Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen von Substanzen in Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorriehtung zum Einbringen und Feinerteilen von Substanzen in Flüssigkeiten.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Substanzen in fliessendem Strom in die Flüssigkeit gegen deren hydrostatisehen Druek eingebraeht werden, und dass für eine zusätzliche Förderlmg dieses Stromes gesorgt wird.
Das Verfahren wird zweekmässigerweise zum Einbringen und Verteilen von Substan- zen in spezifisch sehwerere Flüssigkeiten, inshesondere ein Bad aus geschmolzenem Metall, angewendet.
Die einzubringenden Substanzen können feinstkornig oder pulverförmig sein, sie kön- nen aber auch körnig, griessig, pillen-oder tablettenförmig sein. Auch kleinstüekiges Gut kann mit Hilfe des Verfahrens eingebraeht werden. Falls Substanzen von einem grössere Korndurehmesser verwendet werden, die unregelmässiger oder regelmässiger Struktur sind, so werden die Substanzen bis zu einem Worn- durehmesser von etwa 15 mm mit Vorteil verwendet werden können.
Während das Verteilen von eingebrachten Substanzen unter eine Flüssigkeit, vorzugsweise ein Bad aus geschmolzenem Metall, das spezifiseh wesentlich leichter als das einzubringende Gut ist, keine Sehwierigkeiten bereitet, ist das Einbringen von spezifisch leieh- teren Substanzen, z. B. in ein Bad aus ge sehmolzenem Metall, schwieriger bzw. mit den bisher übliehen Vorrichtungen oder Verfahren nicht möglich.
Unter die beschriebenen Substanzen fallen im Sinne der Anmeldung alle Substanzen, die die Eigenschaft haben, im nicht eingebrach- ten Zustand auf der Oberfläche der Flüssig- keit zu verbleiben, das heisst also, zn schwim- men . Dies kann durch Oberflächenspannung oder Gasbildung der einzubringenden Substanzen bzw. der Flüssigkeiten bzw. des Bades aus geschmolzenem Metall bedingt sein. Es ist daher möglieh, dass eine Substanz auf der Flüssigkeit schwimmt, obgleich das spezifische Gewieht der Substanz grösser oder annähernd gleich gross wie dasjenige der Flüssigkeit ist.
Dies ist zum Beispiel bei Natriumsilieofluorid als einzubringende Substanz und flüssigem Aluminium der Fall.
Die oben gestellte Aufgabe tritt zum Beispiel beim Raffinieren und Reinigen des Metalles, bei der Durehführung von Ionen-Aus- tausehreaktionen oder bei der Legierung mit in feinteiliger Form vorliegendem Metall auf.
Beim Einbringen von pulverförmigen Substanzen in eine spezifisch schwerere Flüssig- keit treten schon deshalb Schwierigkeiten auf, weil die eingebrachten Substanzen eine Tendenz zum Sehwimmen zeigen. Es ist bereits gebräuchlich, durch einen entsprechend aus gebildeten Rührer einen Sog im Metallbad zu erzeugen, um das in kleinen Portionen einzubringende Material unter die Badoberfläehe zu bringen. Auch die Anwendung von Tauch glocken, die mit der einzubringenden Substanz ausgefüllt sind, bringt nur dann den gewünsehten Erfolg, wenn die Substanzmenge gering ist.
Grösser werden die Schwierigkeiten, wenn der Prozentsatz der einzubringenden Substanz in bezug auf die Menge des Metallbades einen in der Grössenordnung von 2-'o 1/o liegenden Betrag übersehreitet, und sie waren un überwindlich, wenn gleichzeitig die verwen- dete Substanz sich in der Hitze selbst zersetzt, bevor sie im Metallbad ihre Wirkung getan hat.
Zur Lösung der oben gestellten Aufgabe ist bereits versucht worden, mit Hilfe eines Gerätes nach der Art der übliehen Sandstrahl- gebläse die Substanz unter Anwendung von Luftdruek in die Metallsehmelze hineinzuschiessen. Hierfür sind jedoch grössere Luft- mengen nötig, welche natürlich teilweise ebenfalls in das Metallbad gelangen und bei luftempfindliehen Metallen sehr naehteilig wirken. Unabhängig davon ist der bis zu einem gewissen Grade stets vorhandene Feuchtigkeitsgehalt der Luft für die Metalle unter Umständen direkt schädlich. Ausserdem entsteht in der zu behandelnden Rletallmasse ein starkes Wallen und Brodeln, was die Gefahr in sich birgt, dass das Metall iiber den Rand seines Behälters steigt.
Wenn auf der Badoberfläehe eine Schlaekensehieht entsteht oder allmählich anwäehst, kommt noch hinzu, dass I mit Hilfe des Sandstrahlgebläsegerätes durch die Schlackenschicht hindurch geschossen werden muss, so dass eine starke Bremsung der Substanzteilchen eintritt und keine richtige Verteilung im Metallbad mehr erfolgt.
Ein anderer Weg, der bereits besehritten worden ist, sieht kleine Metallpatronen vor, die mit der einzubringenden Substanz gefüllt sind und aus dem gleichen Metall wie das Metallbad bestehen. Diese Metallpatronen werden mittels einer besonderen Schleudervorrichtung in das Metallbad geschossen, wobei zu bemerken ist, dass unabhängig davon, dass dieses Verfahren umständlich und teuer ist, es auch nur für kleine einzubringende Substanzmengen gebraucht werden kann.
Ein weiterer bereits vorgesehlagener Lösungsweg besteht darin, dass das flüssige Metallbad ausgegossen wird und während des Giessvorganges die anzuwendende Substanz kontinuierlich in den Giessstrahl eingeführt wird. Auch hier ist die Grundbedingung, dass f3 die einzubringende Substanz bei Erwärmung gegen Luft bzw. LuftfeuehtiglSeit nieht emp findlieh reagiert. Ferner ist das kontinuier- liehe Einführen einer zum Beispiel pulverförmigen Substanz, die unter der Einwirkung von Hitze zusammenklumpt und sich zum Teil zersetzt, in das Innere des G-iessstrahls mit sehr grossen Sehwierigkeiten verbunden. Auch ist der Prozentsatz der anzuwendenden Substanzmenge in bezug auf die Metallmenge begrenzt.
Wenn zuviel Substanz in den Giessstrahl eing wird, dann wird das Metall vorzeitig zu kalt, und die Misehwirkung lässt sehr stark nach. Endlich tritt auch hier die Sehwierig- keit auf, dass die Misehwirkung stark nachlässt, wenn die Substanz durch eine auf dem Metallbad aufwaehsende flüssige, z. B. Sehlak kenschicht, eingebraeht werden soll.
Das vorgeschlagene Verfahren kann u. a. dafür angewandt werden, um Aluminium Silieium-Legierungen und ein ehiolithähnli- ehes Salz herzustellen. Dabei wird in das che miseh reine Aluminium Natriumsilieofluorid eingebracht. Bei diesem Verfahren wird eine Substanz mit dem spezifisehen Gewicht von ", 7 in ein Bad aus geschmolzenem Metall mit dem spezifischen Gewicht von 2,4 eingebracht.
Erfindungsgemäss ist ferner eine Voriieh- t. llng zur Ausübung des Verfahrens vorgese- hen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie einen Behälter und ein damit zusammenarbei- tendes Rohr aufweist, dessen Mündung im untern Teil des Behälters liegt, und dass für die Substanzen eine Fördervorrichtung und eine Verteilvorriehtung vorgesehen ist.
