DE2633054B1 - Vorrichtung zur Einleitung von Gasen in Fluessigkeiten enthaltende Reaktionsgefaesse - Google Patents
Vorrichtung zur Einleitung von Gasen in Fluessigkeiten enthaltende ReaktionsgefaesseInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Einleitung von Gasen in Flüssigkeiten enthaltende
Reaktionsgefäße, welche insbesondere thermisch beansprucht werden, vor allem Durchlaufbehälter für
Metallschmelzen, mittels eines gasdurchlässigen Körpers aus feuerfestem Material, welcher in einer
Metallhülse steckt, welche ihrerseits in der Wand des Reaktionsgefäßes verankert ist.
Seit der Einführung von Methoden zur Behandlung
ORIGINAL INSPECTED
von Metallschmelzen, bei denen Gase kontinuierlich in die Schmelze eingeleitet werden, hat es sich als
schwierig erwiesen, die dabei verwendeten gasdurchlässigen Einleitkörper aus feuerfestem Material leicht
auswechselbar und dennoch dicht in der Wand des Reaktionsgefäßes zu befestigen. Im Stand der Technik
ist deshalb zuerst versucht worden, die Einleitkörper dauerhaft in die aus Beton oder ähnlichen Werkstoffen
bestehende Wand der Reaktionsgefäße einzumauern. Dies hat den erheblichen Nachteil, daß beim periodisch [0
notwendigen Auswechseln der Einleitkörper die betreffende Wand des Reaktionsgefäßes vollständig zerstört
werden muß, was erhebliche Kosten, Zeitverlust und verminderte Standzeiten des betreffenden Reaktionsgefäßes
mit sich bringt.
Daher ist nach dem Stand der Technik weiter versucht worden, das Auswechseln des Einleitkörpers
zu erleichtern, indem man den Einleitkörper mit einer Metallhülse umgab, und diese ihrerseits in der einen
oder anderen Weise in der Wand des Reaktionsgefäßes verankerte. Die gestellte Aufgabe wurde indessen
dadurch nicht befriedigend gelöst, und es traten unerwünschte Nebeneffekte ein, welche Nachteile
gegenüber dem üblichen Einmauern des Einleitkörpers darstellten: Die Dichtigkeit der Vorrichtung konnte
durch die Verwendung einer Metallhülse nicht wesentlich verbessert, und das unerwünschte Entweichen von
Gas nicht wirksam behoben werden: Gegenüber dem unmittelbar in der Wand eingemauerten Stein weist eine
Vorrichtung, bestehend aus Einleitkörper, Metallhülse und Wand erheblich größere Differenzen der thermischen
Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Werkstoffe auf. Wird deshalb der Einleitkörper etwa
nach den Vorschriften von US-PS 28 11 346 oder US-PS 29 47 527 mittels Schrauben in der Metallhülse starr
verankert, so dehnt sich beim Aufheizen der Vorrichtung durch die Metallschmelze die Metallhülse erheblich
mehr aus als der Einleitkörper. Dadurch entsteht ein Zwischenraum zwischen Hülse und Einleitkörper, durch
den das Gas in der geschilderten Weise entweichen kann, bzw. in welchen die Flüssigkeiten aus dem
Reaktionsgefäß eindringen können, solange kein Gasüberdruck in dem Gaseinleitkörper herrscht.
Die Verwendung einer Metallhülse zwischen dem Einleitkörper und der Wand des Reaktionsgefäßes hat
darüber hinaus den Nachteil, daß die Metallhülse selbst durch die Kombination thermischer und chemischer
Effekte in Mitleidenschaft gezogen wird und daher vorzeitig verschleißt, und daß_ die Flüssigkeit im
Reaktionsgefäß durch das Metall der Hülse verunreinigt werden kann. Eine derartige Möglichkeit der Verunreinigung
ist insbesondere unerwünscht bei der Verwendung der Vorrichtung in einem Durchlaufbehälter für
hochgereinigte Metallschmelzen. Der unmittelbare Kontakt zwischen dem Metall der Hülse und dem Inhalt
des Durchlaufbehälters und die dadurch eröffneten Korrosionsmöglichkeiten schränkt die Anwendungsmöglichkeiten der Vorrichtung von vornherein erheblich
ein und schließt die Begasung stark aggressiver Flüssigkeiten, wie beispielsweise starker Säuren, bei
höherer Temperatur aus.
