-Pulverisierungsverfahren bis auf eine Größe von etwa 1 mm oder weniger (in der Regel bis auf eine mittlere Teilchengröße von etwa 10 bis etwa 1000 um) grob pulverisiert werden. Andererseits weist dann, wenn der Werkstoff-Legierungsblock ein Legierungsbarren oder eine feste Legierung ist, die durch Anwendung des Reduktions-Diffusions-Verfahrens hergestellt worden ist, das erhaltene grobe Pulver eine mittlere Teilchengröße von etwa 1 cm auf.
In dem Stand der Technik wird die Wasserstoff-Pulverisierung einer Legierung vom R-T-(M)-B-Typ normalerweise durchgeführt durch Füllen eines Behälters, hergestellt aus einem rostfreien Stahl wie SUS 304, mit Seltenerdmetall-Werkstofflegierungsblöcken und anschließende Durchführung von Wasserstoffabsorptions- und Wasserstoffdesorptions-Verfahren mit den Legierungsblöcken im Innern eines Wasserstoffofens.
Insbesondere werden zuerst die Legierungsblöcke, die in dem Behälter gelagert sind, in einen Wasserstoffofen eingeführt, in dem eine unter vermindertem Druck stehende Atmosphäre erzeugt wird. Danach wird ein Wasserstoffgas in den Wasserstoffofen eingeleitet, wodurch dafür gesorgt wird, dass die Legierungsblöcke Wasserstoff einschließen (oder absorbieren). Bei diesem Wasserstoffeinschluss (oder -Absorptions)-Verfahren wird das in den Legierungsblöcken enthaltene Seltenerdmetallelement hydriert. Die hydrierten Anteile der Legierungsblöcke dehnen sich in ihrem Volumen aus, wodurch darin Risse erzeugt werden. Anschließend wird nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne das Wasserstoffgas aus dem Wasserstoffofen abgelassen, wodurch im Innern des Ofens eine Unterdruck-Atmosphäre erzeugt wird. Gleichzeitig wird auch der Ofen erhitzt, um zu bewirken, dass die hydrierten Anteile der Legierungsblöcke den Wasserstoff desorbieren. Danach wird ein Inertgas in den Ofen eingeleitet, wodurch das resultierende grobe Pulver abgekühlt wird. Bei diesem Abkühlungsverfahren kann zum wirksameren Abkühlen des groben Pulvers mit dem Inertgas im Innern des Wasserstoffofens durch ein Gebläse, das innerhalb des Wasserstoffofens vorgesehen ist, ein Gasstrom erzeugt werden. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades dieses Abkühlungs-Verfahrens wird außerdem vorzugsweise ein Behälter (ein Wasserstoff-Pulverisierungsgehäuse) verwendet, wie es vom Anmelder der vorliegenden Anmeldung in dem US-Patent Nr. 6 247 660 B1 beschrieben ist, auf dessen Inhalt hier Bezug genommen wird.
Bei dem konventionellen Wasserstoff-Pulverisierungsverfahren kann jedoch nicht immer ein vollständig luftdichter Zustand im Innern des Wasserstoffofens aufrechterhalten werden. Daher kann insbesondere während des Zeitraums, während der der Wasserstoffofen im Innern eine Unterdruck-Atmosphäre aufweist, leicht Sauerstoff der Luft in den Wasserstoffofen einströmen. Wenn jedoch Sauerstoff im Innern des Wasserstoffofens vorhanden ist, wird das Seltenerdmetallelement oxidiert, wodurch die magnetischen Eigenschaften der Sintermagneten, die daraus hergestellt werden sollen, beeinträchtigt werden. Aus diesem Grund sollten die Gase, um diese unerwünschte Oxidation zu minimieren, so schnell wie möglich in den Wasserstoffofen eingeführt und aus diesem so schnell wie möglich abgezogen werden. Um die Produktivität zu erhöhen, muss außerdem das grobe Pulver durch den inerten Gasstrom in der kürzest möglichen Zeit abgekühlt werden.
Bei dem konventionellen Wasserstoff-Pulverisierungsverfahren kann jedoch dann, wenn die Gase innerhalb einer zu kurzen Zeitspanne eingeleitet oder abgezogen werden oder wenn das Inertgas mit einer übermäßig hohen Strömungsgeschwindigkeit in den Wasserstoffofen eingeleitet wird, um die nachteilige Oxidation zu minimieren und/oder die Abkühlungsgeschwindigkeit (oder Produktivität) zu erhöhen, das grobe Pulver, das durch das Wasserstoff-Pulverisierungsverfahren erhalten wird, weggeblasen und im Innern des Wasserstoffofens zerstreut werden. Das zerstreute Pulver besteht meistens aus verhältnismäßig kleinen Teilchen, die das Seltenerdmetallelement in einem ziemlich hohen Prozentsatz enthalten. Wenn diese kleinen Teilchen zerstreut werden, dann ist die Gesamtzusammensetzung des groben Pulvers im Innern des Behälters verschieden von der beabsichtigten oder gewünschten Zusammensetzung. Als Folge davon können die gewünschten magnetischen Eigenschaften nicht erzielt werden. Außerdem können die Pulverteilchen, die verblasen, zerstreut und an verschiedenen Stellen im Innern des Wasserstoffofens zurückgelassen worden sind, oxidiert werden, wenn der Wasserstoffofen geöffnet und der Luft ausgesetzt wird. In diesem Falle können diese oxidierten Legierungspulver-Teilchen mit einem groben Pulver der nächsten Charge während des darauffolgenden Wasserstoff-Pulverisierungsverfahrens gemischt werden. Dann kann ein fehlerhaftes grobes Pulver wie dieses zu einem teilweise unvollständig gesinterten Körper (d. h. zu einer Abnahme der Sinterdichte) führen. Das heißt, durch die Zerstreuung der kleinen Pulverteilchen in dem Wasserstoff-Pulverisierungsverfahren wird die Ausbeute des Materials in nachteiliger Weise vermindert. Außerdem kann dann, wenn ein Teil des Wasserstoffofens aus Kohlenstoff hergestellt ist, die Menge des in dem Seltenerdmetall-Legierungsmaterial enthaltenen Kohlenstoffs (d. h. des groben Pulvers) zunehmen, wodurch möglicherweise die magnetischen Eigenschaften der resultierenden Sintermagnete beeinträchtigt (verschlechtert) werden.
Wenn andererseits die Gase mit zu niedrigen Geschwindigkeiten eingeleitet oder abgezogen werden oder der Gasstrom in einer zu niedrigen Geschwindigkeit gebildet wird, um eine Zerstreuung der kleinen Pulverteilchen zu bewirken, dauert es viel zu lange, um das erhaltene grobe Pulver abzukühlen, wodurch der Durchsatz herabgesetzt wird. Da außerdem eine Menge Luft (oder Sauerstoff) in den Ofen gelangen kann, können die resultierenden magnetischen Eigenschaften beeinträchtigt (verschlechtert) werden oder im schlimmsten Fall kann sich das Material entzünden.
