DE1207350B - Verfahren und Vorrichtung zum Abziehen von Schmelzen und zur Herstellung von Granalien oder Fasern - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

BOIj

Deutsche KL: 12 g-1/01

Nummer: 1207350

Aktenzeichen: R 35628IV a/12 g

Anmeldetag: 8. Juli 1963

Auslegetag: 23. Dezember 1965

Beim Abstich von Schmelzen wird in der Regel so verfahren, daß eine Abstichöffnung zeitweilig oder dauernd geöffnet ist, aus der die Schmelze unter der Wirkung der Schwerkraft abläuft. Vielfach zieht man vor, die Schmelze zu granulieren, indem sie in ein Wasserbad geleitet oder der Strahl der Schmelze mit Wasser oder einem anderen Kühlmittel besprüht und zerteilt wird. In beiden Fällen entsteht keineswegs ein gleichmäßiges Granulat. Seine Korngröße hängt von der Temperatur und der jeweiligen Stärke des Strahles der ablaufenden Schmelze ab. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß sich unmittelbar an der Abstichöffnung Zapfen bilden, die zu einer beträchtlichen Größe anwachsen können und zeitweise abgestoßen werden müssen. Sie verursachen Betriebs-Schwierigkeiten, wenn sie die Austragevorrichtung für das Granulat blockieren. Ferner ziehen zähflüssige Schmelzen Fäden, die durch die Abschreckung zu scharfkantigen Nadeln zerbrechen, was in den meisten Fällen sehr unerwünscht ist. Um ein Einfrieren der Abstichöffnung zu verhindern, wird sie gewöhnlich sehr groß ausgeführt. Wächst sie dennoch zu, erleichtert die Größe der Öffnung das Durchstoßen oder Aufschmelzen mit einer heißen Flamme. Der beträchtliche Wärmeinhalt der Schmelze wird durch das Abschrecken mit Wasser vernichtet.

Ein bekanntes Verfahren zerkleinert flüssige Schlacken durch flüssige oder gasförmige Mittel unter Druck, indem diese von außen her allseitig in Form eines Kegelmantels auf den frei ablaufenden Schlackenstrom einwirken und ihn zerteilen. Bei diesem Verfahren läßt sich bereits in gewissen Grenzen die Beschaffenheit, insbesondere Körnung des herzustellenden Granulats durch Änderung des Druckes der Granuliermittel beeinflussen. Dies wird aber dadurch wieder illusorisch, daß der Strahl der frei ablaufenden Schlacke gewöhnlich nicht gleichmäßig ist und hinsichtlich seiner Stärke und Geschwindigkeit oft erheblich schwankt, je nach Temperatur und Schlackenanfall im Schmelzofen.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung verfolgt das Ziel, das Abziehen von Schmelzen wesentlich zu erleichtern und zu verbessern sowie ein gleichmäßig granuliertes Schmelzprodukt herzustellen und gegebenenfalls die Wärme der heißen Schmelze für den Schmelzprozeß oder für andere Zwecke nutzbar zu machen. Zur Wertsteigerung des Schmelzproduktes soll ferner noch die abfließende Schmelze in ihrer Zusammensetzung oder Beschaffenheit verändert werden können.

Das gesetzte Ziel wird dadurch erreicht, daß man Verfahren und Vorrichtung zum Abziehen

von Schmelzen und zur Herstellung von Granalien

oder Fasern

Anmelder:

Dipl.-Ing. Roman Rummel,

Brühl, Daberger Weg 29

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Roman Rummel, Brühl

auf einen verhältnismäßig dünnen und möglichst gleichartigen, sozusagen kalibrierten Strahl der Schmelze, der unter der Saugwirkung von flüssigen oder gasförmigen Stoffen mit erhöhter Geschwindigkeit direkt unmittelbar aus dem Schmelzofen abfließt, gleichzeitig die mit hoher Geschwindigkeit zugeführten flüssigen oder gasförmigen Stoffe so auf ihn einwirken läßt, daß er zerteilt wird und die dabei entstehenden Schmelzteilchen bis zu ihrer Erstarrung gekühlt werden. Die erwähnten flüssigen oder gasförmigen Stoffe erfüllen daher zwei Aufgaben. Sie saugen die Schmelze unmittelbar an der Abstichöffnung des Schmelzofens ab, wodurch sie mit hoher Geschwindigkeit abfließt. Die Abstichöffnung kann daher wesentlich kleiner gehalten werden als beim Abfluß unter der Wirkung der Schwerkraft. Der Schmelzstrahl ist dünner und gleichmäßiger. Gleichzeitig wirken sie als Kühl- und Granuliermittel. Durch Veränderung der Geschwindigkeit und/oder Menge der zugeführten flüssigen oder gasförmigen Stoffe kann sowohl deren Saugkraft als auch deren Wirkung hinsichtlich der Zerteilung und Kühlung des Schmelzgutes beeinflußt werden. Die Beschaffenheit oder Zusammensetzung der Schmelze kann gegebenenfalls noch während ihres Abflusses geändert oder verbessert werden, indem geeignete feinzerteilte Feststoffe in Suspension mit dem Saugmittel zugeführt werden. Dies können z. B. Stoffe sein, die nicht direkt im Schmelzraum eingeführt werden dürfen, weil sie sich bei der dort herrschenden hohen Tem-

