DE2726852A1 - Saugkopf zum absaugen von schlacke - Google Patents

Description

DIPL.-CHEM. dr. HARALD STACH PATENTANWALT ADENAUERALLEE 30 · 20OO HAMBURG 1 . TELEFON (O4O) 34 49 33

Aktenzeichen; Neuanmeldung
Anmelderin; Kubota Ltd*

Saugkopf zum Absaugen von Schlacke

Die Erfindung betrifft einen Saugkopf zum Absaugen von Schlacke oder dergleichen von geschmolzenem Metall oder dergleichen, mit einem eine Saugöffnung aufweisenden Saugrohr, einem das Saugrohr mindestens im Bereich nahe der Saugöffnung umschließenden, wasserdurchflossenen Kühlmantel sowie nahe der Saugöffnung angeordneten Vorrichtungen zum Einführen von Wasser in das Saugrohr.

Der aus der DT-PS 2 501 873 der Anmelderin bekannte Saugkopf dieser Art besitzt mehrere nahe der Einlaßöffnung des Saugrohres über dessen Umfang verteilt angeordnete, mit dem wasserdurchflossenen Kühlmantel verbundene EinfUhröffnungen zum Einspritzen von Wasser gegen die eingesaugte Schlacke, wodurch diese gekühlt und granuliert wird. Der bekannte Saugkopf ist über einen Schlakkenseparator mit einer Saugvorrichtung verbunden, wobei der eingesaugte, mit Schlacke, flüssigem Wasser und Wasserdampf gemischte Luftstrom im Schlackenseparator von Schlacke und flüssigem Wasser befreit und dann über die Saugvorrichtung in die Atmosphäre abgeblasen wird. Obgleich sich diese Vorrichtung und der dabei verwendete Saugkopf in vieler Hinsicht durchaus bewährt haben, treten dabei häufiger Schwierigkeiten dadurch auf, daß die durch das Einspritzen von Wasser gekühlte und verfestigte Schlacke sich an der Innenwand des Saugrohres festsetzt, wodurch dessen Leitungsquerschnitt und die erzielte Saugwirkung verringert werden und sogar ein mehr oder weniger vollständiges Verstopfen des Saugrohreβ mit Schlacke eintreten kann.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Saugkopf der eingangs ge-

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nannten Art zu schaffen, der mit einfachen Mitteln ein Absetzen von Schlacke an der inneren Umfangswand des Saugrohres verhindert.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Saugkopf der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Einspritzöffnungen zum Einspritzen von Wasser in Richtung zur Mittelachse des Saugrohres und eine oder mehrere Einlaßöffungen zum Einführen von Wasser längs der inneren Umfangswand des Saugrohres vorgesehen sind.

Bei dem erfindüngsgemäßen Saugkopf bewirkt das durch die Einspritzöffnungen eingespritzte Wasser eine rasche Kühlung und Verfestigung der Schlacke, während das gleichzeitig durch die Einlaßöffnung parallel zur Umfangswand des Saugrohres eingeführte Wasser einen an dessen Innenwand entlangfließenden Vasfilm bildet, der ein Anhaften der Schlacke unterbindet und deren einwandfreie Absaugung sicherstellt.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Saugkopfes sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei diesen bevorzugten Ausfhrungsformen kann das Anhaften von Schlacke an der Innenwand des Saugrohres praktisch vollständig vermieden werden. Durch Verwendung einer eingebauten Schließvorrichtung wird ferner ein selbsttätiges Absperren der Wassereinführung erreicht, wenn die Saugvorrichtung oder ein anderer Teil der Vorrichtung oder die Energiezufuhr ausfallen sollte. Durch diese Sicherheitsvorkehrungen wird zuverlässig unterbunden, daß das eingeführte Wasser bei fehlender oder zu geringer Saugwirkung auf das geschmolzene Metall herunterfließt. Da die Schließvorrichtung dicht an den Auslaßöffnungen angeordnet ist, wird bei ihrer Betätigung das Ausströmen von Wasser praktisch sofort unterbrochen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des den Saugkopf enthaltenden Absaugsystems₍

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Saugkopfes,

Fig. 3 eine geschnittene Teilansicht eines abgewandelten Saugkopfes,

Fig. k einen vergrößerten Teillängsschnitt durch einen Saugkopf gemäß der Fig. 3,

Fig. 5 einen vergrößerten Teillängsschnitt durch den Saugkopf gemäß Fig. 4 in einer anderen Umfangsstellung,

