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VAKUUMDESTILLATIONSAPPARAT
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Die vorliegende Erfindung betrifft die Ausflihrung von Apparaten
zum Raffinieren von Metallen, insbesondere Vakuumdestillationsapparaten.
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Die vorliegende Erfindung kann mit besonderem Erfolg zum kontinuierlichen
Raffinieren von Metallen durch zur Entfernung Vakuumdestillation/von niedrig siedenden
Beimengungen benutzt werden.
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Beim Vakuumraffinieren von Metallen muß man eine erheblich erschwerte
Beschickung der Vakuumkammer mit Metall bei einer Anderung des spezifischen Gewichtes
des Rohmetalls und des Luftdruckes in Kauf nehmen. Um Metall in die Vekuumkammer
bei unterschiedlichen Bedingungen aufgeben zu können, muß man am Apparat einen komplizierten
Umbau vornohmen und einige zusätzliche Wechselelemente in der Konstruktion einsetzen.
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Es stehen verschiedenartig gestaltete Apparate zum Raffinieren von
Metallon zur Verfügung.
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bs ist zum Bespiel der Aufbau einer Zentrifuge bekannt, der es ermöglicht,
das geschmolzene Metall von festen Schwebeteilchen auf mechanischem Wege zu xeinigen.
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Die Zentrifuge enthält eine in einen Behalter mit dem geschmolzenen
Metall getauchte schnellaufende Stange mit herausnehmbaren Hohlscheiben am Winde.
Im getauchten Zustand der Stange füllt sich der Hohlraum der Scheiben mit dem Metall.
Unter einwirkung der beim Drehen auf trotcndon Fliehkräfte setzen sich die Festteilchen
auf den Wänden des Hohlraumes der Scheibe ab. Danach wird die Stange mit den Scheiben
aus dem Behälter gehoben und der Hohlraum der Scheiben von den an den Wänden abgesetzten
Festteilchen gereinigt. Mit Hilfe der Zentrifuge wird das Metall zwar von festen
Schwebeteilchen geieinigt, es gelingt Jedoch nicht, die im Metall gelösten Fremdstoffe
zu entfernen. Um die entfernung dieser Fremdstoffe zu bewirken, bedarf es eines
Apparates anderer baulichen Gestaltung.
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bs ist ein Vakuumdestillationsapparat (siehe z.B.
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UdSSR-Urheberschein 177069 ) bekannt, der eine Vakuumkammer mit einem
längs der Achse angeordneten Erhitzer enthalt, der von ringförmigen Böden mit be
einer Abflußöffnung in der Welse umgeben ist, daß hohenmäßig ubereinander gelegen
dieee boden eine Bodenkolonne bilden. Außerhalb der Bodenkolonne, und zwar
konz@ntrisch
mit ihr, ist ein gelochter Mehrschichtenschirm untergehracht. Um das Rohmetall auf
den oberen Boden der Bodenkolonne aufzugeben, ist eine Aufgabevorrichtung vorgesehen,
die als Rohr einer bestimmten Höhe und Rohrmetallbehälter ausgebildet ist. Das obere
Ende des Rohres ist starr mit der Vakuumkammer verbunden, wäkrend das untere Ende
in den Rehmetallbehälter eingeführt ist. Zum Sammeln des raffinierten Metalls ist
am unteren Teil des Apparates ein Rohr vorgesehen, das eine Abflußöffnung des unteren
Bodens der Bedenkolonn@ mit einer Kühlkammer und dann mit einem Aufnahmebehälter
verbindet. Zum Sammeln von Kondensat weist die Vakuumkammer in ihrem unteren Teil
ein Ringsammelgefäß auf, das mit den Aufnahmebe-@älter für Kondensat durch ein Rohr
in Verbindung steht.
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Zum @nschlaß an das Vakuumsysten ist die Vakuumkammer mit einem Stutzen
versehen.
