DE1051008B - Verfahren und Vorrichtung zur Entgasung und zur Gasgehaltsbestimmung von Flüssigkeiten, insbesondere Metallschmelzen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es sind verschiedene Verfahren zur Entgasung von Flüssigkeiten bekannt. Auch in der Metallurgie sind, nachdem der schädliche Einfluß eines zu hohen Gasgehaltes auf die Eigenschaften der Legierungen erkannt worden war, verschiedene Entgasungsverfahren entwickelt worden. Die meisten dieser Verfahren beruhen darauf, daß man die Flüssigkeit oder die Schmelze diskontinuierlich in einen yakuumdichten Raum einbringt und sie dort längere Zeit dem Vakuum aussetzt. Andere Verfahren sind kontinuierlich ausgebildet, indem man die Schmelze über eine entsprechende Schleuse in den Vakuumraum einfließen läßt, wo sie auf bekannte Weise über eine . barometrische Säule mit unter atmosphärischem Druck stellendem Metall in Verbindung steht. Alle *5 diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß um die zu entgasende Schmelze herum ein Vakuum erzeugt werden muß und große Räume evakuiert werden müssen, was einen großen apparativen Auf-■\vancl und große Pumpanlagen voraussetzt.

" Es ist auch versucht worden, Metallschmelzen durch gasdurchlässige Wände bzw. Tauchkörper zu entgasen. Diese Wände oder Tauchkörper sind so beschaffen, daß sie den Durchtritt von Gasen gestatten, die Schmelze jedoch zurückhalten. Diese Verfahren weisen den Nachteil auf. daß die Oberfläche nie dom Vakuum direkt ausgesetzt ist. sondern immer nur über eine gasdurchlässige Wand, wodurch die Entgasung verlangsamt wird.

Die Erfindung gestattet nun, auf einfachere Weise 3» und mit höherem Wirkungsgrad als bisher Flüssigkeiten und insbesondere Metallschmelzen zu entgasen. Das erfindungsgcniäße Entgasunprsverfahren kann mich zur Bestimmung des Gasgehalte.-- in Schmelzen lieraiigfzogi-n werden. EriiiHhing.-gvmäß läßt man zur f"'ntirasiiMg einen 1 I< >!ilk<">rj>v-r. der '.lurch Kanäle rxier (Μϊ:;ηιΐ!ίΓΐι mit iii-r il'u i'.nigeii-'.-iirh.Mi Flüssigkeit in λ ;-!'l)ii!iliiiig sti'hi. ιΐ';·ί i'liff i:\nt; !n>li!.; RoiMtion.-wi.-li·.· :üi viii;· .LiHtaii.-^iugvorriehiuiig. /.. l>. eine Vakuumpumpe, angeschlossen ist. in die zu entgasende Flüs- »igkeii eintauchen und rotieren. Der Hohlkörper muß so schnei! rotieren, daß er nicht, oder wenigstens nur teilweise, mit der Flüssigkeit gefüllt wird, d. h., die auf die Fliissigkeitstcilchen auf oder im Hohlkörper wirkende Zentrifugalkraft muß so groß sein, daß sie ⁴S trotz des Vakuums im Hohlkörper und trotz des hydrostatischen Druckes nicht in den Hohlkörper eindringen können bzw. wieder hinausbefördert werden.

Durch die Rotation des Hohlkörpers wird die diesen umgebende Flüssigkeit in Bewegung versetzt, und es gelangen dauernd neue Mengen der zu entgasenden Flüssigkeit in den Bereich der Einwirkung des Vakuums. Auf diese Weise wird der Entgasungs-Verfahren und Vorrichtung zur Entgasung und zur Gasgehaltsbestimmung

von Flüssigkeiten, insbesondere Metallschmelzen

Anmelder:

Aluminium - Industrie -Aktiengesellschaft, Chippis (Schweiz)

Vertreter: Dr. K. Schwarzhans, Patentanwalt, München 19, Romanplatz 9

Beanspruchte Priorität: Schweiz vom 4. Februar 1957

Dr.-Ing, Heinrich Feichtiger, Schaffhausen, und Dr.-Ing. Emil Koelliker, Neuhausen, Rheinfall

