DE3230513A1 - Wirbelbett und verfahren zu seiner anwendung - Google Patents

Wirbelbett und verfahren zu seiner anwendung

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DE3230513A1
DE3230513A1 DE19823230513 DE3230513A DE3230513A1 DE 3230513 A1 DE3230513 A1 DE 3230513A1 DE 19823230513 DE19823230513 DE 19823230513 DE 3230513 A DE3230513 A DE 3230513A DE 3230513 A1 DE3230513 A1 DE 3230513A1
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Description

Procedyne Corporation New Brunswick, M.J. 45/PA 3568 Vereinigte Staaten von Amerika 16.8.1982 IQ/Wo
5 Wirbelbett und Verfahren au eeiner Anwendung
(Priorität der Patentanmeldung Nr. 353 324 vom 1. Mflrs 1982 Vereinigte Staaten von Amerika)
Die Erfindung betrifft ein Wirbelbett und ein Verfahren eu seiner Ausführung nach dem Oberbegriff d·· Patentanspruches 1.
Wirbelbetten sind ansioh bekannt» vgl. DK-PS 23 15 958 und
OS-FS 4 161 389· X» Allgemeinen gewährleisten Wirbelbetten einen hohen Vflraevirkungegrad,tln· gleiohmlÄige Snrlmmg oder Abkühlung von Stoffen oder Werkstücken, «ine beachtliche Betriebssicherheit und niedrige Betriebskosten.
20
Die Wirbelbetten bestehen aus eine» VirbelbettreaJctor mit einer •rhititen Zone, die aut feuerfesten, wärmeübertragemlen Partikelehen bestehen, und turner aus einer Oas bsw. Luft verteilenden Platte, Durch diese Platte wird ein separat sugeftthrtee Arbeite« gas,«.B. Luft oder Stickstoff,durch die erhitete Zone und zvieohen den Partikelehen hindurch nach oben abgeführt, so daß eine Art bewegliche Zone'bsw. das Bett gebildet wird. Das Bett hat nunmehr Eigenschaften ,die niedrigvlskoaen Flüssigkeiten Ähnlich ist, insbesondere einen hohen Wäraetransfergradienten und eine höh« Temperaturkons tans. Das Bett 1st als ein Fluid ansueehen, dessen Temperatur relativ leicht durch Erwärmen bew. Abkühlen des Wirbelbettreaktors bsw. seines Gehäuses und/oder des sun Betrieb verwendeten Oases gesteuert werden kann. Zum Beispiel kann ein Werkstück schnell erhitst oder gekühlt werden ,indem es in das Bett unter vorbeet!mater Temperatur eingebracht wird.
Patentanwalt I. G. Grave
5 KdIi) 41 Aachener Straße 321
Die Wärmebehandlung als erster Arbeitsschritt an Rohmaterialien und rohen Werkstücken bevor diese nachfolgenden Arbeitsschritte wie Schmieden, Härten, Abkühlen und Anlassen etc. ausgesetzt werden, ist unter Anwendung üblicher Bettpartikelchen schwierig manchmal unmöglich. Der Nachteil besteht darin, daß Keramikpartikelchen an dem erhitzten Werksstück kräftig anhaften und sie werden in den nachfolgenden
Ic Arbeitsschrift hereingeschleppt. So sind die Vorteile einer Vorerwärmung in Wirbelbetten sehr erwünscht, wenn nachfolgend das Schmieden, Walzen oder Extrudieren stattfinden ; sollen. Die bekannten Keramikpartikelchen des Bettes haben : aber eine Oberfläche,die abschmirgelnd auf die zu bearbeitenden Werkstücke wirkt. Solche Partikelchen sind Aluminiumoxyd, Siliciumsarid und dergleichen, die den nachfolgenden Arbeitsschritt nachteilig beeinflußen oder das Endprodukt beschädigen. Zwar hat man versucht, diesen Nachteil durch eine Spezialbehandlung der Werkstücke oder der Rohmaterialien zu beseitigen, ein Erfolg ist nur teilweise und nicht mit Sicherheit möglich. Der hauptsächliche Nachteil besteht darin, daß jedenfalls in jedem Fälle eine zusätzliche Ausrüstung und zusätzliche Produktionszeit notwendig wird, welche das Verfahren und das Produkt verteuern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Behandlung bzw. Vorbehandlung von Werkstücken, Rohmaterialien und anderen.Erzeugnissen bzw. Halbfabrikaten in einem Wirbelbett unter Temperaturanwendung billiger und betriebssicherer für die nachfolgenden Arbeitsschritte, zu gestalten und den Anwendungsbereich des Bettes bzw. zugehöriger Verfahren gegenüber der Hauptpatentanmeldung zu erweitern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen einer der Patentansprüche 1 - 19 gelöst.
23.Q5.13--..··.
Erfindungsgemäß werden somit natürliche oder synthetische Stoffe, insbesondere Peststoffe*die Schmiereigenschaften und andererseits nicht abschmirgelnde Oberflächen bzw. Eigenschaften haben vorgeschlagen, z.B. Grafit, Kalk, Calciumoxyd, Zinkoxide, Gemische von hochgesättigten Fettsäuren, insbesondere Stearatsalze, und ihr Einsatz in Wirbelbetten für thermische Behandlung von Stoffen. Hierdurch soll erreicht werden, daß das Anheften der Bettpartikelchen in ; nachfolgenden Arbeitsgängen vermieden, die Qualität des Pro- i duktes verbessert und Arbeitszeit eingespart wird. Diese ' Partikelchen mit Schmiereigenschaften sollen andererseits für ein Wirbelbett geeignet sein und eine gute Wärmeübertragung gewährleisten. Ferner wird erfindungsgemäß die Auswahl der Partikelchen für den Wirbelbettreaktor so getroffen, daß ihre Zusammensetzung vorteilhafte Eigenschaften für den nachfolgenden Arbeitsprozeß aufweist. Wenn also nachfolgend aus Metall bestehende Bauteile verformt werden sollen, ist der Einsatz von natürlichem und synthetischem Grafit und von Grafitmischungen, von Kalk, Calciumoxyd, und ähnlichen Mischungen als hochvorteilhaft festgestellt worden.