Es können mehrere Rohre, Rührwellen, Stempel oder dergleiehen in die Flüssigkeit eintauchen bzw. vorgesehen sein.
Als Vlaterial i'ür die Vorrichtung bzw. als ¯berzugsmaterial f r die in die Flüssigkeit, vorzugsweise in das Bad, tauchenden Teile und der Innenwand des Behälters eignet sich vorteilhafterweise Kohle oder Elektrographit oder auch Siliziumkarbid.
Es hat sieh herausgestellt, dass zum Beispiel bei der Anwendung von Aluminium als lletallbad die Auswahl des Materials, aus dem die Vorrichtung hergestellt werden soll, besonders schwierig ist, da Aluminium sich sehr leieht mit jedem Konstruktionsmetall legiert.
Bei der Anwendung eines komplexen Alkali- Fluorids, wie z. B. Natriumsilicofluorid, ist darüber hinaus die Anwendung von Teilen aus keramischen Materialien deshalb ungünstig, weil die Alkali-Fluoride sehr aggressiv auf keramische llaterialien einwirken.
Bei der vorzugsweisen Verwendung von Elektrographit ist allerdings darauf zu ach- ten, dass die Temperatur der Vorriehtungs- teile unter 600 C gehalten wird, da über diese Temperatur hinaus Elektrographit verbrennt. Es ist deshalb vorgesehen, bei Ver v-enlnnn von Elektrographit den Zutritt von Lnfisanerstoff anszusehliessen bzw. zn verhin- dern.
Die beiliegenden Zeiehnungen zeigen ver seliiedene Ausführungsformen der erfindungs- gemässen Vorrichtungen, und zwar in
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Aus- führungsform, nämlich ein in einen Behälter senkrecht tauchendes Rohr mit an der Aussen- seite angebraehten Rührflügeln, sowie mit einer in dem Rohr angeordneten Förderschnecke,
Fig.
2 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausf hrungsform, nÏmlich eine getrennte Anordnung von einer senkrecht in die Flüs- sigkeit tauchenden Rührwelle und einer gleiehialls senkreeht in die Fl ssigkeit tauchenden Fördervorriehtung mit Fördersehneeke,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform, nämlich eine in die Flüs- sigkeit senkrecht eintauchende Rührwelle und eine in der Seitenwand des Behälters peson- dert angeordnete Fördervorriehtung mit For derschnecke,
Fig.
4 einen Längsschnitt durch eine vierte Ausführungsform, nämlich ein senkrecht in die Flüssigkeit tauchendes Rohr mit schaufel- artigen Rührflügeln, wobei mittels dieser Vor riehtung das Fördern und Verteilen der Substanzen gleichzeitig erfolgt,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine fünfte Ausführungsform, nämlich eine sehematische Skizze einer induktiven Beheizung für den Behälter mit einer senkrecht in die Flüssig- keit tauchenden Fordervorrichtung mit För- dersehnecke,
Fig.
6 einen Längsschnitt durch eine sechste Ausführungsform, nämlich zwei diametral in der Behälterseitenwand angeordnete Düsen zum Einleiten von indifferentem Gas sowie eine senkrecht in die Flüssigkeit tauchende Fordervorrichtung mit einer Förder schneeke,
Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine siebente Ausführungsform der Erfindung mit einer senkrecht in die Flüssigkeit tauchenden Fördervorriehtung mit Förderschneeke und einem gesondert an eine Stange angebrachten Stempel, der in der Flüssigkeit senkrecht auf und ab beweglich ist,
Fig. 8 eine der Fig. 7 ähnliehe Vorrich- tung, wobei jedoch an dem Stempel mehrere Platten zur Verstärkung der Verteilungswirkung angeordnet sind,
Fig.
9 einen Längsschnitt durch den Behälter in schematischer Darstellung, die Rota tionsmöglichkeit des gesamten Behälters zeigend,
Fig. 10 einen Längsschnitt durch eine achte Ausführungsform, bei der die Fördersehnecke seitlich in den Behälter hineinragt und ein in der Flüssigkeit hin und her schwenkender Stempel vorgesehen ist,
Fig. 11 eine Teilansicht des in Fig. 10 gezeigten Stempels,
Fig. 12 ein Detail von Fig. 1 in Draufsieht, den hohl ausgebildeten, von Kühlluft durch strömten Behälterabsehluss zeigend.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungs- form ist ein Behälter 1 beliebiger Form angeordnet, der ein Bad aus geschmolzenem Me tall 2 und eine Salzschmelze 3 enthÏlt,
Der Behälter 1 ist an der Innenseite vorzugsweise mit Kohle oder Elektrographit ausgekleidet, um einerseits zu verhindern, dass sich das Metall mit dem Behälter legiert, und anderseits um zu vermeiden, dass Verunreinigungen in die eingebrachten Substanzen hineinkommen.
In den Behälter 1 ragt senkrecht ein Rohr 4 hinein. Das Rohr 4 ist an seinem untern Ende 5 verjüngt und weist fest daran angebracht Rührflügel 6 auf. Es können zwei diametral angeordnete Rührflügel bzw. auch drei um 120 versetzte Flügel oder auch vier oder mehr Rührflügel, angeordnet sein.
Das Rohr 4 besteht aus einem Material, das unempfindlich gegen die Angriffe der zu behandelnden Flüssigkeit bzw. Metallschmelze ist, vorzugsweise aus Kohle oder Elektrographit. In das Rohr 4 ragt ein Innenrohr 7 hinein, das wiederum eine Stange 8 enthält, die an dem untern Ende eine Förderschnecke 9 trägt. Die Fördersehneeke 9 reicht fast bis zu dem untersten Ende des Rohres 4 und schnei- det an der Unterseite mit dem Innenrohr 7 ab. Das Innenrohr 7 sitzt am untern Ende ohne Zwischenraum im Rohr 4, während die Fördersehneeke 9 an der Stange 8 frei im Innenrohr 7 hängt.
Zwisehen dem Innenrohr 7 und dem Rohr 4 ist ein weiteres Rohr 10 vorgesehen, das einerseits von dem Aussenrohr 4 und anderseits von dem Innenrohr 7 im Abstand angeordnet ist. Dieses Rohr reicht nicht bis an das untere Ende des Innenrohres 7, sondern ragt frei in den Zwischenraum zwischen Rohr 4 und Rohr 7 hinein.
Das Aussenrohr 4 ist zusammen mit dem Rohr 10 durch eine Halterung 11 in Form einer von Locher durchbrochenen Kappe mit dem Innenrohr 7 fest verbunden.
Durch das Zuführungsrohr 12 und die damit fest verbundene Ringdüse 12a dringt Kühlluft durch die Locher der Kappe 11 in den Zwischenraum zwischen dem Innenrohr 7 und dem Rohr 10 ein, zirkuliert, wie mit Pfeilen angegeben, und tritt dann wieder nach oben aus. Während das Rohr 4 in der Kappe 11 endigt, ist das Innenrohr 7 nach oben hin verlängert und in Kugellagern 13 waekelfrei gelagert.
Am obern Ende des Innenrohres 7 ist eine Riemenscheibe 14 vorgesehen, die in diesem Falle sehalenartig ausgebildet ist.
Die Stange 8 ist nach oben hin verlängert und über ein Gestänge 15 im Punkt 15a festgehalten.
Während durch die Seilseheibe 14 das In nenrohr und damit auch das Aussenrohr gedreht werden kann, bleibt die Forderschnecke 9 und die Stange 8 unbeweglich, also dreht sich nicht mit.