Auch das Problem der leichten Auswechselbarkeit der Einleitvorrichtung darf nach dem Stand der Technik
nicht als gelöst betrachtet werden: Zwar sind Vorrichtungen beschrieben worden, bei welchen die Metallhülse
an der Außenwand des Reaktionsgefäßes mittels Schrauben befestigt ist (US-PS 28 71 008, Fig. 5). Diese
Vorrichtung trägt aber dem Umstand keine Rechnung, daß die Metallhülse als guter thermischer Leiter in
unmittelbarem Kontakt mit der heißen Flüssigkeit im Innern des Durchlaufbehälters steht, und daß sich daher
während dem Betrieb der Anlage ein, entsprechend den Umständen, steiler Temperaturgradient in der Längsachse
der Hülse einstellt. Die resultierende thermische Ausdehnung der Hülse in ihrer Längsrichtung ist größer
als diejenige der sie umgebenden Werkstoffe der Wand des Reaktionsgefäßes, bzw. des Einleitkörpers. Dies
führt zu einer relativen Bewegung der Hülse gegenüber ihrer Umgebung und, falls dieselbe in der in US-PS
28 71 008, Fig. 5 angegebenen Art sowohl in der Wand als auch im Stahlmantel des Reaktionsgefäßes starr
verankert ist, zu entsprechenden Spannungen und allenfalls Rissen.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabenstellung zugrunde, eine Vorrichtung zur Einleitung von Gasen in
Reaktionsgefäße zu konstruieren, welche den dargestellten Stand der Technik verbessert. Im einzelnen
bedeutete dies: Die Vermeidung der schwierigen Auswechselbarkeit der festgemauerten Vorrichtung; die
Vermeidung des unmittelbaren Kontaktes zwischen Metallhülse und Inhalt des Reaktionsgefäßes sowie eine
Minimierung thermischer Effekte in der Metallhülse und zwischen Metallhülse und Umgebung zur Verbesserung
der Dichtigkeit der Vorrichtung.
Diese Aufgabe ist dadurch gelöst worden, daß in der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Wand des Reaktionsgefäßes
aus drei Schichten besteht, einer starren Innenschicht aus feuerfestem Material, einer lockeren
Mittelschicht aus Schüttmaterial und einem Mantel aus Metall, daß die Metallhülse von außen her bis in diese
lockere Mittelschicht hineinreicht, daß die starre Innenschicht und der gasdurchlässige Einleitkörper
unmittelbar aneinandergrenzen und daß die Mantelfläche des gasdurchlässigen Einleitkörpers eine dauerhafte
aufgebrachte, weitgehend gasdichte Schicht aus keramischem Material aufweist.
Der Aufbau der Wand des Reaktionsgefäßes aus drei Schichten ermöglicht eine hinreichend dichte Verankerung
des Einleitkörpers in der starren Innenschicht, die Absorption allfälliger kleinerer thermomechanischer
Effekte der Metallhülse in der lockeren Mittelschicht, und schließlich die einfache und leicht auswechselbare
Befestigung der gesamten Vorrichtung an der metallischen Außenwand des Reaktionsgefäßes. Die Tatsache,
daß die Metallhülse um die Hälfte kürzer als im Stand der Technik ausgeführt ist, vermeidet den unmittelbaren
Kontakt der Hülse mit dem agressiven Inhalt des Reaktionsgefäßes, verhindert dadurch die Korrosionsschäden vollständig und vermindert die thermische
Ausdehnung der Hülse erheblich. Der Umstand, daß im thermisch am stärksten belasteten Bereich der starren
Innenwand des Reaktionsgefäßes nur noch keramische Materialien mit vergleichbaren thermischen Ausdehnungskoeffizienten
aneinanderstoßen, jedoch kein Metall mehr verwendet wird, verhindert die im Stand der
Technik auftretenden thermisch bedingten Undichtigkeiten zwischen der Innenwand des Reaktionsgefäßes
und dem Einleitkörper.