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peratur zersetzen würden. In anderen Fällen mag es wenn diese wie. in normalen Fällen durch indirekt

vorteilhaft sein, Stoffe auf diese Weise zuzusetzen, wirkende Mittel gekühlt wird. Bei periodischem Ab-

die sich nach ihrer Einführung an der heiß ablaufen- zug der Schmelze kann auch so verfahren werden,

den Schmelze unter Gasentwicklung zersetzen und daß nach Ablauf der Schmelze bis zur Abstichdem Granulat ein poröses Gefüge geben, oder um 5 Öffnung das Saugmittel ganz oder zum Teil abge-

es leichter vermahlbar zu machen. Auch die Ober- stellt wird. Das normalerweise gekühlte und verhält-

flächenbeschaffenheit des Granulats kann durch ge- nismäßig sehr enge Abstichloch setzt sich infolge der

eignete Feststoffe beeinflußt werden. dann fehlenden Saugwirkung durch Erstarren der

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, das zulaufenden, im Schmelzofen sich neu bildenden zur Herstellung eines Granulats aus Schmelzen flüs- io Schmelze allmählich zu und verschließt es. Nach sige oder gasförmige Stoffe verwendet, deren Strahl Anstieg der Schmelze im Schmelzofen und Wiederaus einer Ringdüse auf den Strom der Schmelze ge- anstellen des Saugmittels hat sich nun überraschenleitet wird und diesen unter Abkühlung zerteilt. Sie derweise gezeigt, daß nach kurzer Zeit der Abfluß besteht im wesentlichen darin, daß die als Kühl- und der Schmelze wieder in Gang kommt ohne vor-Granuliermittel dienenden flüssigen oder gasförmigen 15 heriges Durchstoßen des erstarrten Schmelzpfropfens. Stoffe, gegebenenfalls mit in ihnen suspendierten Dieser nicht ohne weiteres vorhersehbare Effekt ist feinzerteilten Feststoffen, unmittelbar an der engsten offenbar auf die eigenartige Beschaffenheit der im ge-Stelie der Abstichöffnung des Schmelzofens mit so kühlten Abstichloch erstarrten Schmelze zurückhoher Geschwindigkeit eingeführt werden, daß der zuführen. Sie ist offenbar porös oder rissig und desAbfluß der Schmelze aus dem Schmelzofen durch 20 halb nicht ganz gasdicht. Es wird vermutet, daß ihre Saugkraft bewirkt oder beschleunigt wird, wo- heiße Gase aus dem Schmelzraum oder in der flüsbei die Geschwindigkeit und/oder Menge der flüssi- sigen Schmelze gelöste Gase durchgesaugt werden, gen oder gasförmigen Stoffe geregelt werden können. wodurch der erstarrte Schmelzpfropfen allmählich

Als Saugmittel können alle hierfür geeigneten heiß und flüssig wird. Die aus dem Schmelzraum Flüssigkeiten oder Gase verwendet werden. Im all- 35 abgesaugten Gase und die bei der Abkühlung der

gemeinen wird man jedoch, wenn keine besonderen Schmelze entstehenden heißen gas- oder dampf-

Nebenwirkungen, wie z. B. chemische oder spezielle förmigen Produkte aus dem Saugmittel werden

physikalische Veränderungen der Schmelze, erreicht zweckmäßig zur Ausnutzung ihrer fühlbaren Wärme

werden sollen, als Saugmittel Wasser, Dampf, Luft in den Abgasstrom des Schmelzofens geführt, dem oder Rauchgase aus wirtschaftlichen Gründen be- 30 gewöhnlich eine Abhitzeverwertung nachgeordnet

nutzen. Auch Stickstoff oder Kohlensäure kommen in ist. In der gleichen Weise kann die von der Schmelze

Betracht, wenn diese als Abfallprodukte zur Verfü- auf gasförmige Saugmittel übertragene fühlbare

gung stehen. Wärme ausgenutzt werden. Eine andere Möglichkeit,

Die Saugwirkung auf die Schmelze im Schmelz- die Wärme des Schmelzproduktes nutzbar zu ofen und die physikalische Beschaffenheit des Gra- 35 machen, ist dadurch gegeben, daß man als Saugnulats, insbesondere dessen Korngröße, werden durch mittel Verbrennungs- oder Vergasungsmittel benutzt, die Eintrittsgeschwindigkeit und/oder Menge des die dann durch die von der Schmelze auf sie über-Saugmittels reguliert. Dies kann durch eine verstell- tragene Wärme in erhitztem Zustand in den Schmelzbare Ringspaltöffnung der Düse· erfolgen. Wegen der raum eingeführt werden. Infolge ihres Wärmeinhaltes schwierigen Unterbringung und schlechten Zugang- 40 steigern sie die Temperatur der Verbrennung oder lichkeit ist eine von außen bedienbare mechanische Vergasung von Brennstoffen im Schmelzraum oder Verstelleinrichtung störungsanfälliger. Gemäß der steigern deren Wirkungsgrad.