In das Innenrohr 7 ist lose hineinragend ein Tricher 16 vorgesehen, der so angeordnet ist, dass er wie die Stange 8 unbeweglich bleibt ; der Tricher wird ebenfalls von dem Gestänge 15 gehalten.
In den Tricher 16 ragt von dem drehbaren Innenrohr 7 aus ein Dorn oder Finger 17 hinein, der dazu dient, dass die in den Tricher eingebrachte Substanz gleichmässig nach unten auf die Fördersehneeke hin vordringen kann. Wenn zum Beispiel an dem Hals 18 des Trichters 16 eine Stockung der eingebrachten Substanz, z. B. von Natriumsilieofluorid, eintreten würde, so dient der Dorn 17 dazu, diese Stockung zu beseitigen.
Die Riemenseheibe 14 ist über einen Riemen 19 mit einer Riemenscheibe 20 eines Antriebsmotors verbunden. Als Antriebsmotor dient vorzugsweise ein Elektromotor.
Der Elektromotor ist im vorliegenden Beispiel auf eine Platte 21 gesetzt, die parallel zur Fördereinriehtung angeordnet ist.
Als oberer Behälterabsehluss dient eine Deckelplatte mit Kühleinrichtung 22, die weiter unten näher beschrieben wird.
Wie bereits oben erwähnt, besteht das als Sehutzrohr ausgebildete Rohr 4 vorzugsweise aus Graphit. In diesem Rohr ist zum Schutz gegen Oxydation durch die Kühlluft ein enganliegender Mantel 23, z. B. aus zunderfestem Stahl, vorgesehen.
Während bei dem beschriebenen Ausfüh- rungsbeispiel das die Fördersehneeke 9 enthal tende Sehutzrohr 4 senkrecht in den Behäl- ter 1 hineinragt, kann natürlieh auch eine sehräge Anordnung vorgesehen werden. Im letzteren Fall muss der Tricher 16 entspre client anders ausgebildet sein.
Eine anders geartete Ausführung zeigt die Fig. ?. Bei diesem Ausführttngsbeispiel ist die Fordervorriehtung (Schneeke) von der Rühr- vorrichtung getrennt. Beide Vorrichtungen ragen senkrecht in den Behälter 1 hinein und sind vorzugsweise auf dem Behälterabsehluss gemeinsam montiert.
Im Gegensatz zur Ausführungsform nach Fig. 1 ist hier das Rohr 4 feststehend ange braeht und die die Fördersehneeke 9 tragende Stange 8 drehbar angeordnet.
Im Innenrohr 7 ist ein Tricher 39, zweck- mässigerweise sellrägliegend, fest angebracht, so dal.', auch dieser stationär ist. Die in Fig. 1 vorgesehene Lagerung 13 des Innenrohres fällt bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel weg.
An der Stange 8 ist eine Riemenscheibe 40 angebracht, die mittels eines Riemens 41 mit einer Riemenseheibe 42 und über eine Riemen seheibe 43 und einem Riemen 44 mit einer Riemenscheibe 45 eines Elektromotors 46 ver bunden ist.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind clie Riemenseheiben 45, 42 und 40 ungefähr gleich gross ausgebildet, so dass die Gesehwin digkeit der Förderschnecke 9 ungefähr derjenigen der sieh drehenden Ptiemenseheibe 45 des Elektromotors 46 gleichkommt. An der Stange 8 sind auf der Hohe des Trichters 47 Vorsprünge 48 angeordnet, die den gleichen Zweck wie der in Fig. 1 gezeigte Dorn 17 verfolgen. Diese Vorsprünge können auch derart miteinander verbunden sein, dass sie eine Sehneeke bilden. Die Kühleinriehtung der Fordervorriehtung braucht nicht näher be sehrieben zu sein, da sie derjenigen in Fig. 1 gezeigten gleichkommt.
Um eine Bewegungsmögliehkeit in horizontaler Riehtung der Stange 8 auszuschalten, ist diese in Lagern 49 kurz unter der Riemenseheibe 40 gehalten. Diese Lager sind zum Beispiel mittels eines Gestänges 50 an einer Platte 51 befestigt. Die Platte 51 trägt, wie in Fig. 2 gezeigt, den Eleltromotor 46 sowie die feste Lagerung 52 der noch zu beschrei- benden Rührvorriehtung.
Die R hrvorrichtung besteht aus einer Stange 55, die vorzugsweise von einem Graphitrohr 53 umhüllt ist, das einen Gewindeansatz 54 enthält.
Auf dem Gewindeansatz ist der die Rühr- flügel tragende Kopf aufgesehraubt. Diese Teile bestehen wiederum vorzugsweise aus Kohle oder Elektrographit. Es können auch hier sinngemäss drei, vier oder mehr Rühr- flügel vorgesehen sein.
Das Rohr 53 ist am obern Ende durch eine kleine ringförmige Platte 56 abgeschlossen, die wiederum über eine Feder 57 gegen eine Platte 58 abgestützt ist. Die federnde Lagerung der Platte 56 und damit des Rohres 53 dient dazu, dass das Rohr 53 stets mit der obern Kante 59 der Rührflügel 28 abschliesst. Die in dem Rohr 53 angeordnete Stange oder Welle 55 ist über das obere Ende des Rohres 53 verlän- gert, im bereits erwähnten Lager 52 festgehal- ten und wird mittels der Riemenscheibe 43 in Rotation versetzt. Da die Riemenseheibe 43 im gezeigten Beispiel wesentlich grösser als die Riemenseheibe 45 bzw. 40 ist, werden sich die Rührflügel 28 wesentlich langsamer drehen als die Förderschneeke 9.
Die bereits in Fig. 1 angedeutete Kühlein- richtung im obern Behälteranschluss weist auch hier eine Abzweigung 60 auf, die zur Kühlung des Elektromotors dient.
In Fig. 3 ist, ähnlich wie in Fig. 2, die Fördersehnecke von der Rühreinrichtung getrennt, jedoch erfolgt das Einbringen des pulverförmigen usw. Gutes in diesem Falle seitlich durch die Behälterwandung.
Die Rührvorrichtung ist dieselbe wie in Fig. 2, weshalb auf die nähere Besehreibung hier verzichtet werden kann.
Der Behälter 1 weist eine Öffnung 29 an einer Seite auf, in die eine Fördervorrichtung hineinragt. Die Fordersehnecke 30 ist fest an einer Stange 31 angebracht und wird durch einen nicht gezeigten Antrieb in Drehung versetzt. Der Antrieb der Fördersehneeke kann zum Beispiel so vorgenommen werden, dass der einzige vorgesehene Elektromotor einerseits die Rührwelle 27 antreibt und anderseits durch eine entsprechende Übersetzung bzw. durch ein Getriebe und gegebenenfalls durch einen Riemenzug gleichzeitig die Stange 31 und damit die Förderschnecke 30 dreht.
Eine in der Seitenwand 32 der Ummauerang vorgesehene Öffnung zur Aufnahme der Fördervorrichtung ist wesentlich grösser als die Ummantelung 33 der Förderschneeke und mittels beispielsweise Stahlblech 34 ausgekleidet.
Im vorliegenden Fall ist die Ummantelung 33 der Förderschnecke 30 mit einem Tricher 35 fest verbunden, dessen Gestalt von der in Fig. 1 gezeigten abweicht. Die eine Wandung 36 des Triehters ist ungefähr parallel mit der Behälterwandung bzw. Seitenwand 32 der Um mauerung 24, während die andere Tricher- seite 37 eine normale Schräge aufweist. Im übrigen ist der Behälter 1 mittels Sockel 25 auf dem Boden 26 der Ummauerung 24 gesetzt.
