DE2633054C2 - Vorrichtung zur Einleitung von Gasen in Flüssigkeiten enthaltende Reaktionsgefäße - Google Patents

Vorrichtung zur Einleitung von Gasen in Flüssigkeiten enthaltende Reaktionsgefäße

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DE2633054C2
DE2633054C2 DE2633054A DE2633054A DE2633054C2 DE 2633054 C2 DE2633054 C2 DE 2633054C2 DE 2633054 A DE2633054 A DE 2633054A DE 2633054 A DE2633054 A DE 2633054A DE 2633054 C2 DE2633054 C2 DE 2633054C2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Einleitung von Gasen in Flüssigkeiten enthaltende Reaktionsgefäße, welche insbesondere thermisch beansprucht werden, vor allem Durchlaufbehälter für Metallschmelzen, mittels eines gasdurchlässigen Körpers aus feuerfestem Material, welcher in einer Metallhülse steckt, welche ihrerseits in der Wand des Reaktionsgefäßes verankert ist.
Seit der Einführung von Methoden zur Behandlung
von Metallschmelzen, bei denen Gase kontinuierlich in die Schmelze eingeleitet werden, hat es sich als schwierig erwiesen, die dabei verwendeten gasdurchlässigen Einleitkörper aus feuerfestem Material leicht auswechselbar unci dennoch dicht in det Wand des Reaktionsgefäßes zu befestigen. Im Stand der Technik ist deshalb zuerst versucht worden, die Einleitkörper dauerhaft in die aus Beton oder ähnlichen Werkstoffen bestehende Wand der Reaktionsgefäße einzumauern. Dies hat den erheblichen Nachteil, daß beim periodisch notwendigen Auswechseln der Einleitkörpei die betreffende Wand des Reaktionsgefcßes vollständig zerstört werden muß, was erhebliche Kosten, Zeitverlust und verminderte Standzeiten des betreffenden Reaktionsgefäßes mit sich bringt.
Daher ist nach dem Stand der Technik weiter versucht worden, das Auswechseln des tiinleilkörpers zu erleichtern, indem man den Einleitkörper mit einer Mctallhülse umgab, und diese ihrerseits in der einen oder anderen Weise in der Wand des Reaki onsgefäßes verankerte. Die geslellle Aufgabe wurde indessen dadurch nicht befriedigend gelöst, und es traten unerwünschte Nebeneffekle ein, welche Nachteile gegenüber dem üblichen Einmauern des Einleitkörpers darstellten: Die Dichtigkeit der Vorrichtung konnte durch die Verwendung einer Metallhülse nicht wesentlich verbessert, und -las unerwünschte Entweichen von Gas nicht wirksam behoben werden: Gegenüh r dem unmittelbar in der Wand eingemauerten Siein weist eine Vorrichtung, bestehend aus Einleilkörper, Metallhülse und Wand erheblich größere Differenzen der thermischen Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Werkstoffe auf. Wird deshalb der Einleitkörper etwa nach den Vorschriften von IJS- PS 28 11 346 oder IJS- PS 29 47 527 mittels Schrauben in der Metallhülse siarr verankert, so dehnt sich beim Aulheizen der Vorrichtung durch die Meiailschmel/c die Metallhülse erheblich mehr aus als der Einleitkörper. Dadurch entsteht ein Zwischenraum zwischen Hülse und Einleitkörper, durch den das Gas in der geschilderten Weise entweichen kann, bzw. in welchen die Flüssigkeiten aus dem Reaktionsgefäß eindringen können, solange kein Gasüberdruck in dem Gaseinleitkörper herrscht.
Die Verwendung einer Metallhülse zwischen dem Einleitkörper und der Wand des Reaktionsgefäßes hat darüber hinaus den Nachteil, daß die Metallhülse selbst durch die Kombination thermischer und chemischer Effekte in Mitleidenschaft gezogen wird und daher vorzeitig verschleißt, und daß die Flüssigkeit im Reaktionsgefäß durch das Metall der I lülse verunreinigt werden kann. Eine derartige Möglichkeit der Verunreinigung ist insbesondere unerwünscht bei der Verwendung der Vorrichtung in einem Durchlaufbehälter für hochgereinigte Metallschmelzen. Der unmittelbare Kontakt zwischen dem Metall der Hülse und dem Inhalt des Durchlaufbehälters und die dadurch eröffneten Korrosionsmöglichkeiteri schränkt die Anwendungsmöglichkeiten der Vorrichtung von vornherein erheblich ein und schließt die Begasung stark aggressiver Flüssigkeilen, wie beispielsweise starker Säuren, bei höherer Temperatur aus.
