DE1013074B

DE1013074B - Device for spraying or whirling through liquid metal

Info

Publication number: DE1013074B
Application number: DEN446A
Authority: DE
Original assignee: Metallurgical Processes Ltd; National Smelting Co Ltd
Current assignee: Metallurgical Processes Ltd; National Smelting Co Ltd
Priority date: 1949-02-07
Filing date: 1950-01-28
Publication date: 1957-08-01
Also published as: US2613074A; FR1009122A; GB661046A

Description

Vorrichtung zum Versprühen bzw. Durchwirbeln von flüssigem Metall Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zurn. Versprühen bzw,. Durchwirbeln von flüssigem Metall innerhalb. einer geschlossenen Kammer mittels eines in der Kammer angeordneten und, von außen angetriebenen Rotors oder Rührers, dessen Welle durch einen Stopfbuchsenring od. dgl. geführt ist. Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise bei der Kondensation von Zink aus Mischungen. von Zinkdampf und permanenten Gasen angewandt, welche bei der Reduktion von oxydischen Zinkerzen mit Kohle oder Koks in Retorten, Schachtöfen oder Elektroöfen entstehen.Device for spraying or whirling through liquid metal The invention relates to devices zurn. Spraying or. Swirling liquid Metal inside. a closed chamber by means of one arranged in the chamber and, externally driven rotor or stirrer, its shaft through a gland ring or the like. Such devices are used, for example, in the condensation of zinc from mixtures. of zinc vapor and permanent gases applied, which at the reduction of oxidic zinc ores with coal or coke in retorts, shaft furnaces or electric ovens arise.

Die. Erfindung geht davon aus, daß bei derartigen Vorrichtungen besondere Schwierigkeiten hinsichtlich der Abdichtung der Stopfbuchsenringe des Behälters, durch welche die Antriebswelle geführt ist, bestehen, die die drehende bzw. eine hin- und hergehemde Bewegung des Rotors oder eines an-deren Durchwirbelungselementes bewirkt.The. Invention assumes that in such devices special Difficulties in sealing the gland rings of the container, through which the drive shaft is made, the rotating or a reciprocating movement of the rotor or another vortex element causes.

Die bisher vorgeschlagenen und verwirklichten Ausführungen der Abdichtung der Stopfbuchsenringe waren in,der Weise ausgestaltet"daß durch geeignete Vorrichtungen dafür gesorgt wurde, daß kein flüssiges Metall die Stopfbuchsenringe erreichen konnte. Hierzu hat man entweder die Welle mit Umkleidungsmuffen versehen, um das umherspritzende Metall abzufangen und in den Behälter zurückfließen zu lassen, oder man hat einen langsamen Gasstrom durch den Stopfbuchsenring in den Behälter hineingeblasen.The previously proposed and implemented designs of the seal the gland rings were "designed in such a way" that by suitable devices care was taken that no liquid metal could reach the gland rings. For this purpose one has either provided the shaft with casing sleeves to prevent the splashing around Catch metal and let it flow back into the container, or you have one blow a slow flow of gas through the gland ring into the container.

Beide bekannten Bauarten haben bisher im praktischen Betrieb nicht vollkommen befriedigen können. Durch die bekannten Bekleidungsmuffen konnte nicht verhindert werden, daß Metalldampf oder flüssiges Metall durch die Stopfbuchsenringe austrat und sich auf deren Oberfläche ablagerte. Beim Durchblasen von kaltem Gas wurde auf dem Stopfbuchsenring in der Regel ebenfalls ein Metallniederschlag erhalten, während heiße, Gase dazu neigen, sich beim Durchgang durch die Stopfbuchsenringe und die benach# barten Teile zu zersetzen und dabei unerwünschte Substanzen, wie. Kohlenstoff, darauf abzulagern.Both known types have not yet been in practical use can completely satisfy. The well-known clothing sleeves could not Prevent metal vapor or liquid metal from getting through the gland rings emerged and deposited on their surface. When blowing cold gas through a metal deposit was usually also obtained on the stuffing box ring, while hot, gases tend to settle as they pass through the gland rings and to decompose the neighboring parts and thereby unwanted substances such as. Carbon to deposit on it.

