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Schleuse zum Beschicken von Vakuumöfen während des Betriebes mit schüttfähigem
Aufgabegut Die Anmeldung betrifft eine Schleuse für schüttbares Zugabematerial,
die an Vakuumöfen oder anderen abgeschlossenen Öfen verwendet werden kann.
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Schleusen werden seit langer Zeit benutzt, um Materialien oder Gegenstände
in nach außen abgeschlossene Räume, also insbesondere in Vakuumöfen, einzuschleusen,
ohne die in dem Raum herrschende Atmosphäre wesentlich zu beeinflussen. Solche Schleusen
sind üblicherweise mit zwei Verschlüssen versehen, von denen der eine den Abschluß
des Schleusenraumes bewirkt, während die Zugabe von der Atmosphäre her erfolgt,
während der andere erst dann geöffnet wird, wenn der erste geschlossen und das Schleuseninnere
evakuiert ist. Dann kann die Weitergabe des in der Schleuse befindlichen Materials
in den Vakuumofen erfolgen. Solche Schleusen sind immer dann notwendig, wenn stückiges
Material, z. B. pulverförmiges zu schmelzendes Metall, in den Vakuumofen eingebracht
werden soll oder eine Reihe von geschmolzenen Metallbarren aus ihm herausgebracht
werden sollen.
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Solche Schleusen sind in vielfältiger Form bekannt, sie besitzen üblicherweise
einen nach außen abschließenden Deckel und weiterhin ein zweites Ventil, einen Hahn
oder einen zweiten Deckel. Diese zweite Abdichtungsvorrichtung wird immer dann geöffnet,
wenn beim Einschleusen die Weitergabe des Materials an den Vakuumraum erfolgen soll.
üblicherweise sind diese beiden Verschlüsse an den beiden Begrenzungen der Schleuseneinrichtung
angebracht, also räumlich ziemlich weit voneinander entfernt.
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Der äußere Verschluß, der zur Atmosphäre hin geöffnet wird, ist leicht
zu säubern. Das geschieht während, vor bzw. nach dem Einfüllen des Materials in
den Schleusenraum. Der innere, weit von der Einfüllöffnung entfernte Verschluß ist
zu dieser Zeit geschlossen und wird nur geöffnet, wenn der Schleusenraum selbst
schon unter Vakuum steht. Dieser Verschluß ist daher von außen während des Betriebes
nicht zugänglich, schlecht zu beobachten und schwer zu säubern. Er gibt oft zu Beanstandungen
Anlaß, weil er leicht verschmutzt. Es ist deshalb schon vorgeschlagen worden, diesen
zweiten Verschluß so anzuordnen, daß schüttbares Gut, Staub oder Verunreinigungen
sich nicht festsetzen können. Er soll dann möglichst senkrecht stehen, daß solche
Stoffe von den Dichtungsflächen herabfallen. Da diese Dichtungsflächen im allgemeinen
aber nicht absolut trocken sind, sondern ein nachgiebiges Dichtungsmaterial, z.
B. eine Gummidichtung oder ein Dichtungsfett beim Öffnen geringe Reste auf ihnen
hinterlassen hat, so ist auch dieser Vorschlag nicht geeignet, eine betriebssichere
Möglichkeit für das Sauberhalten der zweiten Dichtung zu schaffen.
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Die Erfindung macht einen überraschend einfachen Vorschlag zur Vermeidung
dieser Nachteile und zur Erhöhung der Betriebssicherheit von Schleusen für Vakuumöfen.
