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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aufheizsystem zum Aufheizen eines Behälters zur Aufnahme von flüssigem metallischem Werkstoff umfassend eine Aufheizvorrichtung und eine Umbauung für den Behälter und ein Verfahren zum Aufheizen eines derartigen Behälters mit einem derartigen Aufheizsystem.
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In der Metallverabeitung werden Behälter zur Aufnahme von flüssigem metallischem Werksstoff bevor sie mit dem metallischen Werkstoff befüllt werden aufgeheizt und durch das Aufheizen getrocknet. Die Aufheizung des Behälters bzw. der Wandung des Behälters erfolgt in der Regel über eine sich in das Innere des Behälters hinein erstreckende Brennflamme eines Brenners. Die Aufheizung des Behälters, wie z. B. einer Gießpfanne, ist zur Vermeidung eines thermischen Schocks des Behälters beim Befüllen desselben mit dem flüssigen Metall zwingend erforderlich. Ohne Aufheizung des Behälters würde dieser beim Befüllen mit dem flüssigen Metall durch thermischen Schock schwer beschädigt und das eingefüllte flüssige Metall würde durch Risse im Behälter, die sich infolge des Temperaturschocks in dem Behälter ausbilden, aus dem Behälter herauslaufen.
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Zur Aufnahme von flüssigem Metall bzw. zum Befüllen mit flüssigem Metall geeignete Behälter, wie z. B. Gießpfannen, weisen oft eine Wandung auf, die wenigstens bereichsweise einen äußeren Wandungsbereich aus einem metallischen Material wie Stahl, und einen inneren Wandungsbereich umfasst, wobei der innere Wandungsbereich als Schutzbereich zur Vermeidung eines Kontakts des äußeren Wandungsbereichs mit dem einzufüllenden flüssigen Metall dient. Dieser innere Wandungsbereich weist meist feuerfeste bzw. hitzebeständige Materialien auf, die den hohen Temperaturen des flüssigen Metalls standhalten können und insbesondere infolge ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit den äußeren Wandungsbereich von einer Beaufschlagung mit einer zu hohen Temperatur schützen. Dadurch wird eine Beschädigung, insbesondere ein Aufschmelzen des äußeren Wandungsbereichs beim Befüllen des Behälters mit dem flüssigen Metall vermieden. Typischerweise umfasst der innere Wandungsbereich meist ein Mauerwerk aus pechgebundenen und/oder harzgebundenen Feuerfeststeinen.
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Bei der oben beschriebenen Aufheizung des Behälters bzw. der Wandung des Behälters – insbesondere z. B. über eine sich in das Innere des Behälters hinein erstreckende Brennflamme – bilden sich infolge der Aufheizung der Wandung Abgase. Diese strömen meist über Gasabführkanäle bzw. Schwitzlöcher des Behälters und/oder dem Spalt zwischen dem Deckel zum Bedecken der Einfüllöffnung des Behälters und dem Behälter zusammen mit anderen Gasen, insbesondere Luft, aus dem Behälter heraus. Bei den Abgasen kann es sich insbesondere auch um Kohlenwasserstoffe handeln, die im Bindemittel der Steine des Mauerwerks des inneren Wandungsbereichs enthalten sind und durch das Erhitzen bei Temperaturen ab ca. 350 Grad Celsius entweichen. Bei der aus der
DE 20 2004 012 566 U1 bekannten Vorrichtung werden diese Abgase zusammen mit den anderen Gasen im Innenraum einer Umbauung des Behälters in Form einer topfartigen Pfannengrube aufgefangen. Über eine im oberen Bereich des Innenraums vorgesehene Ringleitung können bei der aus der
DE 20 2004 012 566 U1 bekannten Vorrichtung in einen Innenraum eingetretene Abgase aus dem Innenraum teilweise abgesaugt werden. Jedoch zeigt sich in der Praxis, dass diese aus der
DE 20 2004 012 566 U1 bekannte Absaugungslösung verbesserungswürdig ist.
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Zugrundeliegende Aufgabe
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde für einen Behälter zur Aufnahme von flüssigem metallischen Werkstoff ein Aufheizsystem mit einer Umbauung zum Aufheizen des Behälters anzugeben, mit welchem die sich beim Aufheizen des Behälters bildenden und in den Innenraum der Umbauung eingeströmten Abgase besser aus dem Innenraum abgesaugt werden können.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Aufheizsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Aufheizsystem zum Aufheizen eines Behälters zur Aufnahme von flüssigem metallischem Werkstoff bzw. zur Aufnahme von flüssigem Metall umfasst eine Aufheizvorrichtung und eine Umbauung für den Behälter.
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Der Behälter weist eine Behälteröffnung auf, über welche der Behälter mit dem flüssigen metallischen Werkstoff befüllbar ist.