Erfindung wird daher vorgeschlagen, den Austritts- Im allgemeinen werden durch die Ringdüse Saugquerschnitt der Ringdüse für das Saugmittel durch mittel in solcher Menge zugeführt, daß das Granulat den Druck und/oder Menge desselben zu verändern. 45 vollständig erstarrt. Bei der Anwendung eines flüs-

Für die gleichmäßige Qualität des granulierten sigen Mittels, z. B. Wasser, das auf gleichem Wege

Schmelzgutes ist die Anpassung der Menge des wie das Granulat den Granulierraum verläßt, ist die

Saugmittels an die jeweils abfließende Menge der Abkühlung des Schmelzproduktes nahezu voll-

Schmelze von besonderer Bedeutung. Maßgebend für kommen. Bei Verwendung von gasförmigen Saug-

den gleichmäßigen Kühleffekt bei veränderlicher 5° mitteln kann im verfestigten Schmelzprodukt noch

Menge der Schmelze ist die Temperatur im Granu- eine beträchtliche fühlbare Wärmemenge enthalten

lierraum, das ist der Raum, in dem sich das Granu- sein, deren Wiedergewinnung sich lohnt. Es wird

lat sammelt und aus dem es ausgetragen wird. Diese deshalb vorgeschlagen, durch die gebildete Schicht

Temperatur soll dauernd auf gleicher Höhe gehalten des erzeugten Granulats Verbrennungs- oder Ver-

werden, was dadurch automatisch erfolgt, daß die 55 gasungsmittel zu leiten, die dann vorzugsweise ge-

Menge des Saugmittels durch die Temperatur im meinsam mit dem durch die Ringdüse eingeführten

Sammelraum für das Granulat mittels eines Tempe- Saugmittel in den Schmelzraum geführt werden. Die

raturfühlers in Verbindung mit einer an sich bekann- vbn den Saug- und Kühlmitteln aufgenommene

ten Regeleinrichtung gesteuert wird. Wärme der Schmelze kann naturgemäß auch für an-

Die Saugwirkung der eingeführten Mittel an der 60 dere Zwecke benutzt werden.

Abstichöffnung des Schmelzofens hat zur Folge, daß Die Oberflächenbeschaffenheit des Granulats kann außer der Schmelze selbst auch Gase aus dem in einfacher Weise durch Zuführen von solchen im Schmelzraum abgeführt werden, besonders dann, Saugmittel feinzerteilten Feststoffen verbessert wenn die Schmelze bereits bis in die Nähe der Ab- werden, die einen niedrigeren Schmelzpunkt aufstichöffnung abgelaufen ist oder diese als Überlauf 65 weisen als die zu granulierende Schmelze. Bei entdient, um eine bestimmte Höhe des Schmelzbades sprechender Abstimmung der Mengen des Saugim Schmelzofen aufrechtzuerhalten. Diese Gase sind mittels und der Feststoffe zueinander und hinsichtsehr heiß und halten die Abstichöffnung offen, auch lieh der des Schmelzproduktes können glasierte

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Oberflächen oder marmorierte Oberflächeneffekte Für organische Stoffe, z. B. Kunststoffe, die als

erzielt werden. Spritzguß- oder Preßmassen in körniger Form zur

Beispielsweise werden Schmelzen, die im wesent- Verarbeitung gelangen, ist das Verfahren vorzüglich liehen aus Kieselerde, Tonerde und Kalk bestehen, anwendbar, da in einfacher Weise durch Verändern granuliert und hierbei durch Zufuhr von im gas- 5 der Temperatur der Schmelze sowie Menge und Geförmigen Saugmittel feinverteiltem Kochsalz mit schwindigkeit des Saugmittels jede beliebige Korneiner Glasur versehen. Besonders farbige Ober- größe des Granulats eingestellt werden kann, flächen des Granulats lassen sich durch Verwendung Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

von niedrigschmelzenden Glasuren erreichen, wie sie gemäß der Erfindung besteht im wesentlichen für die in der keramischen Industrie bekannt sind. io Einführung der Saugmittel aus einer an sich bekann-

Naturgemäß kann der Gegenstand vorliegender ten Ringdüse, die unmittelbar am engsten Querschnitt Erfindung nur als Abstichverfahren angewandt der Abstichöffnung des Schmelzofens angeordnet ist. werden, wenn kein Granulat hergestellt werden soll Der mit hoher Geschwindigkeit aus ihr austretende oder auf eine gleichmäßige Beschaffenheit desselben Strahl des Saugmittels trifft mehr oder weniger schräg kein besonderer Wert gelegt wird. Das durch die 15 auf den Strom der Schmelze, um ihn entsprechend Ringdüse zugeführte Mittel dient dann nur als Saug- zu zerteilen. Seine resultierende Wirkrichtung vermittel und gegebenenfalls als Träger für feste, fein- läuft im gleichen Sinne wie der Fluß der zu granuzerteilte Zuschlagstoffe, um einen gleichmäßigen Ab- lierenden Schmelze und bewirkt durch seine Saugfluß der Schmelze zu erreichen und Zapfenbildungen kraft den Abfluß der Schmelze aus dem Schmelzofen zu vermeiden sowie allenthalben die Zusammen- 20 mit erhöhter Geschwindigkeit. Setzung des Schmelzproduktes zu verändern. An die Ringdüse schließt sich ein Mischkanal in

Bei hoch überhitzten Schmelzen, d. h. solchen, die Form eines diffusorartigen Rohres an, in dem sich weit über ihren Schmelzpunkt erhitzt sind, genügt die Zerteilung und weitere Beschleunigung der — insbesondere wenn gasförmige Saugmittel ver- Schmelze unter Abkühlung durch den Strahl des wendet werden — die kurze Kühlzeit in dem nach 35 Saugmittels vollzieht.

