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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

ϊ 298134-KLASSE 31 a. GRUPPE

ARNOLD DERIGS in FRANKFURT Ά. M.

Kippbarer Schmelz- und Gießofen. Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. Februar 1916 ab.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein kippbarer Schmelz- und Gießofen mit einem die Abflußöffnung betätigenden Rührwerk, Avelcher es ermöglicht, unter vollständigem Abschluß atmosphärischer Luft leicht oxydierbare Metalle zu schmelzen und zu vergießen. Insbesondere ist dies beim Schmelzen und Gießen von Magnesium und seinen Legierungen erforderlich, um blasenfreie und dichte

ίο Gußstücke zu erhalten. ,

Es ist ein Schmelzofen bekannt geworden, \velcher diesen Zweck erfüllen soll, indem die Verbrennungsgase in breiter Flamme unter dem Deckel des Tiegels hingetrieben werden,

!5 wodurch der Zutritt atmosphärischer Luft zu dem Schmelzgut verhindert werden soll. Eine Einwirkung der so übergeleiteten Verbrennungsgase auf das Vergießen, des flüssigen Metalls findet aber bei diesem Schmelzofen nicht statt, denn der fest eingemauerte tulpenartige Tiegel entleert sich nach unten in ein mehr oder weniger langes Abflußrohr, unter \velches in den meisten Fällen eine Gießform luftdicht schließend angebracht wird. Das Abflußrohr und die Gießform enthalten aber atmosphärische Luft, und beim Abfließen der Schmelze muß dieselbe diese Luft verdrängen oder sich notgedrungen mit derselben mischen bzw. in sich aufnehmen, wodurch der Guß porö's werden muß. Selbst auch dann, wenn für Entlüftung der Gießform gesorgt ist, wird der Guß mehr oder weniger porös ausfallen, weil mit der Geschwindigkeit, mit der die Schmelze in sie stürzt, die Luft nicht entweichen kann, da die dazu vorhandene Öffnung hur sehr klein sein darf.

Der 'Gegenstand, vorliegender Erfindung besteht hiergegen aus einem ringförmigen Tiegel, wie solche an sich bekannt sind, welcher in einen kippbaren Schachtofen ,eingesetzt wird, so daß die Vorrichtung ein einheitliches Ganzes bildet. ■ Die Einpressung der Verbrennungsga'se in den Schmelztiegel erfolgt derart, daß sie in zweckentsprechender und wirksamer Weise den Tiegel und das Ausflußrohr bzw. die gegebenenfalls damit dicht verbundene Gießform durchströmen und letztere mit entsprechend weiter Entlüftungsöffnung an geeigneter Stelle versehen sein kann. Durch Anbringung einer oder mehrerer .Ableitungsvorrichtungen für die Verbrennungsgase auf dem Deckel kann das Ausflußrohr sowie eine offene Gießform von denselben umströmt werden, so'daß es auch möglich ist, in offenen Formen unter Abhaltung der atmosphärischen Luft dichte und einwandfreie Gußstücke jeder Art herzustellen. Ferner ist auf dem Rührwerk eine mit einer Ausnehmung versehene Platte angeordnet, durch welche der Abfluß der Schmelze beliebig geregelt werden kann. . ■ .

Bei den bekannten Öfen mit ringförmigen Tiegeln steht der Schmelztiegel in einem feststehenden gemauerten Ofen und ist durch einen glatten Deckel verschlossen, durch dessen ringförmige Ausnehmung die Verbrennungsgase in der Richtung von oben nach ■ unten geleitet werden zum Zweck einer, schnel-

(2. Auflage, ausgegeben am 31. December J917.)

leren Schmelzung , des Tiegelinhalts. Den Tiegelinhalt selbst berühren diese Verbrennungsgase aber nicht.

Bei einem andern bekannten Schmelzofen soll der ringförmige offene Schmelztiegel nur dem Zweck dienen, durch Darbietung einer größeren Beheizungsfläche den Tiegelinhalt schneller zum Schmelzen zu. bringen, nicht aber um die Verbrennungsgase unter einem

ίο Deckel her über den Tiegelinhalt zu leiten.

