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Schmelz- und Warmhalteofen für Metalle
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Schmelz-und Warmhalteofen für
Metalle. Derartige ofen finden in Gießereibetrieben Anwendung und dienen als Speicheröfen
oder als Warmhalte-Schbpföfen für Metallegierungen am Gießplatz. Sie werden intermittierend
aus einer zentralen Vorschmelzstation mit der jeweils gewünschten flüssigen Metallegierung
beschickt, um den Spiegel des Metallbades annähernd auf konstanter Höhe zu halten.
Diese Ofen besitzen ein Fassungsvermögen bis zu 500 kg oder auch mehr und werden
durch einen Öl- oder Gasbrenner ständig auf einer bestimmten Temperatur gehalten,
die in AbhEngigkeit von dem jeweils verwendeten Material bis zu 12000 betragen kann.
Bei entsprechender Erhöhung der Heizleistung dienen in Notfällen diese Ofen auch
zur Wiederaufschmelzung des Metalls, wenn dieses in dem Ofen erstarrt ist.
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Die bekannten Ofen besitzen einen der Aufnahme der flüssigen Metallegierung
dienenden Innenraum, der in der Regel zylindrisch ausgebildet ist und weisen eine
seitliche Einfüllöffnung auf, aus der
das flüssige Metall dem Innenraum
in der Nähe seines Bodens zugeführt wird. Außerdem weisen diese bfen wenigstens
eine, ebenfalls seitlich angeordnete Schdpfstelle auf, die mit dem Innenraum kommuniziert,
und aus der das flüssige Metall in der jeweils erforderlichen Menge entnommen wird.
Die Einfüllöffnung und die Schöpfstelle sind durch Deckel verschließbar. Beheizt
werden diese Ofen durch einen seitlich angeordneten Gas- oder Clbrenner, der den
vergasten Brennstoff durch eine Seitenwand des Ofens hindurch oberhalb der Oberfläche
des Metallbades zuführt. Bei diesen bekannten Öfen wird das Abgas durch eine im
Deckel des Ofens oder in seiner Seitenwand angeordnete Abzugsöffnung abgeführt.
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Diese bekannten Ofen sind insoweit nachteilig, als die dem Ofen durch
die Brenngase zugeführte Wärmeenergie nur unvollkommen ausgenutzt wird, da die aus
der Abzugsöffnung austretenden Abgase wegen der relativ kurzen Verweilzeit noch
erhebliche Wärmeenergien besitzen, die ins Freie abgeleitet werden. Der für diese
bekannten Ofen erforderliche Energieaufwand
ist sehrhoch, da ein
wesentlicher Teil der Wärmeenergie als Verlustwärme abfällt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bekannten Ofen so
auszubilden, daß im Interesse der heute insbesondere geforderten Energieeinsparung
die dem Ofen zugeführte Wärmeenergie in entscheidend höherem Maße für die Warmhaltung
oder das Schmelzen des Metallbades ausgenutzt wird mit der Folge, mit einer wesentlich
geringeren Wärmeenergle den gleichen Effekt zu erzielen wie bei den bekannten Öfen.
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Diese Aufgabe wird bei einem Ofen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches
gelöst durch die in seinem kennzeichnenden Teil unter Schutz gestellten Merkmale.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch unter Schutz gestellten
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Durch den erfindungsgemäßen, vorzugsweise mittig
im
Deckel angeordneten Abzugskamin, dessen unteres Ende sich bis nahe an die Oberfläche
des Metallbades erstreckt, werden die aus dem Brenner austretenden Verbrennungsgase
in dem Innenraum des Ofens derart zwangsgeführt, daß sie zunächst über die Oberfläche
des Metallbades streichen und hier einen Teil ihrer Wärme abgeben. Anschließend
steigen die immer noch heißen Verbrennungsgase nach oben und heizen hierbei zusätzlich
die konischen Strahlungsflächen auf, die ihre Wärme durch Reflektion auf das Metallbad
zurückgeben. Aufgrund des unmittelbar zur Oberfläche des Metallbades reichenden
Abgaskamins werden die Verbrennungsgase wieder nach unten auf die Oberfläche des
Metallbades zurückgeführt, wo sie wiederum Wärme an das Metallbad abgeben, bevor
sie durch den Abzugskamin aus dem Innenraum des Ofens austreten können. Durch die
erfindungsgemäße Ausbildung des Ofens wird einmal die Verweilzeit der Verbrennungsgase
in dem Innenraum wesentlich erhöht, wodurch eine weitaus bessere Ausnutzung der
Wärmeenergie gewährleistet ist, und außerdem wird die Badoberfläche
zusätzlich
durch die von den Strahlungsflächen reflektierende Wärme beaufschlagt, wodurch sich
eine weitere Ausnutzung der Wä=eenergie ergibt.