Unter anderem sind die Pulverteilchen, die erhalten werden, wenn man einen Block aus einer schnell abgekühlten Legierung einem solchen Wasserstoff-Pulverisierungsverfahren unterzieht, verhältnismäßig fein und leicht oxidierbar und viele von ihnen sind kleine Pulverteilchen, die im Innern des Ofens leicht zerstreut werden können. Außerdem sind diese feinen Pulverteilchen normalerweise im Innern des Behälters ausreichend dicht gepackt und können nicht so leicht mit dem Inertgasstrom belüftet werden. Das heißt, diese feinen Pulverteilchen können nicht ausreichend abgekühlt werden. Um die feinen Pulverteilchen fast ebenso wirksam wie grobe Pulverteilchen abzukühlen, muss daher das Inertgas auch aus diesem Grund mit einer verhältnismäßig hohen Strömungsrate eingeleitet werden. Die vorstehend beschriebenen Probleme, die durch das unbeabsichtigte Zerstreuen der Pulverteilchen hervorgerufen werden, sind somit in einem Wasserstoff-Pulverisierungsverfahren eines Legierungsblockes, der durch ein schnelles Abkühlungsverfahren hergestellt worden ist, besonders signifikant.
Diese Probleme entstehen nicht nur in dem Wasserstoff-Pulverisierungsverfahren eines Seltenerdmetall-Legierungsblockes, sondern auch bei einem anderen Hydrierungsverfahren (beispielsweise bei dem HDDR-Verfahren, das durchgeführt wird zur Herstellung eines Pulvers für einen anisotrop gebundenen Magneten).
Beschreibung der Erfindung
Die vorstehend beschriebenen Probleme werden gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, mit welcher eine Seltenerdmetall-Legierung einem Hydrierungs-Verfahren unterzogen wird, wodurch eine unerwünschte Oxidation des Seltenerdmetallelements ausreichend minimiert wird und die Produktivität signifikant erhöht wird. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Weitere Merkmale, Elemente, Charakteristika, Stufen und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen hervor.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Draufsicht, die in schematischer Form den Aufbau eines Wasserstoffpulverisators 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert;
2 zeigt eine Seitenansicht, die in schematischer Form die Struktur des Wasserstoffpulverisators 100, wie er in 1 dargestellt ist, erläutert;
3 zeigt eine Frontansicht, die in schematischer Form den Aufbau des in 1 gezeigten Wasserstoffpulverisators 100 erläutert;
4 zeigt eine Draufsicht, die in schematischer Form die Anordnung von Behältern 10 in dem Wasserstoffpulverisator 100 erläutert;
5 zeigt eine Seitenansicht, die in schematischer Form die Anordnung von Behältern 10 in dem Wasserstoffpulverisator 100 erläutert;
6 zeigt eine Frontansicht, die in schematischer Form die Anordnung der Behältern 10 in dem Wasserstoffpulverisator 100 erläutert;
7A zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen der Behälter 10, die für die Lagerung von Seltenerdmetall-Legierungsblöcken verwendet werden, in verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert;
7B zeigt eine Seitenansicht des Behälters 10, über dem zusätzlich ein Deckel 18 angeordnet ist, der in der durch den Pfeil A in der 7A angezeigten Richtung betrachtet wird;
8 zeigt eine ebene Draufsicht, die in schematischer Form einen Aufbau einer Windschutzplatte 50 erläutert, die in dem Wasserstoff-Pulverisator 100 vorgesehen ist; und
9 stellt ein Diagramm dar, das ein beispielhaftes Temperaturprofil für ein Wasserstoff-Pulverisierungsverfahren zeigt.
Beste Art der Durchführung der Erfindung
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In den folgenden spezifischen bevorzugten Ausführungsformen wird die vorliegende Erfindung beschrieben unter Bezugnahme auf die Durchführung eines Wasserstoff-Pulverisierungsverfahrens bei einem Seltenerdmetall-Legierungsblock. Die vorliegende Erfindung ist jedoch keineswegs auf die nachstehend beschriebenen erläuternden Ausführungsformen beschränkt.
Die 1, 2 und 3 zeigen jeweils eine Draufsicht, eine Seitenansicht und eine Frontansicht eines Wasserstoff-Pulverisators (der hier auch als ”Wasserstoffofen” bezeichnet wird) 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der Wasserstoff-Pulverisator 100 umfasst ein Gehäuse 30, eine Gaseinlass-Öffnung 32 und eine Gasauslass-Öffnung 34, ein Gebläse 40 und eine Windschutzplatte 50. Das Gehäuse 30 begrenzt einen inneren Hohlraum 20, in dem mehrere Behälter 10 (vgl. z. B. 7) enthalten sind, die Seltenerdmetall-Legierungsblöcke enthalten. Ein Wasserstoffgas und ein Inertgas werden durch die Gaseinlass-Öffnung 32 in den inneren Hohlraum 20 eingeleitet und aus dem inneren Hohlraum 20 durch die Gasauslass-Öffnung 34 abgezogen. Das Gebläse 40 wird als Einrichtung verwendet, die vorgesehen ist, um im Innern des inneren Hohlraums 20 einen Gasstrom zu erzeugen. Die Windschutzplatte 50 ist stromaufwärts in Bezug auf den Gasstrom angeordnet, der im Innern des inneren Hohlraums 20 erzeugt worden ist. Die Windschutzplatte 50 ist vorgesehen, um die Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes, der um die obere Öffnung 10a jedes Behälters 10 herum erzeugt worden ist, zu vermindern. Der hier verwendete Ausdruck ”Gasstrom” bezieht sich auf den Strom eines Atmosphärengases, das im Innern des inneren Hohlraums 20 vorhanden ist. Unter dem Gasstrom ist der dynamische Strom eines Gases zu verstehen, unabhängig vom Typ des Gases und unabhängig von der Zusammensetzung des Gases. Es sei darauf hingewiesen, dass der Ausdruck ”Stärke” des Gasstromes sich hier auf die Strömungsgeschwindigkeit oder den Druck des Gasstromes bezieht.
Wie weiter unten unter Bezugnahme auf die 8 im Detail beschrieben, umfasst die Windschutzplatte 50 einen Abschirmungs-Abschnitt 50b in einer vertikalen Höhe, die derjenigen der oberen Öffnung 10a eines der Behälter 10 entspricht, die in dem inneren Hohlraum 20 gelagert sind. Die Windschutzplatte 50 umfasst außerdem mindestens eine Öffnung 50a, die einer Seitenfläche 12 des Behälters 10 gegenüberliegt. Die Windschutzplatte 50 vermindert somit die Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes, der um die obere Öffnung 10a des Behälters 10 herum erzeugt worden ist, erhöht jedoch den Gasstrom, der um die Seitenfläche 12 des Behälters 10 herum erzeugt worden ist. Es ist daher möglich, das Verblasen des Pulvers, das in dem Behälter 10 gelagert ist, durch den Gasstrom, der um die obere Öffnung 10a herum erzeugt worden ist, zu verhindern.
Der Aufbau des Wasserstoffpulverisators 100 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 3 näher beschrieben.
Wie in den 1 und 2 dargestellt, umfasst der Wasserstoffpulverisator 100 vorzugsweise das Gehäuse 30 und einen Deckel 36, der geöffnet und geschlossen wird, um die Behälter 10 in den inneren Hohlraum 20 des Gehäuses 30 durch eine Öffnung 30a in dem Gehäuse 30 einzuführen und daraus zu entfernen. Der innere Hohlraum 20 für die Aufnahme der Behälter 10 kann durch das Zentrum des Gehäuses 30 definiert sein als ein Bereich, in dem die Temperatur, der Druck des Atmosphärengases und die Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes auf die jeweils vorgegebenen Bereiche eingestellt werden. Das Gehäuse 30 und der Deckel 36 sind vorzugsweise aus einem rostfreien Stahl wie SUS 304L, SUS 316 oder SUS 316L gefertigt, um die Sprödigkeit gegenüber Wasserstoff zu verringern. Außerdem weist das Gehäuse 30 vorzugsweise ein Innenvolumen von etwa 3,0 m³ bis etwa 5,2 m³ auf.
