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Drehrohrofen zum Schmelzen von Messing.
Die Erfindung betrifft Hilfsmittel zum Schmelzen von Messing.
Da der Schmelzpunkt von Messing ausserordentlich hoch ist und da. es, um Messinggussstücke zu fertigen, erforderlich ist, das geschmolzene Messing sehr stark zu erwärmen, um es leicht fliessbar zu machen, ist es üblich gewesen, Schmelzlöpfe zu verwenden, bestehend aus einer Zusammensetzung von Graphit oder Ton. Diese Materialien sind schlechte Wärmeleiter, so dass die Kosten für das Brennmaterial sehr hoch werden.
Um an Wärme zu sparen, hat man sich verschiedener Grossen oder Töpfe verschiedener Abmessungen bedient, wenn es sich darum handelte, verschiedene Quantitäten von Messing zum Schmelzen zu bringen, und zwar bediente man sich dann immer nur des kleinsten Tiegels für die Handarbeit. Infolge der grossen Wärmeeinwirkung wird der Tiegel sehr bald vernichtet.
Wollte man Messing in einem gewöhnlichen Metalltopf zum Schmelzen bringen, so wurde man finden, dass der Metalltopf der Wärmeeinwirkung nicht so erfolgreich widerstehen kann wie ein Graphittiegel und dass die Gefahr besteht, dass beim Überhitzen des Messings im Metalltopf dieser Topf selbst zum Schmelzen gebracht wird. Es ist jedoch sehr wünschenswert, einen Metalltopf oder-tiegel zur Verfügung zu haben, der eine hohe Leistungsfähigkeit besitzt und sparsam im Gebrauch mit Bezug auf das Brennmaterial ist.
Mit Hilfe des nach vorliegender Erfindung geschaffenen Schmelztopfes oder-tiegels ist man in der Lage, Messing zu schmelzen und zu überhitzen mit weniger als der Hälfte von Brennmaterial, welches bei Verwendung von Graphittiegeln erforderlich ist. Die Gefahr, den Metalltopf zum Schmelzen zu bringen, wird dadurch vermieden, dass eine langgestreckte Metallflasche als Topf verwendet wird, deren Enden aus einem harten, widerstandsfähigen Material bestehen, und dass die Flasche eine gleichmässige langsame Umdrehung um ihre Längsmittel- Unie erhält, so dass sie selbst an irgendeiner Stelle nicht zu sehr der Einwirkung der Wärme unterworfen und mithin jedes Schmelzen oder Aufweichen des Rohres vermieden wird. Die Flasche kann in liegender Stellung gehalten werden, um bequem gefüllt und entleert zu werden.
Die Wärme kann dann auf den oberen Wärme absorbierenden Teil der Flasche entfernt von dem innen liegenden Arbeitsgut zur Einwirkung gebracht werden, wobei die Decke der Flasche leicht angewärmt wird und bei der Umdrehung der Flasche nach unten gelangt, wo dieser Teil der Flasche mit dem Metall in Berührung gelangt und dieses zum Schmelzen bringt.
Infolge der guten Leitungsfähigkeit der Flasche kann das Schmelzen des Messings mit geringen Kosten ausgeführt werden. Der Schmelztopf oder-tiegel kann eine erhebliche Länge im Verhältnis zum Durchmesser erhalten, wodurch die Wärme äusserst vorteilhaft ausgenutzt wird, da. ein langer, dünner Körper oder eine lang ausgestreckte Masse des zu behandelnden Materials der Wärme leichter zugänglich ist und schneller geschmolzen wird und auch ein langgestreckter Metalltiegel von verhältnismässig geringem Durchmesser sich als wirkungsvoller zum Schmelzen des innen befindlichen Arbeitsgutes erweist, als dies bei den bisher üblichen kurzen Metalltropfen von grossem Durchmesser der Fall ist.
Die Metallflasclie hat noch den Vorteil, dass sie sich mit dem Kupfer oder mit dem Zink, aus welchem das Messing besteht, nicht so leicht amalgamieren oder legieren kann.