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Der Winkel der reflektierenden Strahlungsflächen liegt zweckmäßigerweise
bei 450, um die reflektierten Wärmestrahlen der Badoberfläche zuzuführen, Um den
Abgaskamin den jeweils gegebenen Betriebsverhältnissen in seiner Stellung anpassen
zu können, ist dieser in dem Deckel höhenverstellbar angeordnet, so daß der Abstand
zwischen dem unteren Ende des Abgaskamins und der Oberfläche des Metallbades auf
den günstigsten Wert eingestellt werden kann. Der Abgaskamin kann an seinem unteren
Ende offen oder geschlossen ausgebildet sein und besitzt in seiner anschließenden
Seitenwand wenigstens einen der Abführung der Abgase dienenden Schlitz. Bei einem
Ofen, dem die Verbrennungsgase mittig dem Innenraum zugeführt werden, ist dieser
Schlitz in der Wandung des Abgaskamins diametral zu der Einführungsstelle der Verbrennungsgase
angeordnet, um die für die optimale Ausnutzung der Verbrennungsgase erforderliche
Verweilzeit in dem Innenraum zu gewährleisten. Bei
einem Ofen,
bei dem die Verbrennungsgase dem Innenraum tangential zugeführt werden, werden sie
zyklonartig in eine kreisende Bewegung versetzt,und hierbei ist der Abzugsschlitz
des Abgaskamins auf der der Einführungsstelle zugewandten Seite des Abgaskamins
angeordnet, um auch hier eine optimale Verweilzeit zu erreichen.
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Eine erhebliche zusätzliche Verbesserung der Wärmeausnutzung in dem
Innenraum des Ofens wird erreicht durch die erfindungsgemäß im oberen, gegenüber
dem Deckel vorstehenden Ende des Abgaskamins angeordnete Ventilvorrichtung, die
derart ausgelegt ist, daß sie den Abgaskamin so lange geschlossen hält, bis die
in dem Innenraum des Ofens befindlichen Verbrennungsgase einen vorbestimmten Überdruck
erreicht haben. Bei Erreichung dieses Überdrucks öffnet die Ventilvorrichtung, so
daß die Abgase entweichen können. Bei einem Sinken des Überdruckes schließt sich
das Ventil wieder selbsttätig, so daß bei abgeschaltetem Brenner der Abgaskamin
geschlossen ist mit der Folge, daß ein Wärmeverlust über den Abgaskamin nicht eintreten
kann.
Auf diese Weise werden die Verbrennungsgase zum Zwecke der Wärmeabgabe an das Metallbad
optimal lange in dem Innenraum des Ofens gehalten, und bei Ausschaltung des Brenners
wird ein unnötiger Wärmeverlust zuverlässig vermieden.
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Die beiliegenden Zeichnungen zeigen eine beispielsweise Ausführungsform
des Schmelz- und Warmhalteofens, und es bedeutet: Abb. 1: Querschnitt durch den
Ofen Abb. 2: Aufsicht gem&ß Abb. 1 bei abgenommenem Deckel.
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Wie die Abbildungen 1 und 2 zeigen, besitzt der Schmelz- und Warmhalteofen
1 einen zylindrischen Innenraum 2, der der Aufnahme der geschmolzenen Metallegierung
dient und durch einen Deckel 3 geschlossen gehalten wird. Wie Abbildung 2 zeigt,
ist seitlich an dem Ofen 1 eine Einfüllöffnung 4 vorgesehen, Über die der Innenraum
2 mit der flüssigen Metallegierung aus einem nicht dargestellten
zentralen
Vorschmelzofen gefüllt wird. Ebenfalls seitlich an dem Ofen 1 ist eine Schöpfstelle
5 angeordnet, die über eine abwärts gerichtete, oberhalb des Bodens des Innenraumes
2 endenden Tauchwand 8 mit dem Innenraum 2 kommuniziert, so daß in der Schöpfstelle
5 und im Innenraum 2 das geschmolzene Metallbad eine Oberfläche 7 bildet. Die Einfüllöffnung
4 und die Schöpfstelle 5 sind durch Deckel 6 verschließbar. Aus der Schöpfstelle
5 wird die für den jeweils zu gießenden Gegenstand erforderliche Menge des Metallbades
entnommen.