Diesen beiden Öfen gegenüber weicht der bei vorliegender Erfindung benutzte ringförmige. Tiegel wesentlich dadurch ab, daß der mittlere Schacht oder Kanal nicht die gleiche Flöhe wie der Außenmantel des Tiegels hat, .-■ und daß der Schacht oder Kanal außerdem noch an seinem oberen Ende zur Hälfte nach unten abgeschrägt ist. Auch der eigenartig gestaltete Deckel ist ein besonderes Merkmal

^l2o vorliegenden Ofens; denn er zwingt die Verbrennungsgase, sich in flacher Schicht über den ganzen Tiegelinhalt zu bewegen. Die Heizgase geben also nicht allein Hitze in dem Schacht oder Kanal des Tiegels ab, sondern beheizen den Tiegelinhalt auch von oben, dienen aber hauptsächlich dem Zweck, auch während des ■ Ausgießens 'den flüssigen Tiegelinhalt vor dem Zutritt der atmosphärischen Luft zu bewahren. .

Auch mit dem durch die britische Patentschrift 244/1896 bekannt gewordenen ringförmigen Schmelztiegel kann niemals das erreicht werden, was mit dem Erfmdungsgegenstand erreicht wird, weil der Tiegel zwecks Entleerung aus dem Schmelzofen herausgehoben .werden muß, mithin die Verbrennungsgase nicht über den Tiegelinhalt geleitet werden können, um den ,Sauerstoff der Luft abzuhalten. Auch besteht der Schmelztiegel nicht aus einem Stück wie der Schmelztiegel vorliegender Erfindung, sondern der innere senkrechte Schacht oder Kanal ist mittels Flansches in dem Boden befestigt, während am oberen Ende, welches den äußeren Tiegelmantel überragt, ein Flansch zum Tragen des den Ringtiegel abschließenden Deckels angebracht ist, der eine runde Ausnehmung für den Schacht oder Kanal hat. Es ist dadurch unmöglich, die Verbrennungsgase über den Tiegelinhalt zu leiten.

Der Hauptwert des Schmelztiegels nach der britischen Patentschrift 244/1896 ist auf die Anordnung de's . auswechselbaren Schachtes oder !Kanals geiegt.

Nach der amerikanischen Patentschrift 1046828 ist ebenfalls ein ringförmiger Schmelztiegel bekannt geworden, ' welcher ebenso wie der Schmelztiegel nach der briti-

. sehen Patentschrift 244/1896 einen auswechseibaren, senkrechten Schacht oder Kanal hat, der aber lediglich zur Aufnahme des Brennstoffes dient, während der eigentliche Tiegel an. seiner ganzen Außen- und Bodenfläche ummauert ist, also, von außen nicht beheizt werden kann. .

Auch ist bei diesem Tiegel nur der senkrechte Schacht oder Kanal durch eine Haube abgedeckt, welche zu einem Rohr verläuft, durch welches das zu schmelzende Rohmetall eingebracht wird. In diesem Rohr wird das Rohmetall durch die Verbrennungsgase vorgewärmt und werden die einzelnen Rohmetallstücke mittels einer besonderen Vorrichtung bis an eine Öffnung' an der Unterseite des Rohrs' geschoben, durch welche sie in den Schmelztiegel fallen. Der Schmelztiegel ist sonst offen und kann der Sauerstoff der Luft unbehindert zu der Schmelze gelangen.

Aus der Bauart dieses Schmelztiegels ergibt sich auch nicht der Vorschlag, heiße Feuergase in den Schmelztiegel'zu leiten, weil eine gänzliche Abdeckung- des.Schmelztiegels fehlt und der innere Schacht oder Kanal die gleiche Höhe wie der äußere Tiegelmantel hat und für 'sich allein abgedeckt ist.

Ferner ist ein kippbarer Metallschmelzofen mit einem den Ofen durchsetzenden Luftzuführungsrohr bekannt geworden, welches an seiner Unterseite mehrere Luftauslaßöffnungen hat, die den von unten aufsteigenden Verbrennungsgasen entgegenwirken, wodurch diese gut gemischt und vollständig verbrannt werden sollen. Ein Einfluß dieser Verbrennungsgase auf den Tiegelinhalt findet aber, sobald der Ofen gekippt wird, nicht mehr statt, weil dann die Luftzufuhr vollständig unterbrochen wird. ■ ■■

Das Verbindungsrohr zwischen dem weiten Eingangsstück des den Ofen durchsetzenden Luftzuführungsrohres und dessen verengtem Austrittsende hat keinen ausgesprochenen Zweck, es wird vielmehr in demselben nur tote Luft stehen. Eine genaue Regulierung der Luftzuführung mittels der beiden voneinander abhängigen Drosselklappen in den Rohrabzweigungen ist auch nicht möglich, , denn drosselt man die untere Abzweigung mehr, so verengt man die obere Abzweigung, und öffnet man· die untere Drosselklappe ganz, dann schließt 'sich die obere Drosselklappe vollständig, während, wenn man umgekehrt verfährt, das Gegenteil eintritt.