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.-Es können Gasflammen in Anwendung kommen, die bei der Drehbewegung der Flasche gegen sie gerichtet sind. Wenn der Schmelzvorgang beendet ist, kann die Flasche um Zapfen gewendet werden, um das geschmolzene Metall auszugiessen, zu welchem Zweck die Flasche in einem Gasofen entsprechend gelagert sein kann, so dass sie durch den Wärter gekippt werden kann.
Da die Flasche dicht verschlossen wird, so kann ein inneres Oxydieren nicht stattfinden.
Auch können Luft oder schädliche Gase nicht mit dem Arbeitsgut in Berührung kommen.
Im Innern kann ein Druck erzeugt werden, welcher den Siedepunkt des schmelzenden Messings erhöht, ohne'den Schmelzpunkt selbst zu erhöhen, d. h. der Druck des Gases auf das Arbeitsgut ist ein solcher, dass der Verdampfungspunkt des Zinks erhöht wird. Der Tiegel ist an seiner Mündung so verschlossen, dass das flüchtige Zink unter Druck gehalten wird.
Zweckmässig besteht die Flasche aus einer Legierung von Eisen und Chrom. Sie besitzt einen Boden oder ein geschlossenes Ende, von welchem sich ein Schaft oder eine Nabe erstreckt, die mit der Flasche aus einem Stück gegossen wird und einen so geringen Durchmesser besitzt, dass sie durch die Wandung des Ofens durchragen kann.
Am andern Ende ist die Flasche verengt und bildet einen Hals und ein Mundstück, welcher Hals gleichfalls durch eine Öffnung in der gegenüberliegenden Wandung des Ofens durchragt.
Im Ofen ist ein herausnehmbarer Teil angebracht, welcher die Öffnung aufnimmt, durch die der Flaschenhals durchragt. Dieser ringförmig gestaltete Teil kann zusammen mit der Flasche von dem Ofen abgenommen werden.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt einen Längshöhenschnitt einer zweckmässigen Ausführungsform eines Ofens. In dieser Figur ist die Schmelzflasche in waagerechter Lage in vollen Linien dargestellt, und die gekippte Lage ist durch strichpunktierte Linien angedeutet. Sie kann auch so gekippt werden, dass das geschmolzene Metall herausfliessen kann. Fig. 2 zeigt die Endansicht des Ofens, teilweise abgebrochen. Fig. 3 zeigt den Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1 in kleinerem Massstabe. Fig. 4 zeigt den Grundriss des Ofens mit den angeschlossenen Teilen, teilweise im Schnitt.
Der Ofen 10 hat zweckmässig eine zylindrische Gestalt und ist durch Zapfen 11 auf einem Gestell oder Bock 12 gelagert. Die Ofenkammer 13 erstreckt sich vom einen Ende zum andern und nimmt in ihrem Innern den Schmelztopf in der Form einer Flasche 14 auf, die sich in der Kammer 13 zu drehen vermag. Die Flasche besitzt eine zylindrische Form und liegt insbesondere in der Nähe des Bodens der Heizkammer, während im oberen Teil der Heizkammer Brenner 15 angebracht sind zum Zuführen eines Gemisches von Gas und komprimierter Luft, wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist. Die Flammen stossen gegen den oberen Teil der Schmelzflasche, welche infolge ihrer unausgesetzten Drehbewegung nicht ständig an einer Stelle der Einwirkung der Flammen ausgesetzt ist.
Die Flammen sind verhältnismässig lang und erzeugen eine Vorwärmung der Flasche, so dass diese nicht weich wird oder schmelzen kann.
Bei der Umdrehung der Flasche gelangt der oben vorgewärmte Teil der Flasche nach unten, wo eine Berührung mit dem Arbeitsgut im Innern der Flasche stattfindet. Das Arbeitsgut absorbiert die Wärme von der Flaschenwandung, so dass keine Stelle der Flasche über Schmelztemperatur des Messings angewärmt wird, so dass die Flasche unbeschädigt bleibt.
