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Düse zur Einführung von Flüssigkeiten in eine Reaktionskammer Die
Erfindung bezieht sich auf eine Düse zur Einführung von Flüssigkeiten in ein Reaktionsmedium.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Düse zur Einführung eines Stromes
von geschmolzenem Material bei hohen Temperaturen und bei hohen Geschwindigkeiten
in ein Reaktionsmedium.
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Die metallurgische Industrie ist bereits seit längerer Zeit auf der
Suche nach geeigneten Anordnungen für die Gewinnung hitzebeständiger (feuerfester)
Metalle ; als hitzebeständige Metalle mit hohem Schmelzpunkt kommen vor allen Dingen
Metalle der IV., V. und VI. Gruppe des Periodischen Systems in Frage, von denen
viele nur schwierig reduziert werden können. Die üblichen metallurgischen Verfahren
sind für die meisten dieser Metalle nicht anwendbar, und es sind besondere Verfahren
entwickelt worden, um die genannten Elemente in metallischer Form zu gewinnen. Die
gegenwärtig bekannten Verfahren basieren im allgemeinen auf der Reduktion eines
Halogens des hitzebeständigen Metalls mittels eines Metalls der Alkali-bzw. Erdalkaligruppe,
da die Metalle der letztgenannten Gruppen eine größere Affinität gegenüber den Halogenen
aufweisen als die hitzebeständigen Metalle der obengenannten Gruppen des Periodischen
Systems. Die bekannten Reduktionsverfahren verlaufen stark exotherm und sind daher
schwierig zu steuern.
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Der wachsende industrielle Bedarf für diese Metalle hat verstärkte
Anstrengungen hervorgerufen, um wirtschaftlich vorteilhafte Herstellungsverfahren
zu entwickeln. Eines der wichtigsten Probleme besteht in der geeigneten Zusammenführung
der Reaktionsbestandteile.
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Sehr große Schwierigkeiten ergeben sich bei der Einführung von Flüssigkeiten
in ein Reaktionsmedium. Dies ist vor allen Dingen dann der Fall, wenn solche Reaktionen
bei hohen Temperaturen stattfinden, wenn sich feste Reaktionsprodukte bilden, sowie
wenn Sicherheitsanforderungen erfüllt werden müssen oder der Reaktionsablauf exotherm
ist. Ein Umrühren der Reaktionsbestandteile ist notwendig, um einen guten Kontakt
zwischen den Reaktionsbestandteilen zu gewährleisten. Das Umrühren im Reaktionsraum
stellt jedoch die Fachleute vor schwierige Probleme. Für die Mischung der Reaktionsbestandteile
ist eine kontinuierliche Durchführung des Misch-oder Rührvorganges notwendig, da
die Trennung eines Reaktionsbestandteiles von dem anderen große Unregelmäßigkeiten
in der Wärmeentwicklung bedingt.
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So entsteht, wenn größere Mengen der Reaktionsbestandteile plötzlich
in Berührung miteinander kommen, eine starke Wärmeentwicklung, welche zu einer Beschädigung
der Reaktionskammer führen kann ; diese Beschädigung kann entweder durch den Temperaturanstieg
an sich oder den Druckanstieg infolge der Temperaturerhöhung bewirkt werden.
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Eine andere Schwierigkeit entsteht infolge der Reaktion zwischen
den Dämpfen der Reaktionsbestandteile. Die
hierbei entstehenden festen Reaktionsbestandteile
lagern sich an den oberen Wandungsteilen des Reaktionsraumes ab. Insbesondere findet
ein starker Niederschlag der festen Reaktionsbestandteile in der Umgebung der Öffnungen
statt, durch welche eines der Reaktionsbestandteile in die Reaktionskammer eingeführt
wird.
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Wenn sich eine solche Öffnung infolge der Ablagerung von festen Reaktionsbestandteilen
schließt, kann der Betrieb nicht fortgesetzt werden, wenn nicht besondere Vorrichtungen
vorgesehen werden, um die Öffnungen der Reaktionskammer wieder frei zu machen.
