DE1467480A1 - Kuehlsystem (Abschrecksystem) fuer Kohlenstoffrussofen und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Kuehlsystem (Abschrecksystem) fuer Kohlenstoffrussofen und Verfahren zu dessen Herstellung

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DE1467480A1 DE1965P0038157 DEP0038157A DE1467480A1 DE 1467480 A1 DE1467480 A1 DE 1467480A1 DE 1965P0038157 DE1965P0038157 DE 1965P0038157 DE P0038157 A DEP0038157 A DE P0038157A DE 1467480 A1 DE1467480 A1 DE 1467480A1
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carbon black
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Phillips Petroleum Co
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    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
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    • C09C1/48—Carbon black
    • C09C1/50—Furnace black ; Preparation thereof
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Description

DR. F. ZUMSTEIN - DR. E. ASSMANN
DR. R. KOENIQSBERGER - DIPL.-PHYS, R. HOLZBAUER
TELEFON; Sa O4 76 und 22 19 11 TELEGRAMME: ZUMPAT β MQNOHEN S1 OSrsCHECKKONTO: MÖNCHEN 91130 BnAUHAU3STRASSE 4/m
BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSER
6/LL
(2/2/I)
15 63ü
PHILLIPS PLTROLEUM COMPA:;. . Bartiesvjlie, 0kl.
•Kiüilsyafcüin (Ab£3ohreckayabüm) für KohlouotofXruUufan
und Verfahren su deasen Herstellung
stiSKa sbsssssseb
Die Erfindung botrifft ein Verfahren und ©ine Yorriohtung zw der iitrömunsijßeaohwindigkeiten von Wasser su einer
von i/auoex-abrichreckdüoen» die In Reihe in dem aus
KohlenrußXouerung abströmenden Ilauok angeordnet sind» uia dadurch den Modul von Kautsohukauuansmönsetßimgen» die den in dieser Feuerung erzeugten Kohl&nrnß enthalten, su regeln«
In den bekannten Verfahren aur Herstellung von ZoJüönruB sur Verwendung als PUlIatoff und TerBtärkungsmittel in Kautschuk« inisohVoracliirifton wird die Glölchmäeelgkeit des 15 Miauten-» und 30 Minuten-Moduls, die das Kaufcschukprodukt durch d*a KcI lauruß erhält» al ο wichtig betraohtet. ISs hat sich jüdooh all
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schwierig erwiesen, einen gleichmäasigen 15-und 30-Iiinuton-Ilodul einzuhalten wegen zahlreicher bekannter und unbekannter Faktoren, Wenn die öl<j,ualit;it z,B, Ihr BMG-Index (Bureau of Mines Correlation Index) variiert, ao variiert auch dxc ilodui, und es wird vermutet, dass Veränderungen des Atmoeghärendrucks und der Luftfeuchtigkeit, ferner anderer nicht identifizierter und oft unkontrollierbarer, aber sich langsam verschiebender ifaktoren sich alle auf den Modul auswirken·
Ber Erfindung liegt isugrunde, das-, während viele verschiadene faktoren den 15-Minuten- und den 30-rünuten-ilodul dee Kohlenstoff rußea verändern können, der gewünschte Modul auf Jeder gewünschten ausgewählten Höhe dadurch gehalten werden kann, daß der Modul des hergestellten Kohlenrußes periodisch untersucht und dann die Wasserzufuhr zu einer erstem, WasserabsohreckdUse in der Feuerung auf eine ausgewählte vorbestinunte konstante Strömungsgeschwindigkeit eingestellt wird, während eine zweite Abschreckung durchgeführt wird, um die Temperatur des ausströmenden Kohlenruörauches auf eine gleichmässige Temperatur unterhalb der Temperatur, bei der eine greifbare weitere chemisch· Reaktion auftreten würde, herabausetatn. Zwischen der ersten und der aweiten Abschreckung ist ein wesentlicher Abstand vorgesehen, um eine ffachbthandlungseone oder Zone mit verengerter Reaktion su erhalten, in der der teilweise abgekühlt· KohlenruS in dem abströmenden Bauch awlachen den AbkUhL-
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•teilen teilweise veiter auf den gewünschten notwendigen Ctead reagieren kann, um den Modul auf die gewünschte ausgewählte Höht su bringen.
