CH521521A - Verfahren, Anwendung des Verfahrens und Vorrichtung zum Erzeugen einer in einer Richtung verlaufenden Strömung - Google Patents

Verfahren, Anwendung des Verfahrens und Vorrichtung zum Erzeugen einer in einer Richtung verlaufenden Strömung

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CH521521A
CH521521A CH1915869A CH1915869A CH521521A CH 521521 A CH521521 A CH 521521A CH 1915869 A CH1915869 A CH 1915869A CH 1915869 A CH1915869 A CH 1915869A CH 521521 A CH521521 A CH 521521A
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Anders Noren Sven
Ostberg Jan-Erik
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Anders Noren Sven
Ostberg Jan Erik
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04FPUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F7/00Pumps displacing fluids by using inertia thereof, e.g. by generating vibrations therein
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/44Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms with stirrers performing an oscillatory, vibratory or shaking movement
    • B01F31/449Stirrers constructions

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Description


  
 



  Verfahren, Anwendung des Verfahrens und Vorrichtung zum Erzeugen einer in einer Richtung verlaufenden Strömung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer in einer Richtung verlaufenden Strömung in einer in einem Behälter oder einem Kanal befindlichen Flüssigkeit. Es sollen insbesondere solche Flüssigkeiten derart bewegt werden, die wegen hoher Temperatur, ungünstiger Strömungseigenschaften oder Beimischungen mittels herkömmlicher Vorrichtungen nur schwer in Bewegung versetzt werden können.



   Durch die Erfindung soll ein Verfahren vorgeschlagen werden, mit dem unter anderen   Anwendungsmöglich    keiten metallurgische Schmelzen gemischt oder homogenisiert werden können. Durch die Erfindung sollen auch chemische und metallurgische Reaktionen beschleunigt und der Wirkungsgrad bei Reaktionen verbessert werden sowie eine Schmelze innerhalb eines Raumes umgewälzt oder während einer Behandlungsfolge von einem Gebiet zu einem anderen befördert werden können. Durch die Erfindung soll auch die Beförderung dicker und schwerfliessender Flüssigkeiten erleichtert werden.



   Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Flüssigkeit eingetauchter Körper im Abstand von den Behälter- oder Kanalwänden im wesentlichen geradlinig hin- und herbewegt wird, wobei der Körper an seiner in die Strömungsrichtung weisenden Seite eine plane oder konkave Fläche und an seiner entgegengesetzten Seite eine konvexe oder solche Fläche aufweist, deren Erzeugende zur Bewegungsrichtung des Körpers parallel ist, und dass bei der Bewegung des Körpers in der Strömungsrichtung ein wesentlich grösserer Widerstand erzeugt wird als bei seiner Bewegung entgegen der Strömungsrichtung und dass bei der Rückwärtsbewegung die in Strömungsrichtung fliessende Flüssigkeit um die Kanten der planen oder konkaven Fläche umgelenkt und zur Mitte dieser planen oder konkaven Fläche geleitet wird.



   Die Erfindung kann, unter anderem, wichtige Aufgaben in der metallurgischen Industrie lösen. Das Umwälzen   einer    Schmelze ist zum Beispiel sowohl in Öfen wie in Pfannen oft gewünscht. Wenn die Schmelze tief ist, ist es vorteilhaft oder sogar notwendig, der Charge eine innere Bewegung aufzuzwingen, entweder um den Arbeitsprozess zu beschleunigen oder um örtliche Ungleichmässigkeiten an Temperatur oder Zusammensetzung zu beseitigen.



   Wichtig ist auch die Aufgabe, Schlacke von der Oberfläche einer metallurgischen Schmelze zu entfernen. Diese Aufgabe soll ohne grossen Aufwand an Arbeit, Zeit oder Metallverlusten ausgeführt werden können. Dabei hat es sich als günstig erwiesen, wenn die oberen Schichten der Schmelze zu dem Gebiet des Ofens oder der Pfanne strömen, in dem die Schlacke aus dem Ofen entfernt wird.



   Die Erfindung kann auch für die Transportaufgabe bei kontinuierlichen Arbeitsabläufen eine günstige Lösung bieten. Solche Arbeiten werden zum Beispiel bei der Verhüttung von Eisen und Stahl so ausgeführt, dass eine Schmelze in offenen oder geschlossenen Rinnen, Kanälen oder Rohren fliesst und im Laufe des Transportes schrittweise behandelt wird. In der Regel wird nur die Metallschmelze befördert. Es kann aber auch sinnvoll sein, die Reaktionsmittel oder die nichtmetallischen Reaktionsprodukte in fester oder flüssiger Form relativ zu der Metallschmelze in derselben Richtung wie diese oder entgegengesetzt zu dieser Richtung zu bewegen Mit dem erfindungsgemässen Verfahren soll es möglich sein, den gesamten Transport oder nur Teile davon zu bewirken, wobei dann der Transport noch von anderen Kräften, zum Beispiel von der Schwerkraft bewirkt werden kann.