Schließlich sorgt die weitgehend gasdichte Beschichtung des Mantels des Einleitkörpers aus feuerfestem
Material dafür, daß an unerwünschten Stellen aus dem Einleitkörper nur noch Gasspuren austreten können.
Verschiedene Ausführungsformen einer nach der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung zur Gaseinleitung
sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es stellen dabei dar:
Fig. 1—5 verschiedene Gaseinleitvorrichtungen im
Längsschnitt, deren Einleitkörper als Kegelstumpf ausgebildet ist, und die sich durch die Art der
Befestigung des Einleitkörpers in der Metallhülse unterscheiden,
Fig.6 eine Gaseinleitvorrichtung im Längsschnitt, deren Einleitkörper als Zylinder ausgebildet ist,
F i g. 7 eine veränderte Einzelheit A in der Gaseinleitvorrichtung
gemäß F i g. 6.
Die Einleitvorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Metallhülse 1, dem Einleitkörper 3 aus porösem
feuerfestem Material und einem Metalldeckel 4 an der der Außenwand 18 des Reaktionsgefäßes zugewandten
Seite. Das einzuleitende Gas wird in einer Bohrung durch den Deckel 4 eingeführt, gelangt in einen
Vorraum und von dort in den Einleitkörper 3, wo es fein
verteilt wird. Diesen Einleitkörper 3 verläßt das Gas in Form von feinen Blasen an der Oberfläche der der
Innenwand des Reaktionsgefäßes zugewandten Stirnseite.
Die Wand (14,17,18) des Reaktionsgefäßes, in der die Vorrichtung verankert ist, besteht dabei aus drei
Schichten verschiedenen Materials: Einer starren Innenschicht 17 aus feuerfestem Beton, einer mehr oder
weniger lockeren, feingestampften Mittelschicht 14 und einer das gesamte Reaktionsgefäß umgebenden starren
Außenwand aus Metall 18. Die Metallhülse 1 der Einleitvorrichtung reicht von außen her bis in die
lockere Zwischenschicht 14. Da sie nicht durch die ganze Wand des Reaktionsgefäßes hindurchgeführt
wird und daher nicht im Kontakt mit dem Inhalt des Reaktionsgefäßes steht, wird einerseits verhindert, daß
die Hülse als guter Wärmeleiter sich zu stark aufheizt, anderseits, daß sie durch den Inhalt des Behälters
korrodiert wird. Die dennoch auftretende, geringe thermische Ausdehnung der Hülse 1 kann durch die
lockere Zwischenschicht 14 weitgehend aufgenommen werden.
Durch den Umstand, daß an der thermisch am
stärksten beanspruchten Innenseite 17 der Einleitkörper 3 unmittelbar an diese angrenzt und dadurch
Materialien von ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aneinanderstoßen, werden größere Undichtigkeiten
infolge verschiedener thermischer Ausdehnung der Materialien vermieden. Sollten dennoch
geringfügige Undichtigkeiten zwischen Wand 17 und Einleitkörper 3 auftreten, so sorgt eine weitgehend
gasdichte Beschichtung der Mantelfläche des Einleitkörpers 3 aus keramischem Material dafür, daß das Gas
vorwiegend an der hierfür vorgesehenen Stirnseite des Einleitkörpers 3 und in Form feinverteilter Blasen
austritt, und nur in verschwindend geringer Menge zwischen Einleitkörper 3 und der Wand (14, 17) des
Reaktionsgefäßes.