Zur Beseitigung dieser Nachteile besteht die vorliegende Erfindung im wesentlichen darin, daß bei den Vorrichtungen der gekennzeichneten Art zum Versprühen bzw. Durchwirbeln vzon flüssigem Metall zwischen Welle und Stopfbuchsenring ein Spielraum für den Durchtritt eines Teils des in der Kammer behandelten Metalls angeordnet ist, welches in diesem Zwischenraum eine flüssige oder - als erstarrender MetaJ1rnant,el - feste, Dichtung bildet. Nach dem Vorschlag der Erfindung wird also das in dem Behälter bzw. in der Kammer versprühte Metall selbst zur Bildung einer flüssigen oder festen Dichtung für die Wellendurchführung herangezogen, indem dieses in den Zwischenraum zwischen Welle und Wellendurchführung bewußt und. planmäßig zum Eintritt gebracht wird. Hierbei ist es zweckmäßig, den Zwischenraum zwischen Welle und Wellendurchführung an dem Eintrittsende für das flüssige Metall weiter auszubilden. als am Ausflußen-de, indem dieser Zwischenraum vorzugsweise konisch verjüngt gestaltet wird-. Bei Vertikalwellenanordnung kann die Erfindting vorteilhaft inder Weise verwirklicht werden, daß in der Kammer besondere Rinnen vorgesehen -werden, in denen ein Teil des versprühten Metalls aufgefangen und zur Wellendurchführung geleitet wird. In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen mit einem horizontalen Rotor ausgestatteten Wirbelungskondensatcor, Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen mit einem vertikalen Rotor ausgestatteten Wirbelungskondensator, Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie 3-3 der Fig. 2.To eliminate these disadvantages, the present invention consists essentially in the fact that in the devices of the type characterized for spraying or swirling vzon liquid metal between the shaft and the stuffing box ring there is a clearance for the passage of a part of the metal treated in the chamber, which is in this In between a liquid or - as a solidifying metaJ1rnant, el - solid, seal forms. According to the proposal of the invention, the metal sprayed in the container or in the chamber is itself used to form a liquid or solid seal for the shaft leadthrough by deliberately placing it in the space between the shaft and the shaft leadthrough. is brought to entry as planned. It is useful here to further develop the space between the shaft and the shaft lead-through at the inlet end for the liquid metal. than at the outflow, in that this intermediate space is preferably designed to be conically tapered. In the case of a vertical shaft arrangement, the invention can advantageously be implemented in such a way that special channels are provided in the chamber, in which part of the sprayed metal is collected and directed to the shaft duct. The invention is illustrated by way of example in the drawing. 1 shows a longitudinal section through a vortex condenser equipped with a horizontal rotor, FIG. 2 shows a longitudinal section through a vortex condenser equipped with a vertical rotor, FIG. 3 shows a section along the line 3-3 of FIG.

Bei der in Fig. 1 daxgestellten Ausführungsform wird der Rotor 1 von der Welle 2 gehalten. An den Stellen, wo. die Welle durch die Seitenwände 3 des Kondensatoirs geht, ist sie mit Umkleidungen aus Graphit oder Siliziumkarbild versehen. In die Seitens wände 3 sind Stopfbuchsenringe 5 eingelassen, durch die die Umkleidungen 4 der Welle 2 mit Spiel durchgeführt sind; die Stopfbuchs-enringe verjüngen sich konisch von innen und nach außen. So kann der Zwischenraum (zwischen Ring und Wellenumkleidung) an der Innenseite des Kondensators 25 mm betragen, während er an der Außenseite nur 8 mm beträgt.In the embodiment shown in FIG. 1 , the rotor 1 is held by the shaft 2. In the places where. the shaft goes through the side walls 3 of the capacitor, it is provided with linings made of graphite or silicon car picture. In the side walls 3 gland rings 5 are embedded, through which the casings 4 of the shaft 2 are carried out with play; the gland rings taper conically from the inside and out. The gap (between the ring and the shaft casing) on the inside of the capacitor can be 25 mm, while it is only 8 mm on the outside.

Die Welle 2 kann aus Eisen oder Stahl bestehen und hohl ausgeführt werden, damit sie wassergekühlt werden kann. Der Rotor 1 kann aus Graphit oder Siliziumkarbid o&.r anderen geeigneten feuerfesten Materialien bestehen; ex kann auf eine auf der Welle aufgebrachte, entsprechend gestaltete Umkleidung aufgekeilt werden. Die Umkleidung der Wolle reicht zweckmäßig bis in den Stopfbuchsenring 5 hinein; auf sie wird die zusätzliche Umkleildung an den Stopfbuchsenringen in gleicher Weise aufgekeilt wie in der Wellenmitte der Rotor. Rotor und äußere Umkleidüng anden Stopfbuchsenenden können, wenn sie aus dem gleichen Material bestehen., in gleicher Weise geformt werden. Die Welle ist in Lagerschalen 8 außerhalb, des Behälters drehbar gelagert.The shaft 2 can consist of iron or steel and be made hollow so that it can be water-cooled. The rotor 1 can consist of graphite or silicon carbide or other suitable refractory materials; ex can be wedged onto a suitably designed casing attached to the shaft. The sheathing of the wool expediently extends into the gland ring 5 ; The additional casing on the stuffing box rings is keyed onto them in the same way as the rotor in the center of the shaft. The rotor and outer casing on the gland ends can, if they are made of the same material, be shaped in the same way. The shaft is rotatably mounted in bearing shells 8 outside the container.