Auch das Problem der leichten Auswechselbarkeit der F.inleitvorrichtung darf nach dem Stand der Technik nicht als gelöst betrachtet werden: Zwar sind Vorrichtungen beschrieben worden, bei welchen die Metallhülse an der Außenwand des Reaktionsgefäßes mittels Schrauben befestigt ist (US-PS 28 71 008, Fig. >). Diese Vorrichtung trägt aber dem l'mstand keine Rechnung.
daß die Metailhülse als guter thermischer Leiter in unmittelbarem Kontakt mit der heißen Flüssigkeit im Innern des Durchlaufbehälters steht, und daß sich daher während dem Betrieb der Anlage ein, entsprechend den Umständen, steiler Temperaturgradient in der Längsachse der Hülse einstellt. Die resultierende thermische Ausdehnung der Hülse in ihrer Längsrichtung ist größer als diejenige der sie umgebenden Werkstoffe der Wand des Reaktionsgefäßes, bzw. des Einleiikörpers. Dies führt zu einer relativen Bewegung der Hülse gegenüber ihrer Umgebung und, falls dieselbe in der in US PS 28 71 008, Fig. 5 angegebenen Art sowohl in der Wand als auch im Stahlmantel des Reaktionsgefäßes starr verankert ist, zu entsprechenden Spannungen und allenfalls Rissen.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabenstellung zugrunde, eine Vorrichtung zur Einleitung von Gasen in Reaktionsgefäße zu konstruieren, welche den darge stellten Stand der Technik verbessert. Im einzelnen bedeutete dies: Die Vermeidung der schwierigen Auswechselbarkeil der festgemauer'en Vorntlüung.die Vermeidung des unmittelbaren Kontaktes /wischen Metallhülse und Inhalt des Reaktionsgefäßes sow ie cmc-Minimierung thermischer Effekte in der Metallhulse und zwischen Metallhulse und Umgebung zur Verbesserung der Dichtigkeit der Vorrichtung.
Diese Aufgabe ist dadurch gelöst worden, dab in der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Wand des Kcak tionsgefäßes aus drei Schichten Dcstcht. einer starren Innenschic! t aus feuerfestem Material, einer lockeren Mittelschicht aus Schüttmaterial und einem Manic-1 aus Metall, daß die Metallhülse von außen her bis in diese lockere Mittelschicht hineinreicht, daß die starre Innenschicht und der gasdurchlässige Einleilkörper unmittelbar aneinandergrenzen und daß die Mantelfläche des gasdurchlässigen Einleitkörpers eine dauerhafte aufgebrachte, weilgehend gasdichte Schicht aus keramischem Material aufweist.
Der Aufbau der Wand des Reaktionsgefäßes aus drei Schichten ermöglicht eine hinreichend dichte Verankerung des Einleitkörpers in der starren Innenschicht, die Absorption allfälliger kleinerer thermomechanischer Effekte der Metallhülse in der lockeren Mittelschicht, und schließlich die einfache und leicht auswechselbare Befestigung der gesamten Vorrichtung an der metallischen Außenwand des Reaktionsgefäties. Die Tatsache, daß die Metallhülse um die Hälfte kürzer als im Stand der Technik ausgeführt ist, vermeidet den unmittelbaren Koniakt der Hülse mit dem agressiven Inhalt des Reaktionsgefäßes, verhindert dadurch die Korrosionsschäden vollständig und vermindert die thermische Ausdehnung der Hülse erheblich. Der Umstand, daß im thermisch am stärksten belasteten Bereich der starren Innenwand des Reaktionsgefäßes nur noch keramische Materialien mit vergleichbaren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aneinanderstoßen, jedoch kein Metall mehr verwendet wird, verhindert die im Stand der Technik auftretenden thermisch bedingten Undichtigkeiten zwischen der Innenwand des Reaktionsgefäßes und dem Einleitkörper.
Schließlich sorgt die weitgehend gasdichte Beschichtung des Mantels des Einleitkörpers aus feuerfestem Material dafür, daß an unerwünschten Stellen aus dem Einleitkörper nur noch Gasspuren austreten können.