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Die Umbauung begrenzt einen Innenraum mit einem Boden bzw. die Umbauung begrenzt einen Innenraum, der auch von einem Boden begrenzt ist.
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Die Umbauung, bei der es sich insbesondere auch um eine Umbauung handeln kann, die wenigstens teilweise aus einem metallischen Werkstoff bestehen kann, weist eine Einbringöffnung zum Einbringen des Behälters in den Innenraum auf.
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Die Aufheizvorrichtung weist wenigstens einen Brenner, eine Bedeckungseinrichtung zum Bedecken der Einbringöffnung und einen Deckel zum Bedecken der Behälteröffnung auf.
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Der Brenner ist an dem Deckel angebracht. Der Brenner ist dazu eingerichtet, eine Brennflamme zu erzeugen, die sich zum Aufheizen des Behälters in den Behälter hinein erstreckt, wenn die Behälteröffnung von dem Deckel bedeckt ist. Bei dem Brenner kann es sich um einen dem Fachmann bekannten üblichen Brenner zum Aufheizen eines Behälters zur Aufnahmen von flüssigem metallischem Werkstoff bzw. zur Aufnahme von flüssigem Metall handeln, bei dem die Brennflamme insbesondere durch Verbrennen eines zugeführten Brenngas-Luft-Gemisches bzw. Brenngas-Sauerstoff-Gemisches erzeugt wird.
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Der Deckel zum Bedecken der Behälteröffnung dient unter anderem der Behinderung des Ausströmens von Gasen – insbesondere von Abgasen, die während des Aufheizens des Behälters mit der Brennflamme entstehen – in die Umgebung des Aufheizsystems bzw. den Innenraum. Insbesondere dient der Deckel der Vermeidung eines übermäßigen Verlustes der von dem Brenner in den Innenraum eingebrachten Wärmeenergie. Dass der Deckel das Ausströmen von Gasen über die Behälteröffnung behindert bedeutet jedoch nicht zwingend, dass der Deckel das Ausströmen vollständig unterbindet. Die baulichen Gegebenheiten sind in der Praxis meist insbesondere dadurch charakterisiert, dass die Behälteröffnungen unterschiedlich ausgeführter Behälter, wie insbesondere Gießpfannen, meist mit einem Deckel gleichbleibender Bauweise bedeckt werden, wobei dabei auch die Behälteröffnungen unterschiedlich ausgeführt und/oder partiell verschmutzt sind. Aufgrund dieser baulichen Gegebenheiten bilden sich meist Spalte zwischen dem Deckel und dem Behälter aus, über welche die Gase bzw. Abgase herausströmen können. Entsprechendes trifft auch für die Bedeckungseinrichtung zum Bedecken der Einbring-Öffnung zu. Die Bedeckungseinrichtung kann das Ausströmen von Gasen aus dem Innenraum über die Einbring-Öffnung behindern, was jedoch nicht zwingend bedeutet, dass die Bedeckungseinrichtung das Ausströmen vollständig unterbindet. Gase bzw. Abgase können in der Praxis über Spalte zwischen der Bedeckungseinrichtung und der Umbauung in die Umgebung des Aufheizsystems ausströmen.
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Der Deckel und die Bedeckungseinrichtung können in für den Fachmann bekannter Weise ausgebildet sein. Insbesondere können der Deckel und die Bedeckungseinrichtung wenigstens bereichsweise aus einem metallischen Material bzw. metallischem Werkstoff bestehen.
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Der Behälter bzw. die Wandung des Behälters kann durch die von dem Brenner erzeugte Brennflamme derart erhitzt bzw. aufgeheizt werden, dass ein thermischer Schock des Behälters beim Befüllen desselben mit dem flüssigen Metall bzw. flüssigen metallischen Werkstoff wirksam vermieden werden kann.
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Insbesondere bei der ersten Aufheizung des Behälters bzw. der Wandung des Behälters bilden sich aufgrund der Aufheizung der Wandung Abgase aus, die insbesondere infolge des durch die Brennflamme im Inneren des Behälters aufgebauten Überdrucks und/oder aufgrund anderer Ursachen über in der Wandung des Behälters vorgesehene Abgasabführkanäle bzw. Abgasabführlöcher bzw. Schwitzlöcher und/oder über Spalte zwischen dem Deckel zum Bedecken der Einfüllöffnung des Behälters und dem Behälter und/oder über weitere Undichtigkeiten zusammen mit anderen Gasen, insbesondere Luft, aus dem Behälter herausströmen.