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Apparat@ dieser Gattung haben jedoch den Nachteil, das Rohmetall
nur mit einem bestimmten spezifischen Gewicht @@@ nur bei einem bestimmten Luftdruck
in die Vakuumkammer ei@getragen werden kann , weil das Rohr der Aufgabevorrichtung
ein bestimmtes geometrisches Maß hat. Um in die Vakuumkammer Rohmetall mit einem
anderen spezifi-@@@en Gewicht oder bei einem anderen Luftdruck ein bringen zu können,
wird ein anders bem@ss@nes Rohr benötigt, d.h. das Apparat muß unter @@chanischen
Aufwand ungebaut werden.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die eingange erwähnten Mangel
zu vermeiden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vakuumdestillationsapparat
zu schaffen, der durch geinderte ausführung der Aufgabevorrichtung eine stabile
Zufuhr des Sohmetalls in die Vakuumkammer unabhängig von dessen spezifischen Gewicht
und dem Luftdruck ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem Vakuumdestillationsapparat,
bei dem die Vakuumkammer mit einem Brhitzer und mit von Schirmen umgebenen Böden
in ihrem oberen Teil mit einem Rohmetallbehälter in Verbindung steht und Sammelvorrichtungen
für Kondensat und Reinmetall aufweist, erfindungsgemäß der Rohmetallbehälter an
die Vakuumkammer mittels einer Vorrichtung angeschlossen ist, die ein Rohr umfaßt,
dessen eines Ende mit der Vakuumsich kammer beweglich verbunden ist und dessen anderes
Ende in ein Gefäß erstreckt, das in dem Rohmetallbehalter untergebracht ist, der
senkrecht bewegbar ist, und durch sein Bodenteil mit ihm in Verbindung steht.
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bs ist zweckmäßig, die bewegliche Verbindung des Rohres mit der Vakuumkammer
mittels einer starr am hohr befeatigten Buchse auszuführen, die mit der Vakuumkammer
vakuumdicht verbunden und in ihr bewegbar untergebracht ist.
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Durch Anwendung der erfindungsgemäßen technischen Lösung wird erzielt,
daß der Raffinationsvorgang in dem Vakuumdestillationsapparat
auch
bei geänderten spezifischem Gewicht des Rohmetalls und geänderten Luftdruck einfach
durch Umstellen der Aufgabevorrichtung ohne Einsatz zusätzlicher konstruktiver Wechselelemente
des Apparates durchgeführt werden kann, woraus sich eine Verkürzung der Umstellzeit
und eine erloichterte Wartung des Apparates ergeben.
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Andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand
nachfolgender Ausführungsbeispiek und beigefügter Zeichnungon erläutert; in diesen
zeigt: Fig. 1 Hauptensicht eines Vakuumdestillationsapparates, gemäß der Erfindung:
Fig. 2 in Längsschnitt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufgabevorrichtung:
Fig. 3 im Längsschnitt eine weitere Ausführungsform der erfindungegemäßen Aufg@bevorrichtung;
Fig. 4 ein Umstellungsschema fur die erfindungsgemäße Aufgabevorrichtung.
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Der Vakuumdestillationsapparat enthält eine Vakuumkammer 1 (Fig.
1) innerhalb der längs der Achse ri@gförmige Böden 2 mit je einer Abflußöffnung
übereinender gelegen unte@gebracht sind, so daß eine @enkrechte Bodenkolonne mit
einem langs der Mittellinie verlaufenden Kanal entsteht. In diesem Kanal der Bodenkolonne
ist ein Erhitzer 3 eingesetzt. Außerhalb der Bodenkolonne sind eine keihe von Lochschir@on
4 und Wärmeschirmen 5 in konzentrischer Anordnung eingebaut.
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An den unteren Teil der Vakuumkammer 1 ist mit einer Versetzung relativ
zu der Achse derselben eine Sammelvorrichtung für Reinmetall angeschlossen, die
aus einem Verbindungsrohr 6, welches die Abflußöffnung des unteren Bodens der Bodenkolonne
mit einer Kühlkammer 7 verbindet, und einem Ablaufrohr 8, über das das iteinmetall
in einen Aufnahmebehälter 9 abgelassen wird, besteht. An den unteren Teil der Vakuuskammer
1 ist längs der Achse denselben eine Sammelvorrichtung für Kondensat angeschlossen,
die aus einem Ablaufrohr 10 und einem Aufnahmebehälter 11 besteht.
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Nabe der Vakuumkammer 1 ist ein @ohmetallbehälter 12 angeordnet.