(Schweiz),
sind als Erfinder genannt worden

vorgang stark gefördert. Die Entgasung kann noch verstärkt werden,'wenn dauernd ein Teil der Flüssigkeit durch öffnungen in den rotierenden Körper eindringt und durch andere Öffnungen infolge der Zentrifugalkraft liorausgosehleiulert wird. 1 'te' Einlafii'itTpuii.ireii beliiiflen sich an Siflli'ii kk'iin*;vr Zentrifugalkraft, also in di;r XaIu- der Ki>t:tiit>iisw-i_-ll·..· odc-r in dieser selber, ihr '■ ■i-si'iutijui-rsi.'iüilit ϊν.πίϊ ■·■> πήκί; ■ ■•;n;ikri .--in. :!;>.;.: 'U-: s.*ii>= Lr·m.'v:!'fc |·Ίϋ--.!^|;-ί;>·:·ι:.·;!.ί;\· immer kl-oiiier ist al> dicjriiijic. die durch lüe anderen Öffnungen, die sich an Stellen hoher Zentrifugalkraft am weitesten von dt;rRotations\ve!!eentferntbefinden, wieder herausbefördert werden kann.

Das erfindungsgemäne Verfahren kann nicht liur zur diskontinuierlichen Entgasung von Schmelzen in einem Tiegel verwendet werden; es ist auch möglich, den rotierenden Hohlkörper in eine fließende Schmelze einzutauchen, z. B. in den mit Schmelze gefüllten Gießtrichter einer Stranggießvorrichtung. Da die Entgasung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sehr rasch vor sich geht, ist es nicht notwendig, daß die Schmelze lange Zeit dem Vakuum ausgesetzt wird.

In der Zeichnung sind beispielsweise verschiedene Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen. Entgasungsverfahrens dargestellt.

Claims (2)

Fig. 1 zeigt einen Vertikal schnrtFdurch eine Vorrichtung und '·; ■*'" Fig. 2 einen Horizorttalschnitt durch den rotierenden Hohlkörper nach Fig. 1; , . . . Fig. 3 und 4. sind Vertikalschnitte durch andere Ausführungsformen. "Die: zu · entgasende Flüssigkeit oder Schmelzet befindet sich im Gefäß 2. In die Schmelze taucht der Hohlkörper 3^ dessen Hohlraum 4 durch öffnungen 5 mit der ihn umgebenden Flüssigkeit in Verbindung io. steht. Der Hohlkörper 3 sitzt am unteren Ende der hohlen Rotationswelle 6, an deren oberen Ende ein feststehender Saugkopf 7 mit Hilfe der Wellendichtung 8 vakuumdicht aufgesetzt ist, der seinerseits an die Vakuumpumpe 9 angeschlossen ist. Der Hohlkörper 3 weist im wesentlichen die Form eines Zentrifugalpumpenrades auf und ist mit Leitflügeln 10 versehen, die bewirken, daß in den Hohlkörper eindringende Flüssigkeit wieder herausgeschleudert wird. 11 sind-in die Schmelze tauchende Flügel, die eine zu starke Bewegung der Flüssigkeit verhindern. Der Hohlkörper 3 kann auch eine andere Form aufweisen. Es kann z. B. ein rotierender Hohlzylinder verwendet werden, der in seiner Mantelfläche Löcher oder Schlitze aufweist. Natürlich muß der Hohlkörper aus einem beständigen Material bestehen, das von der Flüssigkeit oder der Schmelze nicht angegriffen wird. Zum Entgasen von Metallschmelzen kann z. B. ein rotierender Hohlkörper aus einem keramischen Material mit porösen Wänden "verwendet werden. Die Poren eines solchen Hohlkörpers können weiter sein als die Poren eines nicht rotierenden Tauchkörpers, wie er schon zur Entgasung vorgeschlagen wurde. Im Beispiel der Fig. 3 weisen das Zentrifugalpumpenrad 3 und die hohle Rotationswelle 6 noch Öffnungen 12 auf, durch welche die Flüssigkeit in den Hohlraum 4 eindringen kann, von dort infolge der Zentrifugalkraft aber wieder durch die äußeren öffnungen 5 nach außen befördert wird. In diesem Beispiel ist die Vakuumpumpe nicht über einen Saugkopf an die hohle Welle 6 angeschlossen, sondern diese ist direkt mit dem Pumpsystem so verbunden, daß die verlängerte hohle Welle die rotierende Welle 13 des Pumpsyftems wird. Diese Anordnung hat den Vorteil., daß die Gefahr einer Undichtigkeit zwischen dem stehenden Saugkopf und der Welle verringert wird. Eine weitere Möglichkeit zur Verstärkung des Entgasungseffektes besteht in der Verwendung eines Hohlkörpers, der im wesentlichen, wie in Fig. 4 dargestellt, die Forin eines umgekehrten Kegels hat, mit ■ Enitrittr-öffminsien 14 an der Spitze und Austrittsr.itiiun.üvn 15 ;in ik-r l.'asis. Intoliie der Rotation steigt (Ii1- F!ii--it,'Ui.-if in düune.r Sohidii :m HvT Innenwand ■■h:< Xvv.-N h'V.-h :m\<\ γ.Ίΐ"'Ί 'iiirdi üu· 1.msdiiiuiVlM to nach ;iu(.ieii befördert. Die dom Vakuum ausgesetzte MetallolHjrflächc. von deren Größe, die Geschwindigkeit der .Entgasung abhängig ist, wird dabei stark vergrößert. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zur Bestimmung des Gasgehaltes von Metallschmelzen verwendet werden. Zu diesem Zweck wird der rotierende Hohlkörper unter Vakuum gesetzt, worauf die Verbindung mit der Vakuumpumpe geschlossen und nach einiger Zeit der sich einstellende Gasdruck im Hohlkörper mit Hilfe eines am Saugkopf angebrachten ..Meßgerätes gemessen wird. Dieser Gasdruck ist abhängig vom Lösungsdruck der im Metall gelösten Gase. : Man kann, auch so vorgehen, daß man in die Vakuumleitung eine Drossel einbaut und die abgesaugte"'Gasmenge aus dem Druckunterschied vor und nach der Drossel bestimmt. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entgasung und zur Gasgehaltsbestimmung von Flüssigkeiten, insbesondere Metallschmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Hohlkörper, der durch Kanäle oder öffnungen mit der ihn umgebenden Flüssigkeit in Verbindung steht und über eine hohle Rotationswelle an eine Luftabsaugvorrichtung angeschlossen ist, in die Flüssigkeit eintauchen und so stark rotieren läßt, daß der Hohlraum nicht von der Flüssigkeit ausgefüllt wird. ■