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Als typisches Beispiel für einen Reaktionsablauf, der die genannten
Schwierigkeiten und Probleme aufweist, sei auf die Reduktion der Halogene der hitzebeständigen
Metalle mittels eines geschmolzenen Reduktionsmetalls hingewiesen. Als spezielles
Beispiel mag die Reduktion von Titanchloriden zu Titanmetall mittels eines flüssigen
Reduktionsmetalls, z. B. Natrium oder Magnesium, angeführt werden.
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Die notwendige Verrührung und Vermischung der Reaktionsbestandteile,
welche auch aus Gründen der Sicherheit erforderlich ist, kann nicht durch mechanische
Mittel bewirkt werden, da es praktisch undurchführbar ist, bei den in Frage stehenden
hohen Temperaturen und in der Gegenwart von korrodierenden Materialien, die Lager
zu schmieren und betriebsbereit zu halten. Andererseits
ist eine
lange, freie, nur einseitig gelagerte Welle nicht verwendbar, wenn das Rührwerk
an das freie Ende der Welle montiert werden soll, da bei den hohen Temperaturen
die Welle ihre Starrheit verliert und das Rührwerk nicht in der richtigen Stellung
innerhalb des Reaktionsraumes verbleibt. Versuche, solche mechanische Vorrichtungen
als Rührwerke zu benutzen, haben zu einer Beschädigung der Wandungen des Reaktionsgefäßes
geführt, wenn sich die Welle verbog und gegen die Wandungen des Gefäßes schleifte.
Außerdem zerstörte die Anlagerung von festen Reaktionsprodukten die dynamische Auswuchtung
des Rotors, so daß sich die Schwierigkeiten der Vervendung mechanischer Rotoren
bzw.
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Rührwerke noch erhöhte. Weiterhin weist das reduzierte Metall die
Neigung auf, sich an den Seitenwandungen der Reaktionskammer abzulagern, wodurch
sich eine schwierige und kostspielige Entfernung als notwendig erweist.
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Der Zweck der Erfindung besteht in der Vermeidung der genannten Nachteile.
Insbesondere bezweckt die Erfindung die Einführung eines fliissigen Reaktionsbestandteiles
in ununterbrochenem Strom bei hoher Geschwindigkeit und hohen Temperaturen. Durch
die Einführung eines solchen Flüssigkeitsstromes vermindert sich die Verdampfung
des einströmenden Materials, wobei sich außerdem eine vollständige und gleichmäßige
Durchmischung der Reaktionsbestandteile ergibt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird ebenfalls die Möglichkeit der Ablagerung von festen Reaktionsprodukten am Düsenausgang
auf ein Minimum reduziert, so daß eine Behinderung der Strömung der eingeführten
Flüssigkeit durch die Ablagerungsprodukte vermieden wird.
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Erfindungsgemäß wird die obengenannte Zweckbestimmung dadurch erreicht,
daß die Düse für die Einführung des Halogens des hitzebeständigen Metalls bzw. des
flüssigen Alkali-oder Erdalkalimetalls in besonderer Weise ausgebildet wird. Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren entsteht in der Reaktionskammer das hitzebeständige
Metall von hohem Schmelzpunkt in seiner elementaren Form. Wie schon erwähnt, kann
entweder das flüssige Halogen des hitzebeständigen Metalls, welches zu elementarem
Metall reduziert werden soll, oder das flüssige Reduktionsmetall durch die Düse
in den Reaktionsraum eingeführt werden, in dem sich einer der Reaktionsbestandteile
befindet. Vorzugsweise wird der Reaktionsbestandteil mit dem höheren Siedepunkt
zuerst in den Reaktionsraum eingefüllt, da dieser Bestandteil den niedrigeren Dampfdruck
aufweist, während der andere Reaktionsbestandteil durch die Düse in den Reaktionsraum
eingeführt wird.
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Um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, muß die Düse gewisse Eigenschaften
aufweisen und gewissen Steifigektisanforderungen gewachsen sein. Die einzelnen Erfordernisse
werden im nachfolgenden beschrieben werden.