Verschiedene Ausführungsformen einer nach der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung zur Gaseinleitung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Fs stellen dabei dar:
Pig. 1—5 verschiedene Gaseinleitvorrichtungen im Längsschnitt, deren Einleitkörper als Kegelstumpf ausgebildet ist, und die sich durch die Art der Befestigung des F.inleitkörpers in der Mctallhülse unterscheiden,
F i g. 6 eine Gaseinleitvorrichtung im Längsschnitt, deren Einleitkörper als Zylinder ausgebildet ist,
F i g. 7 eine veränderte Einzelheit A in der Gaseinleitvorrichtung gemäß F i g. 6.
Die Einleitvorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Metallhülse 1, dem Einleitkörper 3 aus porösem feuerfestem Material und einem Metalldeckel 4 an der der Außenwand 18 des Reaktionsgefäßes zugewandten Seite. Das einzuleitende Gas wird in einer Bohrung durch den Deckel 4 eingeführt, gelangt in einen Vorraum und von dort in den F.inleitkörper 3, wo es fein verteilt wird. Diesen Einleitkörper 3 verläßt das Gas in Form von feinen Blasen an der Oberfläche der der Innenwand des Reaktionsgefäßes zugewandten Stirnseile. Die Wand (14,17,18) des Reaktionsgefäßes, in der die Vorrichtung verankert ist, besteht dabei aus drei Schichten verschiedenen Materials: Einer starren Innenschicht 17 aus feuerfestem Beton, einer mehr oder weniger lockeren, feingestampften Mittelschicht 14 und einer das gesamte Reaktionsgefäß umgebenden starren Außenwand aus Metall 18. Die Mctallhülsc 1 der Einleitvorrichtung reicht von außen her bis in die lockere Zwischenschicht 14. Da sie nicht durch die ganze Wand des Reaktionsgefäßes hindiirchgeführt wird und daher nicht im Kontakt mit dem Inhalt des Reaktionsgefäßes steht, wird einerseits verhindert, daß die Hülse als guter Wärmeleiter sich zu stark aufhei/.t, anderseits, daß sie durch den Inhalt des Behälters korrodiert wird. Die dennoch auftretende, geringe thermische Ausdehnung der Hülse 1 kann durch die lockere Zwischenschicht 14 weitgehend aufgenommen werden.
Durch den Umstand, daß an der thermisch am stärksten beanspruchten Innenseite 17 der Einleitkör per 3 unmittelbar an diese angrenzt und dadurch Materialien von ähnlichen thermischen Ausdehnungs koeffizienten aneinanderstoßen, werden größere Un dichtigkeiten infolge verschiedener thermischer Ausdehnung der Materialien vermieden. Sollten dennoch geringfügige Undichtigkeiten zwischen Wand 17 und Einleitkörper 3 auftreten, so sorgt eine weitgehend gasdichte Beschichtung der Mantelfläche des F.inleitkörpers 3 aus keramischem Material dafür, daß das Gas vorwiegend an der hierfür vorgesehenen Stirnseite des Einleitkörpers 3 und in Form feinverteilter Blasen austritt, und nur in verschwindend geringer Menge zwischen Einleitkörper 3 und der Wand (14, 17) des Reaktionsgefäßes.
Die Befestigung der Vorrichtung In der Wand des Reaktionsgefäßes erfolgt in der in F i g. 1 und 2 dargestellten Anordnung folgendermaßen: Der äußere Rand der Metallhülse 1 ist mit einer kreisringförmigen Metallscheibe 15 verschweißt, welche mehrere Bohrungen zur Aufnahme von Schrauben 5 aufweist. Diese Metallscheibe 15 wird durch die Schrauben 5 mit der metallischen Außenwand 18 des Reaktionsgefäßes verbunden. Sind besonders große thermische Effekte beim Aufheizen des Reaktionsgefäßes zu erwarten, so können die Schrauben 5 noch zusätzlich auf gewölbten Federscheiben 10 nach DIN 137 gelagert werden. Zwischen der Metallscheibe 15 und dem äußeren Mantel 17 können Asbestschnüre 12 eingebaut werden. Die Mctallhülse 1 paßt in entsprechende Durchführungen in der Wand des Reaktionsgefäßes und reicht bis in die lockere Mittelschicht 14 hinein. Sie weist entweder einen kegelmantclförmigen Abschnitt mit daran anschließendem hohlzylindrischem Abschnitt in Richtung der Außenwand 18 auf (so in F i g. I — 5), kann aber auch einfach als Hohlzylinder ausgebildet sein (F i g. 6).