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Die aus dem Behälter über in der Wandung des Behälters vorgesehene Abgasabführkanäle bzw. Abgasabführlöcher bzw. Schwitzlöcher und/oder über Spalte zwischen dem Deckel zum Bedecken der Einfüllöffnung des Behälters und dem Behälter und/oder über beliebige andere Undichtigkeiten aus dem Behälter austretenden Gase strömen in den Innenraum der Umbauung, in welchen der Behälter, der insbesondere z. B. eine Gießpfanne sein kann, vor dem Erhitzen eingebracht worden ist. Die Umbauung bzw. der Innenraum der Umbauung ist insbesondere für das Auffangen bzw. Abfangen dieser Abgase vorgesehen, damit diese nicht ungehindert in die Umgebung entweichen, was insbesondere aus Gründen des Umweltschutzes und des Personenschutzes problematisch ist.
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Bei den Abgasen kann es sich insbesondere um Abgase handeln, die durch das Erhitzen z. B. eines Behälters mit einem inneren Wandungsbereich aus diesem Wandungsbereich entweichen. Bei dem inneren Wandungsbereich – der als Schutzbereich zur Vermeidung eines Kontakts eines äußeren Wandungsbereichs mit dem einzufüllenden flüssigen Metall dient – kann es sich, wie z. B. bei Gießpfannen üblich, um einen hitzebeständige oder feuerfeste Materialen umfassenden Wandungsbereich handeln, der insbesondere in Form eines Mauerwerks ausgebildet sein kann. Die Abgase entweichen bei dieser Ausführungsform eines Behälters infolge des Erhitzens durch die Brennflamme des Brenners aus dem Mauerwerk, wobei sich bei den Abgasen insbesondere um Kohlenwasserstoffe handeln kann, die im Bindemittel der Steine bzw. Feuerfeststeine (bei denen es sich in der Regel um pechgebundene Feuerfeststeine und/oder kunstharzgebundene Feuerfeststeine handelt) des Mauerwerks enthalten sind und durch Erhitzen auf Temperaturen oberhalb von ca. 350 Grad Celsius aus dem Bindemittel entweichen.
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Das erfindungsgemäße Aufheizsystem weist wenigstens eine Absaugeinrichtung zum Absaugen (bzw. Heraussaugen) von Gasen aus dem Innenraum auf. Bei den Gasen handelt es um beliebige in dem Innenraum befindliche Gase, insbesondere auch Luft. Insbesondere können über die Absaugeinrichtung die beim Aufheizen des Behälters bzw. der Behälterwandung entstehenden bzw. freigesetzten Abgase aus dem Innenraum abgesaugt werden, in welchen der Behälter über die Einbringöffnung eingebracht wurde. Bei den Abgasen handelt es sich um die Abgase (vgl. auch oben), die zusammen mit anderen Gasen (insbesondere Luft) über Abgasabführkanäle bzw. Abgasabführlöcher bzw. Schwitzlöcher des Behälters bzw. der Behälterwandung und/oder über Spalte zwischen dem Deckel zum Bedecken der Einfüllöffnung des Behälters und dem Behälter und/oder andere Undichtigkeiten insbesondere infolge des durch die Brennflamme im Inneren des Behälters aufgebauten Überdrucks in den Innenraum einströmen bzw. eingeströmt sind.
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Die durch die Absaugeinrichtung aus dem Innenraum herausgesaugten Abgase können zur Vermeidung einer Umweltbelastung verbrannt werden, wobei die Abgase zusammen mit den weiteren abgesaugten Gasen hierfür z. B. dem Brenner bzw. der Brennflamme des Brenners zugeführt werden können.
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Bei der Absaugeinrichtung kann es sich um eine dem Fachmann bekannte typische Absaugeinrichtung handeln, die z. B. eine Strömungsmachine bzw. eine Saugpumpe mit einem oder mehreren Gebläsen umfassen kann.
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Bei dem erfindungsgemäßen Aufheizsystem weist die Umbauung zum Absaugen der Gase durch die Absaugeinrichtung wenigstens einen die Umbauung durchsetzenden Absaugkanal mit einer Einströmöffnung auf. Die Einströmöffnung ist an einer dem Innenraum zugewandten Innenseite der Umbauung vorgesehen. Über die Einströmöffnung sind die Gase in den Absaugkanal einströmbar. Der Absaugkanal kann in an sich bekannter Weise ausgebildet sein. Insbesondere kann der Absaugkanal einen die Wandung des Behälters durchsetzenden Durchbruch bzw. eine die Wandung des Behälters durchsetzende Aussparung umfassen, der/die sich von Inneren des Behälters bis nach außerhalb des Behälters bzw. bis in die Außenumgebung des Behälters erstreckt.