Infolge der Durchwirbelung wird dauernd flüssiges Metall durch den Zwischenraum zwischen der Außenumkleidung 4 der Welle, 2 und dem Stopfbuchsenring 5 gedrü.ckt; es gelangt vom äußeren Ende des Zwischenraumes in eine geschlossene Leitungsrinne 6 und fließt d=,h eine unter dem Metallbadspiegel liegende öffnung 7 in den Kondensator zurück Der Stopfbuchsenring kann außer aus Silimanit auch aus Siliziumkarbid, oder Elektrokoirund hergestellt werden, doch ist das letzte nicht zu empfehlen, wenn in dem Aggregat Zink kondensiert werden soll, da die Mögliehkeit der Bildung von Zinkal-uminat gegeben ist. Von einem Austauschstoff für Silimanit muß in erster Linie gefordert werden, daß das feuerfeste Material nicht Eisen in einer Form enthält, welche katalytisch Kohlenmonoxyd zerlegt und somit Kohlenstoff in Freiheit setzt, da bei den meisten Anwendungen derartiger Einrichtungen das im Reaktionsraum befindliche Gas eine starke Konzentration von CO enthält. Schamotte kann trotz ihres Eisengehaltes benutzt werden, vorautsgesetzt, daß sie bei hohen Temperatuiren geb.rannt ist, wodurch ihr Eisenoxydgehalt nicht mehr katalytisch auf CO einwirken, kann.As a result of the turbulence, liquid metal is constantly pressed through the space between the outer casing 4 of the shaft, 2 and the stuffing box ring 5; From the outer end of the space it gets into a closed conduit 6 and flows d =, h back into the condenser through an opening 7 below the level of the metal bath recommend if zinc is to be condensed in the unit, as zinc aluminate is possible. The primary requirement of a substitute for Silimanit is that the refractory material does not contain iron in a form which catalytically decomposes carbon monoxide and thus releases carbon, since in most applications of such devices the gas in the reaction chamber has a strong concentration of Contains CO. Fireclay can be used despite its iron content, provided that it is burned at high temperatures, so that its iron oxide content can no longer have a catalytic effect on CO.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3 ist die Kondensationskammer seitlich durch vier Wände 11, 12, 13 uncf 14 begrenzt. In der Mitte der Ab- deckung 15 ist eine quadratische Öffnung 16 an den Seiten durch vier Wände begrenzt, von denen zwei mit 17 und 18 bezeichnet sind. Außer einer runden Öffnung in der Mitte ist der Boden dieses Raumes durch eine kleine Wand, 19 abgeschlossen. Durch die Öffnung in der Wand 19 ragt die Welle 20 des Rotors 22, die mit einer Umkleidung 21 aus Siliziumkarbild oder Graphit versehen ist. Ein feuerfester Stopfbuchsenring 23 ist nach unten an d-ie Abscwußleiste 19 angesetzt.In the embodiment according to FIGS. 2 and 3 , the condensation chamber is delimited laterally by four walls 11, 12, 13 and 14. In the middle of the exhaust cover 15 is a square opening 16 bounded at the sides by four walls, two of which are denoted by. 17 and 18 Apart from a round opening in the middle, the floor of this room is closed off by a small wall 19 . The shaft 20 of the rotor 22 protrudes through the opening in the wall 19 and is provided with a casing 21 made of silicon carbide or graphite. A fireproof gland ring 23 is attached to the drainage strip 19 at the bottom.