In die Öffnung 34 ragt eine Düse 38 hinein, die für eine Kühlung der Ummantelung 33 der Förderschneeke sorgt. Diese Kühlvor- richtung ist jedoch nur schematisch angedeu tet. Es kann selbstverständlich auch eine richtige Kühlzirkulationsvorrichtung vorgesehen werden, wobei dann die Öffnung 34 entsprechend kleiner bzw. abgeschlossen ausgebildet sein muss.
Im Gegensatz zu den in Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsformen, wo jeweils eine För- dersehnecke vorgesehen ist, zeigt das Ausfüh- rungsbeispiel gemäss Fig. 4 lediglich Rühr- flügel.
In dem bereits beschriebenen Behälter 1 ragt senkrecht ein Schutzrohr 61 hinein, das dem Rohr 4 (Fig. 1) ähnelt. Dieses Sehutzrohr enthält gleichfalls einen Innenmantel 23 und ein inneres Rohr 62.
Mittels an dem Schutzrohr 61 angebraehten sehaufelartigen Fortsätzen 63 wird eine derartige Durchwirbelung des Bades aus ge schmolzenem Metall 2 erreicht, dass auf der Höhe der Mündung des Sehutzrohres 64 ein Sog entsteht, der die geförderte Substanz in dem Behälter 1 hineinsaugt. Die schaufelarti- gen Fortsätze 63 sorgen unabhängig davon dafür, dass die eingebrachte Substanz gleich- zeitig fein verteilt wird. Die bereits bei den Fig. l und 3 vorgesehene Kühlvorriehtung des Schutzrohres braucht nicht näher besehrieben zu werden, da diese derjenigen im vorliegen- den Beispiel gleicht.
Das Schutzrohr 61 ist an der Stelle 65 derart mit dem Innenrohr verbunden, dass, falls das Innenrohr 62 in Rotation versetzt wird, auch das Sehutzrohr 61 diese Drehung mitmacht.
Die bereits beschriebene Lagerung 13 des Innenrohres muss besonders fest ausgebildet sein, da von deren Ausbildung die Präzision der Arbeitsweise der gesamten Vorriehtung abhängt. An dem obern Ende des Innenrohres 62 ist, wie ebenfalls schon beschrieben, eine Riemenscheibe 66 angeordnet, die zum Beispiel wie eine Schale aussehen kann bzw. ledig- lieh in der Mitte eine grössere Durehbohrung aufweist. Alittels eines Gestänges 67 ist, wie ebenfalls schon beschrieben, der Tricher 16 befestigt.
Dieser Trichter ragt lose in das Innenrohr 62 hinein. Aueh in diesem Beispiel ist an dem Innenrohr ein Dorn oder Finger 68 angebracht, der gleiehfalls dazu dient, dal3 die einzubringende Substanz an dem Tricher- hals 69 keine Stockung erleidet.
Die Riemenseheibe 66 ist, wie bereits be sehrieben, mittels eines Riemenzuges von einem Elektromotor angetrieben.
Das vorliegende Beispiel kann auch insofern abgewandelt werden, als das Innenrohr selbst stationär gelagert ist und dass lediglich das Schutzrohr 61 von dem Elektromotor in Drehung versetzt wird. In diesem Fall müsste das Innenrohr 62 am untern Ende mit dem Schutzrohr 61 entspreehend gut abgedichtet sein, und zwar derart, dass sieh das Sehutzrohr an dem Innenrohr abrollen kann.
Dureh geeignete Massnahmen kann die Förderung der einzubringenden Substanz er nöht werden, indem nämlich die Säule des einzubringenden Gutes nach oben hin durch Verlängerung des Innenrohres 62 bzw. Ver grösserung des Trichters 16 verlängert wird. lIierdurch wird der statische Druck erhöht und hilft beim Einbringen der Substanz mit.
Fig. 5 veranschaulicht ein Ausführungsbei- spiel, wobei die Förderung wie bei Fig. 1 bis 3 durch eine Sehneeke, die Durehrührung jedoeh durch den Beweg wird, der bei der Verwendung von elektrischen lnduktionsöfen auf das Metallbad ausgeübt wird. Zweekmässigerweise wird bei der Kon sl l uktion und Betriebsweise derartiger Induk tionsöfen Wert darauf gelegt, dass die Badbewegung gross genug ist, um die erforderliehe Rührwirkung zu erzielen. Dies kann beispielsweise erreicht werden durch Wahl einer niedrigen Frequenz des Heizstromes und/oder durch eine grössere Bauhöhe der Induktions- spule.
Dies gilt im wesentlichen für den vorzugsweise zu verwendenden Induktions-Tiegel- ofen. Es kann aber auch ein anders konstruier.- ter Induktionsofen, z. B. ein Rinnenofen, verwendet werden. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel, wobei ein Induktions- Tiegelofen verwendet wird, wird der Behälter 70 von der wassergekühlten Induktionsspule 71 umgeben. Das Alagnetjoeh 72 soll einen Induktionsverlust nach aussen verhindern. Die im Metallbad induzierten Ringströme erzeugen die durch Striche 73 angedeutete Badbewe gong, welche zum Verrühren und Verteilen der eingebrachten pulverförmigen Substanzen benützt wird.
Der Vollständigkeit halber sind in Fig. 5 noch der Ofenmantel 74 sowie die aus zum Beispiel Sehamotte bestehenden Wärmeisolierung 75 eingezeiehnet.
In der in Fig. 6 gezeigten Ausführtmgs- form enthält der Behälter 1 in den Seitenwandungen zwei Düsen 80, in die Pressluft oder bei luftempfindlichen Flüssigkeiten, z. B.
Metallen, ein trockenes indifferentes Gas, beispielsweise Stickstoff, eingeblasen wird. Selbstverständlich können auch mehr Düsen vor gesellen sein. Es dürfte sieh jedoch als zweekmässig erweisen, mindestens zwei Düsen vorzusehen, da sonst eine Verteilung des eingebrach- ten Gutes schlecht erreicht werden würde.
Die Fördervorriehtung der einzubringenden Substanz gleicht im übrigen vollständig der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform der Fördervorrichtung. Dieses Ausführungsbei- spiel unterscheidet sich lediglich von der in Fig. 2 gezeigten dadurch, dass die Verteilung bzw. Feinverteilung des eingebrachten Gutes mittels Pressluft oder dergleichen erfolgt.
Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungs- form gleicht wiederum die Fördervorrichtung derjenigen der Fig. 6 bzw. Fig. 3, jedoch wird die Verteilung bei diesem Ausführungsbeispiel anders vorgenommen.
Die Verteilung bzw. Feinverteilung wird dadurch erreicht, dass ein an einer Stange bzw.
Welle 81 angebrachter Stempel 82 in eine senkrechte Hin und Herbewegung versetzt wird.
Die Welle 81 ist oberhalb des Behälter- abschlusses in Lagern 83 derart gehalten, dass lediglich eine Auf-und Abbewegung der Welle 81 möglich ist. Uber ein Gelenk ist in der Welle 81 eine Kurbelstange 84 angeschlossen, die wiederum mittels einer Kurbel 85 durch ein Kettenrad 86 in Bewegung gesetzt wird.
Dadurch wird die Drehbewegung des Kettenrades 86 in eine Auf-und Abbewegung der Welle 81 bzw. des Stempels 82 umgewandelt.