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Das erfindungsgemäße Aufheizsystem zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der Höhenunterschied zwischen dem höchsten Punkt der Einströmöffnung und dem tiefsten Punkt des Bodens höchstens das 0,8-fache der größten Höhenerstreckung des Innenraums beträgt. Durch die auf diese Weise im Vergleich zu der aus der
DE 20 2004 012 566 U1 bekannten Vorrichtung bereitgestellte Tieferlegung der Einströmöffnung können die infolge des Aufheizens des Behälters gebildeten und aus dem Behälter in den Innenraum eingeströmten Abgase wesentlich besser abgesaugt werden. Dies ist eine Folge des Umstands, dass die in dem Innern des Behälters gebildeten Abgase mit Temperaturen z. B. typischerweise oberhalb von 360 Grad Celsius, wenn Sie in den Innenraum mit einer Temperatur von höchstens 30 Grad Celsius eintreten, sehr stark abgekühlt werden. Diese starke Abkühlung hat eine große Erhöhung der Dichte der Abgase zur Folge was wiederum mit einem Absinken der Abgase einhergeht. Es hat sich in der Praxis ferner auch gezeigt, dass die Gase, die über Abgasabführkanäle bzw. Abgasabführlöcher bzw. Schwitzlöcher des Behälters bzw. der Behälterwandung in den Innenraum eindringen, bereits beim Durchgang durch den Behälter bzw. die Behälterwandung abgekühlt werden, während die Gase die über einen Spalt zwischen dem Deckel und dem Behälter in den Innenraum eindringen eine derartige Abkühlung nicht erfahren und daher tendenziell dazu neigen, im oberen Bereich des Innenraums zu verweilen.
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Bei einem Höhenunterschied zwischen dem höchsten Punkt der Einströmöffnung und dem tiefsten Punkt des Bodens, der höchstens das 0,8-fache der größten Höhenerstreckung des Innenraums beträgt, liegt der höchste Punkt der Einströmöffnung derart tief, dass die Innenraum-Absaugung gegenüber der aus der
DE 20 2004 012 566 U1 bekannten Lösung, bei der die Absaugung in höher liegenden Bereichen des Innenraums einer Umbauung erfolgt, deutlich verbessert ist. Insbesondere für die Aufheizung von Behältern in Form von Gießpfannen, die mit Abgasabführkanälen bzw. Schwitzlöchern zum Abführen der Abgase in den Innenraum der Umbauung versehen sind, kann mittels des erfindungsgemäßen Aufheizsystems die Absaugung bzw. die Absaugungsleistung deutlich verbessert werden. Eine aus der
DE 20 2004 012 566 U1 bekannte Absaugung in höher liegenden Bereichen des Innenraums hingegen hat nachteilig zur Folge, dass die sich im Innenraum unten ansammelnden abgekühlten Gase bzw. Abgase nicht wirksam aus dem Innenraum herausgesaugt werden können bzw. von dem Absaugstrom nicht hinreichend erfasst werden können, was eine nachteilige hohe Konzentration der Abgase im Innenraum zur Folge hat, die in der Praxis oft auch durch eine nachteilige deutliche Verdunklung des Innenraums gekennzeichnet ist.
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Insgesamt betrachtet können also durch Vorsehen des Höhenunterschieds zwischen dem höchsten Punkt der Einströmöffnung und dem tiefsten Punkt des Bodens, der höchstens das 0,8-fache der größten Höhenerstreckung des Innenraums beträgt – bzw. durch Vorsehen einer Einströmöffnung deren höchster Punkt in einer sich von dem tiefsten Punkt des Bodens bemessenden Höhe angeordnet ist, welche höchstens das 0,8-fache der größten Höhenerstreckung des Innenraums beträgt – die sich beim Aufheizen des Behälters bildenden und in den Innenraum der Umbauung eingeströmten Abgase wesentlich besser aus dem Innenraum abgesaugt werden.
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Unter der größten Höhenerstreckung ist (in bekannter Weise) von allen möglichen vertikalen Abständen unterschiedlicher Punkte bzw. Bereiche des Bodens zu dem oberen Ende des Innenraum jeweils der größte Abstände zu verstehen bzw. unter der größten Höhenerstreckung sind (in bekannter Weise) von allen möglichen vertikalen Abständen unterschiedlicher Punkte bzw. Bereiche des Bodens zu dem oberen Ende des Innenraums die Abstände zu verstehen, die alle den gleichen bzw. denselben größten vertikalen Abstand von allen vertikalen Abständen aufweisen.
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Es versteht sich, dass es nicht nur einen einzigen höchsten Punkt der Einströmöffnung sondern auch mehrere höchste Punkte der Einströmöffnung geben kann, die sich alle auf der gleichen bzw. derselben höchsten Höhe befinden, die sich z. B. von einer vorgegebenen horizontalen Referenzebene bemisst. Entsprechendes ist auch für den tiefsten Punkt des Bodens festzuhalten. Selbstverständlich kann es nicht nur einen einzigen tiefsten Punkt des Bodens sondern auch mehrere tiefste Punkte des Bodens geben, die sich alle auf der gleichen bzw. derselben tiefsten Höhe befinden, die sich z. B. von der vorgegebenen horizontalen Referenzebene bemisst.