Die Befestigung der Vorrichtung in der Wand des Reaktionsgefäßes erfolgt in der in Fig.l und 2
dargestellten Anordnung folgendermaßen: Der äußere Rand der Metallhülse 1 ist mit einer kreisringförmigen
Metallscheibe 15 verschweißt, welche mehrere Bohrungen zur Aufnahme von Schrauben 5 aufweist Diese
Metallscheibe 15 wird durch die Schrauben 5 mit der metallischen Außenwand 18 des Reaktionsgefäßes
verbunden. Sind besonders große thermische Effekte beim Aufheizen des Reaktionsgefäßes zu erwarten, so
können die Schrauben 5 noch zusätzlich auf gewölbten
Federscheiben 10 nach DIN 137 gelagert werden. Zwischen der Metallscheibe 15 und dem äußeren
Mantel 17 können Asbestschnüre 12 eingebaut werden. Die Metallhülse 1 paßt in entsprechende Durchführungen
in der Wand des Reaktionsgefäßes und reicht bis in die lockere Mittelschicht 14 hinein. Sie weist entweder
einen kegelmantelförmigen Abschnitt mit daran anschließendem hohlzylindrischem Abschnitt in Richtung
der Außenwand 18 auf (so in F i g. 1 —5), kann aber auch einfach als Hohlzylinder ausgebildet sein (F i g. 6).
Zwischen der Metallhülse 1 und der lockeren Zwischenschicht 14 kann zur Dichtung und Wärmeisolation
eine Schicht aus feuerfestem Isoliermaterial 2
ι ο verwendet werden. Zwischen Metallhülse 1 und Einleitkörper 3 wird die Dichtung aus einem in eine
entsprechende Ausnehmung der Hülse passenden Dichtungsring 20 aus elastischem Material gewährleistet und durch eine weitere Schicht 21 aus Isoliermate-
rial ergänzt.
Der eigentliche Einleitkörper 3 besteht aus porösem, feuerfestem Material, beispielsweise Zirkönsilikat. Der
Kegel- bzw, Zylindermantel ist, wie bereits erwähnt, mit einer kompakten weitgehend gasdichten Schicht aus
keramischem Material umgeben und entspricht in seiner Form einerseits der Hülse 1, anderseits der Durchführung in der Innenschicht 17 der Wand des Reaktionsgefäßes.
Dieser Einleitkörper 3 wird in den Vorrichtungen gemäß F i g. 1 und 2 folgendermaßen montiert: Vorerst
wird er lose in die Hülse 1 eingesetzt und dabei, falls erforderlich, die erwähnten Dichtungen 20 und 21
zwischen Hülse und Einleitkörper angebracht. Darauf wird eine vorgegebene Anzahl Tellerfedersäulen aus
wechselsinnig aneinandergereihten Einzeltellern 11 und einem Zentralbolzen 8 vorbereitet und in die hierfür
vorgesehenen Bohrungen eines metallischen Zwischenbodens 9 eingesetzt. Dieser letztere wird anschließend
unter Druckanwendung auf die Höhe der Ringnut 16 gebracht und auf dieser Höhe durch einen in die Ringnut
passenden Seeger-Ring 7 arretiert. Die im übrigen funktionell entsprechenden Vorrichtungen gemäß
Fig.l und 2 unterscheiden sich dadurch, daß nach F i g. 1 die einzelnen Zentralbolzen 8 der Tellerfedersäulen
11 "an ihrer dem Einleitkörper zugewandten Seite
eine kreisrunde Metallplatte aufweisen und unmittelbar auf dem Einleitkörper 3 aufliegen, während gemäß
Fig.2 die einzelnen Zentralbolzen8 an ihrer dem
Einleitkörper zugewandten Seite mit einem metallischen Kreisring 24 verbunden sind, welcher seinerseits
auf dem Einleitkörper 3 aufliegt. Eine Dichtung aus elastischem Material 23 schließt die Fuge zwischen
Kreisring 24, Einleitkörper 3 und Hülse 1. Die Reihenfolge der Schritte beim Montieren von Hülse 1 und
Einleitkörper 3 in der Wand des Reaktionsgefäßes ist dabei beliebig. Es macht keinen Unterschied, ob zuerst
die Hülse 1 in der Wand befestigt wird und erst anschließend der Einleitkörper 3 eingesetzt wird, oder
ob zuerst der Einleitkörper 3 in der Hülse 1 montiert wird und erst hinterher die gesamte Vorrichtung in der
Wand befestigt wird. Die beschriebene Verwendung eines Seeger-Ringes ermöglicht es, den porösen
Einleitkörper 3 jeweils unter Belassung der Metallhülse
1 in der Wand des Reaktionsgefäßes auszuwechseln. Die gesamte Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2
wird nach außen durch einen kreisrunden Metalldeckel 4 verschlossen: Dieser enthält eine zentrale Bohrung 19
zur Einführung des Gaseinleitrohres und weist an seinem Rand einen Wulst 6 auf, welcher in eine
entsprechende Ausnehmung der Metallscheibe 15 paßt, erforderlichenfalls unter Verwendung einer entsprechenden,
aus einem geeigneten Werkstoff bestehenden, kreisringförmigen Dichtung 13.