2. Verfahren zur Gasgehaltsbestimmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die infolge des Vakuums im Hohlkörper frei gemachten Gase durch ein Absperrorgan zwischen den Hohlraum des Rotationskörpers und der Luftabsaugvorrichtung abgesperrt werden . und der Druck dieser Gase an einem Druckmeßgerät abgelesen wird. ■

3. Verfahren zur Gasgehaltsbestimmung nach Anspruch!, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase durch eine Drossel in der Vakuumleitung abgesaugt ■ werden und deren- Menge auf Grund der Druckunterschiede vor und nach der Drossel berechnet wird. "_:

4. Vorrichtung zur Durchführung des A^erfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 3,. gekennzeichnet durch einen- rotierenden Hohlkörper, der durch Kanäle oder öffnungen mit der ihn umgebenden Flüssigkeit in Verbindung steht und über eine hohle Rotationswelle an eine Luftabsaugvorrichtung angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper im wesentlichen die Gestalt eines Zentrifugalpumpe'.irades hat. das ül)er eine hohle Rotationswelle und eine vakuumdichte Drehverbindung an eine feststehende Luftabsaugvorrichtung angeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle und öffnungen so angeordnet sind und solchen Querschnitt aufweisen, daß die zu entgasende Flüssigkeit durch Kanäle in oder nahe der Rotationswelle in das Tniu-iv des Hohlkörpers eindringen kanu und ίηΙ'Ί^ν 'Irr Zeütri f it:f::.l U r;rtt durch '!'.■.· »ve: Ut ;iiil.':e:: liegenden Kanüle wieder hinau^heion.lcrt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper aus keramischem Material mit porösen Wänden besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Hohlkörper im wesentlichen die Form eines umgekehrten Kegels hat, der mit Eintrittsöffnungen an der Spitze und mit Austrittsöffnungen an der Basis versehen ist, so daß die zu entgasende Flüssigkeit infolge der Rotation an der Innenwand des Kegels hochsteigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 750/432 2.59