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Es versteht sich ferner, dass die Umbauung, die den Innenraum begrenzt, nicht zwingend eine Umbauung ohne sich in den Innenraum hinein erstreckende Durchgänge sein muss, welche die Umbauung durchsetzen bzw. die Umbauung muss nicht zwingend eine Umbauung sein, die den Innenraum vollständig lückenlos bzw. durchgangslos umschließt. Als eine den Innenraum lediglich begrenzende Umbauung kann diese auch Durchgänge z. B. zur Aufnahme eines Türrahmens einer Tür oder dergleichen aufweisen. Insbesondere bei einem Aufheizsystem zum Aufheizen einer Gießpfanne ist der die Umbauung begrenzende Innenraum in der Regel über eine in einem Durchgang der Umbauung angeordnete Tür begehbar, und zwar insbesondere zur Durchführung von Wartungsarbeiten und/oder Montagearbeiten.
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Bei einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufheizsystems ist der Deckel Teil der Bedeckungseinrichtung. Wenn der Deckel zum Bedecken der Behälteröffnung Teil der Bedeckungseinrichtung ist, kann die Behälteröffnung, sofern sich der Behälter in dem Innenraum in einer hierfür geeigneten Position befindet, durch Bedecken der Einbringöffnung mit der Bedeckungseinrichtung auf einfache und praktische Weise bedeckt werden.
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Besonders bevorzugt beträgt der Höhenunterschied zwischen dem höchsten Punkt der Einströmöffnung und dem tiefsten Punkt des Bodens höchstens das 0,1-fache oder höchstens das 0,2-fache oder höchstens das 0,4-fache oder höchstens das 0,5-fache oder höchstens das 0,7-fache der größten Höhenerstreckung des Innenraums bzw. besonders bevorzugt ist der höchste Punkt der Einströmöffnung in einer sich von dem tiefsten Punkt des Bodens bemessenden Höhe angeordnet, welche höchstens das 0,1-fache oder höchstens das 0,2-fache oder höchstens das 0,4-fache oder höchstens das 0,5-fache oder höchstens das 0,7-fache der größten Höhenerstreckung des Innenraums beträgt. Durch die so bereitgestellte Tieferlegung der Einströmöffnung kann die Abgas-Absaugleistung nochmals deutlich gesteigert bzw. verbessert werden.
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Vorzugsweise kann der Höhenunterschied zwischen dem höchsten Punkt der Einströmöffnung und dem tiefsten Punkt des Bodens auch das 0,1-fache (bzw. im wesentlichen das 0,1-fache) oder das 0,2-fache (bzw. im wesentlichen das 0,2-fache) oder das 0,4-fache (bzw. im wesentlichen das 0,4-fache) oder das 0,5-fache (bzw. im wesentlichen das 0,5-fache) oder das 0,7-fache (bzw. im wesentlichen das 0,7-fache) der größten Höhenerstreckung des Innenraums betragen.
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Bei einer weiteren praktischen Ausführungsform weist das Aufheizsystem wenigstens eine Gasleitung auf, welche mit einer Auslassseite der Absaugeinrichtung verbunden ist, wobei die aus dem Innenraum herausgesaugten bzw. abgesaugten Gase über die Gasleitung dem Brenner als Brenngase zuführbar sind und/oder in die Brennflamme des Brenners einbringbar sind. Durch Vorsehen der wenigsten einen Gasleitung können vor allem herausgesaugte umweltschädliche Abgase – insbesondere die infolge des Aufheizens des Behälters gebildeten und aus dem Behälter in den Innenraum eingeströmten Abgase – zur Gänze oder wenigstens teilweisemit Hilfe von Zusatzluft/Sauerstoff verbrannt werden, und zwar indem die Abgase als Teil der Brenngase durch den Brenner verbrannt werden und/oder indem die herausgesaugten Gase, die auch die Abgase umfassen, zur Verbrennung in die Brennflamme eingebracht werden. Durch das Verbrennen können die umweltschädlichen Abgase meist vorteilhaft in unschädliche bzw. weitestgehend unschädliche Verbrennungsprodukte, wie z. B. Wasser und Kohlendioxid, überführt werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde für den Behälter zur Aufnahme von flüssigem metallischen Werkstoff ein Verfahren zum Aufheizen des Behälters mit dem Aufheizsystem anzugeben, mit welchem die sich beim Aufheizen des Behälters bildenden und in den Innenraum der Umbauung eingeströmten Abgase besser aus dem Innenraum abgesaugt werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Aufheizen eines Behälters zur Aufnahme von flüssigem metallischem Werkstoff mittels eines obigen erfindungsgemäßen Aufheizsystems gelöst, wobei das Verfahren die die folgenden Schritte umfasst:
- (A) Einbringen des Behälters in den von der Umbauung umgrenzten Innenraum,
- (B) Bedecken der Einbringöffnung mit der Bedeckungseinrichtung und Bedecken der Behälteröffnung des Behälters mit dem Deckel,
- (C) Aufheizen des Behälters durch eine von dem Brenner erzeugte Brennflamme bis die Wandung des Behälters eine Temperatur aufweist, die wenigstens bereichsweise oder zur Gänze wenigstens 360 Grad Celsius beträgt, und
- (D) Heraussaugen bzw. Absaugen von Gasen aus dem Innenraum während des Aufheizens des Behälters bzw. der Wandung des Behälters und/oder nach dem Aufheizen des Behälters bzw. der Wandung des Behälters durch die Absaugeinrichtung bzw. durch Aktivieren der Absaugeinrichtung.