Es wurde festgestellt! wenn an beiden Abaohreckstellen genügend Wasser eingeleitet wird, um die Temperatur des aueströ-
1;15°O auf unter etwa 930°ΰ menden Rauches von Über etwa iSPBI und vorBugsweise auf etwa e?O"C herabeuaetsen, wobei etwa die Hälfte des Wasf era urspritnglich durch die erste AbkUhlstelle und der Rest durch die eweite Abkühlstelle geht» in einem Heaktionsabsohnitt der Feuerung mit einen Durchmesser von 0,3 ia* wobei die erste und die «weite Abkühlstelle ungefähr 1,5 bis 3 m auseinanderlagen, dass eine Zunahme von etwa 3,5 bis 4,0 1 Wasser je Minute durch die erste Abschrecke teile den 15-Minuten Modul um etwa 2,8 kp/om und den 30-Mlnuten-Modul um etwa t kp/om , ferner den Abriebindex nur um etwa 15· erhöht, wahrend der Tläohenbereloh des Stickstoffs um weniger als etwa O,5£ herabgesetst wird«
£in Ziel der Erfindung 1st ein Verfahren und eine Vorrichtung sur Durchführung des Verfahrens, nach dem der 15- und 30« Minuten-Modul τοη Kohlenstoff ruß, der in einer feuerung erseugt wird» auf einen Torgewählten gewUnsohtenigleichaaselgen Wert hoch oder tief eingestellt werden kann, wobei der Abriebwideretand oder der fläohenbereioh des Stickstoffs dieses Kohlenstoffruaes praktisch nicht verändert wird.
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Im folgenden wird eine beispielsweise Aueführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert«
Jig, 1 seigt eine schenatieche» teilweise geschnittene Aas loht einer Kohlenetoffruüfeuerung und f ertigungsanlage genäse der Erfindung, wobei einseine Teile entfernt eind.
fig. 2 ist ein vergrößerter Querschnitt des in Tig. 1 geEons tant
seigten, etxerabwttrte liegenden Steuerventils sur ISiiillhaltuiig des Druoke.
fig. 3 ist ein Querschnitt der in Pig. 1 dargestellten Feuerung längs der Linie 3-3 in Pfeilriohtung.
?ig· 4 ist ein Querschnitt der in Pig. 1 dargestellten feuerung längs der Linie 4-4 in Pfeilrichtung.
Bei der Beschreibung dieses Verfahrene ist es UbIiCh1 von dem 15- und 30-Hinuten Modul dem AbriebwiderstandBindex und dem StidcstofffläoJMnibereich des KohlenruSee zu. sprechen» wobei nit diesen Beseietenmgen der Modul oder der Abriebwiderstand der Xautsohuk-Tersuohsproben gemeint iet, in denen eine gleichbleibende Hange Xehlenstoffrufl als füllstoff oder Verfestigungsaittel enthalten ist ι und die S ticket offmenge, die von dem lohlenetoffruß bei einen üblichen Standardversuoh adsorbiert wird· Die Verfahren sur Yorbereitung von Standardkautschukproben und die Durchführung dieser üblichen Standardversuohe sind bekannt.
Die leuerung, die in fig· 1 allgemein mit 6 bestiohnet ist, ist von demselben allgemeinen Typ wie die in der U«S.-Patentschrift
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2 785 964 (1957) dargestellte. Jedoch kann die Erfindung in jeder anderen üblichen Kohlenstoffrußfeuerung verwendet werden» in. der Kohlenstoffruß duroh Pyrolyse und/oder unvollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen hergestellt wird» ss.B. bei der In der U.S.-Patentschrift 2 971 322 (1961) beschriebenen.