Es wurde in überraschender Weise festgestellt, das Calcium oder Calciumoxyd ein nicht schmirgelndes aber schmierendes Material, geeignet für Bettpartikelchen im Sinne der Erfindung ist.
Es ist besonders vorteilhaft, die anorganischen Bettpartikelchen dann einzusetzen, wenn mit hoher Temperatur gearbeitet wird, da sie wenig brennbar als andere in anderem Zusammenhang vorgeschlagenen Stoffe sind, z.B. Grafit; ausgenommen, daß Grafit in nicht oxidierender Atmosphäre, z.B. mit Stickstoffgas oder Stickstoff bildendem Gas bei extrem hohen Temperaturen eingesetzt werden kann.
■- 7 -
Andererseits ist es vorteilhaft, Zinkoxide und hochgesättigte Fettsäuren, z.B. ihre Abkömmlinge, nämlich Stearatsalze als Bettpartikelchen dann einzusetzen, wenn eine textile Wärmebehandlung erforderlich ist.
In einem bevorzugten Beispiel für ein Schmiedeverfahren wird ein aus Grafit bestehendes Wirbelbett benutzt, um Knüppel oder Stangen aus Aluminium vorzuerwärmen, bei Temperaturen etwa in der Größenordnung von 85o° F = 4540C = 727°K. In vorteilhafter Weise haftet das Grafitmaterial nicht an Aluminiumknüppeln an, bzw. beschädigt nicht Werkstücke während des nachfolgenden Schmiedens, wie dies bisher bei Siliciumsand oder Aluminiumoxiden stattgefunden hatte. Weiter ist vorteilhaft, daß die Grafitpartikelchen die aus dem Bett nach außen gelangen, das Schmiedeverfahren vorteilhaft beeinflußen.
Das Bett aus Graf itpaitikelchen für dieses Verfahren kann einen durchschnittlichen Durchmesser je Partikelchen von 2o - 24o mesh nach USA Standard,vorzugsweise 6o - 15o mesh haben und hat eine Schmiereigenschaft und einen niedrigen bzw. relativ niedrigen Aschegehalt. Als Vergleich werden Grafite die handelsüblich von der Firma Asbury Graphite, Main Street, Asbury, N.J. o88o2 bezogen werden können verwendet. Zu beachten ist, daß eine Mischung aus natürlichem oder synthetischem Grafit mit anderen nicht schmirgelnden Bettpartikelchen bzw. Bettstoffen udgl. oder andere substituierte Grafitgemische als Wirbelbetten im Sinne der Erfindung unter beigefügten Patentansprüchen benutzbar sind.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführung der Erfindung sollen relativ große Drahtspulen oder Drahtrollen oder Kabel thermisch behandelt werden; hierfür werden sie in ein Wirbelbett eingetaucht, bei dem die Partikelchen aus Grafit etwa jeweils einen Durchmesser von 15o mesh aufwiesen. Die Wärmebehandlung erfolgt bei etwa 77o°P = 4lo°C = 683°K, Nach einer
vorbestimmten kurzen Zeit, wird der erhitzte Draht mechanisch aus dem Wirbelbett als Draht oder Kabel durch Herausziehen entfernt und hierbei von der Wicklung oder dem Kern abgehaspelt. Die Grafitpartikelchen3die durch das Kabel aus ; dem Bett nach außen geführt werden, dienen bei nachfolgenden Verfahrensgängen vorteilhaft als Schmiermittel und verhindern, daß die Werkzeuge oder Backen beschädigt werden können.
loSolche Vorteile könnten nicht erreicht werden, bei Einsatz eines bekannten Verfahrens, weil die Werkzeuge bzw. Backen durch Keramikteilchen die aus dem Bett herausgeschleppt würden, beschädigt werden.
15Ein anderes vorteilhaftes Verfahren sieht den Einsatz von Zinkoxydpartikelchen oder Gemische mit hochgesättigten , (zwischen 16 und 2o Kohlenstoffatomen) Fettsäuren vor, z.B. Stearatsalzen, wenn eine Wärmebehandlung von synthetischen Garnen oder Fäden vorgesehen ist. Das Verfahren verlangt
2ohier ein Härten des Garnes bei Temperaturen in der Größenordnung von 2oo°F = 93,30C = 366K vor dem Weben oder einer anderen textlien Behandlung vor. Hier wird der Behandlungss chritt unter Einsatz von Wärme in einem Wirbelbettreaktor dessen Partikelchen als Zinkoxid oder einem Stearat äqui-
25valenten Material bestehen, ausgeführt. In vorteilhafter Weise wird ein Anheften der üblicherweise aus Keramik bestehenden Partikelchen beim nachfolgenden Arbeitsgang,z.B. dem Weben,durch Einschleppen verhindert, bzw. die Weberschiffchen udgl. können nicht beschädigt werden.
Es ist vorteilhaft, Bettpartikelchen aus Zinkoxid und Stearatgemischen mit einer Durchmessergröße von 2o - 24o, insbesondere 60 - 150, mesh nach USA Standard zu verwenden. Im Einzelfall ergeben sich Grenzwerte und Abwandlungen der
35Werkstoffe aus dem Erfindungsgedanken, wie insbesondere in den nachfolgenden Ansprüchen spezifiziert.