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Um die Möglichkeit von Reaktionen zwischen den Dampfphasen zu verhindern,
ist es wesentlich, daß der Strom des flüssigen, durch die Düse eingeführten Bestandteiles
einen ununterbrochenen Strömungsverlauf aufweist und nicht in Tropfen oder einzelne
Stromfäden aufgespalten wird. Dieses Erfordernis soll vom Austritt der Flüssigkeit
aus der Düse bis zum Erreichen des Oberflachenspiegels des in der Kammer befindlichen
Reaktionsbestandteils erfüllt sein.
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Wie es aus der Strömungslehre bekannt ist, kann die Strömung in Röhren
auf zwei verschiedene charakteristische Weisen vor sich gehen. In dem einen Fall,
dem sogenannten laminaren (viskosen) Strömungsverlauf, ist die Geschwindigkeit der
Flüssigkeit über einen Querschnitt im wesentlichen gleichförmig, abgesehen von Bereichen
in der Nähe der Wandungen des Rohres, wo die Geschwindigkeit bis zur Rohrwandung
langsam auf einen
sehr geringen Wert absinkt. Bei dem anderen Fall des Strömungsverlaufs,
der sogenannten Turbulenzströmung ergeben sich turbulente Verzerrungen des Geschwindigkeitsfeldes,
und die Geschwindigkeit ist an keiner Stelle der Flüssigkeit räumlich oder zeitlich
gleichmäßig. Es ist festgestellt worden, daß die Entwicklung eines laminaren oder
turbulenten Strömungsfeldes von der mittleren Geschwindigkeit der Flüssigkeit, dem
Durchmesser des Rohres, dem spezifischen Gewicht und der Viskosität der Flüssigkeit
abhängig ist. Eine von Reynold entwickelte Formel gibt diese Verhältnisse in mathematischer
Gestalt wieder. Bei der Reynoldzahl handelt es sich um folgenden Ausdruck R s R----.
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M Wenn diese Größen im CGS-System ausgedrückt werden und sich ein
R-Wert von weniger als 2000 ergibt, so liegt ein laminarer Strömungsverlauf vor.
Übersteigt dieser Wert die obere Grenze von 2000, so setzt im allgemeinen die turbulente
Strömung ein. Dieses Kriterium muß natürlich für die Ausgestaltung der Düse berüclxsichtigt
werden, da die Entstehung einer laminaren Strömung von entscheidender Bedeutung
für einen ununterbrochenen Strömungsverlauf der eingeführten Flüssigkeit ist.
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Die Düse muß so ausgebildet werden, daf3 sich eine Ablenkung des
aus der Düse austretenden Strahles durch feste Reaktionsprodukte nicht ergibt. Die
Verhinderung der Ablagerung fester Reaktionsprodukte an der Düse kann in weitgehendem
Maße durch die Regulierung der Düsentemperatur erreicht werden, Es hat sich herausgestellt,
daß, wenn die Düse kühl gehalten wird, die Venge des sich ablagernden Materials
reduziert wird. Aus Sicherheitsgründen ist jedoch die Nerwendung einer Wasserkühlung
unmöglich. Die geringste Leckage würde nicht nur zu einer » Verseuchung.. und damit
Unbrauchbarkeit des metallischen Endproduktes führen, sondern es ergäbe sich auch
die Gefahr, dal3 das eindringende Wasser mit dem Alkali-oder Erdalkalimetall reagieren
würde, wodurch sich verheerende Folgen ergeben könnten.
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Es ist deshalb notwendig, daß die Düse eine solche Ausgestaltung aufweist,
daß eine Kühlung durch das durch sie hindurchtretende Material bewirkt wird. Außerdem
muß die Düse so konstruiert werden, daß selbst im Falle der Ablagerung von festen
Reaktionsbestandteilen am Düsenausgang keine Behinderung des Strömungsverlaufs stattfindet,
da es sich nicht in allen Fällen gänzlich vermeiden läßt, daß Ablagerungen auftreten.
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Die Zeichnungen veranschaulichen in schematischer Form ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung, mit dem die obengenannten Zweckbestimmungen erreicht werden konnen.