der Ringdüse vorgesehenen Mischkanal kaum, um Zur Regelung der Menge und/oder Geschwindig-

die zerteilte Schmelze oberflächlich zu verfestigen. keit des aus der Ringdüse austretenden Strahles des Es ist daher möglich, daß einzelne noch flüssige Kühlmittels ist ein Düsenring in axialer Richtung Schmelzteilchen an die Wand des Mischkanals ge- verstellbar, wodurch der Ringdüsenspalt verändert langen und sich dort festsetzen. Ein allmähliches Zu- 30 werden kann. Bei gleichem Saugmitteldruck kann wachsen des Mischkanals wäre die Folge. Um dies hierdurch die Menge des Saugmittels reguliert zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung vorge- werden, ohne dessen Austrittsgeschwindigkeit aus schlagen, unmittelbar nach der Einführung der Saug- der Düse zu erhöhen. Durch Erhöhung des Druckes mittel durch die Ringdüse ein zweites, vorzugsweise wird hingegen die Austrittsgeschwindigkeit des Kühlflüssiges Kühlmittel tangential zur Wand des Misch- 35 mittels erhöht, wobei durch Änderung des Ringkanals der Schmelze mit hoher Geschwindigkeit ein- düsenspaltes dann auch die Menge des Saugmittels zuführen. Es nimmt seinen Weg Schraubenlinien- veränderbar ist. Die axiale Verschiebung des einen förmig entlang der Wand des Mischkanals und kühlt Düsenringes kann von außen durch eine mechanische diese intensiv. Ein flüssiges Kühlmittel wird durch Übertragungseinrichtung beliebiger Bauart erfolgen, die wirksame Fliehkraft an der Wand gehalten und 40 Eine nur geringen Raum beanspruchende Ausfühüberzieht diese mit einem Flüssigkeitsfilm, der ein rung der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird Festsetzen von noch flüssigen Schmelzteilchen ver- durch eine Feder erzielt, die den axial verschiebbaren hindert. Düsenring in seine Endlage drückt und so bemessen

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Ab- und eingestellt ist, daß ihre Federkraft durch Erhöziehen aller durch Erhitzen entstehenden Schmelzen 45 hung des auf den Düsenring wirkenden Druckes des aus anorganischen oder organischen Stoffen geeignet. Kühlmittels in einem bestimmten Maß überwunden Es ist sowohl für Schmelzfeuerungen und Gas- wird, wodurch sich die Ringdüse entsprechend dem erzeuger, die mit flüssigem Schlackenabzug arbeiten, Druck und der Menge des Saugmittels mehr oder als auch für Schmelzofen aller Art anwendbar. Sein weniger öffnet. Die Anordnung kann hierbei so geVorzug liegt besonders darin, daß durch verhältnis- 5° troffen sein, daß sich die Ringdüse vollkommen mäßig kleine Abstichöffnungen große Mengen ge- schließt, wenn der Druck des Saugmittels unter das schmolzener Produkte abgeführt werden können und Maß sinkt, das für eine ausreichende Saugwirkung die öffnung ohne Wartung offen gehalten werden des Strahles erforderlich ist. Wenn die Vorrichtung kann, auch wenn vorübergehend kein Schmelzprodukt dauernd gekühlt werden muß, auch wenn kein Abanfällt. Die Beschaffenheit des Granulats ist weit- 55 stich erfolgt, wird der Schließweg des verstellbaren gehend regelbar. Es wird auch bei Leistungsschwan- Düsenringes begrenzt, so daß bei geringem Druck kungen des Schmelzofens automatisch ein dauernd des Kühlmittels durch den verbleibenden Spalt der gleichmäßig granuliertes Schmelzprodukt erhalten. Ringdüse noch eine für die Kühlung der Vorrichtung

Das Verfahren eignet sich auch besonders für ausreichende Saugmittelmenge fließt, ohne nennens-Schmelzen, die rasch von hoher auf eine niedrige 60 werte Saugwirkung auszuüben. Temperatur abgeschreckt werden müssen, um eine Die Verstellung des Düsenringes kann auch hy-

Rekristallisation des Schmelzproduktes zu verhin- draulisch oder pneumatisch erfolgen. Er ist dann dem, wie diese beispielsweise beim Schmelzaufschluß einerseits als Ringkolben ausgebildet, auf den der von Rohphosphaten notwendig ist. Als Saugmittel einstellbare Druck eines flüssigen oder gasförmigen verwendet man dann Wasser, dessen scharfer Strahl 65 Mittels im Ringraum des Kolbens wirkt. Dieser die hocherhitzte Schmelze fein zerteilt und während Druck hält dem Druck des Saugmittels auf den eines kleinen Bruchteils von einer Sekunde tief ab- Düsenring bei einer Spaltöffnung der Ringdüse die kühlt. Waage, die der eingestellten Menge dieses Mittels

Granulierraum und Schrägrost für das Granulat zur Rückgewinnung des Schmelzgutes im Längsschnitt, F i g. 6 den Längsschnitt und

Fig. 7 den Querschnitt, der rechten Hälfte nach Schnitt A-B und der linken Hälfte nach Schnitt C-D, der Vorrichtung unter der Abstichöffnung zur primären Zuführung des Mittels zum Absaugen und Zerteilen der Schmelze und sekundären Zuführung des Mittels zum Kühlen der Wand des Mischkanals.

In einem Schmelzofen 1 (Fig. 1), der als Doppelmantelkessel zur Erzeugung von Dampf ausgebildet ist, befindet sich ein Schmelzbad 2, dessen Höhe durch einen Überlauf 3 aufrechterhalten wird. In das Schmelzbad werden die zu schmelzenden Stoffe so-

dessen Restwärme aufnimmt. Eine Austrittsöffnung an einer geeigneten Stelle des Granulierraumes dient zur Abführung dieser Kühlmittel und der Saugmittel.