   Ein wichtiger Vorgang in der metallurgischen Industrie ist das Einbringen bzw. Entnehmen einer Schmelze in einen bzw. aus einem Behälter. Beim Strang- oder Druckgiessen müssen diese Vorgänge mit genau abgestimmter Geschwindigkeit verlaufen. Auch hierfür kann man die Erfindung mit Vorteil anwenden, da dann der Transport weniger störungsanfällig ist als bei herkömmlichen Transportverfahren, wodurch der Giessvorgang, gegenüber Arbeitsweisen, bei denen   Ausgüsse verwendet werden oder bei denen über einen Pfannenrand gegossen wird, verbessert werden kann.



   Dies sind nur wenige Beispiele von Aufgaben in der metallurgischen Industrie, bei denen das erfindungsgemässe Verfahren angewandt werden kann.



  Dazu kommen zahlreiche Anwendungsfälle bei anderen Industriezweigen, bei denen ebenfalls Flüssigkeiten behandelt werden, denn es gibt sowohl in der metallurgischen als auch bei anderen Verfahrenstechniken viele Rühr- und Bewegungsaufgaben der erläuterten und ähnlicher Arten. Aufgrund dessen tritt das Problem oft auf und es sind auch verschiedene Lösungen bekannt geworden.



   Oft wird die Schwerkraft zum Erzielen der Strömung benutzt, so bei den meisten Stranggiessverfahren.



  Das  Perrinverfahren  ist ein eindrucksvolles Beispiel hierfür, bei dem durch Umgiessen aus grosser Höhe eine Rührwirkung erzeugt wird. Professor Howard K.



  Worner beschreibt im Juniheft des Jahres 1961 der Zeitschrift  The Australian Engineer' einen Vorgang zur kontinuierlichen Stahlerzeugung, bei dem die Schmelze in geneigten Rinnen   von    einem Behandlungsort zu einem anderen gefördert wird.



   Elektromagnetische Kraftfelder rufen auch Bewegungen in Metallschmelzen hervor. Dies wird mit Hilfe der induktiven Rührspule bei elektrischen Lichtbogen öfen und auch bei elektrischen Induktionsöfen bewirkt.



  In diesen Fällen wird die Schmelze umgewälzt. Es gibt aber auch Beispiele, bei denen Eisenschmelzen aufgrund dieser Wirkung sogar aufwärts transportiert werden.



   Gase, die in eine Schmelze eingebracht werden, können auch Rührwirkung ausüben und Transportaufgaben erfüllen. Die Wirkung beruht darauf, dass durch die Anwesenheit des Gases in der Flüssigkeit die Unterschiede des spezifischen Gewichtes zwischen Gasund Flüssigkeit eine Bewegung der Flüssigkeit hervorrufen Das Gas kann auch durch Adhäsionskräfte eine Flüssigkeit mit sich reissen und dadurch eine lebhafte Rühnvirkung erzeugen.



   Schmelzen können auch dadurch indirekt bewegt werden, dass das Schmelzgefäss um eine Achse gedreht wird. Bei Rotieröfen und Schüttelpfannen wird es z. B.



  so gemacht.



   Im Gegensatz zu den vorerwähnten Verfahren wird nunmehr die erfindungsgemässe Lösung vorgeschlagen.



   Die Amplitude und die Frequenz der hin- und hergehenden Bewegung können innerhalb weiter Grenzen gewählt werden und sich auf die Bedingungen jedes praktischen Falles abstimmen. Die Richtung und der Verlauf der Strömung wird hauptsächlich vom Aktionskörper beeinflusst. Zusätzlich haben aber auch Abmessung oder Form des Gefässes einen Einfluss.



  Man kann ein gut zu steuerndes und sehr anpassungsfähiges Strömungsmuster erzeugen, so dass auch sonst schwer zugängliche Gebiete einer Schmelze gut bewegt werden können.



   Die erfindungsgemässe Anwendung des Verfahrens dient zur Behandlung metallurgischer Schmelzen, nämlich zur Beeinflussung der chemischen Zusammensetzung oder der Temperatur oder zur Mischung, Trennung oder Bewegung verschiedener Phasen der innerhalb eines Behälters befindlichen Schmelze.



   Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen zum Eintauchen in eine Flüssigkeit bestimmten, starren Körper und einen zum Aufnehmen der Flüssigkeit bestimmten Behälter oder Kanal, wobei der Körper im Abstand von den Behälter- oder Kanalwänden im wesentlichen geradlinig hin- und her bewegbar ist, und der Körper in Richtung der Hin- und Herbewegung auf seiner einen Seite eine plane oder konkave Fläche und auf seiner anderen Seite eine konvexe oder solche Fläche aufweist, deren Erzeugende zur Bewegungsrichtung des Körpers parallel ist, und dass am Übergang zwischen den beiden Flächen des Körpers eine Kante vorhanden ist, und dass diejenige Bewegungsrichtung, in der der Körper mit seiner planen oder konkaven Fläche voran bewegbar ist, die Vorwärtsbewegung ist,

   die mit der gewünschten resultierenden Strömungsrichtung einer Flüssigkeit übereinstimmt.



   Verschiedene Ausführungsformen einer zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeigneten Vorrichtung sind in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1-14 verschiedene Ausbildungen des Aktionskörpers im Längsschnitt und in schaubildlicher Darstellung.



   Die Wirkung der Vorrichtung ist besonders auf die zumindest annähernde Geradlinigkeit der Bewegung und auf die Form des in die Flüssigkeit eingetauchten Teiles des Aktionskörpers zurückzuführen, welcher eingetauchte Teil z. B. eine Schale, eine Ringwanne oder ein Zylinder ist. Die Wirkung ist aber auch auf die Art der Bewegung zurückzuführen, ist also z. B abhängig davon, ob eine gleichförmige oder ungleichförmige Bewegung stattfindet. So kann z. B. auf eine hohe Geschwindigkeit in der Vorwärtsrichtung eine langsame Bewegung in der Rückwärtsrichtung folgen.



  Es kann auch vorteilhaft sein, der Vorwärtsbewegung an einer zwischenliegenden Wegstelle ein ausgeprägtes Maximum zu geben. Die Wirkung kann auch durch andere Methoden erreicht werden, wie z. B. durch unterschiedliche Reibungskoeffiziente zwischen Aktionskörper und Flüssigkeit, bei den beiden Bewegungsrichtungen.



   Nach dieser allgemeinen Darstellung sollen jetzt beispielsweise einige Formen für den Aktionskörper und den Behälter sowie deren Arbeitsweise anhand der Figuren beschrieben werden, wobei gleichzeitig Anwendungsgebiete erwähnt werden.



   In Fig. 1 ist ein in einem Flüssigkeitsbad senkrecht arbeitender Körper dargestellt. Am unteren Ende einer Antriebsstange 2 befindet sich eine Schale 4. Der Körper 2, 4 wird von einer oberen Stellung aus, die etwas unterhalb des gezeigten Badspiegels liegt, bis zu einer unteren Stellung vertikal geradlinig auf- und abbewegt, wie dies durch den Doppelpfeil F angedeutet ist. Beim Abwärtshub wird, gemäss den nach unten gerichteten parallelen Pfeilen H, der Teil der Flüssigkeit, der sich vor, d. h. unter der konkaven Fläche 6 der Schale 4 befindet, nach unten bewegt. Über der Schale 4 strömt Flüssigkeit nach, wie dies durch Pfeile G angedeutet ist.

 

   Während der Rückwärtsbewegung des Körpers 2, 4, 6 strömt Flüssigkeit ohne grossen Widerstand entlang der Aussenwand der Schale 4 und rings um die Kanten der Schale 4 zur Mitte der konkaven Fläche 6 zu Die Schale 4 wird hierbei ohne grossen Widerstand gefüllt. Die von der Aussenwand der Schale 4 verdrängte Flüssigkeit strömt also erstens seitlich nach aussen und dann wieder seitlich nach innen. Diese beiden Strömungen üben zwar eine gewisse Verzögerung auf die resultierende Vorwärtbewegung der Flüssigkeit aus. Die Verzögerungen sind aber bei der gezeigten   Form des Körpers 2, 4, 6 nach der Figur 1 gering.



  Wenn dagegen die rückwärts gerichtete Fläche des Aktionskörpers ungünstig geformt wird, dann wird besonders bei hohen rückwärtigen Geschwindigkeiten die Flüssigkeit so stark seitlich und rückwärts geführt, dass die resultierende Vorwärtsströmung entweder sehr gestört wird oder ganz ausbleibt. Dies würde z. B. der Fall sein, wenn ein wesentlicher Teil der rückwärts gerichteten Fläche des Körpers entweder rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Körpers steht oder einen kleinen Winkel mit dieser Richtung bildet.