Die feuerung 6 kann eine im allgemeinen syllndrieohe Verbrennung«- und Reaktionären« 7 enthalten, die Überall denaelben Durchmesser (nicht gee β igt) oder einen Verbrennungaabeohnitt 8 mit grusnerem Durchmesser und einen Reaktionsabschnitt 9» wie dargestellty mit einem kleineren Durchmesser haben kann. Ein angeführte
Kohlenwasserstoff in Gas-» Dampf« oder versprühter flüssiger
umgesetzt »
form wird duroh Bltse liat· und/oder teilweise mit einem freien Sauerstoff enthaltenden (Sas» wie *.B. luft, in der lamaer 7 Terbrannt· lerorsugt WMi1 ά·η Kohlenwasserstoff aus dem Sank durch die Leitung 12, die Ventile 15 und/oder 14» Vorwärmer und Seil- oder GNisamtrerdampfer 16 und die Leitung 17 iu führen und ihn aus der Düse 13 axial in die lammer 7 einsusprUhen·
Unwichtig» aber im allgemeinen wünschenswert ist es, etwas Luft, Stickstoff» Wasserstoff» Methan, Verbrennungsgas oder ein anderes inertes Gas duroh die Leitung 19 und die Ringdüse 21 in form einer ringförmigen Schicht und um die Mse 18 elnsublaeen» um Sohlenstoffablagerungen auf ein Minimum hembeudrücken» die sieh sonst auf der Düse \a und den Wänden der Ringdüse 21 aufbauen würden.
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Sin freien Sauerstoff enthaltendes Gas» wie Luft, wird durch die Leitung 22 und die Röhre 23 in den Verbrennungsabsohnitt 3 tIngeführt, wie am besten in fig· 3 dargestellt, um entweder einen Seil des sugeführten Kohlenwasserstoffs aus der Düse 18 oder mit einem flüssigen oder gasförmigen Brennstoff, der durch Röhren 24 eingeleitet wurde, *u verbrennen.
Während irgendein Kohlenwasserstoff gas, öl oder Mischung ala BesoMckungskohlenwasserstoff durch die Düse 18 und als Brennstoff durch die Rühren 24 sugefiihrt werden kann, ist es vorsusie~ hen, dass der su der Dttss 18 geleitet· Kohlenwasserstoff einen hohen BMG-Index hat (Bureau of Hines Correlation Index), wobei der Brennstoff in der Leitung 24 irgendein öl oder natürliche» das oder Methan sein kann»
Sef iadungsgeaäss wird aus des Sank 26 Szuakuaeser aus irgendeiner Quelle, s.B. der Pumpe 27, durch die leitungen 23 und 29 su den VassemssohreoksprUhdüsett. 31 und 32 und in die Reaktionssone 9 der feuerung 6 sugeführt· Bei einem Eeaktlonsabsohnitt 9 mit 0,3 β Durchmesser liegen die erste Abaohreekstelle 31 und die «weite Absöhreoketeile 32 etwa 1,5 Ms 3 m auseinander, und der Zwiaehenabechnltt 33 der Reaktionssone B wirkt als Eeaktionefone nit einer niederen Oesohwlndigkeit als die stromaufwärts der ersten Abkühlstelle 31, und diese Terminderte Eeaktionsgeschwindi^ceit hangt vollständig daran al», wieviel Abeohreokwas-
ser bei der ersten Absohreokdüse 31 sugefugt wird. Bei einer