Mit ihren herausragenden Enden ruht die Flasche auf Rollen 16, 17 bzw. 18 und 19. Das geschlossene Ende 20 der Flasche kann halbkugelförmig gestaltet sein und besitzt hier einen Schaft 21, der durch eine entsprechend kleine Öffnung 22 in der Endwandung 23 des Ofens durchragt. Der Schaft 21 selbst ist an seinem äusseren Teil etwas verjüngt und bildet einen Drehzapfen 24, auf dem die Nabe 25 befestigt ist, welche eine Kreislauffläche 26 besitzt, mit der sie auf den Rollen 16 und 17 ruht. Des weiteren sitzt auf der Nabe ein Kettenrad 27, mit dessen Hilfe die'Flasche um ihre Längsmittellinie gedreht werden kann.
Die Öffnung 22 besitzt einen nur wenig grösseren Durchmesser als der Schaft 21, um Wärmeverluste nach Möglichkeit zu vermeiden.
Das andere Ende 28 der Flasche besitzt einen kleineren Durchmesser als die Flasche selbst und bildet somit einen Zapfen 29, der durch die Endwandung des Ofens durchragt und auf den Tragrollen 18 und 19 ruht. Um die Schmelzflasche zu füllen, kann der ganze Ofen teilweise aufgerichtet werden, so dass die Mündung 30 der Flasche eine Stellung einnimmt, in der das Material eingeworfen werden kann. Ist dies geschehen, so kann die Flasche wieder in die gewünschte Lage gesenkt werden, worauf das Anwärmen mit Hilfe von in Brand gesetzter Gas-Luft-Mischung von den Brennern 15 erfolgen kann.
Soll nur eine geringe Menge Messing geschmolzen werden, so kann die Flasche in der waagerechten Lage gehalten werden (Fig. 1), denn die Tatsache, dass. das offene Ende einen geringeren Durchmesser besitzt als die Flasche selbst, schafft eine Schulter 28, derzufolge eine beträchtliche Menge flüssigen
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Messings in der Flasche vorhanden sein kann, ohne dass diese Menge ausfliesst, und dieser Ansatz oder die Schulter hält das Messing in dem Hauptteil der Flasche, welcher noch im Innern der Feuerkammer liegt.
Da die Flasche im unteren Teil des Ofens liegt (Fig. 3), nimmt sie die meiste Wärme oben an ihrer Decke auf, und die Temperatur sinkt wieder, wenn die Flasche sich dreht und der angewärmte Teil mit dem Messing in Berührung kommt, wie durch die Linie 31 in Fig. 3 angedeutet ist.
Die Flasche mit ihrem Schaft 21, dem Zapfen 24 und dem Hals 29 sowie-dem Mundstück 30 bildet ein einziges Gussstück. Sie kann aus einer Legierung gefertigt sein, welche einem Überhitzen erfolgreich widersteht, dem das Messing nach dem eigentlichen Schmelzen unterworfen werden muss, ehe es zum Ausguss gelangt. Diese Legierung besteht aus Eisen und Chrom, u. zw. zweckmässig 65"/o Eisen und 35 % Chrom. Das Eisen kann 0-65 o/o Kohlen-
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oder darüber, was genügt zur Erzielung einer Wärme über 12220 C, bis auf welche das Messing vor dem Giessen überhitzt werden muss.
Der Schmelzpunkt des Messings ist 1055 C, das geschmolzene Messing muss aber bis 1066 C überhitzt werden, um leicht in eine Form gegossen werden zu können, denn das Messing ist zu träge in der Bewegung, wenn es gerade eben geschmolzen ist. Bisweilen ist die erforderliche Wärme des geschmolzenen Messings 12220 C oder innerhalb 111 C der Schmelztemperatur des Tiegels selbst. Der Unterschied zwischen dem Schmelzpunkt des Tiegels und dem höchsten Punkt, bis zu welchem das Messing geschmolzen werden muss, um dünnflüssig zu sein, ist nur gering.