Das eingepreßte Gas gelangt durch die zentrale
Das eingepreßte Gas gelangt durch die zentrale
Bohrung 19 in einen von Deckel 4 und Metallhülse 1 gebildeten Vorraum, darauf durch einige weitere
Bohrungen 22 im Zwischenboden 9 in einen weiteren Vorraum, welcher die Tellerfedersäulen 11 enthält, und
von dort in den eigentlichen gasdurchlässigen Einleitkörper 3. In den Poren desselben wird das Gas fein
verteilt und tritt durch die gesamte Stirnseite des Einleitkörpers in das Reaktionsgefäß. Weitere konstruktive
Möglichkeiten ergeben sich durch Verwendung eines dauerhaft mit dem Deckel 4 verbundenen
Hohlzylinders (Hülse) 27, welcher die Tellerfedersäulen in F i g. 1 und 2 ersetzt. Der Hohlzylinder 27 paßt in den
zylindrischen Teil der Hülse 1 (Fig.3—5) und wird
durch verschiedenartige Dichtungen ergänzt, welche einen gasdichten Abschluß zwischen Einleitkörper 3,
Hülse 1 und Hohlzylinder 27 gewährleisten.
In der Vorrichtung gemäß F i g. 3 weist der Hohlzylinder 27 eine abgeschrägte Oberkante auf, in welche ein
Dichtungsring 25 paßt. Der Querschnitt derselben ist derart gewählt, daß er einen Doppeldichtungseffekt
ergibt und einen Austritt des Gases, einerseits zwischen dem Hohlzylinder 27 und dem Einleitkörper 3,
andererseits zwischen Hohlzylinder 27 und Hülse 1, verhindert. Daneben kann ein zusätzlicher Dichtungsring
26 zwischen dem Dichtungsring 25 und der Stirnseite des Einleitkörpers 3 vorgesehen werden.
In der Vorrichtung gemäß Fig.4 wurde die
Wandstärke des Hohlzylinders 27 größer gewählt und wiederum ein Kreisring 30 aus einem geeigneten
Werkstoff zwischen Hohlzylinder 27 und Einleitkörper 3 angebracht. Die Dichtung zwischen Hülse 1 und
Einleitkörper 3 kann in dieser Anordnung wiederum durch eine Isolierschicht 21 ergänzt werden.
Zusätzlich kann in dieser Anordnung noch eine Dichtung 28 aus elastischem Material verwendet
werden, welche in entsprechende Ausnehmungen von Hülset und Hohlzylinder 27 paßt
Dieses System von Dichtungen wurde in der Vorrichtung nach F i g. 5 noch dadurch vereinfacht, daß
zwischen den oberen Rand des Hohlzylinders 27 und den Einleitkörper 3 zwei einzelne kreisringförmige
Dichtungen aus Isoliermaterial 29 gelegt wurden und zwischen denselben ein dritter Kreisring 26 angebracht
wurde. Die Abdichtung zwischen Hülse 1 und Einleitkörper 3 wird auch in dieser Anordnung durch
eine Isolierschicht 21 ergänzt. Die Vorrichtungen gemäß Fig.3 bis 5 haben gegenüber dem Stand der
Technik den Vorteil, daß der Druck zur Arretierung des Einleitkörpers 3 nicht im Zentrum, sondern an der
Peripherie des Einleitkörpers ausgeübt wird, was eine bessere Abdichtung gewährleistet.