Im Innern des Gehäuses 30 sind ein Rohr 22 und vordere und hintere Abdeckungen (Deckel) 24a und 24b vorgesehen. Das Rohr 22 kann aus einem Wärmeisolator (z. B. Kohlenstoff) hergestellt sein und vordere und hintere Öffnungen 22a und 22b aufweisen. Die vordere Öffnung 22a ist hinter der Frontabdeckung 24a angeordnet, während die hintere Öffnung 22b hinter der hinteren Abdeckung 24b angeordnet ist. Die vorderen und hinteren Abdeckungen 24a und 24b sind vorzugsweise aus dem gleichen Wärmeisolator wie das Rohr 22 hergestellt und sie werden geöffnet und geschlossen durch Öffnungs/Schließ-Zylinder 25a bzw. 25b. In der 1 sind die vorderen und hinteren Abdeckung 24a und 24b oberhalb der strichpunktierten Linie (Mittellinie) im geschlossenen Zustand und unterhalb der strichpunktierten Linie im geöffneten Zustand dargestellt.
Wenn das Rohr 22 und die vorderen und hinteren Abdeckung 24a und 24b geschlossen sind, bilden das Rohr 22 und die vorderen und hinteren Öffnungen 24a und 24b einen hermetisch verschlossenen Hohlraum, in dem eine Heizeinrichtung 26 vorgesehen ist, um den inneren Hohlraum 20 zu erhitzen. Wie in 3 dargestellt, ist diese Heizeinrichtung 26 um den gesamten inneren Umfang des Rohres 22 herum angeordnet, um den inneren Hohlraum 20 möglichst gleichmäßig zu erhitzen. Die Heizeinrichtung 26 kann aus Kohlenstoffgraphit bestehen, der eine gegenüber Wasserstoffgas ausreichende Beständigkeit aufweist. Wie ebenfalls in der 3 gezeigt, sind die oberen und unteren Thermoelemente 28a und 28b vorgesehen, um die Temperatur im inneren Hohlraum 20 zu überwachen. Durch Einstellung der Menge der aus den Elektroden 26a der Heizeinrichtung 26 entsprechend den Output-Signalen der Thermoelemente 28a und 28b zugeführten elektrischen Energie ist die Temperatur im Innern des inneren Hohlraums 20 steuerbar. Es sei darauf hingewiesen, dass die Elektroden 26a auch als Elemente zum Tragen der Heizeinrichtung 26 darauf dienen.
Die Behälter 10, welche die Seltenerdmetall-Legierungsblöcke enthalten, sind auf einem Gestellt 15 befestigt (vgl. z. B. 4), das dann in den inneren Hohlraum 20 eingeführt wird. Der Wasserstoffpulverisator 100 umfasst Bodenführungsrollen 26, die den Boden des Gestells 15 tragen und auf denen das Gestellt rollt, wie in 2 dargestellt, und er umfasst außerdem Seitenführungen 64, wie in 1 dargestellt. Durch Verwendung dieser Rollen 62 und Führungen 64 kann das Gestell 15 zu einer vorgegebenen Position im Innern des inneren Hohlraums 20 transportiert werden. Das heißt, der ”innere Hohlraum” 20 ist der Hohlraum, der von der Heizeinrichtung 26 umgeben ist und in dem das Gestell 15, wie vorstehend beschrieben, abgestellt (gelagert) wird. Gegebenenfalls können mehrere Gestelle 15 in diesen Wasserstoffpulverisator 100 eingeführt und gleichzeitig dem Wasserstoffpulverisierungs-Verfahren unterworfen werden. Die Anzahl der Behälter 10, die auf jedem Gestell 15 befestigt sind, und die Größe jedes Gestells 15 können in geeigneter Weise unter Berücksichtigung des Arbeitswirkungsgrades, der erzielt werden soll, geändert werden. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind vier Schichten von drei Behältern 10 vorzugsweise auf jedem der drei Gestelle 15 befestigt und dann werden die drei Gestelle 15 in den inneren Hohlraum 20 nacheinander eingeführt, wie in den 4, 5 und 6 dargestellt. Das heißt, zahlreiche Seltenerdmetall-Legierungsblöcke, die in den insgesamt 36 Behältern 10 enthalten sind, werden gleichzeitig dem Wasserstoffpulverisierungs-Verfahren unterworfen.
Durch die Gaseinlass-Öffnung 32 des Gehäuses 30 werden ein Wasserstoffgas und ein Inertgas (z. B. Ar- oder He-Gas) in das Gehäuse 30 eingeleitet. Die Gaseinlass-Öffnung 32 steht mit einem Kühler (nicht dargestellt) in Verbindung, der die Temperaturen der dem Gehäuse 30 zugeführten Gase steuert. Die eingeleiteten Gase werden von einer Stufe des Wasserstoffpulverisierungs-Verfahrens zu einer anderen geändert beispielsweise durch Betätigung von Ventilen (nicht dargestellt). Andererseits steht die Gasauslass-Öffnung 34 mit einer Abzugs-Einheit (nicht dargestellt), beispielsweise einer Roots-Pumpe oder einer hydraulischen Pumpe, in Verbindung, sodass die Gase durch die Gasauslass-Öffnung 34 aus dem Gehäuse 30 abgezogen werden. Diese Gaseinleitungs- und Gasabzugs-Elemente können so angeordnet sein, wie in der offengelegten japanische Patentpublikation Nr. 2000-303 107 beschrieben (die der US-Patentanmeldung Nr. 09/503 738 entspricht, auf deren Inhalt hier Bezug genommen wird). Der Wasserstoffpulverisator 100 gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist vorzugsweise ein solcher vom Batch-Typ. Die Effekte der vorliegenden Erfindung werden aber auch erzielt durch Bereitstellung einer Windschutzplatte für eine Vorrichtung vom kontinuierlichen Typ (beispielsweise einem kontinuierlichen Vakuumofen der FS-Reihe, hergestellt von der Firma ULVAC Corporation).
Das hier verwendete ”Inertgas” kann reaktionsfähige Gase (z. B. Sauerstoffgas und/oder Stickstoffgas) in sehr geringen Prozentsätzen enthalten. Die Prozentsätze des Sauerstoffgases und des Stickstoffgases, die in dem ”Inertgas” enthalten sind, betragen jedoch vorzugsweise nicht mehr als etwa 5 Mol-% bzw. nicht mehr als etwa 20 Mol-% und besonders bevorzugt etwa 1 Mol-% oder weniger bzw. etwa 4 Mol-% oder weniger.
Die Art und der Druck des Atmosphärengases, das im Innern des Gehäuses 30 erzeugt wird, sind steuerbar entsprechend einem vorgegebenen Programm durch Einstellung der Strömungsgeschwindigkeiten der Gase, die in das Gehäuse 30 eingeleitet und aus diesem abgezogen werden sollen. Außerdem ist die Temperatur des im Innern des Wasserstoffpulverisators 100 erzeugten Atmosphärengases steuerbar durch Betätigung der Heizeinrichtung 26 entsprechend einem vorher festgelegten Temperaturprofil, während gleichzeitig das Output-Signal eines Temperatursensors, der im Innern des Ofens vorgesehen ist, überwacht wird. Die Strömungsgeschwindigkeit des Atmosphärengases wird gesteuert durch das Gebläse 40 und die Temperatur des Atmosphärengases kann durch einen Kühler (durch Kühlrohre) 42 herabgesetzt werden, die zwischen dem Gebläse 40 und dem inneren Hohlraum 20 angeordnet sind. Außerdem kann die Temperatur des Inertgases auch gesteuert werden durch den Kühler (nicht dargestellt), der mit der Gaseinlassöffnung 32 in Verbindung steht. Diese Temperaturkontrollen können mittels einer Kontrolleinrichtung (nicht dargestellt) durchgeführt werden.