Das Chrom amalgamiert oder legiert sich nicht mit dem Zink noch mit dem Kupfer oder mit dem Eisen. Diese Legierung hat eine genügende Kraft und Widerstandsfähigkeit, so dass, wenn die Temperatur bis zu dem gewünschten Messingschmelzpunkt steigt, die Flasche sich selbst trägt und die Form beibehält und nicht aufzuweichen vermag, solange sie sich dreht. Eine Flasche dieser Art kann ungefähr 160 Schmelzvorgänge über sich ergehen lassen, gegenüber 70 Schmelzvorgängen eines gewöhnlichen Graphittiegels. Das Metall besitzt eine sehr hohe Leitfähigkeit, es absorbiert die Wärme von dem Ofen sehr schnell und gibt sie leicht auf das Messinggut ab.
Der Schaft am Boden der Flasche hat die. Aufgabe, Wärme zu sparen ; er verringert die Möglichkeit, dass Wärme verlorengeht durch Strahlung nach aussen und ermöglicht auch die Anwendung einer kleinen Öffnung in der Wandung des Ofens.
Es leuchtet ein, dass eine grosse Ersparnis an Brennmaterial auch dadurch herbeigeführt wird,. dass die Enden der Flasche einen geringeren Durchmesser besitzen, dementsprechend auch die Öffnungen in der Ofenwandung klein sind. Der Hals der Flasche ist nur so gross, dass das zu behandelnde Material eingeführt werden kann. Ist die Flasche mit einer genügenden Menge zu schmelzenden Messings gefüllt, so wird der Deckel 32 auf die Mündung 30 der Flasche aufgesetzt und mit Hilfe der Haken 33 festgelegt, welche unter einen Rand 34 der Flasche greifen und durch Flügelschrauben 35 fest angezogen werden, so dass die Flasche genügend gasdicht abgeschlossen ist, um das verflüchtigt Zink auf einen beträchtlichen Druck über Atmosphäre ansteigen zu lassen.
Es wird daher auch der Siedepunkt des Metalls erhöht und verhindert, dass durch Verflüchtigung Verluste entstehen. An den Deckel kann ein Rohr 36 angeschlossen sein, um ein indifferentes Gas unter Druck in die Flasche einführen zu können, was unter gewissen Umständen wünschenswert sein kann.
Ofen und Schmelztopf können in waagerechter Lage, wie in Fig. 1 gezeigt ist, gehalten werden, oder sie können auch in eine schräge Lage aufgerichtet, falls dies für wünschenswert gehalten wird, um eine entsprechend grössere Menge Messing einführen zu können. In der schrägen Lage nimmt die Flasche entsprechend eine grössere Menge auf. Das Aufschwenken oder Kippen des Ofens erfolgt mit Hilfe einer Kurbel 37, durch deren Drehung mit Hilfe der Kegelräder 38,39 eine Schnecke 40 in Umdrehung versetzt wird, die das Schneckenrad 41 erfasst, welches auf einem Zapfen 11 des Ofens angebracht ist.
Die Flasche-M wird von dem Motor 42 aus in langsame Drehung versetzt mit Hilfe eines Kettengetriebes, eines Reduktionsgetriebes 43 und der Welle 44, deren Drehbewegung durch ein Kegelgetriebe 45,46 auf die Welle 47 übertragen wird. die durch ein zweites Kettengetriebe 48,49, 27 die Achse 24 der Flasche oder des Tiegels antreibt.
Die Flasche läuft auf den Rollen 16-19, und wenn der Ofen gekippt ist, wird das Gewicht der Flasche zum Teil von dem Arm 50 aufgenommen, der durch Schraubenbolzen 51 an der Wandung des Ofens befestigt ist. Um die Reibung zu verhindern, ist eine
Ringreihe von Lagerkugelll 52 vorgesehen, die in den Nuten der Scheiben oder Ringe 53 laufen, die auf den Zentrierstift 54 aufgesetzt sind, der von dem Ende des Zapfens 24 vorragt.