Zwischen der Metallhülse 1 und der lockeren Zwischenschicht 14 kann zur Dichtung und Wärmeisola tion eine Schicht aus feuerfestem Isoliermaterial 2 verwendet werden. Zwischen Metallhülse 1 und I-linlcitkörper 3 wird die Dichtung aus einem in eine entsprechende Ausnehmung der Hülse passenden Dichtungsring 20 aus elastischem Material gewährleistet und durch eine weitere Schicht 21 aus Isoliermaterial ergänzt.
Der eigentliche Einleitkörper 3 besteht aus porösem feuerfestem Material, beispielsweise Zirkonsilikal. Der Kegel- bzw, Zylindermantel im, wie bereits erwähnt, mit einer kompakten weitgehend gasdichten Schicht aus keramischem Material umgeben und entspricht in seiner Form einerseits der Hülse 1, anderseits der Durchführung in der Innenschicht 17 der Wand des Reaktionsgefäßes. Dieser Einleilkörper 3 wird in den Vorrichtungen gemäß Fig. 1 und 2 folgendermaßen montiert: Vorerst wird er lose in die Hülse 1 eingesetzt und dabei, falb erforderlich, die erwähnten Dichtungen 24) und 21 zwischen Hülse und Einleitkörper angebracht. Daraul wird eine vorgegebene Anzahl Tellerfcdersäulcn au* wechsclsinnig aneinandergereihten Einzeltelk-rn 11 unc einem Zentralbolzen 8 vorbereitet und in die hierfür vorgesehenen Bohrungen eines metallischen /.wischen bodens9 eingesetzt. Dieser letztere wird ansc-hließenc unter Druckanwendung auf die Höhe der Ringnut It gebracht und auf dieser I lohe durch einen in die Ringnut passenden Sccgcr-Ring 7 arretiert. Die im übriger funktionell entsprechenden Vorrichtungen gcmäli I i g. 1 und 2 unterscheiden sich dadurch, daß nach Fig. 1 die einzelnen Zeniralbolz.cn 8 der Tellerfedersäulen 11 an ihrer dem Einlcitkörpcr zugewandten Seite eine kreisrunde Metallplatte aufweisen und unmiiiclhai auf dem Finlcitkörpcr 3 aufliegen, während geniät F i g. 2 die einzelnen Zcntralbolzen 8 an ihrer derr Einleitkörpcr zugewandten Seite mit einem metallischen Kreisring 24 verbunden sind, welcher scinerseiü auf dem Einleitkörpcr 3 aufliegt. Eine Dichtung aui elastischem Material 23 schließt die Fuge zwischcr Kreisring 24, Einleitkörper 3 und Hülse 1. Die Reihen folge der Schritte beim Montieren von Hülse 1 unc Einleitkörper 3 in der Wand des Reaktionsgefäßes isi dabei beliebig. Es macht keinen Unterschied, ob zuers die Hülse 1 in der Wand befestigt wird und ers anschließend der Einleitkörper 3 eingesetzt wird, odei ob zuerst der Einlcitkörper 3 in der Hütsei montier wird und erst hinterher die gesamte Vorrichtung in dei Wand befestigt wird. Die beschriebene Verwendung eines Seeger-Ringes ermöglicht es, den poröser Einleitkörper 3 jeweils unter Belassung der Metallhül se 1 in der Wand des Reaktionsgefäßes auszuwechseln.
Die gesamte Vorrichtung gemäß den F i g. 1 und : wird nach außen durch einen kreisrunden Metalldecke 4 verschlossen: Dieser enthält eine zentrale Bohrung 1! zur Einführung des Gaseinleitrohres und weist ai seinem Rand einen Wulst 6 auf, welcher in eini entsprechende Ausnehmung der Metallscheibe 15 paßi erforderlichenfalls unter Verwendung einer enlsprc chenden, aus einem geeigneten Werkstoff bestehender kreisringförmigen Dichtung 13.