Fig. 6 einen vergrößerten Teillängsschnitt durch einen abgewandelten Saugkopf und

Fig. 7 einen vergrößerten Teillängsschnitt durch einen weiteren abgewandelten Saugkopf.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zeigt einen Saugkopf h der in geringem Abstand über der in einer Gießpfanne 1 auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls 2 schwimmenden Schlacke angeordnet ist und ein von einem Kühlmantel 11 umschlossenes Saugrohr 10 besitzt, das über eine Saugleitung 5 mit einem Schlackenseparator 6 verbunden ist, der seinerseits über eine mit einem Absperrventil Ik versehene Leitung 7 mit einer Saugvorrichtung 8 in Verbindung steht. In den Kühlmantel 11 wird über eine Zuführleitung 9 Kühlwasser eingeführt. Aus dem Kühlmantel 11 wird ferner durch in der Nähe der Saugöffnung des Saugrohres 10 angeordnete Öffnungen Wasser in das Saugrohr 10 eingespritzt, um die eingesaugte Schlacke rasch abzukühlen und zu verfestigen. An der Saugleitung 5 ist ein Druckmeßgerät 12 und an der Leitung 7 ein Druckmeßgerät 13 angeordnet, welche jeweils die in diesen Leitungen herrschenden Unterdrücke kontrollieren.

Zum Entfernen der Schlacke 3 oder dergleichen wird diese zusammen mit Luft durch den von der Saugvorrichtung 8 erzeugten Unterdruck in den in geeignetem Abstand über der Schlacke angeordneten Saugkopf k eingesaugt und dabei nahe der Saugöffnung Wasser gegen die eingesaugte Schlacke eingespritzt, so daß diese rasch abgekühlt wird und zu einem vorzugsweise körnigen Material erstarrt. Die verfestigte Schlacke, das eingespritzte Wasser,

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der gebildete Wasserdampf und die eingesaugte Luft werden durch die Saugleitung 5 in den Schlackenseparator 6 gesaugt, in welchem die Schlacke und das Wasser von der eingesaugten Luft abgetrennt und abgeführt werden. Die den Wasserdampf enthaltende, eingesaugte Luft fließt durch die Leitung 7 zur Saugvorrichtung 8 und von dieser in die Atmosphäre.

Der in Fig. 2 schematisch dargestellte Saugkopf k besitzt ein als Saugrohr 10 dienendes Innenrohr 15 und ein den Kühlmantel 11 bildendes Außenrohr 16. Das Innenrohr 15 und das Außenrohr 16 sind an ihren unteren Enden mit einem Kopfteil 17 verbunden, an welchem ein Mundstück 18 befestigt ist. Das Innenrohr 15 ist mit in gleichen Umfangsabständen angeordneten Auslaßöffnungen 15 für das einzuspritzende Wasser versehen. Im Bereich der Auslaßöffnungen 19 ist an der Innenseite des Innenrohres eine in einem geeigneten Abstand von deren innerer Umfangswand angeordnete Trennwand 20 vorgesehen, die den Innenraum des Innenrohres 15 in einen Saugkanal und einen Umlenkraum 23 unterteilt« Die Trennwand 20 bildet eine Einspritzöffnung 21 zum Einspritzen von Wasser in Richtung zur Mittelachse des Innenrohres 15 und eine Einlaßöffnung 22 zum Einführen von Wasser längs der inneren Umfangswand des Innenrohres 15. Zum Umlenken des Wassers zur Einspritzöffnung 21 bzw. zur Einlaßöffnung 22 dient ein Ablenkbereich der Trennwand 20. Die Einspritzöffnung 21 wird bei dieser Ausführungsform durch einen zwischen dem Unterrand der Trennwand 20 und dem Oberrand des Mundstücks 18 liegenden Ringschlitz gebildet, während der Ringspalt zwischen dem Oberrand der Trennwand

20 und der inneren Umfangswand des Innenrohres 15 die Einlaßöffnung 22 bildet. Der Kühlmantel 11 steht über die Auslaßöffnungen 19 und den Umlenkraum 23 mit den Einspritzöffnungen 21 und den Einlaßöffnungen 22 in Verbindung.