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Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine erfindungsgemäße Düse ; Fig. 2
veranschaulicht den Düsenausgang einer Düse gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.
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Die erfindungsgemäße Düse besteht aus einem länglichen Metallkörper,
wobei das verwendete Metall eine hinreichende Korrosionsfestigkeit unter den genannten
Betriebsbedingungen aufweisen muB. Der längliche Düsenkörper weist ein Einlaßende
10 und ein Auslaßende 12 auf. Durch den Düsenkörper geht eine gerade, longitudinale
Bohrung 13 hindurch, welche die Einlaßöffnungl4 und die Auslaßöffnung 15 aufweist.
Das Einlaßende 10 des Düsenkörpers ist in geeigneter Weise. z. B. mittels eines
Gewindes 16 mit einer Flüssigkeitszuführung verbunden. Die Bohrung 13 der Düse verengt
sich allmählich von der Einlaßöffnung 14 bis zu einer Stelle, die ungefähr zwei
Drittel der Gesamtlänge der Bohrung vom Einlaßende entfernt ist. Der übrige Teil
18 der Bohrung weist
einen im wesentlichen konstanten Durchmesser
auf und endet an der Auslaßöffnung 15, wo die Bohrung in einen langsam sich erweiternden
Öffnungssektor 19 übergeht.
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Die Kühlwirkung wird noch durch die innere Ausgestaltung der Düse
verbessert, welche längs der ganzen Düsenausdehnung nur eine relativ dünne Wanddicke
aufweist. Um jeden turbulenten Strömungsvorgang auszuschalten, der durch den Wechsel
in der Durchmessergröße beim Übergang der Flüssigkeit von der Zuführungsleitung
in die Düse oder auch innerhalb der Düse selbst hervorgerufen werden könnte, wird
die Düse auslaßseitig mit einem Bohrungsteil versehen, welcher einen konstanten
Durchmesser aufweist. Zur Erzielung zufriedenstellender Ergebnisse ist es notwendig,
daß die Lange des letztgenannten zylindrischen Bohrungsteiles zu dem Durchmesser
in einem solchen Verhältnis steht, daß der durch die Formel für die Reynoldzahl
gegebene Wert im laminaren Strömungsbereich liegt. Um dies zu erreichen, müssen
unter Berücksichtigung der Flüssigkeitsgeschwindigkeit und der Zähigkeit der verwendeten
Flüssigkeit, die Dimensionen der Düsenbohrung am Düsenausgang, d. h. in dem Teil,
in dem die Düsenbohrung einen konstanten Durchmesser aufweist, so gewählt werden,
daß sich eine Reynoldzahl von weniger als 2000 ergibt. Die Beziehung zwischen dem
Durchmesser der Düsenbohrung und der Lange der zylindrischen Bohrung steht vermutlich
in einem gesetzmäßigen Verhältnis zu der Zeit, die notwendig ist, um eine turbulente
Strömung in eine viskose Strömung zu überführen. Als weitere wichtige Größen sind
hierbei die Viskosität und die Geschwindigkeit der Flüssigkeit innerhalb der Düse
zu berücksichtigen. Es ist offensichtlich, daß, je größer die Geschwindigkeit und
die Störungsmöglichkeit des Strömungsverlaufs ist, eine entsprechend größere Ausdehnung
der Lange des zylindrischen Teiles der Bohrung erforderlich ist. Obwohl sogar schon
bei einem Längendurchmesserverhältnis l einigermaßen zufriedenstellende Ergebnisse
erzielt werden konnten, liegt dieses Verhältnis vorzugsweise im Bereich von 5 bis
20.
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Die Ausbildung der Austrittsöffnung der Düse ist ebenfalls von Wichtigkeit.
Die Austrittsöffnung ist daher in Fig. 2 in vergrößerter Form veranschaulicht. Die
Formgebung der Düsenbohrung am Auslaß der Düse muß so erfolgen, daß eine glatte
Trennung des Flüssigkeitsstromes vom Düsenkörper stattfindet, so daß keine oder
nur eine geringfügige Tendenz zur Bildung getrennter Tropfen oder Stromfäden besteht.