Eine konstruktive Alternative ergibt sich durch die Verwendung eines zylindrischen Einleitkörpers 3
(Fig.6 und 7), welcher an seiner dem Innern des
Reaktionsgefäßes zugewandten Seite einen weiteren zylindrischen Abschnitt kleineren Durchmessers aufweist.
Dieser Einleitkörper paßt in den vorstehenden Rand der Innenschicht 17, welche erforderlichenfalls
noch durch einen Ring aus feingeriebenem Beton 32 verstärkt werden kann. An der Übergangsstelle
zwischen den beiden zylindrischen Abschnitten des Einleitkörpers kann eine Dichtung 31 angebracht
werden, welche ein Austreten von Gas zwischen Innenwand 17 und Einleitkörper 3 verhindert. Die
Verwendungeines Einleitkörpers 3, dessen Manteloberfläche
mit einem geeigneten Material dauerhaft versiegelt ist, hat sich als wertvoll zur weiteren
Verminderung der Gasverluste erwiesen, da diese insbesondere bei Verwendung von Argon oder anderen
Edelgasen wirtschaftlich erheblich ins Gewicht fallen.
Bei Verwendung von Einleitkörpern aus Zirkonsilikat wurden dabei ausgezeichnete Resultate durch Versiegelung
mit Asbestfaserzement verschiedener Qualitäten und mit Aluminiumsilikatfaserzement erzielt. Dabei
wurde eine weniger als einen Millimeter dicke Schicht des Materials durch eine geeignete Technik (Spachteln,
Pinseln, Spritzen) auf den Mantel des Einleitkörpers aufgetragen und anschließend entweder nur während 1
bis 2 Stunden bei 120 bis 2000C getrocknet, oder
zusätzlich während 2 oder mehr Stunden bei einer der betrieblichen Anwendung entsprechenden Temperatur,
beispielsweise zwischen 600 und 10000C, eingesintert. Die Verwendung derartig versiegelter Einleitkörper
gestattet es, bei dem verwendeten experimentellen Druck von 300 mm H2O und bei Verwendung von
Einleitkörpern, bei denen das Verhältnis zwischen Fläche der Stirnseite und Fläche des Mantels rund 1 :3
betrug, das Verhältnis zwischen dem an der Stirnseite austretenden Gasfluß pro Zeiteinheit und dem durch
den Mantel austretenden Gasfluß pro Zeiteinheit von A0=0,3 um einen Faktor zu erhöhen, welcher bei
geeigneter Auswahl des Materials und der Auftragungstechnik einen Wert von Ai : A0 = 10 überstieg (vgl.
Tabelle, S. 18).
Einfluß der Versiegelung von Gaseinleitkörpern auf die Gasverluste durch den Kegel-(Zylinder-)Mantel.
Verwendeter experimenteller Gasdruck 300 mm H2O,
Flächenverhältnis Stirnseite : Mantel ca. 1:3,
Material des Gaseinleitkörpers: Zirkonsilikat,
Trocknung: 12 Stunden bei 1200C, Sinterung: mindestens 1 Stunde bei 8000C.