Bei dieser Konstruktion wird das aus dem Kühlmantel 11 durch die Auslaßöffnungen 19 und den Umlenkraum 23 zugeführte Wasser während des Einsaugens der Schlacke durch die Einspritzöffnung

eingeführt

21 und die Einlaßöffnung 22 in das Innenrohr I5V Das durch die

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Einspritzöffnung 21 gegen die Mittelachse des Saugrohres 10 eingespritzte Wasser kühlt und verfestigt die eingesaugte Schlacke, während das durch die Einlaßöffnung 22 in da· Innenrohr 15 eingeführte Wasser an dessen innerer Umfangswand entlangströmt und das Absetzen von Schlacke an dieser verhindert. Da das Wasser auch die direkte Berührung der Schlacke mit der Innenwand des Innenrohres 15 weitgehend unterbindet, wird eine dämpfende Wirkung erzielt· Obgleich bei der dargestellten Ausführungsform die Einspritzöffnung 21 und die Einlaßöffnung 22 jeweils durch die Trennwand 20 gebildet werden, können diese stattdessen auch mittels getrennter Bauteile ausgebildet sein. Auch können in gleichen Umfangsabständen des Saugrohres jeweils zum linearen Einspritzen von Wasser geeignete Düsen vorgesehen sein.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform des Saugkopfes gem. Fig. 2 ist zusätzlich eine Schließvorrichtung 25 zum Verschließen des Zuführkanals vorgesehen. Dabei ist das Innenrohr 15 im Bereich der Auslaßöffnungen 19 von einer Schließhülse 26 umschlossen, die zum Öffnen und Schließen der Auslaßöffnungen 19 verschiebbar gelagert ist und am oberen Ende einen Ringkolben

27 trägt, der in einem das Innenrohr 15 umschließenden Ringzylinder 28 dichtend verschiebbar geführt ist. Der Ringzylinder

28 wird durch den Ringkolben 27 in eine obere Kammer 29a und eine untere Kammer 29b unterteilt. Durch ein elektromagnetisch betätigtes Umsteuerventil 30 wird eine Druckflüssigkeit je nach der Stellung des Umsteuerventils 30 in die obere Kammer 29a oder die untere Kammer 29b eingeleitet, um die Auslaßöffnungen 19 zu verschließen oder zu öffnen. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wird in einem Öltank 32 enthaltenes Hydrauliköl als Druckmittel benutzt und mittels einer Pumpe 31 zugeführt. Stattdessen kann jedoch auch ein Luftkompressor Verwendung finden. Die Magnetspule des Umsteuerventils 30 wird jeweils durch ein Signal der an der Saugleitung 5 angeordneten Druckmeßvorrichtung 12 gesteuert.

Wenn durch das Absetzen von Schlacke an der Innen-wand des Innenrohres 15 oder der Saugleitung 5 der Saugquerschnitt ver-

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engt wird, steigt der durch die Druckmeßvorrichtung 12 kontrollierte Unterdruck auf einen anomal hohen Wert an, worauf ein vom Druckmeßgerät erzeugtes Signal das Umsteuerventil 30 aus der in Fig.3 dargestellten Stellung in die entgegengesetzte Stellung umsteuert, so daß das Druckmittel in die obere Kammer 29a eintritt und die Schließhülse 26 in ihre die Auslaßöffnungen 19 verschließende Stellung heruntergeschoben wird. Hierdurch wird die Wasserzufuhr in unmittelbarer Nähe der Einspritzöffnung 21 und der Einlaßöffnung 22 unterbrochen, so daß das Einführen von Wasser im Notfall sofort gestoppt wird und kein Wasser auf das geschmolzene Metall gelangt. Die Schließhülse 26 kann als Sicherheitsvorrichtung für ein Ausfallen der Saugvorrichtung oder der Energieversorgung dienen, wenn das Umsteuerventil 30 durch ein von einem der Druckmeßgeräte oder 13 erzeugtes Signal umgesteuert wird, sobald die Saugleistung der Saugvorrichtung 8 wegen einer Störung oder einem Energieausfall keine hinreichende Saugwirkung erzeugt.

Anstelle der unteren Kammer 29b kann der Kolben 27 auch durch eine Feder ständig aufwärts gedrängt werden. Schließlich kann die Schließhülse 26 auch so ausgebildet sein, daß sie durch das im Zuführkanal zugeführte Wasser in ihrer Offenstellung bewegt wird.