Gleichzeitig muß die Ablagerung von Flüssigkeit an der äußeren Begrenzungsflache
des Düsenkörpers verhindert werden. Zu diesem Zweck hat sich die kantenförmige Ausbildung
der unteren Düsenbegrenzung als vorteilhaft herausgestellt. Die Breite der Düsenspitze
wird jedoch so klein gehalten, daß sich für die festen Reaktionsprodukte kaum Anlagerungsmöglichkeiten
ergeben.
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Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Düse werden die Schwierigkeiten
und Probleme der Herstellung von hitzebeständigen Metallen, wie sie bei den bekannten
Anordnungen auftraten, in zufriedenstellender Weise gelöst. Geht man z. B. von der
Reduktion eines Titan-Tetrachlorids zu elementarem Titanmetall aus, indem das Titan-Tetrachlorid
mittels eines flüssigen reduzierenden Metalls reduziert wird, so wird die Reaktion
so ausgeführt, daß zunächst in ein an beiden Enden geschlossenes Reaktionsgefäß
das Reduktionsmetall, z. B.
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Natrium oder Magnesium, eingeführt wird, wobei die Reaktionskammer
mit ihrer longitudinalen Achse vorzugsweise die vertikale Stellung einnimmt. Durch
die obere Abdeckung der Kammer erstreckt sich die Düse gemäß der Erfindung, durch
welche das flüssige Titanchlorid in die Reaktionskammer und in das geschmolzene
reduzierende
Metall eingeführt wird. Die Reaktion wird vorzugsweise in einer inerten Atmosphäre
durchgeführt.
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Die Reaktion wird dadurch eingeleitet, daß das reduzierende Metall
so lange erhitzt wird, bis es in den flüssigen Zustand übergeht. Danach wird das
Titan-Tetrachlorid mit hoher Geschwindigkeit durch die erfindungsgemäße Düse so
in die Reaktionskammer hineingeleitet, daß der eintretende Flüssigkeitsstrahl im
wesentlichen im mittleren Teile des Flüssigkeitsspiegels des geschmolzenen reduzierenden
Metalls auftrifft. Hierbei findet sofort eine innige Vermischung der Reaktionsbestandteile
statt, und es findet zumindest eine partielle Reduzierung statt, ohne daß eine nennenswerte
Verdampfung auftritt. Die erfindungsgemäße Düse ermöglicht den Flüssigkeitsstrahl
des Titan-Tetrachlorids so zu lenken, daß derselbe genau in der Mitte der Reaktionsmasse
auftrifft, so daß die bei der Reaktion erzeugte Hitze sich durch den ganzen Inhalt
des Reaktionsgefäßes fortpflanzen muß, ehe sie an die Gefäßwandungen gelangt. Dieser
Umstand ermöglicht es, die Temperatur und die Reaktionsgeschwindigkeit in einwandfreier
Weise zu regeln. Würde z. B. der Strom des geschmolzenen Titan-Tetrachlorids direkt
neben der Wandung der Reaktionskammer auftreffen, so würde die Reaktionswärme eine
überhitzte Stelle in der Wandung der Kammer erzeugen ; hierdurch würde die Wandung
in verhältnismäßig kurzer Zeit unbrauchbar werden, oder es würde sich sogar eine
Legierungsbildung des Titans mit dem Metall der Reaktionskammerwandung ergeben.
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Da eine vollständige Verhinderung der Verdampfung der Reaktionsbestandteile
nur sehr schwer zu erreichen ist, so kann die Ablagerung von festen Reaktionsprodukten
am Auslaßende der Düse nicht gänzlich vermieden werden ; hierdurch ergibt sich natürlich
eine, wenn auch geringe Möglichkeit der Ablenkung des einströmenden Flüssigkeitsstrahles.
Diese Möglichkeit ist jedoch bei der erfindungsgemäßen Düse auf ein Minimum reduziert.