| Versiegelungsmaterial | Durchfluß | Stirnseite, | Mantel | Verhältnis Ao | Durchfluß | Stirnseite, | Mantel | Verhältnis A1 | Versiege- |
| Stein unbehandelt (It/Min.) | Stein behandelt (It/Min.) | lungs- effolrt |
|||||||
| Stirnseite | 7,0 | 0,314 | Stirnseite | 1,0 | 4,0 | CIIcKl Ai/Ao |
|||
| Asbestzement | 6,5 | 0,323 | 1,0 | 3,8 | |||||
| gespachtelt | 2,2 | 7,0 | 0,314 | 4,0 | <l,0 | >4,2 | 12,74 | ||
| gespritzt | 2,1 | 3,8 | 11,76 | ||||||
| gepinselt | 2,2 | 7,0 | 0,329 | 4,2 | 1,3 | 1,462 | >13 | ||
| Aluminiumsilikatzement | 5,2 | 0,538 | <l,0 | >2,6 | |||||
| gespachtelt | 2,3 | 6,5 | 0,308 | 1,9 | <l,0 | >4,1 | 4,44 | ||
| gespritzt | 2,8 | 2,6 | > 4,8 | ||||||
| gepinselt | 2,0 | 4,1 | >13 | ||||||
| 709 537/514 |
In einem betrieblichen Anwendungsbeispiel wurde mit einer Vorrichtung gemäß F i g. 1 Argon in eine
Aluminiumschmelze eingeblasen. Der Gasdruck in der Vorkammer vor dem Einleitkörper betrug 1 bis 3 atü,
die Durchflußmenge 3,3 Nm3/Std. m2 (Schmelzoberfläche)
im Dauerbetrieb und die Temperatur der Aluminiumschmelze 710° C. Der Einleitkörper bestand
aus Zirkonsilikat, die Hülse aus Stahl und die Wand des Reaktionsgefäßes aus einer Schicht feuerfestem Zement,
einer lockeren Zwischenschicht aus Kalziumsilikatfaser mit einem Bindemittel und einem Stahlmantel.
Gegenüber der Einleitvorrichtung mit eingemauertem
10
Einleitkörper konnte der Gasverlust bei gleichbleibender Qualität des gereinigten Metalls um 50% im
Dauerbetrieb reduziert werden. Nach erfolgter Montage erwiesen sich die erfindungsgemäßen Vorrichtungen
als praktisch wartungsfrei, während bei eingemauerten Einleitkörpern häufig Undichtigkeiten repariert werden
mußten. Während eingemauerte Steine nach drei Monaten im Dauerbetrieb ausgewechselt werden
mußten, erwiesen sich die erfindungsgemäßen Einleitkörper noch nach sechs Monaten als völlig funktionstüchtig.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (18)
1. Vorrichtung zur Einleitung von Gasen in Flüssigkeiten enthaltende, thermisch beanspruchte
Reaktionsgefäße, wie Durchlaufbehälter für Metallschmelzen, unter Verwendung eines gasdurchlässigen
Körpers aus feuerfestem Material, welcher in einer in der Wand des Reaktionsgefäßes verankerten
Metallhülse steckt, dadurch ge kennzeichnet,
daß die Wand des Reaktionsgefäßes drei verschiedene Schichten aufweist, nämlich eine
starre Innenschicht (1?) aus feuerfestem Material, eine lockere Mittelschicht (14) aus Schüttmaterial
und einen Mantel (18) aus Metall, daß die Metallhülse (1) von der Außenseite her bis in die
lockere Mittelschicht hineinreicht, daß die starre Innenschicht (17) und der gasdurchlässige Einleitkörper
(3) unmittelbar aneinandergrenzen und daß die Mantelfläche des gasdurchlässigen Einleitkörpers
eine dauerhaft aufgebrachte, weitgehend gasdichte Schicht aus keramischem Material aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des gasdurchlässigen
Einleitkörpers (3) kreisförmig ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gasdurchlässige Einleitkörper
(3) als Kegelstumpf ausgebildet ist, welcher auf der Seite größeren Querschnitts einen kurzen
zylindrischen Abschnitt aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gasdurchlässige Einleitkörper
(3) aus zwei zylindrischen Abschnitten verschiedenen Querschnitts besteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung zwischen Metallhülse (1)
und gasdurchlässigem Einleitkörper (3) an dem Übergang zwischen zwei zylindrischen Abschnitten
verschiedenen Querschnitts mittels eines Metallringes (31) hergestellt wird.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gasdurchlässige
Einleitkörper (3) und die Metallhülse (1) unter Federdruck regulierbar und auswechselbar verbunden
sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Federdruck durch mindestens ein