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Der Tiegel wird gegen Schmelzen gesichert durch eine Warmereguliervorrichtung, bestehend aus einem Pyrometer mit einem Organ 55 a, das durch eine Öffnung oder Bohrung 56 in der Wandung des Ofens durchragt und unten in die Verbrennungskammer an der Stelle hineinreicht, an der die Temperatur am niedrigsten ist. Ist das geschmolzene Metall bis zu der für das Giessen erforderlichen Temperatur erwärmt,. so werden die Flammen abgeschnitten und die Kurbel 37 gedreht, so dass der Ofen nach unten ausschwingt in eine solche Stellung, dass der Ausguss erfolgen kann, worauf der Deckel 32 abgenommen wird.
Der Schulteransatz 28 gewährt die Möglichkeit, dass eine gewisse Menge geschmolzenen Metall zurückgehalten wird, während die Flasche in waagerechter Lage liegt, jedoch bedarf es keiner grossen Neigung des Ofens, um die Flasche im ganzen zu entleeren. Der Hals 57 der Flasche ist aussen etwas kegelförmig erweitert, wodurch sowohl das Entleeren als auch das Einfüllen der Flasche erleichtert wird und auch andere Vorteile sich ergeben.
In der nach unten geneigten Lage kann die Flasche durch einen Flansch 58 gehalten werden, der an der Nabe 25 angebracht ist und über die Rollen 16 und 17 greift, so dass die Flasche beim Entleeren nicht fortgleiten kann.
Soll der Tiegel herausgenommen werden, so wird ein Teil der Ofenwand entfernt, wodurch eine Öffnung entsteht, die gross genug ist, um den Tiegel auswechseln zu können.
Dieser herausnehmbare Wandteil wird durch einen Ring 59 gebildet, welcher eine kreisförmige Öffnung 60 in der Endwandung des Ofens freigibt (Fig. 1). Der ringförmige Teil besitzt einen nur etwas grösseren inneren Durchmesser als der Hals der Flasche, so dass nur sehr wenig Wärme aus dem Ofen verlorengeht. Aus demselben Grunde ist die Öffnung 60 mit stufenweise sich anschliessenden Ringansätzen 61 versehen, und auch die Ofenwandung besitzt entsprechende Abstufungen, wodurch ein Wärmeverlust an dieser Stelle vermieden wird. Wird der Teil 59 zu klein gemacht, um über den Rand oder Flansch 34 schlüpfen zu können, so kann er zwei-oder mehrteilig hergestellt werden, um im zusammengesetzten Zustande nur einen vollen Ring zu bilden.
Der Rand 34 kann aber selbst so niedrig sein, dass der Ring 59 über ihn hinweg gleiten kann, in welchem Falle er aus einem Stück gefertigt sein kann.
Dieser Ring oder Wandteil wird aus einem wärmebeständigen Material hergestellt, wie es zur Herstellung von Öfen üblich ist. Der Ring-oder Wandteil kann durch eine Anzahl von Vorreibern oder Knöpfen 62 gehalten werden, die durch Schrauben 63 an der Eisenbekleidung 64 des Ofenendes festgelegt werden können.
Jedes Ende des Tiegels kann unabhängig von dem andern einstellbar sein, was durch die Verwendung kleiner Öffnungen in den Endwandungen des Ofens begünstigt wird, so dass der Tiegel in genauer waagerechter Lage in den Öffnungen 22 und 65 (Fig. 2) ausgerichtet werden kann. Diese Einstellbarkeit wird durch Stellschrauben 66 und 67 (Fig. 2) ermöglicht, welche durch Ansätze 68 durchgeschraubt sind und sich gegen die oberen Enden der Hebel 69 und 70 stützen, welche unten an den Bolzen 71 drehbar befestigt sind und die Zapfen 72 für die Rollen 16-19 tragen.