   Die meisten in der Zeichnung dargestellten Schalen des Aktionskörpers haben eine scharfe Kante. Das ist strömungstechnisch günstig. In der Praxis ist diese Form jedoch besonders bei keramischem Material schwer zu verwirklichen. So kann es bei der Arbeit mit metallurgischen Schmelzen bei hoher Temperatur wirtschaftlich vorteilhaft sein, auf den hydrodynamischen Vorteil, den eine scharfe Kante bringt, zu verzichten und eine Form zu wählen, die besser auf die Eigenschaften eines normalen keramischen Materials abgestimmt ist.



   Die Rückwärtsbewegung des Aktionskörpers 2, 4, 6 bewirkt im Bereich der konkaven Fläche 6 und der Kante einen Unterdruck, der bei bestimmten Verhältnissen zu einem hohen Vakuum - das bedeutet oft Kavitation - ansteigen kann. Diese Erscheinung ist wohlbekannt. So gibt es zum Beispiel Waschmaschinen, wo schalenförmige Werkzeuge zum Entfernen von Dampfüberschuss auf einer Kreisbahn geführt werden.



   Das ist die Ursache, warum die Ausbildung der Kante des Aktionskörpers, wie eben erwähnt wurde, eine grosse Bedeutung hat. Deshalb muss der Aktionskörper auch genau denselben Weg vorwärts wie rückwärts beschreiben und deshalb muss dieser Weg zumindest annähernd gerade sein. Bei grösseren Abweichungen von dieser Bewegung wird die Strömung um die Aussenflächen des Aktionskörpers gestört. Je nach den Verhältnissen kann eine unregelmässige Turbulenz entstehen oder es kann Flüssigkeit zurückgesaugt werden Die Fig. 7 zeigt ein Beispiel wie von der reinen geradlinigen Bewegung etwas abgewichen werden kann.



  Ein Körper, der eine Rinne 20 und die Stange 2 aufweist, ist um eine ortsfeste Lagerstelle schwenkbar. Die Rinne 20 wird somit auf einer Kreisbahn geschwenkt.



  Der Schwenkradius wird hierbei gross und der Verschwenkwinkel klein gewählt.



   Fig. 14 zeigt eine Längsschnittform des Aktionskörpers, die sich als praktisch günstig erwiesen hat.



  Der Krümmungsradius ist an der Kante   10/o    oder weniger vom Durchmesser der Schale 37. Fig. 11 zeigt eine alternative Massnahme hierzu, um der Schwierigkeit hinsichtlich der Kantenausbildung zu begegnen.



  Ein Mundstück 27 aus keramischen Material ist in ein Rohr 26 eingepasst und diese beiden Teile bilden zusammen den geradlinig hin und her bewegbaren Aktionskörper. Die Flüssigkeit strömt hierbei innerhalb des Rohres 26 und durch das Mundstück 27.



   Wie erwähnt, kann bei metallurgischen Schmelzen der Aktionskörper aus keramischem Material hergestellt werden. Alternativ hierzu kann der Körper eine Bewehrung aus Metall aufweisen, die mit keramischem Material überzogen wird. Die Dicke des Überzuges richtet sich unter anderem nach der Zeit, während der der Körper in der Schmelze verweilen muss. Für kontinuierliche Arbeit ist eine gekühlte Metallbewehrung zu empfehlen, wodurch man die besonders beanspruchten Teile auf einer Temperatur halten kann, bei der noch ausreichende Festigkeit des Materials gewährleistet ist.



  In den Fällen, in denen auf eine metallene Bewehrung verzichtet wird und ein Körper verwendet wird, der ausschliesslich aus keramischem Material besteht, muss dieses Material ausser einer guten Temperaturwechselbeständigkeit - welche Eigenschaft immer gefordert wird - noch eine hohe Festigkeit bei der verhältnismässig hohen Arbeitstemperatur aufweisen. An und für sich können verschiedene keramische Werkstoffe in Frage kommen. Gegossene Massen, besonders solche, die aus geschmolzenem Material gegossen sind, sind oft gut geeignet. Graphithaltiges Material, bei dem der Graphit nicht aus der Schmelze herausgelöst ist, ist sehr gut geeignet, besonders weil man Oberflächen mit sehr niedrigen Reibungskoeffizienten gegenüber der Flüssigkeit herstellen kann Die Reibung kann oft dadurch beeinflusst werden, dass man die sehr kleinen Hohlräume des Grundmaterials mit einem anderen Material füllt.

  Dazu können Ton, Graphit und auch andere Stoffe verwendet werden.