Für eine Schleuse zum Beschicken von Vakuumöfen während des Betriebes mit schüttfähigem
Aufgabematerial, mit einem gegen den Ofenraum abdichtenden Verschluß und einem als
Deckel ausgebildeten Verschluß, der in geöffnetem Zustand das Nachfüllen des Schleusenbehälters
ermöglicht, wird vorgeschlagen, zwischen einem kippbaren Behälter im Schleusenraum
und einem Einschleusteil im Deckel zum Schleusengehäuse einen Verschluß anzuordnen,
der durch eine Relativbewegung des Behälters gegenüber dem Einschleusteil zu betätigen
ist und beim Nachfüllen den Behälterinnenraum gegenüber dem übrigen Schleusenraum
und dem unter gleichem Vakuum stehenden Ofenraum abdichtet. Hierdurch wird erreicht,
daß die Durchgangsöffnung für das Zugabematerial aus dem Behälter zum Vakuumofen
oder zu einer Transportvorrichtung stets geöffnet ist. Das Zugabematerial durchläuft
beim Verlassen des Behälters und auch auf seinem weiteren Weg keine lösbare abdichtende
Verschiußvorrichtung.
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In den Figuren sind zwei Varianten einer erfindungsgemäßen Schleuse
dargestellt.
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Fig.1 zeigt eine Einrichtung mit einem nur kippbaren Behälter, während
Fig.2
eine Schleuse zeigt, die einen Behälter besitzt, der sowohl eine lineare als auch
eine Kippbewegung ausführt; in Fig. 3 ist der Bewegungsmechanismus für die Schleuseneinrichtung
der Fig. 2 dargestellt und in Fig. 4 die Funktion dieses Bewegungsmechanismus in
drei verschiedenen Lagen gezeigt.
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In Fig.1 ist die Schleuse 1 auf den Deckel eines Vakuumofens aufgesetzt.
Die Schleuse besteht aus einem Schleusenkörper 2, der oben durch einen Dekkel D
vakuumdicht verschlossen wird. Innerhalb des Schleusenkörpers 2 befindet sich der
Behälter 3, der um die Achse 4 gekippt werden kann, so daß er auch die gestrichelt
gezeichnete Lage einnimmt. Dieser Behälter 2 trägt eine Dichtungsfläche 5, die durch
den Dichtungskragen 6 abgedichtet werden kann. Dieser Dichtungskragen befindet sich
an einem Schleusenteil 7, der gegenüber der Dichtung 8 auf- und abwärts bewegt werden
kann, was beispielsweise durch eine Betätigung des in den Endstellungen selbstsperrenden
Hebels 9 bewirkt wird. Dieser Schleusenteil 7 ist oben noch durch einen vakuumdichten
Deckel 10 abgeschlossen.
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Der Behälter 2 hat zunächst die ausgezogen gezeichnete Lage und ebenfalls
das Schleusenteil 7. In dieser Lage kann der Deckel 10 geöffnet werden, so daß das
Innere des Behälters 3 von außen zugänglich ist und das Zugabematerial unter Atmosphärendruck
eingeführt werden kann. Während dieser Zeit ist der Vakuumraum durch die Dichtung
8 und die Dichtung zwischen den Teilen 5 und 6 verschlossen.
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Nach dem Einfüllen wird der Deckel 10 wieder vakuumdicht aufgesetzt.
Nach eventuell gesondertem Auspumpen des Behälters 3 durch eine nicht gezeichnete
öffnung im Deckel 10 wird das Schleusenteil ? mit Hilfe des Hebels 9 in die höhere,
gestrichelt gezeichnete Lage gebracht. Dann ist der Behälter 3 so weit frei, daß
er sich beliebig drehen kann. Um das eingefüllte Material in den V akuumofen weiterzugeben,
wird er in Richtung des Pfeiles 11 geschwenkt, so daß das Material etwa in Richtung
des gestrichelten Pfeiles 12 in den Vakuumraum hineinfallen kann und dort entweder
unmittelbar in den Schmelztiegel oder auf eine weitere Transportvorrichtung gelängt.
Beim übergang in den Ofen durchläuft das Zugabematerial also keine der Dichtungsebenen;
die im oberen Teil der Schleuseneinrichtung 1 liegenden Dichtungen können nicht
mehr verschmutzen. Dadurch ist eine dauernde Funktionstüchtigkeit der Dichtungen
zwischen den Elementen 5 und 6 oder unter dem Deckel 10 gewährleistet.