Bei dem kippbaren Schmelz- und Gießofen vorliegender Erfindung hat aber die Luftzuführung einen ganz .anderen Zweck, denn gerade während des durch Kippen des Ofens erfolgenden Gießens müssen die Verbrennungsgase den Tiegel durchströmen, und zwar in genau regelbarer Stärke; denn würde man während des Gießens von unten zuviel Luft zuführen, so könnte es vorkommen, daß noch Sauerstoff durch den Brennstoff mitgeführt

würde und in den Schmelztiegel gelangte, wodurch die Magnesiumschmelze. entzündet und vernichtet würde. Es ist deshalb eine genaue Regelung und Mischung der Verbrennungsgase bei vorliegendem Erfindungsgegenstande, insbesondere beim Ausgießen der Schmelze erforderlich, und dies kann nur durch genau einstellbare, voneinander unabhängige Schieber und abgestufte Rohrleitung'en, - wie . solche bei dem Erfindungsgeg'enstande angeordnet sind, erreicht werden.

Der Erfindungsgegenstand verfolgt einen ganz anderen und neuen Zweck, welcher mit den vorgenannten Schmelztiegeln nicht zu erreichen ist.

Die Zeichnung zeigt beispielsweise eine Ausführung des Erfindungsgegenstandes.

Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch den eigentlichen Schmelz- und Gießtiegel mit Deckel, Ausflußrohr, Rührwerk und erforderlichenfalls besonderer Ableitung der Verbrennungsgase.

Fig. 2 zeigt den Tiegeldeckel mit Ausflußrohr, einem erforderlichenfalls besonderen Ableitungsrohr für Verbrennungsgase sowie geschlossenen Einfüllungsöffnungen von.oben gesehen, in der Richtung A-B der Fig. 1. ■

Fig. 3 zeigt den Schmelz- und Gießtiegel von oben gesehen.

Fig. 4 zeigt das Rührwerk von oben gesehen.

Fig. 5 zeigt eine betriebsfertige Schmelz- und Gießanlage in der Seitenansicht, und Fig. 6 zeigt dieselbe Anlage von oben g"e_r sehen. ·

Die Erfindung setzt sich aus folgenden Teilen zusammen: ■ α ist . der eigentliche Schmelztiegel, von dessen Bodenmitte sich ein Schacht b erhebt, welcher etwas niedriger als der äußere Mantel ist; er ist an seinem oberen Ende c. zur Hälfte nach unten abgeschrägt, d ist der . Deckel zum Schmelztiegel α, mit Bajonettverschlüssen e, die in entsprechende Ausnehmungen f des Tiegelrandes passen.

An dem Rande des Deckels d befindet sich ein Ausflußstutzen g, auf dessen Flansch ein, Krümmer h oder ein sonst geeignetes Mündstück oder eine Gießform i, die auch als Ab-. 50 zugsröhr für die Verbrennungsgase dienen kann, befestigt werden kann.

In der Mitte des Deckels d erhebt sich eine Führungsbüchse k für den Schaft des Rührwerks I, dessen senkrechte Bügel durch Spann-ringe n, n¹ und 'n² versteift sind. Auf ;.den Schultern von zwei Bügeln des Rührwerks I ist eine Platte I¹ angebracht, die mit einer Ausnehmung /² versehen ist, die der .Weite des Ausflußstutzens g entspricht. Eine Kurbel m dient zur . Betätigung des Rührwerks. Der Deckel d hat um die Führungsbüchse k herum mehrere Füllöffnungen 0, welche durch mit Bajonettverschluß versehene Deckel p verschlossen werden, oder auf welche ebenfalls mit Bajonettverschluß versehene Ableitungsrohre q für die .Verbrennungsgase angebracht ;.'. werden können, von welchen eines das Aus- ! flußrohr h glockenartig umgibt, .so daß die Verbrennungsgase gleichmäßig die Mündung des Ausflußrohfes umstrahlen und so das ausfließende Metall vor dem Zutritt atmosphärischer Luft sichern.

.Soll in offene Formen gegossen werden, so kann man mehrere Ableitungsrohre anbringen, welche in mit Streudüsen. versehene Verteilungsrohre münden, die in geigneter Weise die Gießform umgeben und die atmosphärische Luft abhalten.

Die Beheizung des Schmelztiegels α erfolgt in einem aus feuerfester Masse gefertigten Schachtofen r, welcher in einem kippbaren Traggestell.? gelagert ist.