Das eingepreßte Gas gelangt durch die zentral·
Bohrung 19 in einen von Deckel 4 und Metallhülse t gebildeten Vorraum, darauf durch einige weitere Bohrungen 22 im Zwischenboden 9 in einen weiteren Vorraum, welcher die Tellerfedersäulen 11 enthält, und von dort in den eigentlichen gasdurchlässigen Einleitkörper 3. In den Poren desselben wird das Gas fein verteilt und tritt durch die gesamte Stirnseite des Einleitkörpers in das Reaktionsgefäß. Weitere konstruktive Möglichkeiten ergeben sich durch Verwendung eines dauerhaft mit dem Deckel 4 verbundenen Hohlzylinders (Hülse) 27, welcher die Tellerfedersäulen in F i g. 1 und 2 ersetzt. Der Hohlzylinder 27 paßt in den zylindrischen Teil der Hülse 1 (Fig. 3—5) und wird durch verschiedenartige Dichtungen ergänzt, welche einen gasdichten Abschluß zwischen Einleitkörper 3, Hülse 1 und Hohlzylinder 27 gewährleisten.
In der Vorrichtung gemäß F i g. 3 weist der Hohlzylinder 27 eine abgeschrägte Oberkante auf, in welche ein Dichtungsring 25 paßt. Der Querschnitt derselben ist derart gewählt, daß er einen Doppeldichtungseffekt ergibt und einen Austritt des Gases, einerseits zwischen dem Hohlzylinder 27 und dem Einleitkörper 3, andererseits zwischen Hohlzylinder 27 und Hülse 1, verhindert. Daneben kann ein zusätzlicher Dichtungsring 26 zwischen dem Dichtungsring 25 und der Stirnseite des Einleitkörpers 3 vorgesehen werden.
In der Vorrichtung gemäß F i g. 4 wurde die Wandstärke des Hohlzylinders 27 größer gewählt und wiederum ein Kreisring 30 aus einem geeigneten Werkstoff zwischen Hohlzylinder 27 und Einleitkörper 3 angebracht. Die Dichtung zwischen Hülse 1 und Einleitkörper 3 kann in dieser Anordnung wiederum durch eine Isolierschicht 21 ergänzt werden.
Zusätzlich kann in dieser Anordnung noch eine Dichtung 28 aus elastischem Material verwendet werden, welche in entsprechende Ausnehmungen von Hülsel und Hohlzylinder 27 paßt.
Dieses System von Dichtungen wurde in der Vorrichtung nach F i g. 5 noch dadurch vereinfacht, daß zwischen den oberen Rand des Hohlzylinders 27 und den Einleitkörper 3 zwei einzelne kreisringförmige Dichtungen aus Isoliermaterial 29 gelegt wurden und zwischen denselben ein dritter Kreisring 26 angebracht wurde. Die Abdichtung zwischen Hülse 1 und Einleitkörper 3 wird auch in dieser Anordnung durch eine Isolierschicht 21 ergänzt. Die Vorrichtungen gemäß Fig.3 bis 5 haben gegenüber dem Stand der
Technik den Vorteil, daß der Druck zur Arretierung des F.inleitkörpers 3 nicht im Zentrum, sondern an der Peripherie des Einleitkörpers ausgeübt wird, was eine bessere Abdichtung gewährleistet.
Eine konstruktive Alternative ergibt sich durch die Verwendung eines zylindrischen Einleitkörpers 3 (Fig. 6 und 7), welcher an seiner dem Innern des Reaktionsgefäßes zugewandten Seite einen weiteren zylindrischen Abschnitt kleineren Durchmessers aufweist. Dieser Einleitkörper paßt in den vorstehenden Rand der Innenschicht 17, welche erforderlichenfalls noch durch einen Ring aus feingeriebenem Beton 32 verstärkt werden kann. An der Übergangsstelle zwischen den beiden zylindrischen Abschnitten des Einleitkörpers kann eine Dichtung 31 angebracht werden, welche ein Austreten von Gas zwischen Innenwand 17 und Einleitkörper 3 verhindert. Die Verwendung eines Einleitkörpers 3, dessen Manteloberfläche mit einem geeigneten Material dauerhaft versiegelt ist, hat sich als wertvoll zur weiteren Verminderung der Gasverluste erwiesen, da diese insbesondere bei Verwendung von Argon oder anderen Edelgasen wirtschaftlich erheblich ins Gewicht fallen.