Durch das Gebläse 40 wird ein Gasstrom erzeugt, wie er durch die Pfeile unterhalb der Mittellinie in der 1 angezeigt ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Gas, das durch die Gaseinlass-Öffnung 32 (vgl. 2) in den Zwischenraum zwischen dem Gehäuse 30 und dem Rohr 22 eingeführt worden ist, in einem Kanal strömt, der durch das Rohr 22, die vorderen und hinteren Abdeckungen 24a und 24b begrenzt ist, und in einem Kanal strömt, der durch die Wände 44a und 44b begrenzt ist.
Der Deckel 36 des Wasserstoffpulverisators 100 ist zumindest während des Wasserstoffpulverisierungs-Verfahrens geschlossen, wodurch der Hohlraum im Innern des Gehäuses 30 während der Durchführung des Wasserstoffpulverisierungs-Verfahrens in einem vollständig hermetisch verschlossenen Zustand gehalten wird. Während die Behälter 10 (d. h. die Gestelle 15) in diesen Wasserstoffpulverisator 10 eingeladen oder aus diesem ausgeladen werden, wird der Deckel 36 des Wasserstoffpulverisators 100 durch einen Antriebs-Mechanismus (nicht dargestellt) angehoben, wodurch die Öffnung 30a des Wasserstoffpulverisators 100 freigelegt wird. Die 1 erläutert einen Zustand, in dem der Deckel 36 geschlossen ist. Da das Gehäuse 30 und der Deckel 36 eine mechanische Festigkeit aufweisen, die hoch genug ist, um sowohl gegenüber Überdruck- als gegenüber Unterdruck-Zuständen im Innern des Ofen beständig zu sein, können verschiedene Typen von Hydrierungs-Verfahren im Innern dieses Wasserstoffpulverisators 100 sicher durchgeführt werden.
Bei dieser bevorzugte Ausführungsform sind eine Reihe von Behältern 10, die jeweils beispielsweise ungefähre Dimensionen von 300 mm × 150 mm × 500 mm haben, auf den Gestellen 15 befestigt, die dann, wie in den 4, 5 und 6 dargestellt, in den inneren Hohlraum 20 eingeführt werden. Die 4, 5 und 6 stellen jeweils eine Draufsicht, eine Seitenansicht und eine Frontansicht dar, die in schematischer Form die Anordnung der Behälter 10 erläutern, die im Innern des inneren Hohlraums 20 gelagert sind. Diese Behälter 10, die auf den Gestellen 15 befestigt sind, haben sowohl in horizontaler Richtung als auch in vertikaler Richtung einen Abstand voneinander, sodass das Gas zwischen benachbarten Behältern 10 leicht strömen kann.
Die Behälter 10 und die Gestelle 15 sind vorzugsweise aus einem rostfreien Stahl, beispielsweise aus SUS 304L hergestellt, der eine geringe Sprödigkeit gegenüber Wasserstoff aufweist. Die Behälter 10 sind in der Regel Kästen und vorzugsweise verhältnismäßig flach (beispielsweise haben sie eine Tiefe von etwa 10 cm oder weniger), um die Seltenerdmetall-Legierungsblöcke gleichförmig hydrieren zu können. Auch wenn die Behälter 10 verhältnismäßig tiefe Kästen darstellen, sind die Legierungsblöcke vorzugsweise so in die Behälter 10 eingefüllt, dass sie eine Tiefe von etwa 10 cm, gemessen ab ihrer Oberfläche, haben. Dies wird in der Weise erzielt, dass man die breitest mögliche Oberflächengröße (vorzugsweise die gesamte Oberflächengröße) der Legierungsblöcke gleichförmig der Wasserstoffatmosphäre aussetzt. Der Grund dafür ist der, dass dann, wenn ein flacher Behälter 10 mit einer Menge von Legierungsblöcken gefüllt wäre, es schwierig sein könnte, diese Legierungsblöcke einem gleichförmigen Wasserstoffpulverisierungs-Verfahren zu unterwerfen. Jedes der Gestelle 15 für die Aufnahme der Behälter 10 weist vorzugsweise eine ausreichende mechanische Festigkeit auf und legt vorzugsweise die jeweiligen Seiten der Behälter 10 frei, um die Fläche des Bodens oder die Seiten-Oberflächen der Behälter 10, die in direktem Wärmeaustausch mit dem Atmosphärengas stehen, möglichst zu maximieren.
Der Behälter 10 für die Lagerung der Seltenerdmetall-Legierungsblöcke ist vorzugsweise ein solcher, wie er in der 7A dargestellt und in dem US-Patent Nr. 6 247 660 B1 beschrieben ist, auf dessen Inhalt hier Bezug genommen wird.
Der Körper 11 des Behälters 10 ist vorzugsweise ein im Wesentlichen rechteckiger parallelepipedischer Kasten (beispielsweise mit den ungefähren Dimensionen von 500 mm × 185 mm × 85 mm), der eine längliche obere Öffnung 10a zur Erhöhung der Massenproduktivität aufweist. Wie in 7A dargestellt, ist etwa im Zentrum des Körpers 11 eine Unterteilung 15 vorgesehen. Um den Wärmeübergang und die Wärmeabführungs-Effekte zu erhöhen, sind an den kürzeren Seiten-Oberflächen 12 des Behälterkörpers 11 etwa in der Mitte ihrer vertikalen Höhe drei hohle Rohrleitungen 14 mit einem Außendurchmesser von etwa 12 mm und einem Innendurchmesser von etwa 9 mm befestigt. Wie in 7A dargestellt, erstrecken sich insbesondere diese drei Rohrleitungen 14 durch die Unterteilung 15 hindurch entlang der Länge des Behälterkörpers 11 und ihre offenen Enden 14a münden in die jeweiligen Öffnungen 12b der kürzeren Seiten-Oberflächen 12 des Behälters 10. Außerdem sind sechs weitere hohle Rohrleitungen 14 mit einem Außendurchmesser von etwa 10 mm und einen Innendurchmesser von etwa 8 mm an den längeren Seiten-Oberflächen 12 des Behälterkörpers 11 so befestigt, dass sie sich über die drei hohlen Rohrleitungen 14 zwischen den kürzeren Seiten-Oberflächen 12 erstrecken. Insbesondere münden diese sechs Rohrleitungen 14, wie in 7A dargestellt, mit ihren offenen Enden 14a in die jeweiligen Öffnungen 12b in der längeren Seiten-Oberflächen 12 des Behälters 10. Das heißt, bei der in 7A erläuterten bevorzugte Ausführungsform weist jede dieser neun hohlen Rohrleitungen 14 eine innere Oberfläche 14a auf, die im wesentlichen eine Einheit bildet mit der damit verbundenen Seiten-Oberfläche 12. Es sei darauf hingewiesen, dass die offenen Enden und die inneren Oberflächen der hohlen Rohrleitungen hier durch die gleiche Bezugsziffer 14a bezeichnet werden. Außerdem münden bei der in 7A dargestellten bevorzugten Ausführungsform die offenen Enden 14a der hohlen Rohrleitungen 14 im wesentlichen in die Öffnungen 12b der Seiten-Oberflächen 12 des Behälters 10. Alternativ können die Enden 14a der hohlen Rohrleitungen 14 über die Seiten-Oberflächen 12 des Behälters 10 vorstehen. In jedem Fall sollte die Luft durch die offenen Enden 14a in die hohlen Rohrleitungen 14 eintreten können. Es sei darauf hingewiesen, dass die Seiten-Oberflächen 12 des Behälters 10, die sich im wesentlichen vertikal zu der Richtung erstrecken, in welcher der Gasstrom, der in dem inneren Hohlraum 20 erzeugt worden ist, strömt (d. h. in Richtung der längeren Seiten-Oberflächen 12 bei der in 7 erläuterten bevorzugten Ausführungsform), zu der Wärmeübertragung und zu der Wärmeabführung signifikant beitragen. Daher sollten die hohlen Rohrleitungen 14 zumindest zwischen diesen längeren Seiten-Oberflächen 12 vorgesehen sein, sie müssen jedoch nicht zwischen den anderen kürzeren Seiten-Oberflächen 12 vorliegen.
Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Behälters 10 ist vorzugsweise der obere Rand der Seiten-Oberflächen 12 des Behälterkörpers 11 mit einer Verstärkungslasche 13, die vorzugsweise z. B. aus Kupfer besteht, versehen. Außerdem ist der Boden des Behälterkörpers 11 vorzugsweise von einem verstärkenden unteren Rahmen 17 umgeben. Der Behälterkörper 11, die hohlen Rohrleitungen 14, die Unterteilung 15 und der verstärkende untere Rahmen 17 sind ebenfalls vorzugsweise aus einem rostfreiem Stahl, wie z. B. SUS 304L hergestellt, der die gewünschte niedrige Sprödigkeit gegenüber Wasserstoff aufweist. Um eine noch höhere Wärmeleitfähigkeit zu erzielen, sind diese Elemente vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 2,35 W/cm × deg oder mehr aufweist (wie z. B. aus Kupfer oder einer Aluminium-Legierung).
Diese Behälter 10 sind auf den Gestellen 15 befestigt, wie in den 4, 5 und 6 dargestellt. Wie aus diesen Zeichnungen ersichtlich, sind diese Behälter 10 so angeordnet, dass ihre längeren Seitenflächen 12 der Frontseite gegenüberliegen, d. h. dass die längeren Seiten-Oberflächen 12 sich im wesentlichen vertikal zu der Richtung erstrecken, in der der Gasstrom, der im Innern des Hohlraums 20 erzeugt worden ist, strömt, wie durch die Pfeile in der 5 angezeigt.
Die Windschutzplatte 50 ist vor dem Gestell 15, das der Öffnung 30a am nächsten steht, angeordnet. Das Gas, das die Windschutzplatte 50 passiert hat, strömt um die Behälter 10 herum, die auf den Gestellen 15 befestigt sind.
Nachstehend wird die Beziehung zwischen den Positionen der Windschutzplatte 50 und den Behältern 10, die in dem inneren Hohlraum 20 gelagert sind, unter Bezugnahme auf die 8 beschrieben.
Wie in der 8 dargestellt, umfasst die Windschutzplatte 50 Öffnungen 50a und Abschirmungs-Abschnitte 50b (d. h. die, abgesehen von den Öffnungen 50a verbleibenden Teile der Windschutzplatte 50). Zur Erzeugung des Gasstromes um die Behälter 10 herum, die in mehreren Schichten (d. h. vier Schichten bei dieser bevorzugten Ausführungsform) auf den Gestellen 15 angeordnet sind, sind die Öffnungen 50a in den jeweiligen vertikalen Höhen, die diesen Schichten entsprechen, angeordnet. Wie in der 8 dargestellt, sind vorzugsweise mehrere Öffnungen 50a für jedes Niveau vorgesehen, sodass die Seiten-Oberflächen 12 der Behälter 10 in jeder Schicht so gleichmäßig wie möglich dem Gasstrom ausgesetzt sind.
Um die Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes, der um die obere Öffnung 10a jedes Behälters 10 herum erzeugt worden ist, zu verringern, ist die Windschutzplatte 50 außerdem vorzugsweise so angeordnet, dass ihre Öffnungen 50a den oberen Öffnungen 10a der Behälter 10 nicht gegenüberliegen. Insbesondere ist die Windschutzplatte 50 so angeordnet, dass das obere Ende jeder Öffnung 50a in einer vertikalen Höhe angeordnet ist, das im wesentlichen gleich der Höhe oder niedriger ist als die obere Öffnung 10a ihres zugeordneten Behälters 10 und dass das untere Ende jeder Öffnung 50a in einer vertikalen Höhe angeordnet ist, die gleich der Höhe oder höher ist als der Boden des zugehörigen Behälters 10.
In der Regel ist die Windschutzplatte 50 so angeordnet, dass jede Öffnung 50a derselben etwa dem vertikalen Zentrum der Seiten-Oberfläche 12 ihres zugehörigen Behälters 10 gegenüberliegt. Wenn der Behälter 10 die hohlen Rohrleitungen 15 umfasst, die sich zwischen seinen Seiten-Oberflächen 12 erstrecken, die der Windschutzplatte 50 gegenüberliegen, dann ist das offene (hohle) Ende 14a jeder der hohlen Rohrleitungen 14 vorzugsweise zwischen den oberen und unteren Enden ihrer zugehörigen Öffnung 50a angeordnet. Das heißt, wie in 8 dargestellt, ist das hohle (offene) Ende 14a jeder hohlen Rohrleitung 14 des Behälters 10 vorzugsweise innerhalb der vertikalen Breite W1 angeordnet, die durch die oberen und unteren Enden seiner zugehörigen Öffnung 50a definiert ist. Wenn das hohle Ende 14a jeder hohlen Rohrleitung 14 in der Mitte der vertikalen Höhe der Seiten-Oberfläche 12 des Behälters 10 angeordnet ist, beträgt diese Breite W1 vorzugsweise etwa ein Drittel oder weniger der vertikalen Breite V1 der Seiten-Oberfläche 12, insbesondere etwa ein Viertel oder weniger der vertikalen Breite V1. Normalerweise ist die Differenz in Bezug auf die vertikale Höhe zwischen dem oberen Ende jeder Öffnung 50a und der oberen Öffnung 10a ihres zugehörigen Behälters 10 vorzugsweise etwa gleich oder kleiner als die vertikale Breite W1 der Öffnung 50a. Wenn diese Höhen-Differenz zu gering ist, dann weist der Gasstrom, der um die Öffnung 10a herum erzeugt wird, eine übermäßig hohe Strömungsgeschwindigkeit auf. Dann kann die unerwünschte Zerstreuung der Legierungs-Pulverteilchen aus dem Behälter 10 nicht in ausreichendem Maße verhindert werden.
Andererseits darf die horizontale Breite W2 jeder Öffnung 50a nicht groß genug sein, um alle ihr zugeordneten hohlen Enden 14a zu umfassen. Das heißt, einige der hohlen Enden 14a dürfen nicht einer der Öffnungen 50a gegenüberliegen. Stattdessen muss die Breite W2 so definiert sein, dass der Gasstrom im Wesentlichen gleichförmig ihrem zugehörigen Behälter 10 zugeführt werden kann und dass eine ausreichende Menge des Gasstroms durch ihre zugehörigen hohlen Rohrleitungen 14 fließen kann.