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Reaktonssone 9 alt «into kleineren Durohmeeeer 1st dit Lange der Zone 33 ktirser und direkt proportional ium Durohaeseer dtr Zone 9. Z.B. 1st bei ·1η·Γ Reaktionesane 9 ait einem Durohmeeeer τοπ 76 ob di« Ion· 35 Yoreugeweiee ungefähr 30 bie 92 ca lang und bei einer Reaktionesone ait «tv· 60 oa Durchaeeeer etwa 5 bie 6 a lang· Jedoeh kann di· Äff indung dann angewandt werden, wenn di· Zon· 35 praktisch «in· Lang· hat, daß der durcheträmand· Bauen eine einigermaßen klein· Aufenthelteieit, i.B. etva O9OI bis 10 Sekunden, in dieser Son· Imt« Si· «weite Abichreokdtts· 32 führt genügend Wae^er eu, um di· Temperatur dee Eauoha· unter «twa 925 bis 930*0, Torengeweiee auf ungeianr 870*0 h«ra¥sueetsen , bei dar praktiaoh kein« weitere Reaktion la daa TiWJM eli in Π nil 11 54 oder in der Leitung 36 auftritt* in d«r Ubliohen Qae/feetetofitrennungeeone 37, di· aus einem Syklon-■«parator, wie geielgt, oder eines Beutelfilter (nicht geeelgt) oder irgendeiner Koeibiation von Äyklonen und/oder Bauteililtem und/oder elektriaehen Auefallapparaten bestellen kann, die schon bekannt sind· line weiter· Abkühlung duroh Sil^ga»6 Luft au* der Leitung 36 oder ein weitere· Abschrecken mit Vaaaer (nloht gerne igt) kann, wenn gewüneoht» in der Leitung 36 durohgefOhxt werden, um die Trennanlage 37 su aohtttaen, iit jedooh erf indungagemase nioht notwendig· Aue der Irennaone; 37 wird das i duroh di· Leitung 38 sur weiteren Ycrftigung abgeführt, und der ereeugte Kohlenetoff ruf etrömt duroh daa Sternrentil 59 in die Leitung 41.
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Ua Waiser sit ·1η·Γ konstanten, Yorbestinaten Geschwindigkeit su den treten Absohrefcdüssn 31 »umführen, wird berorsugt» «in übliohea, konstanten. Druolc erseug endes Ifcllstroadruckainderungsregulierrentil 42 rerwendet, das di· Geschwindigkeit dtr Wasser» ströa ung durch dl« Leitung 28 ragalt· Dieser Brück kann, ««an gewünscht, durch «in Druckmeflgerät 45 gtmteaen werden, wobei der Druck in der Leitung 28 stroembwärts de· Ventiles 42 durch eine Schraube 43 am oberem Sell dee Yfntilee 42 in bekannter Weise eingestellt wird· Wenn gewünscht, können andere bekannt« Einrichtungen für die Zuführuag des Wassers (aetering) In einer konstanten vorbestimmten Geschwindigkeit su der JHtm* 31 Terwendet warden·
Sas VentU 42 1st in Yig. 2 la Schnitt dargestellt. Ss ist «la Ventil üblicher Bauart« Sie festetellauitter 44 hält dl· Schraube 43 in der eingestellten Lage. Wird die Schraube 43 durch das Gewinde 46 das Ventile 42 eingeschraubt, so nissit dar Druok auf dia Schraubenfeder 47 au» wodurch der Ventilkopf 48 nach unten bewegt wird und dan Ventilen» 49 öffnet. Dtr Druok stnmbwarts des Veatilsitsee 49 in dea Bau« 51 wird duroh dia Röhre 52 su des Baua 53 unter dir flexiblen Meebran 54 übertragen, um di· leder 47 nach aufwärts «u drücken und dia nach unten gerichtete traft der leder 47 und, wegen des Durchgangs 56,auch den AtaosphsV rendruck aussugleiohen. Dies ergibt einen konstanten Druok in den Düsen 51 und deshalb «in· konstante Strömungsgeschwindigkeit des Wassers duroh diese Düsen.