   Wenn keramisches Material für den Aktionskörper benutzt wird, ist es zweckmässig, den in die Flüssigkeit einzutauchenden Teil leicht austauschbar zu gestalten.



  Auch in günstigen Fällen muss man mit begrenzter Lebensdauer dieses Teiles des Aktionskörpers rechnen.



  Dieser Teil des Aktionskörpers soll deswegen so ausgebildet sein, dass er sich für die Massenherstellung eignet. Dieser Umstand kann es möglich und teilweise sogar zweckmässig machen, auf die Forderungen nach Kavitationsfreiheit zu verzichten.



   Aus der Grundform nach Fig. 1 können nach Bedarf die verschiedensten Varianten entwickelt werden.



  So können auch die Rinnen 20 nach den Figuren 6 und 7 vorgesehen werden.



   Die Fig. 3 und 4 zeigen andere Ausführungen. Ein Aktionskörper 12, der an einer nicht gezeigten Antriebsstange befestigt ist, hat die Form eines Rohres, in dem entweder ein Teil 14 mit Schalenform (Fig. 3) liegt oder ein Ringteil 16 mit einem halbschalenförmigen Querschnitt (Fig. 4) als Einsatzstück eingepasst ist.



  Oft ist es zweckmässig, den Einsatzteil 16 in der Nähe des Auslaufendes vom Rohr 12 anzubringen.



   Fig 2 zeigt, wie eine Schale durch eine Ringwanne 10 ersetzt werden kann, die eine Wannenwand 6 aufweist. Fig. 8 zeigt eine Anordnung mit zwei hintereinander angeordneten Schalen 4.



   Die Fig. 5 zeigt einen Aktionskörper 18, mit einer Schale, ähnlich dem Aktionskörper nach Fig. 1, aber mit der konkaven Seite der Schale 18 nach oben. Die resultierende Förderrichtung der Flüssigkeit ist beim Beispiel nach Fig. 5 nach oben. Gemäss den Fig. 9 und 10 ist der Aktionskörper 24 bzw. 25 zylinderförmig und mit einer unten liegenden ebenen bzw. konkaven Seite versehen. Die Bewegung nach unten kann schnell und die Bewegung nach oben langsam erfolgen, so dass eine resultierende Bewegung der Flüssigkeit nach unten erzeugt wird. Die Erzeugende der Mantelfläche des Zylinders 24 und 25 liegt parallel zur Bewegungsrichtung des Akionskörpers.

 

   Die Fig. 12 zeigt einen Aktionskörper 28 mit einer Mittelöffnung 30, die von einer nach unten weisenden Ringrinne 32 umgeben ist. Auch in diesem Fall ist die resultierende Strömung der Flüssigkeit in Fig. 12 nach unten.



   Die Rohrform nach den Fig 3 und 4 eignet sich gut für die Arbeit in Herdöfen, zum Beispiel in Licht  bogenöfen. Das Rohr 12 kann hierbei dicht an die Ofenwand gebracht werden, ohne dass die Flüssigkeit wegen ihrer hohen Geschwindigkeit Erosion hervorrufen kann. Der Einbau in Kanälen, in Herdöfen, in Pfannen oder in anderen Gefässen kann je nach den örtlichen Verhältnissen sehr unterschiedlich ausgeführt werden. Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Anordnung mit rinnenförmigen Aktionskörpern 20, die bei einer kontinuierlichen Behandlung im Gegenstrom geeignet sein kann. Wenn der Kanal z.

  B. im wesentlichen   horizontal    verläuft und die Fläche der Rinne 20 wenigstens 10   o/o    des Kanalquerschnittes entspricht, kann man bei auch im übrigen günstigen Verhältnissen eine so kräftige Strömung in der Flüssigkeit erzeugen, dass sich ein wellenförmiger Badspiegel in der resultierenden Strömungsrichtung ergibt. Infolgedessen fliesst Material, das am einen Ende des Kanals auf den Badspiegel als Reagenz gegeben wird, im Gegenstrom zum Einlaufende der Metallschmelze hin. Eine schon nahezu vollständig raffinierte Schmelze kann derart also mit neuem Zuschlagmaterial in Berührung gebracht werden. Andererseits kann ein nahezu vollständig verbrauchtes Reagenz mit einer solchen Metallschmelze in Berührung gebracht werden, die noch einen hohen Gehalt an Verunreinigungen aufweist.

  Dieser Umstand ist sowohl für eine gute Raffinierung als auch für eine gute Ausnutzung der Zuschläge sehr günstig.