Wie vorstehend beschrieben, umfasst der Wasserstoffpulverisator 100 dieser bevorzugten Ausführungsform die Windschutzplatte 50, die Abschirmungs-Abschnitte 50b aufweist, die in vertikalen Höhen angeordnet sind, die denjenigen der oberen Öffnungen 10a der Behälter 10 entsprechen, in denen die Seltenerdmetall-Legierungsblöcke gelagert sind. Dementsprechend weist dann, wenn ein gasförmiger Strom in dem inneren Hohlraum 20 erzeugt wird, der Gasstrom um die oberen Öffnungen 10a der Behälter 10 herum eine verminderte Strömungsgeschwindigkeit auf. Es ist somit möglich, zu verhindern oder zumindest zu minimieren, dass die Legierungs-Pulverteilchen, die bei dem Wasserstoffpulverisierungs-Verfahren erhalten werden, weggeblasen und zerstreut werden. Als Folge davon wird die Gesamtzusammensetzung des in den Behältern 10 gelagerten Legierungspulvers nicht so stark variiert, sodass die Ausbeute des Materials zunimmt. Dieser Effekt ist besonders bemerkenswert, wenn der resultierende Sinterkörper (oder Seltenerdmetall-Sintermagnet) einen Seltenerdmetall-Gehalt aufweist, der auf etwa 29,5 Massenprozent bis etwa 32,0 Massenprozent (besonders bevorzugt auf etwa 31,0 Massenprozent oder weniger) eingestellt ist.
Ferner kann selbst dann, wenn das Gas dem inneren Hohlraum 20 mit einer erhöhten Strömungsgeschwindigkeit zugeführt wird, die Verfahrensdauer (d. h. die Zeit, die erforderlich ist, um die Gase auszutauschen und/oder das Pulver abzukühlen) noch verkürzt werden und der Durchsatz kann erhöht werden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Strömungsgeschwindigkeit des um die obere Öffnung 10a jedes Behälters 10 herum erzeugten Gasstromes, die hoch genug ist, um das Pulver gemäß Stand der Technik wegzublasen, bei dieser bevorzugten Ausführungsform verringert werden kann. Außerdem liegen die Legierungs-Pulverteilchen, die zerstreut und an verschiedenen Orten innerhalb des Gehäuses 30 zurückgeblieben sind, in einer viel geringeren Menge vor. Daher nimmt selbst dann, wenn der innere Hohlraum 20 des Gehäuses 30 der Luft ausgesetzt ist und diese Pulverteilchen oxidiert werden, die Gefahr der Entzündung signifikant ab und das Wasserstoffpulverisierungs-Verfahren kann viel sicherer durchgeführt werden.
In dem Wasserstoffpulverisator 100 gemäß der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ist die Heizeinrichtung 26 zwischen der Gaseinlass-Öffnung 32 und der Gasauslass-Öffnung 34 angeordnet, die unterhalb bzw. oberhalb des inneren Hohlraums 20 angeordnet sind, wie in 2 dargestellt. Auf diese Weise wird ein Gasstrom, der vertikal in dem inneren Hohlraum 20 erzeugt worden ist, durch die Heizeinrichtung 26 geschwächt, während ein starker Gasstrom nur entlang der Länge der Heizeinrichtung 26 (d. h. in der horizontalen Richtung des inneren Hohlraums 20) erzeugt wird. Um diesen starken Gasstrom zu schwächen, ist daher die Windschutzplatte 50 nur vor den Behältern 10 angeordnet (d. h. so, dass sie den Seiten-Oberflächen 12 der Behälter 10 gegenüberliegt).
Wenn jedoch ein starker Gasstrom in vertikaler Richtung im Innern des inneren Hohlraums 20 erzeugt wird (beispielsweise wenn keine Heizeinrichtung 26 vorhanden ist), ist vorzugsweise eine weitere Windschutzplatte oberhalb der oberen Öffnung 10a des Behälters 10 vorgesehen. Beispielsweise kann, wie in 7A gezeigt, ein Deckel (d. h. eine Windschutzplatte) 18 so angeordnet sein, dass er die obere Öffnung 10a des Behälters 10 überlappt und verhindert, dass die Pulverteilchen durch den starken vertikalen Gasstrom weggeblasen werden. Um den Wirkungsgrad des durch den Gasstrom erzeugten Wärmeaustauschs zu erhöhen, enthält der Deckel 18 vorzugsweise Löcher 19. Außerdem ist vorzugsweise zwischen dem Deckel 18 und der Oberseite der Seiten-Oberflächen 12 des Behälterkörpers 11 ein Zwischenraum 19a vorgesehen. Je nach Richtung des Gasstromes, der im Innern des inneren Hohlraums 20 erzeugt worden ist, kann die Windschutzplatte 50 aus dem Wasserstoffpulverisator 100 weggelassen werden und der Deckel 18 kann als einzige Windschutzplatte verwendet werden.
Verfahren zur Herstellung eines Sintermagneten
Nachstehend wird exemplarisch ein Verfahren zur Herstellung eines Sintermagneten beschrieben, welches nicht Teil der Erfindung ist. Das Verfahren umfasst ein Wasserstoffpulverisierungs-Verfahren, das durchgeführt wird unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Wasserstoffpulverisators 100. In dem nachstehend beschriebenen Verfahren wird ein Legierungsblock (oder ein Legierungsflake), der (die) durch ein schnelles Abkühlungsverfahren erhalten worden ist, als Werkstoff-Legierung für den Sintermagneten verwendet. Der Grund ist, dass der Wasserstoffpulverisator gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie er vorstehend beschriebenen worden ist, besonders wirksam anwendbar ist, um eine solche schnell erstarrte Legierung einem Wasserstoffpulverisierungs-Verfahren zu unterwerfen.
Zuerst wird eine Werkstoff-Legierung für einen Magneten vom R-T-(M)-B-Typ, welche die gewünschte Zusammensetzung hat, nach einem bekannt Bandgießverfahren hergestellt und dann in einem vorher festgelegten Behälter gelagert. Diese durch Anwendung eines Bandgießverfahrens hergestellte Werkstoff-Legierung hat vorzugsweise eine Dicke von etwa 0,03 bis etwa 10 mm. Diese Bandguss-Legierung enthält vorzugsweise R₂T₁₄B-Kristallkörner mit einer Größe der Nebenachse von etwa 0,1 bis etwa 100 um und einer Größe der Hauptachse von etwa 5 bis etwa 500 um und eine an R-reiche Phase, die in der Korngrenze zwischen den R₂T₁₄B-Kristallkörnern dispergiert ist. Die Rreiche Phase hat vorzugsweise eine Dicke von etwa 10 μm oder weniger. Bevor die Werkstoff-Legierung dem Wasserstoffpulverisierungs-Verfahren unterworfen wird, wird sie vorzugsweise zu Flakes mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 1 bis etwa 10 mm grob pulverisiert. Ein Verfahren zur Herstellung einer Wirkstoff-Legierung durch Anwendung eines Bandgießverfahrens ist beispielsweise in dem US-Patent Nr. 5 383 978 beschrieben, auf dessen Inhalt hier Bezug genommen wird. Ein Legierungsflake, der durch Anwendung eines solchen schnellen Abkühlungsverfahrens hergestellt worden ist, wird zu feineren Teilchen pulverisiert durch ein Wasserstoffpulverisierungs-Verfahren, verglichen mit einem Legierungsbarren, der nach einem Barren-Gießverfahren hergestellt worden ist. Daher ist die Windschutzplatte gemäß der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besonders wirksam anwendbar auf einen solchen Legierungsflake.