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Durch die Benennung der Schritte A bis D wird selbstverständlich keine Bindung an eine zeitliche Reihenfolge verfolgt. Die Buchstaben dienen lediglich der Benennung bzw. Namensgebung der Schritte. So wird Schritt D während des Schritts C bzw. nach Schritt C durchgeführt, also während des Aufheizens des Behälters bzw. nach dem Aufheizen des Behälters. Der Schritt C umfasst das Aufheizen des Behälters durch eine von dem Brenner erzeugte Brennflamme bis die Wandung des Behälters eine Temperatur aufweist, die wenigstens bereichsweise wenigstens 360 Grad Celsius beträgt.
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Schritt B wird nach Schritt A durchgeführt und Schritt C wird vorzugsweise nach Schritt B durchgeführt, kann aber auch einem mit Schritt B gemeinsamen Zeitabschnitt aufweisen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in Schritt C vorteilhaft ein verbessertes Absaugen bzw. Entfernen von den in den Innenraum der Umbauung eingeströmten Abgasen aufgrund der Tieferlegung des höchsten Punkts der Einströmöffnung des Absaugkanals, wie bereits oben für das Aufheizsystem dargelegt.
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Bevorzugt werden die Gase aus dem Innenraum herausgesaugt und über wenigstens eine mit einer Auslassseite der Absaugeinrichtung verbundene Gasleitung dem Brenner als Brenngase zugeführt und/oder in die Brennflamme eingebracht. Auf diese Weise können herausgesaugte umweltschädliche Abgase zur Gänze oder wenigstens teilweise mit Hilfe von Luft bzw. Zusatzluft und/oder Sauerstoff verbrannt werden, und zwar indem die Abgase als Teil der Brenngase bzw. herausgesaugten Gase durch den Brenner verbrannt werden und/oder indem die herausgesaugten Gase, die auch die Abgase umfassen, in die Brennflamme eingebracht werden, um insbesondere die Abgase wenigstens teilweise oder zur Gänze zu verbrennen. Durch das Verbrennen können die umweltschädlichen Abgase meist vorteilhaft in umweltfreundliche bzw. weitestgehend unschädliche Verbrennungsprodukte, wie z. B. Wasser und Kohlendioxid, überführt werden. Insbesondere gesundheitsschädliche bzw. umweltschädliche Kohlenwasserstoffverbindungen (z. B. Phenol, Kresol und Benzo(a)phyren) können durch Verbrennen vollständig bzw. nahezu vollständig in weitestgehend unschädliches Wasser und Kohlendioxid überführt werden. Umweltschädliche Kohlenwasserstoffverbindungen entstehen typischerweise beim Aufheizen eines Behältertyps, der mit einem Mauerwerk versehen ist, das als innerer Wandungsbereich bzw. als innere Teilwandung eines derartigen Behälters den meist metallischen äußeren Wandungsbereich eines derartigen Behälters vor direktem Kontakt mit dem einzufüllenden flüssigen heißen Metall bzw. metallischem Werkstoff bewahrt. Insbesondere Behälter in Form von Gießpfannen werden mit einem derartigen Mauerwerk versehen, wobei aus Bindemitteln des Mauerwerks beim Aufheizen desselben umweltschädliche Kohlenwasserstoffverbindungen entweichen können.
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Bei einer praktischen Ausführungsform wird ein Behälter mit einer Wandung aufgeheizt, die ein dem Inneren des Behälters zugewandtes Mauerwerk aufweist bzw. die ein Mauerwerk mit einer dem Inneren des Behälters zugewandten Seite aufweist. Das Mauerwerk dient hierbei als Schutzbereich zur Vermeidung eines Kontakts eines meist metallischen äußeren Wandungsbereichs des Behälters mit dem heißen flüssigen metallischen Werkstoff für dessen Aufnahme der Behälter vorgesehen ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine schematische teilweise geschnittene Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Aufheizsystems, und
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2 eine sehr schematische Querschnittsdarstellung eines Behälters zur Aufnahme von flüssigem metallischem Werkstoff.