   Es kann von Vorteil sein, die Wirkung von mehreren verschiedenartig arbeitenden Aktionskörpern zu vereinen. Ein Beispiel hierzu zeigt Fig. 13. Eine Roheisenpfanne 34 ist mit einem nach oben und einem nach unten arbeitenden Aktionskörper 36 ausgestattet.



  Diese Anordnung erzeugt in der Pfanne 34 eine Umwälzung des Roheisens um eine horizontale Achse.



  Wenn die Aufgabe besteht, eine Schlackenreaktion zu beschleunigen, soll der nach oben arbeitende Aktionskörper 36 nahe an den Badspiegel gebracht werden, wo er die Trennfläche zwischen den Phasen in Turbulenz bringen kann. In den Fällen aber, wo eine Durchmischung der Bodenmasse erwünscht ist, zum Beispiel um schweres Material, wie Schrott oder schwere Legierungselemente, das am Boden liegt, aufzulösen, ist es besser, den nach unten arbeitenden Aktionskörper 36 tief zu stellen, so dass die Strömungsgeschwindigkeit besonders in dem Gebiet gross wird, wo hohe Turbulenz eine vorteilhafte Wirkung bringt. Es kann auch günstig sein, zwei oder mehrere Aktionskörper die in ähnlicher Weise in Fig 13 angeordnet sind, in derselben Richtung arbeiten zu lassen.

  Wenn beide Aktionskörper nach unten arbeiten und nahe beim Badspiegel stehen, rufen sie einen Toruswirbel hervor, der oft sehr günstig wirken kann. Wenn dagegen beide Aktionskörper nach oben arbeiten, kann die Oberfläche der schweren Schmelze so verformt werden, dass sie nach oben konkav wird. Diese Erscheinung ist besonders dann vorteilhaft, wenn mit einer Schlacke gearbeitet wird, die die feuerfeste Bekleidung der Gefässwände angreifen kann.



   Es gibt auch Fälle, in denen es vorteilhaft ist, die Strömung der Flüssigkeit mit Gasen zu verstärken, die in die Flüssigkeit eingebracht werden. Hierbei kann das Gas ausserhalb des Aktionskörpers in die Flüssigkeit eingeleitet werden, so dass das Gas und der oder die Aktionskörper zusammenwirken. Dies kann besonders beim Aufwärtspumpen in vertikalen oder zur Vertikalen geneigten Kanälen günstig sein. Das Gas kann auch durch den Aktionskörper hindurch der Flüssigkeit zugeführt werden. Das Gas kann entweder gegenüber der zu bewegenden Flüssigkeit neutral sein oder einen Zusatz für die Behandlung der Flüssigkeit enthalten.



      PATENTANSPRÜCHE   
I. Verfahren zum Erzeugen einer in einer Richtung verlaufenden Strömung in einer in einem Behälter oder einem Kanal befindlichen Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Flüssigkeit eingetauchter Körper in Abstand von den   Behälter    oder Kanalwänden im wesentlichen geradlinig   hin-    und her bewegt wird, wobei der Körper an seiner in die Strömungsrichtung weisenden Seite eine plane oder konkave Fläche und an seiner entgegengesetzten Seite eine konvexe oder solche Fläche aufweist, deren Erzeugende zur Bewegungsrichtung des Körpers parallel ist,

   und dass bei der Bewegung des Körpers in der Strömungsrichtung ein wesentlich grösserer Widerstand erzeugt wird als bei seiner Bewegung entgegen der Strömungsrichtung und dass bei der Rückwärtsbewegung die in Strömungsrichtung fliessende Flüssigkeit um die Kanten der planen oder konkaven Fläche umgelenkt und zur Mitte dieser planen oder konkaven Fläche geleitet wird.



   II. Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch I, zur Behandlung metallurgischer Schmelzen, nämlich zur Beeinflussung der chemischen Zusammensetzung oder der Temperatur oder zur Mischung, Trennung oder Bewegung verschiedener Phasen der innerhalb eines Behälters befindlichen Schmelze.



   III. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch einen zum Eintauchen in eine Flüssigkeit bestimmten, starren Körper (4, 10, 12, 18, 20, 24, 25, 26, 28, 36, 37) und einen zum Aufnehmen der Flüssigkeit bestimmten Behälter (34) oder Kanal, wobei der Körper im Abstand von den Behälter- oder Kanalwänden im wesentlichen geradlinig hin- und her bewegbar ist, und der Körper in Richtung der Hin- und Herbewegung auf seiner einen Seite eine plane oder konkave Fläche (6) und auf seiner anderen Seite eine konvexe oder solche Fläche aufweist, deren Erzeugende zur Bewegungsrichtung des Körpers parallel ist, und dass am Übergang zwischen den beiden Flächen des Körpers eine Kante vorhanden ist, und dass diejenige Bewegungsrichtung, in der der Körper mit seiner planen oder konkaven Fläche voran bewegbar ist, die Vorwärtsbewegung ist, 

   die mit der gewünschten resultierenden Strömungsrichtung einer Flüssigkeit übereinstimmt.