Bei Verwendung von Einleitkörpern aus Zirkonsilikat wurden dabei ausgezeichnete Resultate durch Versiegelung mit Asbestfaserzement verschiedener Qualitäten und mit Aluminiumsilikatfaserzement erzielt. Dabei wurde eine weniger als einen Millimeter dicke Schicht des Materials durch eine geeignete Technik (Spachteln, Pinseln, Spritzen) auf den Mantel des Einleitkörpers aufgetragen und anschließend entweder nur während 1 bis 2 Stunden bei 120 bis 200° C getrocknet, oder zusätzlich während 2 oder mehr Stunden bei einer der betrieblichen Anwendung entsprechenden Temperatur, beispielsweise zwischen 600 und 1000°C, eingesintert. Die Verwendung derartig versiegelter Einleitkörper gestattet es, bei dem verwendeten experimentellen Druck von 300 mm H2O und bei Verwendung von Einleitkörpern, bei denen das Verhältnis zwischen Fläche der Stirnseite und Fläche des Mantels rund 1 : 3 betrug, das Verhältnis zwischen dem an der Stirnseite austretenden Gasfluß pro Zeiteinheit und dem durch den Mantel austretenden Gasfluß pro Zeiteinheit von Ao = 0,3 um einen Faktor zu erhöhen, welcher bei geeigneter Auswahl des Materials und der Auftragungstechnik einen Wert von λ]-.λο=\Ο überstieg (vgl. Tabelle, S. 18).
Tabelle
Einfluß der Versiegelung von Gaseinleitkörpern auf die Gasverluste durch den Kegel-(Zylinder-)Mantel.
Verwendeter experimenteller Gasdruck 300 mm H2O, Flächenverhältnis Stirnseite : Mantel ca. 1 :3,
Material des Gaseinleitkörpers: Zirkonsilikat,
Trocknung: 12 Stunden bei 1200C, Sinterung: mindestens 1 Stunde bei 8000C
Versiegelungsmaterial Durchfluß Stirnseite, Mantel Verhältnis Ac Durchfluß Stirnseite. Mantel Verhältnis X\ Versiege-
Stein unbehandelt (H/Mia) Stein behandelt (It/Min.) lungs- .
Stirnseite 7,0 0,314 ι Stirnseite 1,0 4,0 eiieKi
Asbestzement 6,5 0,323 1,0 3,8
gespachtelt 22 7,0 0,314 4,0 <1,0 >42 1Z74
gespritzt 2,1 3,8 11,76
gepinselt 2,2 7,0 0,329 4,2 13 1,462 >13
Aluminiumsilikatzement 5,2 0,538 <l,0 >Z6
gespachtelt 23 6.5 0.308 1,9 < 1 0 >4 1 4,44
gespritzt 2,8 2,6 > 4,8
eeDinscll ZO 4.1 > 13
In einem betrieblichen Anwendungsbeispiel wurde mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 Argon in eine Aluminiumschmelze eingeblasen. Der Gasdruck in der Vorkammer vor dem Einleitkörper betrug 1 bis 3 atü, die Durchflußmenge 3,3 NmVStd. m2 (Schmelzoberfläche) im Dauerbetrieb und die Temperatur der Aluminiumschmelze 7100C. Der Einleitkörper bestand aus Zirkonsilikat, die Hülse aus Stahl und die Wand des Reaktionsgefäßes aus einer Schicht feuerfestem Zement, einer lockeren Zwischenschicht aus Kalziumsilikatfaser mit einem Bindemittel und einem Stahlmantel. Gegenüber der Einleitvorrichtung mit eingemauertem
10
Einleitkörper konnte der Gasverlust bei gleichbleibender Qualität des gereinigten Metalls um 50% im Dauerbetrieb reduziert werden. Nach erfolgter Montage erwiesen sich die erfindungsgemäßen Vorrichtungen als praktisch wartungsfrei, während bei eingemauerten Einleitkörpern häufig Undichtigkeiten repariert werden mußten. Während eingemauerte Steine nach drei Monaten im Dauerbetrieb ausgewechselt werden mußten, erwiesen sich die erfindungsgemäßen Einleitkörper noch nach sechs Monaten als völlig funktionstüchtig.