Eine andere Art der Vorrichtung besteht darin, daß am Boden des Granulierraumes ein feststehender oder ein mechanisch bewegter Rost bekannter Bauart angeordnet ist, auf dem sich eine Schicht des

entspricht, so daß dessen Austrittsgeschwindigkeit bei veränderlicher Menge gleichbleibt. Durch Veränderung der erwähnten Drücke läßt sich die Austrittsgeschwindigkeit und damit auch die Saugwirkung des Saugmittels regeln.

Zur weiteren Vervollkommnung der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist im Raum des Auffanggefäßes für das Granulat ein Temperaturfühler und in der Saugmittelleitung ein Reduzierventil vorgesehen. Über eine an sich bekannte Steuereinrichtung, mit der diese beiden Vorrichtungselemente verbunden sind, wird das Reduzierventil jeweils so verstellt, daß dauernd die eingestellte Temperatur im erwähnten Raum aufrechterhalten wird.

Das Granulat, das unter Abkühlung durch den 15 wie Brennstoffe und Verbrennungs-oder Vergasungs-Granulierraum fällt, sammelt sich in einem Schacht mittel mit hoher Geschwindigkeit eingeführt, so daß und wird aus ihm durch eine regelbare Austragevor- es durch deren Strömungsenergie in turbulenter Berichtung in dem Maße entfernt, wie es anfällt. An wegung gehalten wird und eine gleichmäßige Tempeden Wänden des Schachtes können Eintrittsöffnungen ratur aufweist. In dem Maße, wie die zu schmelzenfür die Einführung eines Kühlmittels vorgesehen sein, 20 den Stoffe eingeführt und verflüssigt werden, soll die das durch die Schicht des Granulats strömt und Schmelze durch den Überlauf abgezogen werden.

Hierfür ist unmittelbar an der engsten Stelle der Überlauföffnung4 (vgl. auch Fig. 2) eine Ringdüse 5 vorgesehen, durch die in Pfeilrichtung 6 mit hoher Geschwindigkeit Wasser eingeführt wird. Unter der Saugwirkung dieses Wasserstrahles wird die über der Überlaufoberkante stehende Schmelze beschleunigt abgeführt im Sinne der Pfeile 7. Die abströmende Schmelze trifft dann auf die zerteilende und kühlende

Granuliergutes sammelt und unter dem eine öff- 30 Wirkung des scharfen Wasserstrahles und wird unter nung für die Zuführung eines Kühlmittels vorgesehen inniger Vermischung und weiterer Beschleunigung ist, das durch die Schicht des Granulats unter Auf- im diffusorartigen Rohr des Mischkanals 8 in den nähme seiner Restwärme strömt. Zur Abführung der Granulierraum 9 geführt. Wasser und Granulat samerwähnten Kühl- sowie Saugmittel ist der Granulier- mein sich am Boden des Behälters 10, in den der raum mit einer gemeinsamen Abzugsöffnung ver- 35 Auslauf 11 des Granulierraumes gasdicht abtaucht, sehen. Dem Rost kann eine Austragevorrichtung be- Das Granulat wird kontinuierlich mittels eines kannter Bauart nachgeordnet sein, die das gekühlte Kratzbandes 12 aus dem Behälter entfernt, während Granulat kontinuierlich in regelbarer Weise abführt. das überschüssige Wasser durch den Überlauf 13 ab-Beim Abziehen von Schmelzen unter schwierigen läuft. Der sich bei der Kühlung der Schmelze bil-Bedingungen oder extremen Verhältnissen wird die 40 dende Wasserdampf und die etwa mit der Schmelze Vorrichtung gemäß der Erfindung für die Einfüh- aus dem Schmelzraum abgesaugten Gase entweichen rung von zwei Saug- bzw. Kühlmittelströmen an der
Abstichöffnung ausgebildet. Es sind dann unmittelbar nach der Ringdüse für die Einführung des Saugmittels tangentiale Eintrittsschlitze in der Wand des 45
Mischkanals für die Zuführung des zweiten, vorzugsweise flüssigen Kühlmittels vorgesehen.

In der Zeichnung Fig. 1 bis 7 sind einige Ausführungsbeispiele der Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung sehe- 5° abgeführt. Eine Schau- und Stochöffnung 17 ist vormatisch dargestellt, und zwar zeigt gesehen, um die Überlauföffnung 4 beobachten und

insbesondere bei der Inbetriebnahme des Schmelzofens durchstoßen zu können. Das Rohr des Mischkanals 8 dient dann auch als Führung für die Stochstange.

Durch Veränderung des Wasserdruckes kann die Saugwirkung der Ringdüse reguliert werden. Hierbei ändert sich auch die durch die Ringdüse ausströmende Wassermenge und damit auch die Kühleiner Ringdüse, deren Ausströmquerschnitt durch 60 wirkung auf die Schmelze. Dies ist in jenen Fällen den Druck des Saugmittels verstellt wird, welcher bedeutungslos, wo mit einer gleichbleibenden Temauf einen axial verschiebbaren Düsenring wirkt und peratur und abzuführenden Menge der Schmelze gedie Kraft einer Feder überwindet, rechnet oder auf eine gleichmäßige Beschaffenheit

Fig. 4 eine Abstichöffnung im Längsschnitt mit des Granulats bei verschiedenen Betriebsverhälteiner Ringdüse, deren öffnung hydraulisch oder 65 nissen kein besonderer Wert gelegt wird. In anderen pneumatisch verstellbar ist, Fällen ist es aber sehr wesentlich, die Saugwirkung

Fig. 5 die Einrichtung zum Absaugen und Gra- des Mittels der abzuführenden Menge, Temperatur nulieren der Schmelze an einem Schmelzofen mit und Viskosität der Schmelze anzupassen und unab-

aus dem Granulierraum durch den Stutzen 14 und können in den Abgasstrom des Schmelzofens zurückgeleitet werden.