In Höhe der Abschlußwand 19 sind zwei feuerfeste Abflußrinnen 24 und -25 angeordnet, die entlang den beiden Kondensatorwänden 11 bzw. 12 führen. Im rechten Winkel zu. und verbunden mit der Mitte der' Rinne 24 ist eine Rinne 26, -die zu. einer Öffnung 27 in der Wand 17 f ührt. Entsprechend ist die Rinne 25 mit der Rinne 28, die- zu d#er öffnung 29 in der Wand 18 führt, verbunden. Ein Teil des durch den Rotor 22 aufgewirbelten Metalls gelangt in die Rinnen24 und 25 und von dort auf den Boden. 19, wo es einen Vorrat für das Metall bildet, das durch den Zwischenraum 30 zwischen Umkleidung 22 und Stopfbuchsenring 23 zurückfließt. Die Welle 20 des Rotors ist durch Wasser gekühlt, welches durch ein Rohr 31 eingeführt wird.In height of the end wall 19, two refractory troughs 24 are arranged and -25, that run along the two capacitor walls 11 and 12 respectively. At right angles to. and connected to the center of the 'gutter 24 is a gutter 26 which is closed . an opening 27 in the wall 17 leads. Correspondingly, the channel 25 is connected to the channel 28 which leads to the opening 29 in the wall 18 . Some of the metal whirled up by the rotor 22 gets into the channels 24 and 25 and from there to the ground. 19, where it forms a supply for the metal which flows back through the space 30 between the casing 22 and the gland ring 23 . The shaft 20 of the rotor is cooled by water which is introduced through a pipe 31 .

Während des Betriebes der Einrichtung fließt flüs- siges Metall zunächst ungehemmt durch die Stopfbuchse und dichtet sie ab. Nach einiger Zeit kann jedoch der Fluß dadurch unterbrochen werden, daß der Zwischenraum durch feste Ab#lagerungen verstopft wird. Ist das flüssige Metall Zink, so. besteht eine solche Ablagerung hauptsächlich aus Zinkoxyld, das wie eine Auskleidung oder Laufbuchse wirkt, "in der die Siliziumkarbidumkleidung %d#--r Welle 20'mit geringem Reibungswiderstand läuft. Der Zwischenraum #v-iTd von der Ablagerung vollständig ausgeffillt.While the device is in operation, liquid metal initially flows unchecked through the stuffing box and seals it off. After a while, however, the flow can be interrupted by the fact that the space is blocked by solid deposits. If the liquid metal is zinc, then so. such a deposit consists mainly of zinc oxide, which acts like a lining or liner "in which the silicon carbide casing% d # - r shaft 20 'runs with little frictional resistance. The gap # v-iTd is completely filled by the deposit.

Ist das flüssige Metall Blei, so wird der Fluß nicht unterbrochen, da sich kein oder nur wenig Ansatz bildet, so,,daß der Zwischenraum stets durch flüssiges Metall gefüllt und abgedichtet ist. In diesem. Falle ist Zuführung von Wärme durch entspredhend angeordnete Bremer 9 ratsam, um das Metall, das durch den Zwischenraum fließt, flüssig zu halten.If the liquid metal is lead, the flow is not interrupted, since little or no deposit is formed, so that the gap is always filled and sealed by liquid metal. In this. In the event, it is advisable to supply heat by appropriately arranged brakes 9 in order to keep the metal flowing through the gap liquid.

Eine konische Gestaltung des Zwischenraumes in der Richtung dies Metallflusses bewirkt einen kontinuierlichen Fluß des Metalls oder ergibt einen zusammenhängenden. festen Niederschlag' der als Stopfbuchse wirkt, die eine vollständiige Abdichtung ergibt, in der die Welle sich frei bewegen kann.A conical shape of the gap in the direction of the metal flow causes a continuous flow of the metal or results in a continuous flow. solid precipitation 'which acts as a stuffing box that provides a complete seal results in which the shaft can move freely.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for spraying or swirling liquid metal within a closed chamber by means of a rotor or stirrer arranged in the chamber and driven from the outside, the shaft of which is driven by a stuffing ring or the like. is guided, characterized in that the treated metal is disposed between the shaft and stuffing box ring in a Spielratim fürden passage of a part of in the chamber having a flüssige- or in this space - is solid and solidifying MetaJImau.tel seal.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the space between the shaft and shaft bushing at the end at which the liquid metal is introduced is further formed than at the outflow end. 3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the space tapers conically. 4. Apparatus according to claim 1 to 3, dad = -ch characterized in that with vertical WellenanoTd- 'tion in the chamber, special channels are provided in which a part of the sprayed metal is collected and directed to the Welldurchfühwung11. 5. Apparatus according to claim 1 to 4, g, -ke = # characterized by the arrangement of a Vorridittui9 ", 1 ### for heating the stuffing box ring, for example in the form of burners. 6. Votrrichtung according to claim 1 to 5, characterized in that the Wellemit is provided a Umkleid-ung of silicon carbide or graphite. 7. device according spoke 1 to 6, characterized in that the Stopfbttebsenring from silimanite consists. 8. a device according to claim 1 to 6, characterized daduxch that the gland ring consists of silicon carbide.