Der Rohmetallbehälter 12 ist mit der Vakuumkammer in ihrem oberen Teil mittels einer
Vorrichtung verbunden, die ein Zulaufrohr 13 umfaßt, mit dem das liohmetall über
eine Rinne 14, auf den oberen Boden 2 der Bodenkolonne aufgegeben wird.
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Am oberen Ende des Zulaufrohres 13, wo es (Fig. 2, 3) in die Vakuumkammer
1 mündet, ist eine an einer Aufhängung 16 angelenkt aufgehängte Buchse 15 der Aufgabevorrichtung
angebracht. Mit der Vakuumkammer 1 kann die Buchse 15 über ein flexibles vakuumdichtes
Element 17 (big. 2), beispielsweise einen Faltenbalg aus wärmebeständigein Gummi,
oder mittels eines Kugelgelenkes 18 (Fig. 3) unter Bildung Durchführung einer vakuumdichten
verbunden werden. Durch eine bewegliche Verbindung des Zulaufrohres 13 mit der Vakuumkammer
1
läßt sich die Lage des Zulaufrohres 13 durch Drehen an der Stelle der beweglichen
Verbindung höhenmäßig ändern.
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Das untere Ende des Zulaufrohres 13 (Fig. 2, 3) ist in ein innerhalb
des Rohmetallbehälters 12 untergebrachtes Gefäß 19 eingeführt. Das Gefäß 19 weist
in seinem Bodenteil eine mit einem heb- und senkbaren Stopfen 21 absperrbare öffnung
20 auf, durch die das Gefäß 19 mit dem Rohmetallbehälter 12 in Verbindung steht.
Der Rohmetallbeh@lter 12 läßt sich mit Hilfe von auswechselbaren Untersätzen 22
senken und beben. Zum Erwärmen des Zulaufrohres 13 während der inbetriebnahme des
Apparares ist auf seine Oberfläche ein Drahterhitzer 23 aufgewickelt, und zur Abstützung
des Zulaufrohres 13 in vertikaler Richtung in einer bestimmten Stellung ist eine
nachstellbare Stütze 24 vorgesehen.
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Zur Erzeugung eines Unterdruckes in der Vakuumkammer l steht ein
in der Zeichnung nicht dargestelltes Vakuumsystem zur Verfügung. das an die Vakuumkammer
1 über einen Stutzen 25 (Fig. 1) angeschlossen ist.
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Hier sei auf ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung weiter
eing egangen.
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Zur Inbetriebnahme des Vakuumdestillationsapparates muß das geschmolzene
Metall in den Aufnahme@ehältern 9, 11 (Fig. 1) für Reinmetall bzw. Kondensat und
im Rohmetallbehält er 12 vorhanden sein. Mit Hilfe des Vakuumsystems wird in der
Vakuumkammer 1 der Unterdruck mit einem Restdruck erzeugt, dessen Größe als konstant
und unendlich klein
angenommen werden kann.
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Der so vorbereitete Apparat wird von dem erhitzer 3 erwärmt, der
Drahterhitzer 23 (Fig. 2, 3) des Zulaufrohres 13 der Aufgabevorrichtung wird eingeschaltet.
Der Stopfen 21 des Gefäßes 19 muß in gehobener Stellung sein, wodurch Einlauf des
hohmetalls aus dem Rohmetallbehälter 12 in das Gefäß 19 erfolgen knnn.
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den Durch Unterschied zwischen dem Luftdruck und dem Bestdruck innerhalb
der Vakuumkammer 1 (Fig. 1) veranlaßt, beginnt das Metall über die Kanäle der hohre
8, 10 und 13 auf die Höhe der barometrischen Metallsäule zu steigen.
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Die Höhe der barometrischen Metallsäule ist durch das spezifische
Gewicht des Metalls und den absoluten Betrag des Luftdruckes gegeben, weil der restdruck
innerhalb der Vakuumkammer 1 als konstant und unendlich klein angenommen werden
kann. Wenn die Kanalhöhe H des Zulaufrohres 13 (Fig. 4) kleiner als die Höhe der
barometrischen Rohmetallsäule ist, so wird Metall ununterbrochen der Vakuumkammer
1 zulaufen und über die Rinne 14 (Fig. 1) auf den oberen Boden 2 überlaufen und
dann in Reihenfolge alle Böden 2 der Bodenkolonn@ von oben bis unten durchlaufen.