Dann werden die grob pulverisierten Werkstoff-Legierungsflakes in die Behälter 10 eingefüllt, die dann auf den Gestellen 15 befestigt werden. Danach werden beispielsweise unter Verwendung eines Materialtransporters die Gestelle 15, auf denen die Behälter 10 befestigt worden sind, vor den Wasserstoffpulverisator 10 transportiert und dann in den Wasserstoffpulverisator 10 eingeladen.
Anschließend wird der Deckel 36 des Wasserstoffpulverisators 100 geschlossen, um das Wasserstoffpulverisierungs-Verfahren zu starten. Das Wasserstoffpulverisierungs-Verfahren kann beispielsweise entsprechend dem in 9 dargestellten Temperaturprofil durchgeführt werden. In dem spezifischen Beispiel in 9 wird zuerst etwa 0,5 h lang eine Vakuumpumpen-Verfahrensstufe I durchgeführt, in der ein Vakuum von etwa 1 bis etwa 10 Pa in dem Wasserstoffpulverisator 100 erzeugt wird. Danach wird eine Wasserstoffeinschluss-Verfahrensstufe II etwa 2,5 h lang durchgeführt. In der Wasserstoffeinschluss-Verfahrensstufe II wird dem Gehäuse 30 ein Wasserstoffgas zugeführt, um im Innern des inneren Hohlraums 20 eine Wasserstoffatmosphäre zu erzeugen. In dieser Verfahrensstufe beträgt der Wasserstoffdruck vorzugsweise etwa 200 Pa bis etwa 400 kPa. Da alle Legierungsflakes Wasserstoff einschließen, steigt die Temperatur in dem inneren Hohlraum 20 einmal auf etwa 300°C an.
Danach wird eine Dehydrierungs-Verfahrensstufe III bei einem verminderten Druck von etwa 0 bis etwa 3 Pa etwa 5,0 h lang durchgeführt. Diese Dehydrierungs-Verfahrensstufe III wird durchgeführt, während das Rohr 22 mit den vorderen und hinteren Abdeckungen 24a und 24b dicht verschlossen ist und der innere Hohlraum 20 mittels der Heizeinrichtung 26 bis auf etwa 550°C erhitzt wird. Danach wird eine Abkühlens-Verfahrensstufe IV mit dem resultierenden groben Pulver etwa 5,0 h lang durchgeführt, wobei ein Argongas dem Gehäuse 30 zugeführt wird.
In der Abkühlungs-Verfahrensstufe IV wird dann, wenn die Atmosphärentemperatur in dem inneren Hohlraum 20 noch verhältnismäßig hoch ist (beispielsweise mehr als 100°C beträgt), ein Argongas von Raumtemperatur in das Gehäuse 30 eingeleitet, wodurch das grobe Pulver abgekühlt wird. In dieser Abkühlungs-Verfahrensstufe sind die vorderen und hinteren Abdeckungen 24a und 24b geöffnet, sodass das Argongas dem inneren Hohlraum 20 im Innern des Rohres 22 zugeführt werden kann. Danach wird dann, wenn die Temperatur des groben Pulvers einen verhältnismäßig niedrigen Wert (beispielsweise von etwa 100°C oder weniger) erreicht hat, ein Argongas, das auf eine Temperatur von weniger als Raumtemperatur abgekühlt worden ist (beispielsweise eine Temperatur hat, die um etwa 10°C unter Raumtemperatur liegt), vorzugsweise in das Gehäuse 30 eingeleitet, um den Abkühlungs-Effekt zu erhöhen. Das Argongas kann mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 10 Nm³/min bis etwa 100 Nm³/min zugeführt werden.
Wenn einmal die Temperatur des groben Pulvers auf etwa 20 bis etwa 25°C herabgesetzt worden ist, wird vorzugsweise ein Argongas, das etwa Raumtemperatur hat (dessen Temperatur nicht mehr als 5°C unter Raumtemperatur liegt) dem inneren Hohlraum 20 zugeführt, um das grobe Pulver etwa auf Raumtemperatur abzukühlen. Dann tritt keine Kondensation im Innern des Gehäuses 30 auf, wenn der Deckel 36 des Wasserstoffpulverisators 100 geöffnet wird. Die Kondensation im Innern des Gehäuses 30 sollte eliminiert werden. Der Grund dafür ist der, dass dann, wenn irgendwelches Wasser im Innern des Gehäuses 30 als Folge der Kondensation vorhanden ist, dieses in der Vakuumpumpen-Verfahrensstufe I einfrieren oder verdampfen sollte, was zu viel Zeit in Anspruch nimmt, um die Vakuumpumpen-Verfahrensstufe I zu vervollständigen.
Wenn das Wasserstoffpulverisierungs-Verfahren beendet ist, werden die Behälter 10 (oder die Gestelle 15) vorzugsweise aus dem Wasserstoffpulverisator 100 ausgeladen unter Anwendung des Verfahrens, wie es beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2000-303 107 beschrieben ist.
In dem Wasserstoffpulverisator 100 gemäß der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Windschutzplatte 50 stromaufwärts, bezogen auf den Gasstrom, angeordnet, der im Innern des inneren Hohlraums 20 erzeugt worden ist, in dem die Behälter 10, welche die Seltenerdmetall-Legierungsflakes enthalten, gelagert sind. Das heißt, die Windschutzplatte 50 ist vor dem Gestell 15 angeordnet. Daher werden die Pulverteilchen durch den Gasstrom nicht weggeblasen oder zerstreut, was auftreten würde, wenn die Gase in den inneren Hohlraum 20 eingeleitet oder aus diesem abgezogen würden oder wenn ein Inertgas in den inneren Hohlraum 20 eingeleitet würde, um das grobe Pulver abzukühlen. Wenn jeder Behälter 10 mit etwa 20 bis etwa 25 kg Legierungsflakes gefüllt ist, werden ohne die Windschutzplatte 50 die Pulverteilchen weggeblasen und zerstreut, wodurch etwa 20 bis etwa 30 g verloren gehen. Im Gegensatz dazu kann durch Verwendung des Wasserstoffpulverisators 100, der die Windschutzplatte 50 enthält, die Menge des verloren gegangenen Pulvers auf nur etwa 2 bis etwa 3 g verringert werden. Um die Menge des weggeblasenen und verloren gegangenen Pulvers auf etwa 2 bis etwa 3 g zu verringern, ohne die Windschutzplatte 50 zu verwenden, müsste der im Innern des inneren Hohlraums 20 erzeugte Gasstrom geschwächt werden. Dann würde durch Durchsatz abnehmen, was nachteilig ist. Außerdem haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Kohlenstoffmengen in den Sinterkörpern bestimmt, die durch Sintern der groben Pulver erhalten wurden, die mit bzw. ohne die Windschutzplatte 50 hergestellt worden waren. Als Ergebnis wurde gefunden, dass dann, wenn die Windschutzplatte 50 nicht vorgesehen war, der Sinterkörper eine durchschnittliche Kohlenstoff-Konzentration von etwa 470 ppm aufwies. Wenn andererseits die Windschutzplatte 50 vorhanden war, nahm die durchschnittliche Kohlenstoff-Konzentration des Sinterkörpers auf etwa 450 ppm ab.