Die Wandungsdicke am Düsenauslaß ist verhältnismäßig gering, aber sie weist nicht
die Form einer Messerschneide auf. Die Formgebung der konisch verlaufenden äußeren
Düsenbegrenzung ist so gewählt, daß, wenn sich eine Ablagerung bilden sollte, nur
eine geringe Wahrscheinlichkeit besteht, daß sie sich bis in den Düsenauslaß fortsetzt
und hierbei den Strom des Titan-Tetrachlorids ablenkt, das aus der Düse austritt.
Sollte sich in Ausnahmefällen trotzdem eine solche Ablenkung ergeben, so wird die
Düse vorzugsweise beweglich gelagert, damit sie eventuell so nachgestellt werden
kann, daß der Titan-Tetrachloridstrahl in dem gewünschten Bereich auftrifft.
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Einer der bedeutendsten Vorteile der Einführung eines Flüssigkeitsstromes
hoher Geschwindigkeit durch eine Düse besteht darin, daß diese Methode eine große
Überlegenheit gegenüber den mechanischen Mischverfahren aufweist. Wenn eine Flüssigkeit
in einem relativ schmalen Strahl bei relativ hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche
eines fliissigen Reaktionsbestandteiles auftrifft, so ergibt sich eine Rotationsbewegung
um eine horizontale, kreisförmige Achse, wodurch sich ein unmittelbarer und inniger
Mischvorgang ergibt, der einen dauernden Kontakt der beiden Reaktionsbestandteile
ermöglicht. Durch die beschriebene Art der Zusammenführung der Reaktionsbestandteile
ergibt sich eine sofortige Reaktion beim Zusammentreffen der Bestandteile in der
gemeinsamen Reaktionskammer. Ein weiterer Vorteil, der durch die erfindungsgemäße
Anordnung erzielt wird, besteht darin, daß die erzeugte Rotationsbewegung dazu führt,
daß sich das reduzierte Metall als kompakter Schwamm bildet, der, durch die Strömungsverhältnisse
bedingt, im zentralen Teil der geschmolzenen Flüssigkeit schwimmt, wodurch sich
eine erhebliche Erleichterung bei der Entfernung der Reaktionsprodukte aus dem Reaktionsgefäß
ergibt. Da
sich außerdem kaum Reaktionen außerhalb der Hauptmasse
des geschmolzenen Metalls und des flüssigen Metallchlorids ergeben, wird das reduzierte
Metall während der Reaktion von » Verseuchungen « durch das Material des Reaktionsgefäßes
oder der Dämpfe weitgehend verschont, so daß das hitzebeständige Metall in ungewöhnlicher
Reinheit erhältlich ist.
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Die Erfindung hat Anwendung gefunden, um Titan-Tetrachlorid, Tantal-Pentachlorid
und flüssiges Natrium in Reaktionsgefäße der verschiedensten Größen einzuspeisen.
Hierbei hat sich die erfindungsgemäße Anordnung in jedem Falle als äußerst zufriedenstellend
erwiesen und gestattete die Vermeidung der erheblichen Nachteile der bekannten Anordnungen.
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So wurde z. B. Titan-Tetrachlorid durch eine erfindungsgemäße Düse
mit Mengengeschwindigkeiten von 60 kg/h während eines Zeitabschnittes zugeführt,
der 10°/o der Gesamteinspeisungszeit betrug ; währen 20% der Einspeisungszeit wurde
eine Mengengeschwindigkeit von 90 kg/h und während der übrigen Einspeisungszeit
eine Mengengeschwindigkeit von 120 kg/h eingestellt. Der Reaktionsverlauf ging glatt
vonstatten, und es ergab sich eine gleichförmige Temperaturverteilung. Die Düse
hatte einen Innendurchmesser von 0, 121 cm. Am Ende des Einspeisungsvorganges war
die Düse frei von jeglicher störender Ablagerung von Reaktionsprodukten.
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Einige typische Düsen, wie sie für den obengenannten Zweck verwendet
wurden, werden in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen in zahlenmäßige Beziehung
zu anderen Kenngrößen des Verfahrens gebracht.