Das Kettenrad 86 ist mittels einer Kette 87 an ein Kettenrad 88 eines Motors 89'ange- sehlossen. Dieser Getriebemotor ist in nicht gezeigter Weise durch eine geeignete Ubersetzung mit der Riemenscheibe 40 der Förder- vorrichtung verbunden. Die Fördervorrich- tung kann jedoch auch durch einen gesonder- ten Motor angetrieben werden.
Bei dem in Fig. 8 gezeigten Beispiel sind an der Stange 81 statt des einen wie in Fig. 7 vorgesehenen Stempels 82 zwei weitere Platten angeordnet, die zur weiteren Erhöhung der Feinverteilung des durch die Fordersehnecke 9 eingebraehten Gutes dienen. Die Antriebsvorrichtung für die Auf-und Abbewegung der Stange 81 mit dem Stempel 82 und den Platten 84 ist die gleiche wie bei dem in Fig. 7 gezeigten Beispiel, jedoch ist die Auf-imd Abbewegung durch den Widerstand des Bades aus geschmolzenem Metall stärker behindert, so dass die Antriebsvorriehtung stärker aus gebildet sein muss. Die Antriebsvorrichtung gleicht derjenigen in Fig. 7 gezeigten.
In Fig. 9 ist schematisch ein Beispiel dafür gezeigt, wie der gesamte Behälter 1, der das Bad aus geschmolzenem Metall 2 und die Salz schmeIze 3 enthält, in Rotation versetzt werden kann. Diese Rotation dient dazu, dass ge gebenenfalls die Verteilungswirkung des eingebrachten Gutes, z. B. bei den in Fig. 1, 3, 4, 7 und 8 gezeigten Beispielen, erhöht werden kann.
Während bei dem Beispiel gemäss Fig. 1, 3 und 4 die Drehrichtung des Behälters vorzugsweise entgegengesetzt der Drehrichtung der Rührflügel 6, 28 und 63 ist, ist die Rota tionsriehtung zur Erhöhung der Verteilungswirkung bei den in Fig. 7 und 8 gezeigten Beispielen unwesentlich.
Selbstverständlich kann auch der Behälter intermittierend gedreht werden.
Der Behälter 1 ruht auf einer Platte 91.
Von der Platte ragen Krallen 92 hervor, die die Unterseite 93 des Behälters 1 umfassen.
Statt der Platte 91 würde auch ein Kreuz genügen, an dessen Enden jeweils Krallen 92 vorgesehen sind.
Die Platte 91 bzw. das Kreuz wird von einem zylinderartigen Stumpf 94 getragen, der mit einer Welle 95 verbunden ist. Die Welle 95 hat einen wesentlieh kleineren Durehmesser als der zylinderartige Stumpf 94.
Der zylinderartige Stumpf 94 ist durch einen Kugelkäfig 96 auf einer Platte gelagert, derart, dass dieses Lager das gesamte Gewicht des Behälters und des Unterbaues des Behäl- ters trägt und gleichzeitig eine Rotation des zylinderartigen Stumpfes 94 zulässt.
Die Platte ist gleichzeitig der obere Abschluss eines aus zwei Kugelkäfigen 97 bestehenden Lagers 98. Die Kugellager 98 gestatten einerseits eine Rotation der Welle 95 und sind anderseits so weit voneinander entfernt, dass ein fester und wackelfreier Sitz des Be hälters möglich ist.
Der untere Abschluss der Lagerung 98 ist eine Platte 99, die auf einem Sockel bzw. Fundament 100 beliebiger Bauart aufliegt.
Die Drehvon'ichtung für die Welle 95 ist nicht näher beschrieben, sie kann beliebiger Art sein.
Bei dem in Fig. 10 gezeigten Beispiel ist die Fördersehneeke bzw. Forder-orriehtung mit Kühleinriehtung genau so ausgebildet wie die Fördervorrichtung gemäss Fig. 3.
Zur Feinverteilung ist dagegen im vorliegenden Beispiel eine in Aehsrichtung einer Stange 101 angeordnete Platte 102 angeord- net, die eine Sehaukelbewegung wie mit Pfeilen 103 angedeutet, ausführt.
Der Antrieb der Fördervorriehtung bzw. der Fördersehneeke 30 ähnelt der in Fig. 2 angedeuteten Antriebsvorriehtung. Für die Schaukelbewegnmg der Platte 102 in der Pfeilriehtung 103 ist die Welle 101 um einen festen Drehpunkt 104 schwenkbar gelagert, wobei unterhalb dieses Drehpunktes in geeig netem Abstand ein Gelenk 105 angeordnet ist.
In dieses Gelenk greift zum Beispiel mittels eines Bolzens eine Kurbelstange 106, deren andere Seite wiederum zum Beispiel mittels eines Bolzens an einer Kurbelscheibe 107 angebracht ist. Die Kurbelseheibe ist an der Welle eines Getriebemotors 108 befestigt.
Während der Antrieb der Fördervorriehtung bzw. der FördersehneelSe 30, wie bereits oben erwähnt, auch von einem gesonderten Motor vorgenommen werden kann, ist es durch eine nicht gezeigte ttbersetzung aueh möglieh, die Förderschneeke 30 ebenfalls durch den Cetriebemotor 108 anzutreiben.
Fig. 12 zeigt schliesslich eine mögliche Aus führungsform der Kühleinriehtung für den obern Behälterabsehluss. Wenn auch diese Kühlvorrichtung auf das in Fig. 1 gezeigte Beispiel zugespitzt ist, so ist doeh diese auch für die meisten andern Ausführungsformen geeignet.
Der gemäss Fig. 12 vorgenommene horizon- tale Schnitt durch die Kühlvorriehtung von Fig. 1 zeigt die äussere Umrandung 110 der Kühlvorrichtung 22, in der im Beispiel 6 Luftaustrittslöcher 111 vorgesehen sind. Die Kühlluft wird, wie mit Pfeilen 112 angedeu- tet, in den Raum zwischen der obern Wan- dung 113 und untern Wandung 114 (Fig. 1) eingeleitet, kühlt dadurch den obern Behälter- absehluss, insbesondere die Wandung 114, und tritt durch die bereits beschriebenen Locher 111 aus.
Für das in Fig. 1 gezeigte Beispiel braueht lediglich eine mittige Aussparung 115 vorgesehen zu sein, damit das Sehutzrohr 4 durch die obere und untere Behälterwandung frei durehgeführt werden kann. Für die Ausfüh- rungsformen von Fig. 2, 7 und 8 sind mindestens zwei Aussparungen vorzusehen.
An der Aussparung 115 ist die Kühlvor riehtung durch eine ringförmige Wandung 116 abgeschlossen. Der Zutritt der Kühlluft kann durch beliebige Mittel bewirkt werden.
Verfahrensmässig ist allen Ausführungs- formen gemeinsam, dass die einzubringenden und zu verteilenden Substanzen in fliessendem Strom in die Flüssigkeit gegen deren hydro statisehen Druck eingebracht werden und dass für eine zusätzliche Förderung dieses Stromes gesorgt wird.
Method and device for introducing substances into liquids
The invention relates to a method and a device for introducing and dividing substances into liquids.
The method according to the invention is characterized in that the substances are injected in a flowing stream into the liquid against its hydrostatic pressure, and that additional delivery of this stream is provided.
The method is used in two ways for introducing and distributing substances in specifically more difficult liquids, in particular a bath of molten metal.
The substances to be introduced can be very fine-grained or powdery, but they can also be granular, gritty, pill-shaped or tablet-shaped. Even small items can be brewed with the help of the process. If substances with a larger grain diameter are used which have an irregular or regular structure, then the substances can be used with advantage up to a grain diameter of about 15 mm.