Der Überlauf 3 für die Schmelze ist wassergekühlt. Das Wasser tritt in ihn durch den Rohrstutzen 15 ein. Ein Teil dieses Wassers wird als Saugmittel durch die Ringdüse 5 geführt, der Rest durch die Kanäle des Überlaufs und dann durch Rohrstutzen 16

Fig. 1 den Längsschnitt der einfachsten Ausführung der Vorrichtung an einem Schmelzofen, in dem durch einen Überlauf ein Schmelzbad aufrechterhalten wird, und

Fig. 2 in größerem Maßstab die Überlauföffnung mit eingebauter Ringdüse für die Einführung des Mittels zum Absaugen der Schmelze im Längsschnitt, F i g. 3 eine Überlauföffnung im Längsschnitt mit

hängig davon die Kühlwirkung, um ein Granulat von dauernd gleichmäßiger Beschaffenheit zu erhalten. Hierfür wird eine Ringdüse mit veränderlicher Austrittsöffnung vorgesehen.

In Fig. 3 der Zeichnung ist in einem wassergekühlten Überlauf 31 für die Schmelze unmittelbar an dessen Öffnung 32 eine Ringdüse mit verstellbarer Austrittsöffnung 33 angeordnet, an die sich die diffusorartig ausgebildete Wand 42 des Mischkanals anschließt. Die Austrittsöffnung wird gebildet durch einen festen Düsenring 34 und einen axial beweglichen Düsenring 35 im Gehäuseteil 36. Durch eine Feder 37 wird der bewegliche Düsenring in seine Endlage gedrückt, die durch die Anschlagfläche 38 begrenzt ist. Die Anordnung kann wie in der Zeichnung so getroffen sein, daß in der Endlage noch ein kleiner Öffnungsspalt 33 frei bleibt, um bei niedrigem Druck noch eine für die Kühlung der Einrichtung ausreichende Saugmittelmenge hindurchzulassen, oder die Ringdüse schließt sich ganz. In das aus den Teilen 34 und 36 gebildete Gehäuse der Ringdüse wird durch eine oder mehrere am Umfang vorgesehene öffnungen 39 das Saugmittel zugeführt. Das Saugmittel übt auf den beweglichen Düsenring 35 einen Druck aus, der bei der vorgesehenen Höhe die Federkraft überwindet und die Ringdüse öffnet. Bei einer weich wirkend ausgelegten Feder kann daher bei nahezu gleichbleibender Austrittsgeschwindigkeit die Menge des Saugmittels verändert und der Menge und Temperatur der abgeführten Schmelze angepaßt werden. Eine weitere Regelmöglichkeit ist dadurch gegeben, daß in den Ringraum 40 zwischen den Vorrichtungsteilen 35 und 36 durch Leitung 41 ein Druckmittel, das gleichzeitig als Schmiermittel dienen kann, z. B. öl, unter regelbarem Druck zugeführt wird, das einen zusätzlichen Druck auf den beweglichen Düsenring 35 ausübt, so daß sich bereits bei niedrigerem Druck des Saugmittels die Ringdüse verstellt. Durch diese zusätzliche Einrichtung können daher unabhängig voneinander Austrittsgeschwindigkeit und Menge des Saugmittels den jeweiligen Betriebsbedingungen angepaßt werden.

Das Abziehen von Schmelzen mit hoher Temperatur setzt voraus, daß die Vorrichtung jederzeit unbedingt sicher funktioniert, um ihre Zerstörung zu vermeiden. Eine starre Ringdüse hat den Nachteil, daß sich durch das Saugmittel mitgeführte Fremdkörper oder Rostablagerungen im engen Schlitz der Ringdüse festsetzen können. Die Folge davon ist einseitiges Arbeiten der Ringdüse und örtliche Überhitzung der Vorrichtung. Bei der verstellbaren Ringdüse können durch kurzfristiges Öffnen des Ringdüsenspaltes Fremdkörper weggespült werden.

In F i g. 4 ist unmittelbar unter der engsten Stelle der wassergekühlten Abstichöffnung 51 im Boden eines Schmelzofens 52 eine Ringdüse, bestehend aus dem festsitzenden Gehäuseteil 53 und dem im inneren Gehäuseteil 54 beweglichen Düsenring 55, dessen düsenabgewendetes Ende als Ringkolben 56 ausgebildet ist und von einem flüssigen oder gasförmigen Druckmittel im Ringraum 57 beeinflußt wird. Das Druckmittel wird über Leitung 58 durch den Deckel 59 des Gehäuses dem Ringraum zugeführt. Das Saugmittel wird durch mehrere öffnungen 60 im Gehäuseteil 53 über den Zwischenraum 61 der Gehäuseteile 53 und 54 der Ringdüse 62 zugeleitet. Es übt einen Druck auf die obere Ringfläche 63 des Düsenringes 55 aus, der im Betriebszustand im Gleichgewicht mit dem Druck des Druckmittels auf den Ringkolben 56 des Düsenringes steht. Bei gleichgehaltenem Druck des Druckmittels im Ringraum stellt sich automatisch der Ringdüsenspalt ein, der der jeweilig eingestellten Menge des Saugmittels entspricht. Die Austrittsgeschwindigkeit des Saugmittels bleibt dann immer die gleiche. Bei Druckänderung des Druckmittels ändert sich die Austrittsgeschwindigkeit des Saugmittels. Es können daher Menge und Austrittsgeschwindigkeit des Saugmittels unabhängig voneinander beliebig geregelt werden, wie es den jeweiligen Bedürfnissen entspricht. Die Kühlung und innige Durchwirbelung des zerteilten Schmelzproduktes vollzieht sich im Mischkanal, der durch das konisch sich erweiternde Rohr 64 umschlossen wird. Bei diskontinuierlichem Abstich der Schmelze kann nach Beendigung desselben die Menge des Kühlmittels durch Zurücknahme und seine Austrittsgeschwindigkeit durch Druckminderung des Druckmittels so weit herabgesetzt werden, daß die Saugwirkung an der Abstichöffnung praktisch verschwindet, wodurch die Abstichöffnung allmählich einfriert infolge ihrer Kühlung, jedoch die Ringdüse noch ausreichend gekühlt wird. Vor Beginn des neuen Abstiches wird umgekehrt verfahren.