Die StroeungsgeeohwLndigktit des Wassers in der Leitung 29
'variiert eilt ubt Temperatur in 54 bei dem Thermometer 57, das
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da» di· leeperatur registrierend* Steuergerät 50 betätigt und da* Motorrentil 59 auf das gewünschte notwendige Mafl öffnet, üb bei 57 eine rorbestiasite konstante temperatur einsuhaltent wie sie durch die Sinstellsohraube 61 eingestellt wurde« Derartige Kontrollen sind bekannt« Venn gewünscht, seigt ein Druökeeßgerät 62 die wirkliohe Strömungsgeschwindigkeit des Wassers durch die Düsen 32 an. Die Bttsen 31 und 32 können für derartige strBiMungsgesohwittdigkeiten unter den gegebenen Drücken kalibriert sein«
In 7ig. 3 sind Röhren 23 tangential sur Außenwand der lylindrisohen Kaznaer 8 angeordnet·
Zn Pig. 4- vtreorgt die Leitung 29 Tier WasserabsohreoksprUhleitungen 32 alt Wae*«r, die radial in den sylindrisehen Kühlabschnitt 34 der Yeuerung rerlaufen«
Der betrieb der Veuerung wird begonnen durch Zufuhr τοη Öl oder Gas durch die Leitungen. 24 und Luft durch die Leitungen 32« Bei der ZUndung wird die Kansmer 3 -von einer Spiralflamme und/oder heißen Verbrennungsgasen gefüllt« Der BesoMolcungskohlenwasser-etoff wird darauf axial durch die Leitung 18 in die laneaer θ in das Zentrum der heißen Spiral fiawne oder des dases aus den Rühren 23 eingeführt und durch teilweise Verbrennung und/oder Pyrolyse in Bauch aus KohlenstoffruS usgesetst« Sin erstes Abschrecken erfolgt durch Vassereinsprühen bei 31 · äas die Reaktion rersögert und die gesamte» in der «weiten Reaktionssone 33 erfolgende Re-
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BAD ORIQiNAL
Aktion redusiert· Dae «weite Abschrecken bei 32 sekt dit Temperatur des Hauch·· «us dem Kofalonstoffrug auf «in· Semperatur herab» unterhalb der praktisch keine weitere Reaktion aehr erfolgt· Der Rauch strömt darauf aus der Absohreeksone 34 in eine <kis/?eetstofftrennsone 37· Proben aus Kohlenstoffrue bei 41» die bei 37 aus den bei 38 abströmenden Ablaufgas getrennt wurden»
kautschuk werden in Standarurereuchsproben untersucht» us ihren 15- und/ode:
30-Minuten Modul «u bestirnten und die Schraube 43 und die Mutter 44 werden eingestellt» um den Druck bei 45 um den notwendigen Betrag su ändern» damitauch der Modul den gewünschten Wert erhält· Weitere Proben von Xohlenstoffrud aus 41 können periodisch untersucht werden» um kleine auftretende änderungen festsustellen und den Modul weiterhin su prüfen» worauf die Schraube 43 weiterhin nachgestellt werden kann.