Der Schachtpfen r wird durch eine Deckplatte t, welche eine Ausnehmung zum Ein-. setzen des Schmelztiegels a hat, geschlossen. Ferner hat die Deckplatte ί um die Ausnehmung für den Schmelztiegel herum mehrere mit Bajonettverschlußdeckel versehene Öffnungen u, durch welche der Brennstoff eingefüllt wird. Durch mit Spannschrauben ν versehene Schienen w, welche in Öffnungen der Stäbe des Traggestells ί greifen, wird sowohl die Deckplatte f wie auch der Schmelztiegel α in dem Schachtofen r und dem Traggestell s festgehalten. : .

Im Innern hat der Schachtofen r in entsprechender Höhe vom Boden einen Rost, auf welchem der Brennstoff lagert, und am Boden des Schachtofens r befindet sich eine verschließbare Reinigungsöffnung.

Durch eine Druckluftgebläseleitung x, welche durch Rohrschellen an dem Traggestell ί befestigt ist,, wird dem Schächtofen in verschieden abgestuften Zweigleitungen y, die mit Regelschiebern y¹, y² und ^³ versehen sind, die erforderliche Luft für die χ Verbrennung des Heizstoffes' und den Forttrieb der Ver- · brennungsgase in den Schmelztiegel α und die Ableitungsrohre q zugeführt.

Zum leichteren Kippen der ganzen Vorrichtung sind auf den Schenkeln des Traggestells s ■'■■ zwei Hebel ζ und s¹ angebracht, während an den unteren Reifen des Traggestells ^ rückwärts eine mit Gegengewicht versehene und über eine in entsprechender Lage angebrachte Leitrolle geführte Kette z² angebracht ist, wodurch das Kippen der Vorrichtung erleichtert wird. . , ;

Der vorliegende Ofen wird wie folgt benutzt:

Nachdem der erforderliche Anzünde- und Brennstoff auf den Rost in den Schachtofen r

Claims

gebracht ist, zündet man denselben an und läßt die Bodenöffnung, des Schachtofens so lange offen, bis keine starke Rauchentwicklung mehr erfolgt. Dann legt man die Deckplatte t auf und setzt den nach Bedarf gefüllten Schmelztiegel α in diese ein, worauf die Schienen w aufgelegt und mittels der darin befindlichen Spannschrauben ν dieDeckplattei ■ und der Schmelztiegel α in dem Schachtofen

ίο festgehalten werden.

Nun füllt man durch die Öffnungen u in der Deckplatte t Brennstoff nach, bis der Schachtofen r ganz gefüllt ist.·. Hierauf schließt man die Bodenöffnung des Schachtofens r und führt durch die untere Druckluftgebläseleitung y Druckluft in den Schacht-

. , ofen r unter dem Rost desselben ein, was dadurch erreicht wird, daß der Schieber y¹ geschlossen bleibt. Der Brennstoff um den

ao Schmelztiegel α kommt nun auch in Glut, und etwa sich noch entwickelnder Rauch zieht durch die Öffnungen u ab. Ist aller Brennstoff erglüht, so schließt man die Öffnungen, u mittels der dazugehörigen Deckel, öffnet den Schieber y¹ der Drückluftleitung x, wodurch aucliDruckluft in die obere Druckluftleitung y und den oberen Raum des Schachtofens r gelangt. Die Schieber y- und j>³ werden nun so eingestellt, daß durch die obere Druckluftleitung mehr Druckluft als durch die untere eingeführt wird und dadurch die Verbrennungsgase durch den Schacht b im Schmelztiegel α emporgetrieben werden und sich infolge der Abschrägung c, die dem Ausflußstutzen g abgewendet. ist, flach unter Rückströmung nach den Ausgußstutzen g in dem oberen Tiegelraum verteilen und durch den Abflußstutzen g entweichen. Ein Zutreten von atmosphärischer Luft in den Schmelztiegel α ist hierdurch gänzlich ausgeschlossen. Den Abzug der Verbrennungsgase kann man durch entsprechende Stellung der Öffnung I² in der Platte I¹ auf dem Rührwerk / beliebig regeln. -Soll rohes Metall . 45 in den Schmelztiegel nachgefüllt werden, so geschieht dies durch die Öffnungen 0 des Tiegeldeckels d, welche durch die dazugehörigen, mit Bajonettverschluß versehenen Deckel p verschlossen, werden.