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Oberhalb der Oberfläche 7 des Metallbades besitzt der Innenraum 2
zum Deckel 3 gerichtete, konisch sich verjüngende reflektierende Strahlungswände
9 bildende Wandungsteile, und in dem Deckel 3 ist ein mittiger Abgaskamin 10 angeordnet,
der mit seinem unteren Ende nahe der Oberfläche 7 des Metallbades endet. Der Abgaskamin
10 ist höhenverstellbar in dem Deckel 3 aufgenommen, so daß der Abstand seines unteren
Endes von der Oberfläche 7 des Metallbades auf einen, den jeweiligen Betriebsverhältnissen
angepaßten
optimalen Abstand eingestellt werden kann. Am unteren Ende des Abgaskamins 10 ist
in seiner Wandung eine senkrechte schlitzartige Öffnung angeordnet, die dem Abzug
der Abgase aus dem Innenraum 2 dient. Der Abgaskamin 10 trägt an seinem oberen Ende
ein Ventilgehäuse 12, das einen größeren Durchmesser als der Abgaskamin 10 besitzt
und eine Ventilplatte 13 aufnimmt, die höhenverstellbar in dem Ventilgehäuse 12
geführt ist. Die Ventilplatte 13 ist durch ein Gewicht oder eine Feder belastet
und wird so lange in der unteren geschlossenen Stellung gehalten, bis der Überdruck
der in dem Innenraum 2 herrschenden Verbrennungsgase die auf die Ventilplatte 13
wirkende Kraft überwindet, so daß die Ventilplatte 13 in die obere Stellung angehoben
wird, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Die Seitenwand des Ventilgehäuses 12 besitzt
Durchbrechungen 14, durch die die Abgase aus dem Innenraum 2 des Ofens bei Überschreiten
des vorbestimmten Innendruckes entweichen.
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In der Seitenwand des Ofens 1 ist ein mit einer Brennstoff zuführung
16 und einer Düse 17 ausgestatteter Brenner 15 angeordnet, durch den die Brenngase,
wie Abb. 2 zeigt, tangential in den zylindrischen Innenraum 2 eintreten.
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Die Wirkungsweise des Ofens 1 ist folgende.
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Die aus dem Brenner 15 durch die Düse 17 in dem Innenraum 2 tangential
eintretenden Verbrennungsgase kreisen zyklonartig in dem Innenraum 2, wie Abb. 2
zeigt. Da der Abzugskamin 10 mit seinem Schlitz 11 unmittelbar üher der Oberfläche
7 des Metallbades sich befindet, überstreichen die Verbrennungsgase die Oberfläche
7 und steigen dann nach oben und erhitzen hierbei die konischen Strahlungsflächen
9, die, wie diePtile in Abb. 1 zeigen, die aufgenommene Wärme auf die Oberfläche
7 durch Strahlung reflektieren mit der Folge, daß die Badoberfläche 7 durch Strahlungswärme
zusätzlich beheizt wird, Die Verbrennungsgase wandern wieder nach unten und überstreichen
erneut die Oberfläche 7, bis sie in den Schlitz 11 des Abzugskamines 10 eintreten.
Da die Ventilplatte 13
tm Ventilgehäuse 12-die untere, neben der
Abb.
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1 angezeigte Stellung einnimmt, baut sich in dem Innenraum 2 ein durch
eine Feder- oder Gewichtsbelastung der Ventilplatte 13 bestimmter Überdruck auf,
durch den die Verbrennungsgase kreisend in dem Innenraum 2 gehalten werden und hierbei
direkt oder indirekt den überwiegenden Teil ihrer Wärme an die Oberfläche 7 des
Metallbades abgeben. Wird der im Innenraum 2 herrschende Überdruck der Verbrennungsgase
überschritten, so wird die Ventilplatte unter Überwindung ihrer Belastung nach oben
in die in Abb. 1 gezeigte Stellung angehoben, wobei die Abzugsgase durch die öffnungen
14 in der Seitenwand des Ventilgehäuses 12 abgeführt werden, wie die Pfeile der
Abb. 1 zeigen. Sinkt hierbei der Überdruck des Innenraumes 2 ab, so schließt sich
die Ventilplatte 13 wieder, so daß in bestimmten Zeitabständen eine intermittierende
öffnung und Schließung der Ventilplatte 13 erfolgt. Wenn der Brenner 15 abgeschaltet
wird, bleibt die Ventilplatte 13 in ihrer geschlossenen Stellung, so daß ein Uberflüssiger
Wärmeverlust in den Innenraum 2 vermieden wird.