Tellerfederpaket (11) mit mehreren gegensinnig aneinander abgestützten Tellerfederpaaren ausgeübt
wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das oder jedes Tellerpaket (11) an
einer gelochten Metallscheibe (9) verankert ist, welche ihrerseits mittels eines Seeger-Ringes (7) in
einer Ringnut (16) der Innenseite der Metallhülse (1) arretiert ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein das oder jedes
Tellerfederpaket (11) führender Bolzen (8) an seiner dem gasdurchlässigen Körper (3) zugewandten Seite
mit einer metallenen Kreisringscheibe (24) verbunden ist, und daß eine Abdichtung zwischen
Metallhülse (1), gasdurchlässigen Einleitkörper (3) und Kreisringscheibe (24) durch eine ringwulstförmige
Dichtung (23) aus feuerfestem, plastisch verformbarem Material erzielt wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülse (1) an ihrer dem Mantel (18) des Reaktionsgefäßes
zugekehrten Seite mit einer Ringscheibe (15) verbunden ist, welche ihrerseits durch Schrauben mit
dem Mantel (18) des Reaktionsgefäßes verbunden ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülse (1) an ihrer dem metallischen Mantel (18) des Reaktionsgefäßes
zugekehrten Seite mit einer Metallplatte (4) lösbar verbunden ist, welche eine oder mehrere
Bohrungen (19) aufweist, durch welche das Gas in den gasdurchlässigen Einleitkörper (3) eingeleitet
wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte (4) mit einem
metallenen Hohlzylinder (27) unlösbar verbundenist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung zwischen Metallhülse
(1), gasdurchlässigem Einleitkörper (3) und Hohlzylinder (27) durch einen Ring (25) erzielt wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ring (25) und der
Stirnseite des Einleitkörpers (3) eine zweite, kreisringförmige Dichtung (26) vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung zwischen gasdurchlässigem
Einleitkörper (3) und Hohlzylinder (27) durch einen Kreisring (30), die Dichtung
zwischen Metallhülse (1) und Hohlzylinder (27) durch einen Ring (28) und die Dichtung zwischen
Metallhülse (1) und gasdurchlässigem Einleitkörper (3) durch eine Schicht (21) aus Isoliermaterial
erzielt wird.
16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung zwischen gasdurchlässigem
Einleitkörper (3) und Hohlzylinder (27) durch einen Kreisring (26) und zwei kreisringförmige
Schichten (29) aus Isoliermaterial und die Dichtung zwischen Metallhülse (1) und gasdurchlässigem
Einleitkörper (3) durch eine Schicht (21) aus Isoliermaterial erzielt wird.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
16, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Innenschicht (17) des Reaktionsgefäßes mit einem
Ring (32) aus feingeriebenem Beton verstärkt ist.
18. Verfahren zur Herstellung des gasdurchlässigen Einleitkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis
17, dadurch gekennzeichnet, daß eine durchgehende Schicht von feuerfestem Silikatfaserzement auf den
Mantel des unbehandelten Einleitkörpers (3) aufgetragen wird und diese während mehreren Stunden
bei einer Temperatur von 600 bis 10000C gesintert
wird.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH683576A CH625040A5 (de) | 1976-06-01 | 1976-06-01 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0019155A1 (de) * | 1979-05-10 | 1980-11-26 | BASF Aktiengesellschaft | Vorrichtung zum Entstauben von Gasen |
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| WO1996028267A1 (de) * | 1995-03-11 | 1996-09-19 | Doetsch Lorenz | Spülstein zum einleiten von gasen und/oder feststoffen in metallschmelzen |
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| EP0030501B1 (de) * | 1979-12-10 | 1983-11-23 | INSTITUT DE RECHERCHES DE LA SIDERURGIE FRANCAISE (IRSID) France | Poröses feuerfestes Element und Verfahren zur Herstellung |
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