   UNTERANSPRÜCHE
1. Vorrichtung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper in beiden Richtungen mit im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit antreibbar ist.



   2. Vorrichtung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper bei der Vorwärtsbewegung mit grösserer Geschwindigkeit antreibbar ist als bei der Rückwärtsbewegung
3. Vorrichtung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (4, 10, 18) schalenförmig ausgebildet ist, wobei die konkave Seite der Schale in Richtung der Vorwärtsbewegung weist. 

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.



   

Claims (1)

  1. **WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. bogenöfen. Das Rohr 12 kann hierbei dicht an die Ofenwand gebracht werden, ohne dass die Flüssigkeit wegen ihrer hohen Geschwindigkeit Erosion hervorrufen kann. Der Einbau in Kanälen, in Herdöfen, in Pfannen oder in anderen Gefässen kann je nach den örtlichen Verhältnissen sehr unterschiedlich ausgeführt werden. Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Anordnung mit rinnenförmigen Aktionskörpern 20, die bei einer kontinuierlichen Behandlung im Gegenstrom geeignet sein kann. Wenn der Kanal z.
    B. im wesentlichen horizontal verläuft und die Fläche der Rinne 20 wenigstens 10 o/o des Kanalquerschnittes entspricht, kann man bei auch im übrigen günstigen Verhältnissen eine so kräftige Strömung in der Flüssigkeit erzeugen, dass sich ein wellenförmiger Badspiegel in der resultierenden Strömungsrichtung ergibt. Infolgedessen fliesst Material, das am einen Ende des Kanals auf den Badspiegel als Reagenz gegeben wird, im Gegenstrom zum Einlaufende der Metallschmelze hin. Eine schon nahezu vollständig raffinierte Schmelze kann derart also mit neuem Zuschlagmaterial in Berührung gebracht werden. Andererseits kann ein nahezu vollständig verbrauchtes Reagenz mit einer solchen Metallschmelze in Berührung gebracht werden, die noch einen hohen Gehalt an Verunreinigungen aufweist.
    Dieser Umstand ist sowohl für eine gute Raffinierung als auch für eine gute Ausnutzung der Zuschläge sehr günstig.
    Es kann von Vorteil sein, die Wirkung von mehreren verschiedenartig arbeitenden Aktionskörpern zu vereinen. Ein Beispiel hierzu zeigt Fig. 13. Eine Roheisenpfanne 34 ist mit einem nach oben und einem nach unten arbeitenden Aktionskörper 36 ausgestattet.
    Diese Anordnung erzeugt in der Pfanne 34 eine Umwälzung des Roheisens um eine horizontale Achse.
    Wenn die Aufgabe besteht, eine Schlackenreaktion zu beschleunigen, soll der nach oben arbeitende Aktionskörper 36 nahe an den Badspiegel gebracht werden, wo er die Trennfläche zwischen den Phasen in Turbulenz bringen kann. In den Fällen aber, wo eine Durchmischung der Bodenmasse erwünscht ist, zum Beispiel um schweres Material, wie Schrott oder schwere Legierungselemente, das am Boden liegt, aufzulösen, ist es besser, den nach unten arbeitenden Aktionskörper 36 tief zu stellen, so dass die Strömungsgeschwindigkeit besonders in dem Gebiet gross wird, wo hohe Turbulenz eine vorteilhafte Wirkung bringt. Es kann auch günstig sein, zwei oder mehrere Aktionskörper die in ähnlicher Weise in Fig 13 angeordnet sind, in derselben Richtung arbeiten zu lassen.
    Wenn beide Aktionskörper nach unten arbeiten und nahe beim Badspiegel stehen, rufen sie einen Toruswirbel hervor, der oft sehr günstig wirken kann. Wenn dagegen beide Aktionskörper nach oben arbeiten, kann die Oberfläche der schweren Schmelze so verformt werden, dass sie nach oben konkav wird. Diese Erscheinung ist besonders dann vorteilhaft, wenn mit einer Schlacke gearbeitet wird, die die feuerfeste Bekleidung der Gefässwände angreifen kann.
    Es gibt auch Fälle, in denen es vorteilhaft ist, die Strömung der Flüssigkeit mit Gasen zu verstärken, die in die Flüssigkeit eingebracht werden. Hierbei kann das Gas ausserhalb des Aktionskörpers in die Flüssigkeit eingeleitet werden, so dass das Gas und der oder die Aktionskörper zusammenwirken. Dies kann besonders beim Aufwärtspumpen in vertikalen oder zur Vertikalen geneigten Kanälen günstig sein. Das Gas kann auch durch den Aktionskörper hindurch der Flüssigkeit zugeführt werden. Das Gas kann entweder gegenüber der zu bewegenden Flüssigkeit neutral sein oder einen Zusatz für die Behandlung der Flüssigkeit enthalten.
    PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zum Erzeugen einer in einer Richtung verlaufenden Strömung in einer in einem Behälter oder einem Kanal befindlichen Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Flüssigkeit eingetauchter Körper in Abstand von den Behälter oder Kanalwänden im wesentlichen geradlinig hin- und her bewegt wird, wobei der Körper an seiner in die Strömungsrichtung weisenden Seite eine plane oder konkave Fläche und an seiner entgegengesetzten Seite eine konvexe oder solche Fläche aufweist, deren Erzeugende zur Bewegungsrichtung des Körpers parallel ist,
    und dass bei der Bewegung des Körpers in der Strömungsrichtung ein wesentlich grösserer Widerstand erzeugt wird als bei seiner Bewegung entgegen der Strömungsrichtung und dass bei der Rückwärtsbewegung die in Strömungsrichtung fliessende Flüssigkeit um die Kanten der planen oder konkaven Fläche umgelenkt und zur Mitte dieser planen oder konkaven Fläche geleitet wird.
    II. Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch I, zur Behandlung metallurgischer Schmelzen, nämlich zur Beeinflussung der chemischen Zusammensetzung oder der Temperatur oder zur Mischung, Trennung oder Bewegung verschiedener Phasen der innerhalb eines Behälters befindlichen Schmelze.
    III. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch einen zum Eintauchen in eine Flüssigkeit bestimmten, starren Körper (4, 10, 12, 18, 20, 24, 25, 26, 28, 36, 37) und einen zum Aufnehmen der Flüssigkeit bestimmten Behälter (34) oder Kanal, wobei der Körper im Abstand von den Behälter- oder Kanalwänden im wesentlichen geradlinig hin- und her bewegbar ist, und der Körper in Richtung der Hin- und Herbewegung auf seiner einen Seite eine plane oder konkave Fläche (6) und auf seiner anderen Seite eine konvexe oder solche Fläche aufweist, deren Erzeugende zur Bewegungsrichtung des Körpers parallel ist, und dass am Übergang zwischen den beiden Flächen des Körpers eine Kante vorhanden ist, und dass diejenige Bewegungsrichtung, in der der Körper mit seiner planen oder konkaven Fläche voran bewegbar ist, die Vorwärtsbewegung ist,
    die mit der gewünschten resultierenden Strömungsrichtung einer Flüssigkeit übereinstimmt.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper in beiden Richtungen mit im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit antreibbar ist.
    2. Vorrichtung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper bei der Vorwärtsbewegung mit grösserer Geschwindigkeit antreibbar ist als bei der Rückwärtsbewegung 3. Vorrichtung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (4, 10, 18) schalenförmig ausgebildet ist, wobei die konkave Seite der Schale in Richtung der Vorwärtsbewegung weist.
    4. Vorrichtung nach Unteranspruch 3, dadurch ge
    kennzeichnet, dass der schalenförmige Körper (4, 10, 18) eine Form ähnlich einer Kugelkalotte aufweist.
    5. Vorrichtung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der schalenförmige Körper (10, 36) im wesentlichen die Form eines Toroids oder eines Teiles eines Toroids aufweist, das längs seines Äquators geschnitten ist (Fig. 2, 13).
    6. Vorrichtung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper als Rohr (12, 25) ausgebildet ist, in das Schalen (14) oder Schalensegmente (16) eingebaut sind, deren konkave Seiten in Vorwärtsrichtung zeigen (Fig. 3, 4, 10).
    7. Vorrichtung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper als Rohr (24, 26) ausgebildet ist und eine im wesentlichen ebene, in Vorwärtsrichtung weisende Fläche aufweist (Fig. 9, 11).
    8. Vorrichtung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuleitung zur Zuführung eines Gases zum Körper oder zum Behälter bzw. Kanal vorgesehen ist.
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CH1915869A CH521521A (de) 1969-12-22 1969-12-22 Verfahren, Anwendung des Verfahrens und Vorrichtung zum Erzeugen einer in einer Richtung verlaufenden Strömung

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