Bei der in den Fig. k und 5 dargestellten, bevorzugten AusfUhrungsform weist der Saugkopf 4 ein Innenrohr 35 sowie ein Zwischenrohr 36 und ein Außenrohr 37 auf, die jeweils Mantelräume 38a und 38b zur Kühlung des Saugkopfes k mit Wasser bilden. Am unteren Ende des Außenrohres 37 und am unteren Ende eines sich vom Innenrohr 35 abwärts erstreckenden Einsatzrohres 39 ist ein Kopfstück 40 befestigt, das ein an seinem unteren Innenrand lösbar befestigtes Mundstück 41 trägt, das bei Beschädigungen ausgewechselt werden kann. Im Einsatzrohr 39 ist eine mit dem Kopfstück kO einstückig verbundene Trennwand k2 angeordnet, deren Unterrand mit dem Oberrand des Mundstückes kO eine als Einspritzöffnung dienende Ringschlitzdüse k3 bildet. Der Oberrand der Trennwand k2 bildet mit der inneren Umfangewand des Einsatzrohres 39 eine als Einlaßöffnung dienende Ring-

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schlitzdüse 44. Im Verbindungsbereich zwischen dem Kopfstück und der Trennwand 42 sind Durchlaßoffnungen 42a angeordnet. Das Einsatzrohr 39 besitzt in gleichen Umfangsabständen der Trennwand 42 gegenüberliegend angeordnete Auslaßöffnungen 45, die jeweils durch einen zwischen dem Außenrohr 37 und einer auf dem Zwischenrohr J6 dicht befestigten Führungshülse 46 liegenden Zuführkanal 47 mit dein äußeren Mantelraum 38a verbunden sind. Die Auslaßöffnungen 45 kommunizieren ferner über einen in der Führungshülse 46 angeordneten Rückflußkanal 48 mit dem inneren Mantelraum 38b. Eine Schließhülse 50 sperrt in der dargestellten, mit ihrem Unterrand dicht gegen das Kopfstück 40 anliegenden Stellung den Zutritt von Wasser zu den Auslaßöffnungen 45. Die Schließhülse 50 ist zwischen der Führungshülse 46 und dem Einsatzrohr 39 senkrecht verschiebbar geführt und trägt an ihrem oberen Ende einen Ringkolben 51t der in einem zwischen dem Einsatzrohr 39 und der Führungshülse 46 gebildeten Ringzylinder 52 verschiebbar geführt ist und diesen in eine obere Kammer 53a und eine untere Kammer 53b unterteilt. Die obere Kammer 53a steht über einen Druckmitteldurchlaß 55 im Einsatzrohr 39 mit einer im inneren Mantelraum 38b angeordneten Druckmittelleitung 54 in Verbindung, während die untere Kammer 53b über einen in der Führungshülse 46 angeordneten Druckmittelkanal 57 mit einer zweiten im inneren Mantelraum 38b angeordneten Druckmittelleitung 56 kommuniziert (vgl. Fig. 5). Die Schließhülse 50 ist durch die aus diesen Teilen gebildete hydraulische Stellvorrichtung 58 je nach dem in die untere Kammer 53b oder die obere Kammer 53a geleiteten Überdruck aufwärts und abwärts verschiebbar. Das Einleiten und Beenden der Druckmittelzufuhr zu den Druckmittelleitungen 54 bzw. 56 wird durch ein im Saugrohr 10 angeordnetes Druckmessgerät 12 bewirkt.

Bei dieser Konstruktion arbeiten die Einspriteöffnung 43, die Einlaßöffnung 44, die Schließhülse 50, etc. grundsätzlich in der bereits in Verbindung mit Fig. 3 beschriebenen Weise, wobei die gleichen Vorteile erzielt werden. Die Einspritzöffnung 43 und die Einlaßöffnung 44 können bei einer bevorzugten Ausführungsform so ausgelegt sein, daß etwa 70% des Wassers durch die Einspritzöffnung 43 und die restlichen 305ε durch die Ein-

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_ ft ^

laßöffnung kk eingeführt werden. Durch die Auslaßöffnungen 45 und die über den Rückflußkanal k8 zum inneren Mantelraum 38b verlaufende Wasserrückführung kann der Wasserdruck und die Zuführgeschwindigkeit des Wassers von beispielsweise dem äußeren Mantelraum 38a zur Einspritzöffnung Ό und zur Einlaßöffnung kk konstant gehalten werden, so daß das vorstehend genannte Einspritzverhältnis ständig eingehalten wird. Die Wasserrückführung dient gleichzeitig zur Vermeidung lokaler Überhitzungen,

Bei der in Fig. 6 dargestellten abgewandelten Ausführungsform des Saugkopfes gemäß Fig. k sind anstelle des Ringschlitzes kj in geeigneten Umfangsabständen voneinander angeordnete, als Einspritzöffnungen dienende Düsen 6O vorgesehen.

Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform ist die Trennwand 61 nicht Teil des Kopfstückes kO, sondern mit dem Einsatzrohr 39 einstückig verbunden. Der Ringspalt zwischen dem Unterrand der Trennwand 61 und dem Oberrand des Mundstückes k~\ dient als Einspritzöffnung 62. Die Einlaßöffnung besteht aus im Übergangsbereich zwischen dem Einsatzrohr 39 und der Trennwand 61 angeordneten Düsen.

Der vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen erläuterte Saugkopf kann vom Fachmann je nach den Anforderungen in verschiedener Weise zweckentsprechend abgewandelt werden, wobei insbesondere die Ausbildung der Einspritzöffnungen und der Einlaßöffnungen modifiziert werden kann.

Obgleich der Saugkopf hierin im wesentlichen unter Bezugnahme auf das Absaugen von Schlacke von flüssigem Metall beschrieben wurde, kann dieser auch zum Absaugen anderer schwimmender Feststoffe von geschmolzenen Materialien anderer Art dienen.

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Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE

1) Saugkopf zum Absaugen von Schlacke oder dergleichen von geschmolzenem Metall oder dergleichen, mit einem eine Saugöffnung aufweisenden Saugrohr, einem das Saugrohr mindestens im Bereich nahe der Saugöffnung umschließenden, wasserdurchflossenen Kühlmantel sowie nahe der Saugöffnung angeordneten Vorrichtungen zum Einführen von Wasser in das Saugrohr, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Einspritzöffnungen (21,43,60,62) zum Einspritzen von Wasser in Richtung zur Mittelachse des Saugrohres (1O) und eine oder mehrere Einlaßöffnungen (22,44,63) zum Einführen von Wasser längs der inneren Umfangswand des Saugrohres (10,39) vorgesehen sind.

2) Saugkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmantel (11,38a) durch mindestens einen zu im Saugrohr (1O,39) angeordneten Auslaßöffnungen (19,45) führenden Zuführkanal (47) und einen an der Innenwand des Saugrohres (1O,39) gebildeten Umlenkraum (23) mit einer oder mehreren Einspritzöffnungen (21,43,60,62) und einer oder mehreren Einlaßöffnungen (22,44,63) verbunden ist.

3) Saugkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkraum (23) durch die Innenwand des Saugrohres (1O,39) und eine in geeignetem Abstand von dieser angeordnete Trennwand (20,42,61) begrenzt wird und an deren von der Saugöffnung abgewandtem Ende eine oder mehrere Einlaßöffnungen (22,44,63) angeordnet sind.

4) Saugkopf nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung als Ringschlitzdüse (22,44) ausgebildet ist.

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OWGlNAL INSPECTED

5) Saugkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Saugöffnung zugewandten Ende der Trennwand (20, 42,6i) eine zwischen dieser und einem die Saugöffnung bildenden Mundstück (18,41) angeordnete, als Ringschlitzdüse (21,43,62) ausgebildete Einspritzöffnung angeordnet ist.

6) Saugkopf nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trennwand (42) mehrere in Umfangsabständen angeordnete Einspritzdüsen (60) vorgesehen sind.

7) Saugkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen (19,45) mit einem im Kühlmantel (11) angeordneten äußeren Mantelraum (38a) zur Zuführung von Kühlwasser und einem im Kühlmantel (11) angeordneten inneren Mantelraum (38b) zur Abführung des nicht durch die Auslaßöffnungen (19*45) austretenden Wassers kommunizieren.

8) Saugkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der vom Kühlmantel (11,38a) zu den Auslaßöffnungen (19,45) führende Zuführkanal (47) eine Schließvorrichtung (25) aufweist.

9) Saugkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließvorrichtung (25) eine das Saugrohr (1O,39) umschließende, im Bereich der Auslaßöffnungen (i9,45) zwischen einer diese verschließenden Sperrstellung und einer Freigabestellung verschiebbar geführte Schließhülse (26, 50) aufweist.

10) Saugkopf nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Schließhülse (26,50) mit einem Ringkolben (27,51) versehen ist, der in einem das Saugrohr (10,39) umschließenden Ringzylinder (28,52) dichten verschiebbar geführt ist.

11) Saugkopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringzylinder (28,52) durch den Ringkolben (27,51) in zwei Kammern (29a,29b bzw. 53a,53b) unterteilt ist, deren jede einen Druckmitteleinlaß aufweist. 709850/1239