Die Rückgewinnung der schmelz- und fühlbaren Wärme des Schmelzproduktes kann sehr weitgehend durch den Einsatz gasförmiger Saug- und Kühlmittel durchgeführt werden. In einem Schmelzofen 71 (Fig. 5) befindet sich das flüssige Schmelzprodukt 72, das durch die Abstichöffnung 73 abgeführt wird. Die Abstichform 74 wird in üblicher Weise gekühlt durch Wasser, das bei 75 zu- und bei 76 abfließt. Unmittelbar daran befindet sich die Vorrichtung 77 gemäß der Erfindung, wie sie bereits vorher in einigen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde. Das Saugmittel wird dieser Vorrichtung durch den Eintrittsstutzen 78 zugeführt. Der aus dem diffusorartigen Rohr 79 des Mischkanals der Vorrichtung austretende Strahl 80, aus dem Gemisch von granuliertem Schmelzprodukt und dem Saugmittel bestehend, tritt in den Granulierraum 81 ein, wo das Schmelzprodukt auf einen Schrägrost 82 fällt, unter dem durch den Stutzen 83 ein gasförmiges Kühlmittel geleitet wird. Dieses durchdringt die Schicht des Granulats 84 und nimmt hierbei dessen fühlbare Wärme auf. Es strömt dann durch den Granulierraum und wird gemeinsam mit dem Saugmittel durch den Austrittsstutzen 85 abgeführt, nachdem es eine Entstaubungsvorrichtung 86 passiert hat. Das Granulat sinkt in einen unten offenen Schacht 87, der in die Wasserwanne 88 taucht und den Granulierraum gasdicht abschließt. Ein Kratzerförderer 89 trägt das in der Wanne sich abböschende Granulat kontinuierlich aus und wirft es auf ein Förderband 90.

Das in der Zeichnung dargestellte Beispiel zeigt die denkbar einfachste Ausführungsform der Vorrichtung. Der Schrägrost kann naturgemäß durch jeden geeigneten mechanischen Rost ersetzt werden. Für die Entstaubung der heißen Kühlgase können wirksamere Einrichtungen als die dargestellte, wie z. B. Mehrfachzyklon, elektrostatische Staubabscheider od. a., verwendet werden.

Als Saug- und Kühlmittel werden zweckmäßig Verbrennungs- oder Vergasungsmittel benutzt, die in den Schmelzofen geleitet werden, so daß die schmelz- und fühlbare Wärme des Schmelzproduktes direkt wieder dem Schmelzprozeß nutzbar gemacht wird.

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Die Vorrichtung nach den Fig. 6 und 7 an der Abstichöffnung 101 im Boden eines Schmelzofens weist eine Ringdüse 102 auf, durch die ein Saugmittel eingeführt wird, das in den Ringkanal 103 des Düsengehäuses 104 durch eine oder mehrere gleichmäßig verteilte Zuleitungen 105 gelangt. Unterhalb der Ringdüse sind in der Wand 106 des trompetenartig sich erweiternden Mischkanals 107 zwei oder mehrere tangentiale Eintrittsöffnungen 108 für ein zweites, vorzugsweise flüssiges Mittel vorgesehen, die mit dem Ringkanal 109 und einem oder mehreren gleichsinnig tangential zu den Öffnungen 108 angeordneten Eintrittsleitungen 110 in Verbindung stehen. Das durch die Ringdüse geführte Mittel saugt die hocherhitzte Schmelze aus dem Schmelzofen ab und zerteilt und beschleunigt sie im Mischkanal 107 unter Abkühlung. Das mit hoher Geschwindigkeit tangential durch die Öffnungen 108 eintretende flüssige Mittel nimmt seinen Weg infolge der Fliehkraftwirkung schraubenlinienförmig entlang der Wand 106 des Mischkanals, so daß diese ständig mit einem Flüssigkeitsfilm bedeckt ist. Noch nicht erstarrte Schmelzteilchen, die etwa an die Wand 106 des Mischkanals 107 auftreffen, können sich dort nicht festsetzen, da sie der Flüssigkeitsfilm daran hindert.

Bei dieser Ausführung kann ein gasförmiges Saugmittel und ein flüssiges Kühlmittel verwendet werden. Wird für beide Einführungen das gleiche Mittel verwendet, kann die Anordnung auch so getroffen sein, daß nur durch einen Zuführungskanal sowohl die Ringdüse als auch die tangentialen Austrittsschlitze versorgt werden.