. Ist nun durch entsprechende Hitzeentwicke-Iung das eingebrachte Metall geschmolzen und mittels des Rührwerks gut durchgerührt, dann kann man eine oben geschlossene Gießform i auf den Abflußstutzen g befestigen und diese durch Kippen der ganzen Vorrichtung vollgießen, ohne daß atmosphärische Luft zu dem flüssigen Metall gelangen kann, wodurch jegliche Oxydation vermieden und dichter Guß erzielt wird.

Die Gießform erhält zweckmäßig an ihrem Anschlußende eine kleine Entlüftungsöffnung, damit die in derselben befindlichen Verbrennungsgase beim Einfluß des flüssigen Metalls entweichen können. *

Soll das flüssige Metall sichtbar in Formen mit Eingußöffnunggegossen'werden,.dann genügt es, ein besonderes Ableitungsrohr q mit Bajonettverschluß in.die dem Abflußstutzeng gegenüberliegendeÖffnung 0 einzusetzen,- welches den Krümmer bzw. das Mundstück des Äbflußstutzens g glockenartig umgibt, und da die Verbrennungsgase beim Kippen der ganzen Vorrichtung keinen Ausweg mehr durch den Abflußstutzen g finden, müssen dieselben notgedrungen durch das Ableitungsrohr q entweichen und das Mundstück umstreichen, so daß hierbei auch keine atmosphärische Luft zutreten kann. ^:

Will man in offene Pfannen gießen, dann können weitere Ableitungsrohre q angebracht 80' werden, durch welche man die Verbrennungsgase in geeigneter Weise, z. B. durch.Streudüsen, über und um die offene Pfanne leitet und die atmosphärische Luft abhält.

Bevor man die ganze Vorrichtung zum Gießen kippt, schließt man durch, entsprechende Drehung des Rührwerks I den Ausflußstutzen g, wodurch ein Abfließen von auf der Oberfläche des flüssigen Metalls schwimmenden Schlacken und sonstigen Fremdkörpern go vermieden wird und die . Verbrennungsgase unbedingt durch das Ableitungsrohr q strömen müssen, also schon vor dem Ausfließen des Metalls das Mundstück umgeben. Durch weitere Drehung des Rührwerks /bringt man die Ausnehmung/² der Platte I¹ unter den Ausflußstutzen g, und das flüssige Metall kann nun in beliebig regelbarem Strahl ausfließen, ohne mit atmosphärischer Luft in Berührung zu kommen. . · ' ' ;

Zum Kippen der ganzen A^orrichtung dienen die beiden Hebel ζ und ζ¹, ■ welche auf den Achsschenkeln des Tragg'estells befestigt sind. Hierbei hilft das Zuggewicht, welches an einer über eine entsprechende hoch angebrachte Leitrolle führenden Kette z^% hängt, erleichternd mit.

Die Druckluftzuleitung ;v, welche an dem Traggestell s durch ' Rohrschellen befestigt ist, hat biegsame Einsatzstücke und kann die no Kippbewegung der Vorrichtung mitmachen.

• Patent-Ansprüche:

i. Kippbarer Schmelz- und Gießofen mit ringförmigem Schmelztiegel und Rührwerk für leicht oxydierende Metalle, insbesondere für Magnesium und Magnesiumlegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil (c) des mittleren aufsteigenden Schachtteiles (b) des Tiegels (a) zur Hälfte abgeschrägt ist, und daß der Tiegel (α) durch einen mit mehreren Ba-

jonettverschlüssen (e) versehenen Deckel (d) luftdicht verschlossen ist, der ein Rührwerk (I) hat, auf welchem eine Platte (Z¹) mit einer Ausnehmung (P) befestigt ist, mittels der man den Ausflußstutzen (§·) beliebig öffnen und schließen kann.
2. Schmelz- und Gießofen nach An-r spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (d) mehrere Öffnungen (o) zum Ein- und Nachfüllen von Rohmetall hat, die durch mit Bajonettverschluß versehene VerschTußdeckel (p) lüftdicht abgeschlossen werden, aber auch zum Aufsetzen von Ableitungsrohren (q) oder von Streudüsen für die Verbrennungsgase dienen können. 3.' Schmelz- und Gießofen nach Anspruch ι mit mehreren, in verschiedenen Höhen in den Ofenschacht einmündenden Gebläseluftleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Gebläseluftleitungen (y) durch Schieber (y¹ und y^s) unabhängig von den anderen geregelt. werden kann, und daß , die oberen Gebläseluftleitungen mittels mehrerer Abzweigungen unter der Deckplatte (t) des Ofens münden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.