Danach wird das grobe Pulver, das auf etwa Raumtemperatur abgekühlt worden ist, unter Verwendung beispielsweise einer Strahlmühle weiter gemahlen, wodurch ein feines Pulver aus dem Material hergestellt wird. Anschließend wird ein Bindemittel (oder Gleitmittel) mit diesem feinen Pulver vermischt und dann wird die Mischung unter Verwendung einer Presse zu der gewünschten Form gepresst. Auf diese Weise wird ein Grünling (Vorpressling) erhalten. Danach wird der Grünling eine Reihe von Herstellung- und Verarbeitungsstufen unterworfen, beispielsweise einer Bindemittel-Entfernung, einer Sinterung, einer Abkühlungs- und Alterungs-Behandlung, wodurch ein Seltenerdmetall-Legierungssintermagnet erhalten wird.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben gefunden und durch Experimente bestätigt, dass dann, wenn der Wasserstoffpulverisator 100 gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung verwendet wurde, nicht nur die Teile, die unvollständig gesintert waren als Folge der unerwünschten Beimischung von zerstreuten oxidierten Pulverteilchen, sondern auch die Kohlenstoff-Konzentration des Sinterkörpers vermindert werden konnten.
Vorstehend wurden verschiedene Verfahren in der Anwendung auf eine Bandguss-Legierung beschrieben. Alternativ ist das Verfahren wirksam auch anwendbar zum Pulverisieren einer Legierung, die durch ein Schleuder-Gießverfahren schnell abgekühlt und verfestigt worden ist, wie beispielsweise in der offengelegten japanische Patentpublikation Nr. 9-31609 beschrieben. Bei den vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist die Windschutzplatte 50 ein plattenartiges Element. Die Windschutzplatte hat jedoch nur die Aufgabe, die Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes zu verringern und kann daher auch die Form eines Gitters oder eines Netzes als eine Kombination von mehreren Stäben haben. Außerdem ist in den vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen die Windschutzplatte 50 für die Gestelle 15 vorgesehen. Alternativ kann die Windschutzplatte 50 auch einen integralen Bestandteil der Seiten-Oberfläche des Behälters 10 bilden. Ferner werden bei den vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen die Behälter 10 auf den Gestellen 15 befestigt und dann in den inneren Hohlraum 20 des Wasserstoffpulverisators 100 eingeführt. Gegebenenfalls können die Behälter 10 auch direkt in den inneren Hohlraum 20 eingeführt werde. In diesem Fall haben diese Behälter 10 jedoch vorzugsweise sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung einen Abstand voneinander unter Verwendung von Abstandhaltern, um beispielsweise das leichte Strömen des Gases zwischen benachbarten Behältern 10 zu ermöglichen. Es sei auch darauf hingewiesen, dass, obgleich in dem Wasserstoffpulverisator gemäß den vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ein Kasten mit Boden- und Seitenflächen als Behälter 10 verwendet wird, auch ein becherartiger Behälter erfindungsgemäß verwendet werden kann, dessen Boden- und Seitenflächen miteinander kombiniert sind.
Industrielle Anwendbarkeit
Verschiedene bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellen eine Vorrichtung zur Verfügung, mit der eine Seltenerdmetall-Legierung einem Hydrierungs-Verfahren unterworfen werden kann, wodurch eine unerwünschte Oxidation des Seltenerdmetallelements in ausreichenden Umfang minimiert wird und die Produktivität stark erhöht wird.
Die Hydrierungs-Vorrichtung gemäß verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann wirksam angewendet werden zum Pulverisieren eines Seltenerdmetall-Legierungsblockes durch Anwendung einer Wasserstoffpulverisierungsmethode in einem Verfahren zur Herstellung eines Seltenerdmetall-Sintermagneten, wodurch die Ausbeute an dem Material und der Durchsatz erhöht werden. Diese Vorrichtung ist besonders wirksam anwendbar für die Verwendung in dem Wasserstoffpulverisierungs-Verfahren eines Seltenerdmetall-Legierungsblockes, der durch Anwendung eines schnellen Abkühlungsverfahrens hergestellt worden ist.
Es ist selbstverständlich, dass die vorstehende Beschreibung die vorliegende Erfindung nur erläutert. Vom Fachmann auf diesem Gebiet können verschiedene Alternativen und Modifikationen vorgenommen werden, ohne dass dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird. Die vorliegende Erfindung umfasst daher alle diese Alternativen, Modifikationen und Abänderungen, die innerhalb des Bereiches der nachfolgenden Patentansprüche liegen.

Claims

Vorrichtung, mit der ein Seltenerdmetall-Legierungsblock oder ein Seltenerdmetall-Legierungsflake einem Hydrierungs-Verfahren unterworfen werden kann, die umfasst: ein Gehäuse (30), das einen inneren Hohlraum (20) für die Aufnahme eines Behälters (10) definiert, wobei der Behälter (10) eine Bodenfläche, Seitenflächen (12) und eine obere Öffnung (10a) aufweist und vorgesehen ist, um den Seltenerdmetall-Legierungsblock oder den Seltenerdmetall-Legierungsflake darin zu lagern, wobei eine Atmosphäre im Innern des inneren Hohlraums (20) so einstellbar ist, dass sie in einem Unterdruck-Zustand vorliegt; eine Gaszuführungs-Einrichtung, die vorgesehen ist, um in den inneren Hohlraum (20) des Gehäuses (30) ein Gas einzuleiten, gekennzeichnet durch eine Windschutzplatte (50) umfassend einen Abschirmungsabschnitt (50b), der in einer vertikalen Höhe angeordnet ist, die im Wesentlichen derjenigen der oberen Öffnung (10a) des Behälters (10) entspricht und mindestens eine Öffnung (50a), die gegenüber mindestens einer der Seitenflächen (12) des Behälters (10) angeordnet ist, wobei die Windschutzplatte (50) die Strömungsgeschwindigkeit eines Gasstromes, der in der Nähe der oberen Öffnung (10a) des Behälters (10) erzeugt worden ist, herabsetzt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die eine Gaseinlass-Öffnung (32) zur Einleitung eines Wasserstoffgases und eines Inertgases in den inneren Hohlraum (20) des Gehäuses (30), eine Gasauslass-Öffnung (34) zum Abziehen der Gase aus dem inneren Hohlraum (20) des Gehäuses (30) und ein Element (40), das vorgesehen ist, um einen Gasstrom im Innern des inneren Hohlraums (20) zu erzeugen, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, in der der Behälter (10) mindestens ein hohles Rohr (14) umfasst, das zwei der Seitenflächen (12) des Behälters (10) miteinander verbindet und eine innere Oberfläche (14a) aufweist, die im wesentlichen mit den beiden Seitenflächen (12) des Behälters (10) eine Einheit bildet, wobei die beiden Seitenflächen (12) des Behälters (10) der Windschutzplatte (50) gegenüberliegen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, in der mindestens eine Öffnung (50a) der Windschutzplatte (50) so angeordnet ist, dass sie mindestens einem offenen Ende (14a) einer hohlen Rohrleitung (14) gegenüberliegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die außerdem eine zweite Windschutzplatte umfasst, die einen Abschirmungsabschnitt enthält, der die obere Öffnung (10a) des Behälters (10) bedeckt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, in der die zweite Windschutzplatte mindestens eine Öffnung aufweist.