While the distribution of introduced substances under a liquid, preferably a bath of molten metal, which is specifically much lighter than the material to be introduced, does not cause any problems, the introduction of specifically lighter substances, e.g. B. in a bath of ge sehmolzenem metal, more difficult or not possible with the devices or methods previously used.
For the purposes of the application, the substances described include all substances which have the property of remaining on the surface of the liquid in the non-introduced state, that is to say that they swim. This can be due to surface tension or gas formation of the substances to be introduced or the liquids or the bath of molten metal. It is therefore possible that a substance floats on the liquid, although the specific gravity of the substance is greater than or approximately the same as that of the liquid.
This is the case, for example, with sodium silicate fluoride as the substance to be introduced and liquid aluminum.
The above task occurs, for example, when refining and cleaning the metal, when carrying out ion exchange reactions or when alloying with metal in finely divided form.
When powdery substances are introduced into a specifically heavier liquid, difficulties arise because the substances introduced show a tendency to swim. It is already common practice to generate suction in the metal bath using a stirrer designed accordingly, in order to bring the material to be introduced in small portions under the bath surface. The use of immersion bells that are filled with the substance to be introduced only brings the desired success if the amount of substance is small.
The difficulties become greater when the percentage of the substance to be introduced in relation to the amount of the metal bath exceeds an amount of the order of magnitude of 2-1 / o, and they were insurmountable when the substance used was simultaneously in the Heat itself decomposes before it has worked in the metal bath.
To solve the problem set out above, attempts have already been made to shoot the substance into the metal clay with the aid of a device of the type of the usual sandblasting blower using air pressure. For this, however, larger amounts of air are necessary, some of which naturally also get into the metal bath and have a very negative effect on air-sensitive metals. Regardless of this, the moisture content of the air, which is always present to a certain extent, can in certain circumstances be directly harmful to the metals. In addition, there is strong boiling and boiling in the metal to be treated, which harbors the risk of the metal rising over the edge of its container.
If a sagging sight appears on the bath surface or gradually builds up, there is also the fact that I must be shot through the layer of slag with the aid of the sandblasting device, so that the substance particles are strongly decelerated and there is no longer any correct distribution in the metal bath.
Another way, which has already been used, provides for small metal cartridges which are filled with the substance to be introduced and are made of the same metal as the metal bath. These metal cartridges are shot into the metal bath by means of a special spinning device, whereby it should be noted that regardless of the fact that this process is laborious and expensive, it can also only be used for small amounts of substance to be introduced.
Another solution that has already been proposed is that the liquid metal bath is poured out and the substance to be used is continuously introduced into the pouring stream during the pouring process. Here, too, the basic condition is that f3 the substance to be introduced never reacts sensitively when it is heated to air or humidity. Furthermore, the continuous introduction of a substance in powder form, for example, which clumps together under the action of heat and partially decomposes into the interior of the jet is associated with very great difficulties. The percentage of the amount of substance to be used in relation to the amount of metal is also limited.
If too much substance is poured into the pouring stream, the metal becomes too cold prematurely, and the misery is greatly reduced. Finally, the problem arises here too that the discomfort is greatly reduced when the substance is replaced by a liquid, e.g. B. Sehlak kenschicht to be brewed.
The proposed method can u. a. can be used to manufacture aluminum silicon alloys and an ehiolite-like salt. Here, pure aluminum sodium silicate fluoride is introduced into the chemical. In this process, a substance with a specific gravity of ".7 is placed in a bath of molten metal with a specific gravity of 2.4.
According to the invention, there is also a preference. It is provided for carrying out the method, which is characterized in that it has a container and a tube working together with it, the mouth of which is in the lower part of the container, and that a conveying device and a distribution device are provided for the substances.
Several tubes, stirrer shafts, stamps or similar can be immersed or provided in the liquid.
Advantageously, carbon or electrographite or silicon carbide is suitable as a non-ferrous material for the device or as a coating material for the parts immersed in the liquid, preferably in the bath, and the inner wall of the container.
It has been found that, for example, when aluminum is used as an all-metal bath, the selection of the material from which the device is to be made is particularly difficult, since aluminum alloys very easily with any structural metal.
When using a complex alkali fluoride, such as. B. sodium silicofluoride, the use of parts made of ceramic materials is also unfavorable because the alkali fluorides act very aggressively on ceramic llaterialien.
With the preferred use of electrographite, however, it must be ensured that the temperature of the device parts is kept below 600 C, since electrographite burns above this temperature. It is therefore provided that if electrographite is used, the access of infinite is to be closed or prevented.
The accompanying drawings show various embodiments of the devices according to the invention, specifically in FIG
1 shows a longitudinal section through an embodiment, namely a pipe immersed vertically in a container with agitator blades attached to the outside, and with a screw conveyor arranged in the pipe,
Fig.
2 shows a longitudinal section through a further embodiment, namely a separate arrangement of an agitator shaft immersed vertically in the liquid and a conveying device with conveying tendon corner that is equally perpendicular to the liquid and is immersed in the liquid,
3 shows a longitudinal section through a third embodiment, namely an agitator shaft immersed vertically in the liquid and a conveying device with a conveyor screw arranged separately in the side wall of the container,
Fig.
4 shows a longitudinal section through a fourth embodiment, namely a pipe immersed vertically in the liquid with paddle-like agitator blades, the conveying and distribution of the substances taking place simultaneously by means of this device,
5 shows a longitudinal section through a fifth embodiment, namely a schematic sketch of inductive heating for the container with a conveying device with a conveying screw that is vertically immersed in the liquid,
Fig.
6 shows a longitudinal section through a sixth embodiment, namely two nozzles arranged diametrically in the container side wall for introducing indifferent gas and a conveying device with a conveying snow that is vertically immersed in the liquid,
7 shows a longitudinal section through a seventh embodiment of the invention with a conveyor device immersed vertically in the liquid with a conveyor snow and a stamp attached separately to a rod, which is movable vertically up and down in the liquid,
8 shows a device similar to FIG. 7, but with several plates being arranged on the punch to enhance the distribution effect,
Fig.
9 shows a longitudinal section through the container in a schematic representation, showing the possibility of rotation of the entire container,
10 shows a longitudinal section through an eighth embodiment, in which the conveying screw protrudes laterally into the container and a stamp is provided that swings back and forth in the liquid.
Fig. 11 is a partial view of the stamp shown in Fig. 10,
FIG. 12 shows a detail of FIG. 1 in plan view, showing the hollow design of the cooling air flowing through the container closure.
In the embodiment shown in Fig. 1, a container 1 of any shape is arranged, which contains a bath of molten metal 2 and a molten salt 3,
The inside of the container 1 is preferably lined with carbon or electrographite, on the one hand to prevent the metal from alloying with the container, and on the other hand to prevent impurities from getting into the substances introduced.
A tube 4 protrudes vertically into the container 1. The tube 4 is tapered at its lower end 5 and has agitator blades 6 fixedly attached thereto. There can be two diametrically arranged agitator blades or three blades offset by 120 or four or more agitator blades.
The tube 4 consists of a material which is insensitive to the attack of the liquid or metal melt to be treated, preferably made of carbon or electrographite. An inner tube 7 protrudes into the tube 4 and in turn contains a rod 8 which carries a screw conveyor 9 at the lower end. The conveyor end 9 extends almost to the lowermost end of the tube 4 and cuts off with the inner tube 7 on the underside. The inner tube 7 sits at the lower end without any space in the tube 4, while the conveyor string 9 hangs freely in the inner tube 7 on the rod 8.