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Das Aufheizsystem 10 zum Aufheizen eines Behälters 12 zur Aufnahme von flüssigem metallischem Werkstoff bzw. flüssigem Metall umfasst eine Aufheizvorrichtung 14, eine Umbauung 16 für den Behälter 12 und ein Absaugeinrichtung 34 zum Absaugen von Gasen 36, 62 aus dem Innenraum 20. Der Behälter 12 weist mehrere Standfüße 76 auf.
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Der Behälter 12 weist (vgl. auch die erläuternde sehr schematische Querschnittsdarstellung gemäß 2) eine Behälteröffnung 18 auf. Über die Behälteröffnung 18 ist der Behälter 12 mit dem flüssigen metallischen Werkstoff (nicht veranschaulicht) befüllbar. Der Behälter 12 weist eine Wandung 54 auf, die ein dem Inneren des Behälters 12 zugewandtes Mauerwerk 56 (bzw. ein Mauerwerk 56 mit einer dem Inneren des Behälters 54 zugewandten Seite) aufweist, das eine innere Teilwandung 66 bzw. einen inneren Wandungsbereich 66 der Wandung 54 bildet. Eine äußere Teilwandung 64 bzw. ein äußeren Wandungsbereich 64 des Behälters 12 besteht größtenteils aus einem metallischen Material. Das Mauerwerk umfasst 56 eine Vielzahl von Feuerfeststeinen (nicht näher veranschaulicht).
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Die Umbauung 16 begrenzt den Innenraum 20 mit dem Boden 22 bzw. die Umbauung 16 begrenzt den Innenraum 20, der auch von dem Boden 22 begrenzt ist.
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Die Umbauung 16 weist eine Einbringöffnung 24 zum Einbringen des Behälters 12 in den Innenraum 20 auf.
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Die Aufheizvorrichtung 14 weist einen Brenner 26, eine Bedeckungseinrichtung 28 zum Bedecken der Einbringöffnung 24 und einen Deckel 30 zum Bedecken der Behälteröffnung 18 auf.
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Der Brenner 26 ist an dem Deckel 30 angebracht.
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Der Deckel 30 ist Teil der Bedeckungseinrichtung 28. Wenn der Deckel 30 zum Bedecken der Behälteröffnung 18 Teil der Bedeckungseinrichtung ist, kann die Behälteröffnung 18, wenn sich der Behälter 12 in dem Innenraum 20 in der hierfür in 1 veranschaulichten Position befindet, durch Bedecken der Einbringöffnung 24 mit der Bedeckungseinrichtung 28 auf einfache und praktische Weise bedeckt werden.
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Der Brenner 26 ist dazu eingerichtet ist, eine Brennflamme 32 zu erzeugen, die sich zum Aufheizen des Behälters 12 in den Behälter 12 hinein erstreckt, wenn die Behälteröffnung 18 von dem Deckel 30 bedeckt ist.
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Eine Abgasabführung 59 ist hauptsächlich zur Abführung von Brenner-Abgasen vorgesehen, die von dem Brenner beim Verbrennen eines zugeführten Brenngas-Luft-Gemisches bzw. Brenngas-Sauerstoff-Gemisches erzeugt werden. Zum Abführen der Brenner-Abgase ist die Abgasabführung an einen im Deckel 30 vorgesehenen Abgasdurchgang 72 angeschlossen.
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Bei dem Element 74 handelt es sich um einen Ventilator.
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Bei der Aufheizung des Behälters 12 bzw. der Wandung 54 des Behälters 12 bilden sich aufgrund der Aufheizung der Wandung 54 unter anderem Abgase 62 aus, die infolge des durch die Brennflamme 32 im Inneren des Behälters 12 aufgebauten Überdrucks und/oder aufgrund anderer Ursachen über in der Wandung 54 des Behälters 12 vorgesehene Abgasabführkanäle 58 bzw. Schwitzlöcher 58 und/oder wenigstens einen Spalt 60 zwischen dem Deckel 30 und dem Behälter 12 und/oder über weitere Undichtigkeiten zusammen mit anderen Gasen 36, insbesondere Luft, aus dem Behälter 12 herausströmen und in den Innenraum 20 hineinströmen. Bei den Abgasen 62 handelt es insbesondere auch um umweltschädliche Kohlenwasserstoffverbindungen, die beim Aufheizen des Behälters 12 durch den Brenner 26 aus den Bindemitteln des Mauerwerks 56 gebildet werden.
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Die Umbauung 16 weist ferner zum Absaugen von Gasen durch die Absaugeinrichtung 34 einen die Umbauung 16 durchsetzenden Absaugkanal 38 mit einer Einströmöffnung 40 auf. Über die Einströmöffnung 40 sind in dem Innenraum 20 befindliche Gase und mithin auch die aus dem Behälter 12 in den Innenraum eingeströmten Gase 36, 62 in den Absaugkanal 38 einströmbar und über den Absaugkanal 38 mittels der Absaugeinrichtung 34 aus dem Innenraum 20 heraussaugbar bzw. absaugbar.