Die Hebel 69 und 70 divergieren auswärts nach oben, so dass, wenn eine der genannten Stellschrauben zurückgeschraubt wird, der betreffende Hebel 69 bzw. 70 sich nach aussen um ein entsprechendes Mass dreht unter Mitnahme der Rolle M bzw. 17, demzufolge sich auch das eine Ende des Flaschenhalses etwas senkt. Durch Anziehen der Flügelschrauben können die Rollen nacheinander angehoben werden. Auf diese Weise ist eine allgemeine Einstellbarkeit für jedes Flaschenende sowohl nach oben als auch nach unten oder auch nach der einen vder andern Seite ermöglicht (Fig. 2). Diese Einstellbarkeit ist besonders von Vorteil, wenn eine abgenutzte Flasche durch eine neue ersetzt wird, da die neue Flasche sehr selten richtig zentriert ist.
Das Auswechseln und Einstellen kann sehr leicht und schnell erfolgen ; es ist nur nötig, den Ring heraus-und ein Antriebsrad abzunehmen. Der Ofen kann eine Eisenumkleidung oder einen Eisenrahmen 64 erhalten, dem gegenüber ein zweites Eisengestell 73 vorgesehen sein kann. Diese Endwandungen werden durch einen zylindrischen Gestellkörper 74 miteinander verbunden, welcher durch Ringe oder Winkeleisen angeschlossen ist. Der zylindrische Körper 74 kann eine Ausfütterung aus Asbest 76 erhalten, welche Blöcke umschliesst, die einen rohrförmigen Körper 77 aus einem geeigneten hitzebeständigen Material bilden.
In dem rohrförmigen Körper 77 befindet sich ein Zylinder 78 aus Schamotte od. dgl., an dessen Wandungen Öffnungen 79 für die Brenner 15 vorgesehen sind, während an den Enden die Öffnung 22 für d : en Flaschenschaft 21 bzw. die ringförmige abgestufte Öffnung 60, 61 für den abnehmbaren Ringteil 59 vorgesehen ist. Gewünschtenfalls kann an der linken Endwandung ein Schauloch so (Fig. 1) angebracht werden.
Bei der Herstellung eines Ofens dieser Art ist es häufig erforderlich, die Enden des Feuerkörpers 78 abzuputzen, um ein gutes Einpassen in die Metallrahmen 64,63 zu erzielen.
Um diese Schwierigkeit zu beheben, wird der Schamottekörper 78 etwas verkürzt hergestellt, um die dadurch entstandene Lücke durch Scheiben oder Packungsringe 81 aus Asbest auszufüllen. Dadurch ist man in der Lage, die Lücke zwischen den Enden des Schamottekörpers 78
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und der Eisenrahmen oder -enden 64 bzw. 73 leicht zu beseitigen. Dadurch gewinnt man auch einen gewissen Spielraum in der Länge bei der Herstellung des Feuerkörpers bzw. der Ausfütterung und überhaupt in der Länge des Ofens. Der Asbest kann in Tafeln oder Scheiben von 3 bis 6 mm Dicke geliefert und je nach Bedarf verwendet werden, um den Rahmen am Ende auszufüllen.
Die Asbesttafeln erzeugen auch eine gute Dichtung, zuma] sowohl dünne als auch dickere Asbestscheiben je nach Bedarf benutzt werden können, wobei insbesondere der Vorteil wesentlich ist, dass es nicht mehr nötig ist, das Ende des Schamotte-oder andern Körpers 78 abzuputzen. Da die Möglichkeit vorliegt, dass der Tiegel bei hohen Wärmegraden schmilzt, die angewendet werden müssen, ist in dem Ofen unten eine grosse Auslassöffnung 82 vorgesehen. so dass etwa ansammelndes geschmolzenes Metall hier austreten und in einem geeigneten Behälter aufgefangen werden kann, welcher unter der Öffnung 82 angebracht werden kann. Dadurch wird jeder Gefahr vorgebeugt, dass der Ofen durch etwa geschmolzenes Metall beschädigt werden könnte.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Drehrohrofen zum Schmelzen von Messing, gekennzeichnet durch eine im Inneren einer Feuerungskammer drehbare, metallene Flasche (-), deren ausserhalb des Ofens, in einiger Entfernung von dem Schulteransatz (28) liegende Öffnung mit einem abnehmbaren Verschluss (i ? 2) dicht verschliessbar ist.