Ili-Ί/Λΐ 3 Matt Zcichnunucn

Claims (18)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Einleitung von Gasen in Flüssigkeiten enthaltende, thermisch beanspruchte Reaklionsgefäße, wie Durchlaufbehälter für Metallschmelzen, unter Verwendung eines gasdurchlässigen Körpers aus feuerfestem Material, welcher in einer in der Wand des ReaktionsgefäQes verankerten Metallhülse steckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Reaktionsgefäßes drei verschiedene Schichten aufweist, nämlich eine starre Innenschicht (17) aus feuerfestem Material, eine lockere Mittelschicht (14) aus .Schüttmaterial und einen Mantel (18) aus Metall, daß die Metallhülse (1) von der Außenseite her bis in die lockere Mittelschicht hineinreicht, daß die starre Innenschichi (17) und der gasdurchlässige Einleitkörper (3) unmittelbar aneinandergren/.en und daß die Mantelfläche des gasdurchlässigen Einleitkörpers eine dauerhaft aufgebrachte, weitgehend gasdichte Schicht aus keramischem Material aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des gasdurchlässigen Einleitkörpers (3) kreisförmig ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gasdurchlässige I jnleilkörper(3) als Kegelstumpf ausgebildet ist, welcher auf der Seite größeren Querschnitts einen kurzen zylindrischen Abschnitt aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gasdurchlässige Einleilkörper(3) aus zwei zylindrischen Abschnitten verschiedenen Querschnitts besieht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dich'ung /wischen Metallhülse (I) und gasdurchlässigem Einleitkörper (3) an dem Übergang zwischen zwei zylindrischen Abschnitten verschiedenen Querschnitts mittels eines Metallringes (31) hergestellt wird.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gasdurchlässige Einleitkörper (3) und die Metallhülse (1) unter Federdruck regulierbar und auswechselbar verbunden sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Federdruck durch mindestens ein Tellerfederpaket (11) mit mehreren gegensinnig aneinander abgestützten Tellerfederpaarcn ausgeübt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das oder jedes Tellerpaket (11) an einer gelochten Metallscheibe (9) verankert ist, welche ihrerseits mittels eines Seeger-Ringes (7) in einer Ringnut (16) der Innenseite der Metallhülse (1) arretiert ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein das oder jedes Tellerfederpaket (11) führender Bolzen (8) an seiner dem gasdurchlässigen Körper (3) zugewandten Seite mit einer metallenen Kreisringscheibe (24) verbunden ist, und daß eine Abdichtung /wischen Metallhülse (1), gasdurchlässigen Einleitkörper (1) und Kreisringscheibe (24) durch eine ringwulstförmige Dichtung (23) aus feuerfestem, plastisch verfoi mbarem Material erzielt wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülse (1) an ihrer dem Mantel (18) des Reaktionsgefäßes zugekehrten Seite mit einer Ringscheibe (15) verbunden ist, welche ihrerseits durch Schrauben mit dem Mantel (18) des Reakiionsgefäßes verbunden ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülse (II) an ihrer dem metallischen Mantel (18) des Reaktionsgefäßes zugekehrten Seite mit einer Metallplatte (4) lösbar verbunden ist, welche eine oder mehrere Bohrungen (19) aufweist, durch welche das Gas in den gasdurchlässigen Einleitkörper (3) eingeleitet wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch II, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte (4) mit einem metallenen Hohl/ylinder (27) unlösbar verbunden ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung /wischen Metallhülse(l), gasdurchlässigem l:inleitkörper(3) und Hohlzylinder (27) durch einen Ring (25) erzielt wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ring (25) und der Stirnseile des Einleitkörpers (3) eine zweile, krcisringl'örmige Dichtung (26) vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch }2. dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung zwischen gasdurchlässigem Kinleitkörpcr (3) und Hohlzylinder (27) durch einen Kreisring (30), die Dichtung zwischen Metallhülse (1) und Hohl/ylinder (27) durch einen Ring (28) und die Dichtung /wischen Metallhülse (1) und gasdurchlässigem Einleilkörper(3) durch eine Schicht (21) aus Isoliermaterial erzielt wird.
Ib. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung /wischen gasdurchlässigem Einleitkörper (3) und Hohl/ylinder (27) durch einen Kreisring (26) und zwei kreisringförmige Schichten (29) aus Isoliermaterial und die Dichtung zwischen Metallhülse (1) und gasdurchlässigem Einleitkörper(3) durch eine Schicht (21) aus Isoliermaterial erzielt wird.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
16, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Innenschicht (17) des Reaktionsgefäßes mit einem Ring (32) aus feingeriebenem Beton verstärkt ist.
18. Verfahren zur Herstellung des gasdurchlässigen Einleitkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis
17, dadurch gekennzeichnet, daß eine durchgehende Schicht von feuerfestem Silikatfaserzement au!' den Mantel des unbehandelten Einleitkörpeis(3) aufgetragen wird und diese während mehreren Stunden bei einer Temperatur von 600 bis 10000C gesintert wird.
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