Between the inner tube 7 and the tube 4, a further tube 10 is provided, which is arranged at a distance from the outer tube 4 on the one hand and from the inner tube 7 on the other. This pipe does not extend to the lower end of the inner pipe 7, but protrudes freely into the space between pipe 4 and pipe 7.
The outer tube 4, together with the tube 10, is firmly connected to the inner tube 7 by a holder 11 in the form of a cap perforated by a hole.
Through the supply pipe 12 and the annular nozzle 12a firmly connected to it, cooling air penetrates through the holes in the cap 11 into the space between the inner pipe 7 and the pipe 10, circulates, as indicated by arrows, and then exits upwards again. While the tube 4 ends in the cap 11, the inner tube 7 is extended upwards and supported in ball bearings 13 without any horizontal angles.
At the upper end of the inner tube 7, a belt pulley 14 is provided, which in this case is designed like a shell.
The rod 8 is extended upwards and held in place by a linkage 15 at point 15a.
While the inner tube and thus also the outer tube can be rotated through the pulley 14, the screw conveyor 9 and the rod 8 remain immobile, so it does not rotate with it.
A funnel 16 protruding loosely into the inner tube 7 is provided which is arranged in such a way that, like the rod 8, it remains immobile; the hopper is also held by the rod 15.
A mandrel or finger 17 protrudes into the funnel 16 from the rotatable inner tube 7 and serves to ensure that the substance introduced into the funnel can penetrate evenly down to the conveyor tendon corner. If, for example, at the neck 18 of the funnel 16 there is a blockage of the introduced substance, e.g. B. of sodium silicate fluoride would occur, the mandrel 17 serves to remove this blockage.
The belt pulley 14 is connected to a belt pulley 20 of a drive motor via a belt 19. An electric motor is preferably used as the drive motor.
In the present example, the electric motor is placed on a plate 21 which is arranged parallel to the conveyor device.
A cover plate with cooling device 22, which is described in more detail below, serves as the upper container closure.
As already mentioned above, the tube 4 designed as a protective tube is preferably made of graphite. In this tube, a tight-fitting jacket 23, for. B. made of scale-resistant steel, provided.
While in the exemplary embodiment described the protective tube 4 containing the conveyor tendons 9 protrudes vertically into the container 1, a very straight arrangement can of course also be provided. In the latter case, the funnel 16 must be designed differently according to the client.
Another type of embodiment is shown in FIG. In this exemplary embodiment, the conveying device (Schneeke) is separated from the agitator. Both devices protrude vertically into the container 1 and are preferably mounted together on the container partition.
In contrast to the embodiment according to FIG. 1, here the tube 4 is fixedly braeht and the rod 8 carrying the Fördersehneeke 9 is rotatably arranged.
A funnel 39, expediently lying horizontally, is firmly attached in the inner tube 7, so that it is also stationary. The bearing 13 of the inner tube provided in FIG. 1 is omitted in the example shown in FIG.
On the rod 8, a pulley 40 is attached, which by means of a belt 41 with a pulley 42 and a pulley 43 and a belt 44 with a pulley 45 of an electric motor 46 is connected ver.
In the embodiment shown, the belt pulleys 45, 42 and 40 are designed to be approximately the same size, so that the speed of the screw conveyor 9 is approximately equal to that of the rotating pulley 45 of the electric motor 46. On the rod 8 at the level of the funnel 47 projections 48 are arranged, which have the same purpose as the mandrel 17 shown in FIG. These projections can also be connected to one another in such a way that they form a tendon corner. The cooling device of the Fordvorriehtung does not need to be more detailed, since it is the same as that shown in FIG.
In order to eliminate the possibility of movement in the horizontal direction of the rod 8, it is held in bearings 49 just below the belt pulley 40. These bearings are attached to a plate 51 by means of a linkage 50, for example. As shown in FIG. 2, the plate 51 carries the electric motor 46 as well as the fixed mounting 52 of the stirring device to be described.
The stirring device consists of a rod 55, which is preferably encased by a graphite tube 53 which contains a threaded attachment 54.
The head carrying the agitator blades is screwed off the thread attachment. These parts are in turn preferably made of carbon or electrographite. Here, too, three, four or more agitator blades can analogously be provided.
The tube 53 is closed at the upper end by a small annular plate 56, which in turn is supported against a plate 58 via a spring 57. The resilient mounting of the plate 56 and thus of the tube 53 serves to ensure that the tube 53 is always flush with the upper edge 59 of the agitator blades 28. The rod or shaft 55 arranged in the tube 53 is extended beyond the upper end of the tube 53, held in place in the aforementioned bearing 52 and is set in rotation by means of the belt pulley 43. Since the belt pulley 43 in the example shown is significantly larger than the belt pulley 45 or 40, the agitator blades 28 will rotate significantly more slowly than the conveying snow 9.
The cooling device already indicated in FIG. 1 in the upper container connection also has a branch 60 here, which is used to cool the electric motor.
In Fig. 3, similar to Fig. 2, the conveyor chord is separated from the agitating device, but in this case the powdery material etc. is introduced laterally through the container wall.
The stirring device is the same as in FIG. 2, which is why a more detailed description can be dispensed with here.
The container 1 has an opening 29 on one side into which a conveyor device projects. The forward tendon 30 is fixedly attached to a rod 31 and is set in rotation by a drive (not shown). The drive of the conveyor tendons can, for example, be carried out in such a way that the only electric motor provided drives the agitator shaft 27 on the one hand and, on the other hand, simultaneously rotates the rod 31 and thus the screw conveyor 30 through a corresponding gear ratio or through a gear unit and possibly a belt pull.
An opening provided in the side wall 32 of the surrounding wall for receiving the conveying device is considerably larger than the casing 33 of the conveying snow and is lined with sheet steel 34, for example.
In the present case, the casing 33 of the screw conveyor 30 is firmly connected to a hopper 35, the shape of which differs from that shown in FIG. One wall 36 of the funnel is approximately parallel to the container wall or side wall 32 of the masonry 24, while the other funnel side 37 has a normal slope. In addition, the container 1 is set on the floor 26 of the walling 24 by means of a base 25.
A nozzle 38 protrudes into the opening 34 and ensures that the casing 33 of the conveyed snow is cooled. This cooling device, however, is only indicated schematically. It goes without saying that a correct cooling circulation device can also be provided, in which case the opening 34 must be correspondingly smaller or closed.
In contrast to the embodiments shown in FIGS. 1 to 3, where a conveyor chord is provided in each case, the embodiment according to FIG. 4 only shows agitator blades.
A protective tube 61, which is similar to the tube 4 (FIG. 1), protrudes vertically into the container 1 already described. This protective tube also contains an inner jacket 23 and an inner tube 62.
By means of a shovel-like extensions 63 attached to the protective tube 61, the bath of molten metal 2 is swirled through such that a suction occurs at the level of the mouth of the protective tube 64, which sucks the substance into the container 1. Independently of this, the shovel-like extensions 63 ensure that the substance introduced is finely distributed at the same time. The cooling device of the protective tube already provided in FIGS. 1 and 3 does not need to be described in detail, since it is the same as in the present example.
The protective tube 61 is connected to the inner tube at the point 65 in such a way that, if the inner tube 62 is set in rotation, the protective tube 61 also takes part in this rotation.
The already described bearing 13 of the inner tube must be designed to be particularly solid, since the precision of the operation of the entire device depends on its design. As already described, a belt pulley 66 is arranged at the upper end of the inner tube 62, which for example can look like a shell or merely has a larger bore in the middle. As already described, the hopper 16 is fastened by means of a rod 67.