In der gleichen Weise, wie bereits beschrieben, läßt sich auch bei dieser Ausführung die Austrittsöffnung der Ringdüse verstellbar gestalten.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auch vorteilhaft benutzt werden zur Erzeugung von Schlacken oder Mineralwolle, da durch die kräftige Saugwirkung der Ringdüse dünne Strahlen der Schmelze direkt aus dem Schmelzofen abgezogen werden können. Die Wirkrichtung des Saugmittelstrahles aus der Ringdüse muß dann allerdings im wesentlichen parallel zur Düsenachse verlaufen, um den Strahl der Schmelze nur in Achsrichtung zu beschleunigen und sie dadurch zu einem oder mehreren Fäden auszuziehen.

Bekanntlich wird verschiedentlich die aus einem Schmelzofen frei ablaufende Schmelze in mehrere Stränge unterteilt, um sie verblassen zu können. Dies ist beim vorliegenden Verfahren nicht notwendig, da bereits die Schmelze aus dem Schmelzofen in Form eines ausreichend dünnen Strahles abgezogen werden kann.

Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist grundsätzlich gleich der zur Herstellung eines Granulats, nur wird die Ringdüse so ausgebildet, daß der Saugmittelstrahl nicht unter spitzem Winkel auf den Schmelzstrahl trifft, sondern parallel zu diesem verläuft. Der Austrittsspalt der Ringdüse hat dann die Form eines Ringzylinders.

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abziehen von Schmelzen und zur Herstellung von Granalien oder Fasern aus diesen mit Hilfe von flüssigen oder gasförmigen Stoffen, deren Strahl aus einer Ringdüse auf den Strom der Schmelze geleitet wird und diesen unter Abkühlung zerteilt, dadurch gekennzeichnet, daß die als Kühl- und Granuliermittel dienenden flüssigen oder gasförmigen Stoffe, gegebenenfalls mit in ihnen suspendierten feinzerteilten Feststoffen, unmittelbar an der engsten Stelle der Abstichöffnung des Schmelzofens mit so höher Geschwindigkeit eingeführt werden, daß der Abfluß der Schmelze aus dem Schmelzofen durch ihre Saugkraft bewirkt oder beschleunigt wird, wobei die Geschwindigkeit und/oder Menge der flüssigen oder gasförmigen Stoffe geregelt werden können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsquerschnitt der Ringdüse für die Einführung des Saugmittels durch Änderung des Druckes und/oder der Menge dieses Mittels geändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Saugmittels durch die Temperatur im Sammelraum für das Granulat mittels eines Temperaturfühlers in Verbindung mit einer an sich bekannten Regeleinrichtung gesteuert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Saugmittel mit aus dem Schmelzraum abgesaugten Gase und die bei Abkühlung der Schmelze aus dem Saugmittel entstehenden gas- oder dampfförmigen Produkte in den Abgasstrom des Schmelzraumes geführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Saugmittel Verbrennungs- oder Vergasungsmittel benutzt werden, die dann durch die von der Schmelze auf sie übertragene Wärmemenge in erhitztem Zustand in den Schmelzraum eingeführt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erzeugte Granulat mit Verbrennungs- oder Vergasungsmitteln gekühlt wird, die dann gemeinsam mit dem durch die Ringdüse eingeführten Saugmittel in den Schmelzraum geleitet werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Saugmittel solche feinzerteilten Stoffe suspendiert und mit diesem eingeführt werden, die einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweisen als die zu granulierende Schmelze.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach der Einführung der Saugmittel durch die Ringdüse ein zweites, vorzugsweise flüssiges Kühlmittel tangential zur Wand des Mischkanals für die abfließende Schmelze mit hoher Geschwindigkeit eingeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 zum Abziehen von Schmelzen und Herstellung von Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugmittel unmittelbar an der engsten Stelle der Abstichöffnung des Schmelzofens parallel zur Abflußrichtung der Schmelze mit hoher Geschwindigkeit eingeführt wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar am engsten Querschnitt der Überlauföffnung (4, 32) bzw. der Abstichöffnung (51, 73, 101) des Schmelzofens eine an sich bekannte Ringdüse (5, 33, 62, 102) für die Ein-

führung von Saugmitteln vorgesehen ist, deren resultierende Wirkrichtung im gleichen Sinne verläuft wie der Fluß der zu granulierenden Schmelze.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Ringdüse ein Mischkanal in Form eines diffusorartigen Rohres (8, 42, 64, 79, 106) anschließt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Düsenring (35, 55) zur Veränderung des Ringdüsenspaltes in axialer Richtung verstellbar ist (Fig. 3 und 4).

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Feder (37), die den inneren Düsenring (35) in seine Endlage (geringste Düsenspaltbreite) drückt und so bemessen und eingestellt ist, daß ihre Federkraft durch Erhöhung des auf den inneren Düsenring wirkenden Druckes des Saugmittels in einem bestimmten so

Maß überwunden wird, wodurch sich die Ringdüse entsprechend dem Druck und der Menge des Saugmittels mehr oder weniger öffnet (Fig. 3).

14. Vorrichtung nach Ansprach 12, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Düsenring (55) als Ringkolben (56) ausgebildet ist, auf den der einstellbare Druck eines flüssigen oder gasförmigen Mittels im Ringraum (57) des Kolbens (56) wirkt (Fig. 4).

15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8 und einem der Ansprüche 10 bis 14, gekennzeichnet durch unmittelbar nach der Ringdüse (102) vorgesehene tangentiale Einrittsöffnungen (108) in der Wand des Mischkanals (106; F i g. 6 und 7).

16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Ringdüse, deren Austrittsschlitz parallel zur Düsenachse verläuft.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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