Claims (19)

Patentansprüche:
1. Wirbelbett, in dessen Heizzone zwecks Vorbehandlung Maschinenteile, Werkstücke udgl. eintauchbar sind und die Heizzone aus festen, relativ kleinen hocherhitzten, von einem durchströmenden Gas gespülten bzw. bewegten Partikelchen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff der Partikelchen, die Schmiereigenschaften, aber keine abschmirgelnde Oberfläche aufweisen, eine Grafit enthaltende Mischung ist.
2. Wirbelbett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung, bzw. die Partikelchen aus Grafit hohen. Aschegehaltes besteht.
ίο 3. Wirbelbett nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelchen bzw. die Mischung hochgesättigte Fettsäuren enthalten.
4. Wirbelbett nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch ge- !5 kennzeichnet, daß die Partikelchen bzw. die Mischung; Salze.
von hochgesättigten Fettsäuren aufweisen. :
5. Wirbelbett nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelchen bzw. die Mischung aus Stearatsalzen be-
o stehen. :
6. Wirbelbett nach einem der vorstehenden Ansprüche, :dadurch gekennzeichnet, daß die ?ar-tikelchen aus Zinkoxid bestehen.
7. Wirbelbett nach einem der vorstehenden Ansprüche, durch gekennzeichnet, daß die Partikelchen aus Kalk bestehen.
-da-
Patentanwalt I.G.Grav· j
•••32.3.P.&.T3....
8. Wirbelbett nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Partikelchen aus Kalziumoxid bestehen.
9. Wirbelbett, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser eines einzelnen Partikelchen etwa 2o-24o mesh nach USA Standard beträgt.
10. Wirbelbett nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser eines einzelnen Partikelchens im Wesentlichen 60-150 mesh nach USA Standard beträgt.
11. Verfahren zur Ausnutzung des Wirbelbettes nach einem der
vorstehenden Ansprüche,gekennzeichnet durch eine Wärmebehandr lung von Garnen oder Fäden in dem Wirbelbett.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die Partikelchen hochgesättigte Fettsäuren mindestens teil- .{ weise aufweisen. !
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß \ die Partikelchen Salze von hochgesättigten Fettsäuren aufwei- | sen. ■
14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß \ die Partikelchen aus Stearaten bestehen. ;
15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die Partikelchen aus Stearatsalzen bestehen. ;
16. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß , die Partikelchen aus Zinkoxid bestehen. j
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-14, dadurch gekenn-ι zeichnet, daß mit Partikelchen gearbeitet wird, deren Durchmesser jeweils 2o-24o mesh nach USA Standard beträgt. \
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-14, dadurch gekenn- !
zeichnet, daß mit Partikelchen von einem Durchmesser gearbei-
der
tet wird,ν im wesentlichen 60-150 mesh nach USA Standard beträgt .
19. Anwendung des Wirbelbettes nach Ansprüchen l-lo bzw. des Verfahrens nach einem der Ansprüche 11-18 auf die Wärmebehandlung von Werkstücken und Stoffen, insbesondere festen Stoffen in einem oder mehreren Arbeitsverfahren.
DE19823230513 1982-03-01 1982-08-17 Wirbelbett und verfahren zu seiner anwendung Ceased DE3230513A1 (de)

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