Ea wurde festgestellt, dass bei einer feuerung, wie. sie in der Zeichnung dargestellt ist» die einen Keaktionsabschnitt 9 mit einem Durchmesser von 0,3 nt und Düsen 31 und 32 mit einem Abstand Ton etwa 2,3 m hat» sich der 15-Minuten Modul um etwa 2,3 kp/em2 erhöht, wenn ά·ΐί Wasserdruck bei 45 um 0,7 kp/ca2 ansteigt oder dass eine Zunahme des in der ersten Absohreokdüse 31 eingespritsten Wassers um etwa 3»β l/Min, eine Steigerung des Moduls um etwa 3 kp/oa2 ergibt· Jivr 30-Minuten Modul erhöht sioh um etwa 1,2 kp/em2» wenn der Wasserdruck bei 45 um 0,7 kp/om steigt oder eine Zunahme von etwa 3,8 l/Wasser je Minute in der Abkühlstelle 31 ergibt eine Steigerung des 30-Minuten Moduls to» unge-
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ftkr 1 *ρ/ο»2»·2)·τ AbrUfelnd« steif t sur üb 0,95t» wtnn der VMicrdruok ImI 45 «ι 0,7 kp/o»2 lunlMit bn, um 1,1^f v«an dtr !!»•■•rdurohlattf durch dl· DU·· 31 um 3,3 l/Min, «uninmt, und 41· duraliaohnUtlloh· Abaaha· dt· Obennäohtnbtreioli· an» 0,25 M2/e bei ·1η·τ Sttiftrung τοη 0,7 kp/ca2 b#i 45 0,59 »2/f ImI ·1η·τ Sunahat d·· WaeatrdurcheatMB duroh. dl· Abiohrtok*t»U· 31 τοη 3,8 1/Min. für T«reohitd«i· ?eiitrQ&g«n und T«reehi«d«n· Kohl«nw»Be#r»toffölt odtr Ckui· louan dl· Um-■•t«unfeg«iclwlndl^lc«lt T«rll«r«n, »b«r mtn kann duroh Routin·- dl· optlaal«n ftutrunf*b#dlneunf«i für j«d·· Öl
XlA Tort«il b·! der Terwendung dtr «lnfachtn darf«»t#llten EInrlohtunc«n let dl· R«duil«runc d«r Inet*ll»tionekoet*n, und ·■ ward· f«atf««t9llt, d*ie dl···· tlnfach· Syat«B und *«trl«b«eloher#r «X· «in koDq>liiltrt«r#· exbtlttt.
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Claims (4)

  1. P a t e'n tansprüclie
    i. Feuerungsverfahren zur Herstellung von Koni ens toff ruß durch
    und/
    Pyrolyse oder teilweise Verbrennung von Kohlenwasserstoffen nach bekannten Methoden, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgemisch an einer ersten Stelle längs der Strömungslinie in dieser Feuerung abgeschreckt wird, um die Reaktion zu verzögern,aber nicht zu beenden, dass ferner das sich ergebende Reaktionsgemisch an einer zweiten Stelle längs der Strömungslinie
    /In dieser Feuerung stromabwärts von dieser ersten Stelle abgeschreckt wird, um die Reaktion zu beenden,und die Strömungsgeschwindigkeit der Abschreckflüssigkeit zu dieser ersten Stelle eingestellt wird, um Kohlenstoffruß mit einem gewünschten eingestellten Modul zu erzeugen.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zufluß von Abschreckflüssigkeit zu dieser ersten Stelle ge- \ steigert wird, um einen höheren Modul und vermindert wird, '' um einen niedereren Modul zu erhalten.
  3. j>. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese erste und die zweite Stelle längs des Strömungsweges einen Abstand von 1,5 bis 3 m haben.
  4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bestehend aus einer· Kohlenstoff ruß- ·
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    -Ό-
    feuerung »it linriohtungen, ua Basohlokungskohloniiasssreteff und Vorbreimruingstragsrgas la eine langgestreckte TeilYerbrennungssone «umführen, alt wenigstens swel Abe ohr ecke InIaB-leltungen, die lings dieser Zone und in einem stromabwärts liegenden Teil τοη Ihr im Abstand angeordnet eind, gekennseiohnet duroh eine teBperatureatpfindliohe Einrichtung (57) etronabwKrts von der »weiten Absohreolcelnlaeieitung (32), ferner duroh eine Strtoungereguliereinrlchtung (59) in dieser sveiten SlnlaAleitung und einer Einrichtung (5B), die auf diese teaperatureapfindlion· Binriohtung anspricht 9 um diese StrOmungsregullereinrlohtung su steuern·
    909810/0,688 BAD ORIGiNAL
DE1965P0038157 1964-11-25 1965-11-19 Kuehlsystem (Abschrecksystem) fuer Kohlenstoffrussofen und Verfahren zu dessen Herstellung Granted DE1467480A1 (de)

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