This funnel protrudes loosely into the inner tube 62. Also in this example, a mandrel or finger 68 is attached to the inner tube, which also serves to ensure that the substance to be introduced does not suffer from any jamming on the funnel neck 69.
The belt pulley 66 is, as already be veryieben, driven by an electric motor by means of a belt train.
The present example can also be modified in that the inner tube itself is mounted in a stationary manner and that only the protective tube 61 is set in rotation by the electric motor. In this case, the inner tube 62 would have to be correspondingly well sealed at the lower end with the protective tube 61 in such a way that the protective tube can roll off the inner tube.
The promotion of the substance to be introduced can be increased by suitable measures, namely by lengthening the column of the goods to be introduced upwards by lengthening the inner tube 62 or enlarging the funnel 16. This increases the static pressure and helps with the introduction of the substance.
FIG. 5 illustrates an exemplary embodiment, where the conveyance, as in FIGS. 1 to 3, is carried out by a tendon, the continuous stirring, however, by the movement which is exerted on the metal bath when using electric induction furnaces. For the purpose of constructing and operating such induction furnaces, emphasis is placed on ensuring that the bath movement is large enough to achieve the required stirring effect. This can be achieved, for example, by choosing a low frequency of the heating current and / or by using a greater overall height for the induction coil.
This essentially applies to the induction crucible furnace to be used. But it can also be a differently constructed induction furnace, e.g. B. a channel furnace can be used. In the embodiment shown in FIG. 5, in which an induction crucible furnace is used, the container 70 is surrounded by the water-cooled induction coil 71. The Alagnetjoeh 72 should prevent an induction loss to the outside. The ring currents induced in the metal bath generate the bath movement indicated by lines 73, which is used to stir and distribute the powdered substances introduced.
For the sake of completeness, the furnace jacket 74 and the thermal insulation 75 consisting, for example, of sehamot, are drawn in in FIG.
In the embodiment shown in FIG. 6, the container 1 contains two nozzles 80 in the side walls, into the compressed air or in the case of air-sensitive liquids, e.g. B.
Metals, a dry inert gas such as nitrogen is blown in. Of course, more nozzles can also be used. However, it should prove to be two-fold to provide at least two nozzles, since otherwise it would be difficult to distribute the material brought in.
The delivery device for the substance to be introduced is otherwise completely similar to the embodiment of the delivery device shown in FIG. This exemplary embodiment only differs from the one shown in FIG. 2 in that the distribution or fine distribution of the introduced material takes place by means of compressed air or the like.
In the embodiment shown in FIG. 7, the conveying device is again the same as that of FIG. 6 or FIG. 3, but the distribution is carried out differently in this embodiment.
The distribution or fine distribution is achieved by the fact that a rod or
Shaft 81 attached punch 82 is set in a vertical reciprocating motion.
The shaft 81 is held above the container closure in bearings 83 in such a way that only an up and down movement of the shaft 81 is possible. A connecting rod 84 is connected via a joint in the shaft 81, which in turn is set in motion by means of a crank 85 by a chain wheel 86.
As a result, the rotational movement of the chain wheel 86 is converted into an up and down movement of the shaft 81 or of the punch 82.
The chain wheel 86 is connected to a chain wheel 88 of a motor 89 ′ by means of a chain 87. This geared motor is connected to the belt pulley 40 of the conveying device in a manner not shown by means of a suitable transmission. However, the conveying device can also be driven by a separate motor.
In the example shown in FIG. 8, instead of the one punch 82 provided in FIG. 7, two further plates are arranged on the rod 81, which serve to further increase the fine distribution of the material brewed by the forward tendon 9. The drive device for the up and down movement of the rod 81 with the punch 82 and the plates 84 is the same as in the example shown in Fig. 7, but the up and down movement is more hindered by the resistance of the bath of molten metal, so that the drive device must be made stronger. The drive device is similar to that shown in FIG.
FIG. 9 shows schematically an example of how the entire container 1, which contains the bath of molten metal 2 and the salt melt 3, can be set in rotation. This rotation is used to ensure that, if necessary, the distribution effect of the material introduced, z. B. in the examples shown in Figs. 1, 3, 4, 7 and 8, can be increased.
While in the example according to FIGS. 1, 3 and 4, the direction of rotation of the container is preferably opposite to the direction of rotation of the agitator blades 6, 28 and 63, the rotational direction to increase the distribution effect in the examples shown in FIGS. 7 and 8 is insignificant.
Of course, the container can also be rotated intermittently.
The container 1 rests on a plate 91.
Claws 92 protrude from the plate and encompass the underside 93 of the container 1.
Instead of the plate 91, a cross would also suffice, at the ends of which claws 92 are provided.
The plate 91 or the cross is supported by a cylinder-like stump 94 which is connected to a shaft 95. The shaft 95 has a substantially smaller diameter than the cylinder-like stump 94.
The cylinder-like stump 94 is mounted on a plate by a ball cage 96 in such a way that this bearing bears the entire weight of the container and the base of the container and at the same time allows the cylinder-like stump 94 to rotate.
The plate is at the same time the upper end of a bearing 98 consisting of two ball cages 97. The ball bearings 98 on the one hand allow rotation of the shaft 95 and on the other hand are so far away from each other that a firm and wobbly seat of the container is possible.
The lower end of the storage 98 is a plate 99 which rests on a base or foundation 100 of any type.
The direction of rotation for the shaft 95 is not described in more detail; it can be of any type.
In the example shown in FIG. 10, the conveyor string or conveyor device with cooling device is designed exactly like the conveyor device according to FIG. 3.
For fine distribution, on the other hand, in the present example a plate 102 is arranged in the direction of a rod 101 and executes a swinging movement as indicated by arrows 103.
The drive of the conveyor device or the conveyor tendon 30 is similar to the drive device indicated in FIG. For the swing motion of the plate 102 in the arrow direction 103, the shaft 101 is pivotably mounted about a fixed pivot point 104, a joint 105 being arranged below this pivot point at a suitable distance.
A connecting rod 106 engages in this joint by means of a bolt, for example, the other side of which is in turn attached to a crank disk 107 by means of a bolt. The crank disk is attached to the shaft of a geared motor 108.
While the drive of the conveyor device or the conveyor cord 30, as already mentioned above, can also be performed by a separate motor, it is also possible to drive the conveyor snow 30 by the gear motor 108 by means of a not shown transmission.
Finally, FIG. 12 shows a possible embodiment of the cooling device for the upper container closure. Even if this cooling device is pointed towards the example shown in FIG. 1, it is also suitable for most of the other embodiments.
The horizontal section made according to FIG. 12 through the cooling device of FIG. 1 shows the outer border 110 of the cooling device 22, in which air outlet holes 111 are provided in example 6. As indicated by arrows 112, the cooling air is introduced into the space between the upper wall 113 and lower wall 114 (FIG. 1), thereby cools the upper container closure, in particular the wall 114, and passes through the already described punch 111 from.
For the example shown in FIG. 1, only a central recess 115 needs to be provided so that the protective tube 4 can be guided freely through the upper and lower container walls. For the embodiments of FIGS. 2, 7 and 8, at least two recesses are to be provided.
At the recess 115, the cooling device is completed by an annular wall 116. The access of the cooling air can be effected by any means.
In terms of process, all embodiments have in common that the substances to be introduced and distributed are introduced into the liquid in a flowing stream against its hydrostatic pressure and that additional conveyance of this stream is provided.