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Beispiel I In einem System relativ kleiner Kapazität wurden zwei
Düsengrößen unter verschiedenen Bedingungen verwendet, wobei sich zufriedenstellende
Resultate ergaben.
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In der Tabelle I sind die entsprechenden Zahlengrößen angegeben.
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Tabelle I
| Boh-Boh-Ver-Mengengeschwindigkeit |
| rengs- hält- |
| durch- |
| länge nis kg/min m/sec |
| messer |
| in cm |
| in cm |
| l/d maximal minimal maximal minimal |
| 0,118 1,87 16,3 2 1 16,5 8,27 |
| 0,118 1,87 16,3 2,5 1 20,6 8,27 |
| 0, 140 1,87 16,3 2,5 1 14, 1 5, 67 |
Beispiel II Bei einer etwas größeren Anordnung wurden ebenfalls Düsen derselben
Formgebung, aber von etwas verschiedenen Dimensionen verwendet und führten zu zufriedenstellenden
Ergebnissen. In der Tabelle II sind die entsprechenden Zahlengrößen angegeben.
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Tabelle II
| Boh- |
| Boh- Ver- Mengengeschwindigkeit |
| rungs- |
| rengs- hält- |
| durch- |
| länge nis kg/min m/sec |
| messer |
| in cm |
| l/d maximal minimal maximal minimal |
| 0,22 1,87 8,7 8 3 18,6 7,0 |
| 0,197 1,87 9,9 5 2 14,9 5,9 |
| 0,197 1,87 9,9 9,7 4 29,1 11,9 |
Beispiel III Bei einem anderen Betriebsfalle wurden ebenfalls die erfindungsgemäßen
Düsen verwendet, wobei jedoch die
in Tabelle III aufgeführten inneren Düsendurchmesser
erheblicher Große verwendet wurden.
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Tabelle III
| Boh- |
| Boh- Ver- Mengengeschwindigkeit |
| rungs- |
| rengs- hält- |
| durch- |
| länge nis kg/min m/sec |
| messer |
| in cm |
| l/d maximal minimal maximal minimal |
| 0, 275 1, 87 6, 75 14 9, 5 19, 82 13, 42 |
| 0,28 1,87 6,48 18 13,5 23,18 17,38 |
| 0,275 1,87 6,75 22 13,5 30,80 19,09 |
| 0,322 1,87 5,83 24 13,5 25,31 14,24 |
| 0,322 1,87 5,83 28 20,2 30,50 22,08 |
| 0, 322 1, 87 5, 83 28 20, 2 30, 50 22, 08 |
Beispiel IV Bei einer anderen Reihe von Betriebsfällen wurde ein im Normalzustand
festes Halogen eines hitzebeständigen Metalls in geschmolzenem Zustande durch die
erfindungsgemäße Düse eingeführt. Die Temperatur des Halogens lag hierbei etwas
über 200° C. Die Fähigkeit der Düse, sich an die Temperatur des eingespeisten, durchfließenden
Materials anzupassen, war bei dieser Anwendung von außerordentlicher Bedeutung,
da hierdurch das Erstarren des durchfließenden Halogens innerhalb der Düse verhindert
wurde. Einzelheiten der Betriebsbedingungen sind in Tabelle IV gegeben.
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Tabelle IV
| Mengen- |
| Bohrungs-Bohrungs-geschlvindigleit |
| durchmesser länge Verhältnis kg, min m'min |
| in cm in cm durch-durch- |
| schnitt-schnitt- |
| l/d licl licli |
| 0,18 1,87 10,4 0,77 0,64 |
| 01,8 1,87 10,4 0,52 0,427 |
| 0, 18 1, 87 10, 4 0, 31 0,25 |
Beispiel V In einem anderen Falle wurde das geschmolzene, reduzierende Metall durch
die erfindungsgemäße Düse in die Reaktionskammer eingeführt. Das geschmolzene Metall
wurde nicht gefiltert, so daß sich während des Versuches zeitweilig Verstopfungen
der Düse ergaben, aber abgesehen hiervon war die Arbeitsweise zufriedenstellend.
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Einzelheiten sind in der Tabelle V angegeben.