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Beim Durchlaufen dtr Böden 2 wird das Metall vom Erhitzer 3 auf eine
Temperatur erwärmt, die erforderlich ist, um aus dem tohmetall die Beimengungen
zu verdampfen, die eine niedrigere Siedetemperatur als die des zu raffinierenden
Metalls haben.
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Die Dämpfe der Beimengungen kondensieren. an den Lochschirmen 4,
während sie durch die durchgehen, und fließen dann in den unteren Teil des Apparates
herab, und werden über das Ablaufrohr 10 in den Aufnahmebehälter 11 entfernt. Das
Reinmetall fließt ber das Verbindungs@ohr 6 aus dem unteren Boden 2 der Bodenkolonne
in die Kühlkammer 7 und dann über das Ablaufrohr 8 in den Aufnahmebehälter 9 ab.
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Bei Anstieg des spezifischen Gewichtes des Rohmetalls sowie bei Sinken
des Luftdruckes nimmt die Höhe der barometrischen Metallsäule ab. Wenn bei die Kanalhöhe
H des Zulaufrohres 13 (Fig. 4) größer als die barometrische Metallsäule wird, wird
die Aufgabe des Metalls in die Vakuumkammer 1 unterbrochen.
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Um weiteren Betrieb des Apparate@ unter diesen Bedingungen zu ermöglichen,
dreht man das Zulaufrohr 13 mit der Buchse 15 um das Gelenk der Aufhangung 16 so
lange herum, bis die kanalhöhe des Zulaufrohres 13 (Fig. 4) H1 < H wird. Wenn
die Verbindung der Buchse 15 mit der Vakuumkammer 1 über das flexible vakuumdichte
element 17 (Fig. 2) erfolg so wird dieses letztere beim Drehen des Zulaufrohres
13 verformt, und zwar dehnt es sich unten aus und zieht sich oben zusammen. Wenn
die Buchse 15 mit der Vakuumkammer 1 über das Kugelgelenk 18 (ig. 3) verbunden ist,
gleitet die Buchee 15 mit ihrer Kugelfläche über die entsprechende Kugelfläche der
Vakuumkemmer 1, wobei es darauf ankommt, daß beim Drehen fiir
die
Vakuumdichtheit erhalten bleibt.
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Beim Drehen des Zulaufrohres 13 (für den Fall der Fig. 3, 4) verschiebt
man den Rohmetallbehälter 12 ebenso nach oben mit Hilfe von den auswechselbaren
Untersätzen 22 um den Wert hl> h. wenn die ganalhöhe H des Zulaufrohres 13 kleiner
als die barometrische Rohmetallsäule wird, setzt der Betrieb des Apparates wieder
ein.
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Mit der Verminderung des spezifischen Gewichtes des Rohmetalls sowie
mit dem Anstieg des 1iuftdruckes nimmt die Höhe der barometrischen Metallsäule zu.
Um den Betrieb in diesem Fall zu ermöglichen, dreht man das Zulaufrohr 13 um das
Gelenk der Aufhängung 16 so lange herum, bis die in Kanalhöhe des Zulaufrohres 13
H@> H wird. Dabei wird entsprechender W eise der Rohmetallbehälter 12 mit Hilfe
von den auswechselbaren Untersätzen 22 nach unten um den Wert h2 < h verstellt.
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Beim erreichen der notwendigen Kanalhöbe des Zulaufrohres 13 wird
die Umstellung der Abstützung 24 vorgenommen.
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Durch Anwendung der erfindungsgemäßen technischen Lösung wird eine
stabile Zufuhr des kohmetalls in die Vakuumkammer unabhängig von Änderungen des
spezifischen Ge-/oder wichtes des Metalls und des Luftdruckes erzielt und es entfällt
der Bedarf an zusätzlichen konstruktiven wechselelementen , was durch Verkürzung
der Umstellzeit und einfachere Wartung des Apparates als ein bedeutender Vorteil
zu betrachten ist.
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L e e r s e i t e