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Die Einströmöffnung 40 ist an einer dem Innenraum 20 zugewandten Innenseite 42 der Umbauung 16 vorgesehen.
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Der Höhenunterschied
68 zwischen dem höchsten Punkt
44 der Einströmöffnung
40 und dem tiefsten Punkt
46 des Bodens
22 beträgt weniger als das 0,8-fache der größten Höhenerstreckung
70 des Innenraums
22, nämlich ca. das 0,3-fache der größten Höhenerstreckung
70 des Innenraums
22. Durch diese im Vergleich zu der aus der
DE 20 2004 012 566 U1 bekannten Vorrichtung bereitgestellte Tieferlegung der Einströmöffnung
40 können insbesondere die infolge des Aufheizens des Behälters
12 gebildeten und aus dem Behälter
12 in den Innenraum
20 eingeströmten Abgase
62 zusammen mit den anderen Gasen
36, insbesondere Luft, wesentlich besser aus dem Innenraum
20 abgesaugt werden, und zwar infolge des Umstands, dass die eingeströmten Gase
36,
62 infolge der Abkühlung beim Eintreten bzw. Einströmen in den Innenraum
20 nach unten sinken.
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Das Aufheizsystem 10 weist ferner eine Gasleitung 48 auf, welche mit einer Auslassseite 50 der Absaugeinrichtung 34 verbunden ist. Aus dem Innenraum 20 herausgesaugte Gase – insbesondere die infolge des Aufheizens des Behälters 12 gebildeten und aus dem Behälter 12 in den Innenraum 20 eingeströmten Gase bzw. Abgase 36, 62 – sind über die Gasleitung 48 dem Brenner 26 als Brenngase zuführbar. Kumulativ bzw. alternativ kann die Gasleitung auch derart eingerichtet sein, dass die Gase direkt in die Brennflamme 32 des Brenners 26 als Brenngas einbringbar sind.
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Ein Verfahren zum Aufheizen des Behälters 12 zur Aufnahme von flüssigem metallischem Werkstoff mittes des Aufheizsystems 10 umfasst die folgenden Schritte:
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- (A) Einbringen des Behälters 12 in den von der Umbauung 16 umgrenzten Innenraum 20,
- (B) Bedecken der Einbringöffnung 24 mit der Bedeckungseinrichtung 28 und Bedecken der Behälteröffnung 18 des Behälters 12 mit dem Deckel 30,
- (C) Aufheizen des Behälters 12 durch eine von dem Brenner 26 erzeugte Brennflamme 32 bis die Wandung 54 des Behälters 12 eine Temperatur aufweist, die wenigstens bereichsweise wenigstens 360 Grad Celsius beträgt, und
- (D) Heraussaugen von Gasen aus dem Innenraum 20 während des Aufheizens des Behälters 12 durch die Absaugeinrichtung 34.
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Für dieses Verfahren ist in 1 – nach der Durchführung der Schritte A und B – die Situation bei der Durchführung der Schritte C und D veranschaulicht.
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Bei dem Verfahren werden in dem Innenraum 20 befindliche Gase (vor allem Luft) und insbesondere auch die vom Inneren des Behälters 12 in den Innenraum 20 eingeströmten Gase bzw. Abgase 36, 62 aus dem Innenraum 20 herausgesaugt und über die mit der Auslassseite 50 der Absaugeinrichtung 34 verbundene Gasleitung 48 dem Brenner 26 als Brenngase zugeführt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Aufheizsystem
- 12
- Behälter
- 14
- Aufheizvorrichtung
- 16
- Umbauung
- 18
- Behälteröffnung
- 20
- Innenraum
- 22
- Boden
- 24
- Einbringöffnung
- 26
- Brenner
- 28
- Bedeckungseinrichtung
- 30
- Deckel
- 32
- Brennflamme
- 34
- Absaugeinrichtung
- 36
- Gase
- 38
- Absaugkanal
- 40
- Einströmöffnung
- 42
- Innenseite
- 44
- höchster Punkt
- 46
- tiefster Punkt
- 48
- Gasleitung
- 50
- Auslassseite
- 52
- Innenseite Wandung
- 54
- Wandung
- 56
- Mauerwerk
- 58
- Abgasabführkanal
- 59
- Abgasabführung
- 60
- Spalt
- 62
- Abgase
- 64
- äußere Teilwandung
- 66
- innere Teilwandung
- 68
- Höhenunterschied
- 70
- größte Höhenerstreckung
- 72
- Abgasdurchgang
- 74
- Ventilator
- 76
- Standfuß
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202004012566 U1 [0004, 0004, 0004, 0023, 0024, 0024, 0056]