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In den Figuren 2 a und 2 b ist in halbschematischer Weise eine Schleuse
dargestellt, bei der der Behälter eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung ausführt und
außerdem in der unteren Lage gekippt werden kann, so daß das Zugabematerial in den
Vakuumraum gelangt.
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In der Schleuse nach den Figuren 2 a und b ist nicht der obere Schleusenteil
7 im Deckel D beweglich, sondern der Behälter 3 kann entweder in die Lage der Fig.
2 a angehoben werden oder in die Lage, die in Fig. 2b dargestellt ist, gesenkt werden.
Von dieser Lage aus kann der Behälter 3 um den Punkt 4 in die strichpunktiert gezeichnete
Lage gedreht werden. Dann gelangt das Zugabematerial in Richtung der gestrichelten
Pfeile 12 in den Vakuumraum hinein.
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Die Bewegungen, die der Behälter 3 entsprechend den Fig. 2 a und b
ausführt, bestehen aus einer Drehbewegung um die Achse 4 und einer senkrecht dazu
liegenden linearen Bewegung. Als besonders zweckmäßig hat sich erwiesen, diese beiden
Bewegungen von außen vorzunehmen, und zwar in der Art, daß die Durchführung für
diese Bewegungen nur durch eine kreisförmige Bewegung von außerhalb der Schleuse
liegenden Teilen erfolgt.
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Eine solche Einrichtung wird in Fig. 3 halbschematisch dargestellt.
An den Schleusenkörper 2 ist ein weiterer Körper 14 angesetzt, der eine Drehdurchführung
15 besitzt. Die Drehbewegung wird übertragen durch das Rohr 16 und den Handgriff
17. Konzentrisch durch dieses Rohr 16 führt außerdem die Achse 18, die in dem Drehgriff
19 endet. Dieser Drehgriff 19 betätigt über die Achse 18 eine Gewindespindel 20,
auf der sich die Gewindemutter 21 bewegt. Die Gewindemutter 21 besitzt zwei Arme
22, von denen der eine vor der Zeichenebene liegt, der andere hinter ihr. Auf diesen
Armen 22 sitzt eine Kulisse 23, die eine in der Zeichenebene nach rechts bzw. nach
links gehende Bewegung ausführt. Durch diese Bewegung werden die beiden Kniehebel
24 betätigt, die mit Hilfe der Drehwelle 25 den Behälter 3 heben und senken können,
wobei der untere Drehpunkt der Kniehebel 24 als Festpunkt wirkt. In der unteren
Stellung des Behälters 3 kann die ganze Halteeinrichtung mit Hilfe des Hebels 17
und der Achse 16 gedreht werden. Die Achse 16 hat an ihrem anderen Ende ein Lager
26, das die Abstützung dieses Endes bewirkt.
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In den Fig. 4a, b und c sind drei Lagen dieses Mechanismus dargestellt,
wobei Fig. 4 a die auch in Fig. 2 a dargestellte Lage des Behälters 3 zeigt, in
der er oben vakuumdicht abgeschlossen ist. Fig. 4 b zeigt den Behälter 3 in der
abgesenkten Lage entsprechend Fig. 2b und Fig. 4c zeigt den Behälter 3 in der Lage,
die in Fig. 2b strichpunktiert gezeichnet ist und zur Weitergabe des Zugabematerials
in den Ofen selbst dient.
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Die erfindungsgemäße Schleuse hat sich selbst im rauhen Betrieb von
Vakuumschmelzöfen für hochschmelzende Metalle ausgezeichnet bewährt. Sie erlaubt
eine sichere Abdichtung des Vakuumraumes während des Betriebes, selbst wenn mehrfach
hintereinander Material zum Schmelzen zugeführt werden muß. Die Einrichtung verhindert
ein Ansetzen des zugeführten Pulvers oder stückigen Schmelzmateriales auf Dichtungsflächen
und ermöglicht durch eine verschiedene Bemessung der Drehbewegung ein portionsweises
Weitergeben des Zugabematerials.