DE3507493C2 - Vorrichtung zum Schmelzen von Feststoffen und zum Durchmischen der Schmelze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmelzen von Feststoffen, zum Durchmischen der Schmelze und zum Vergießen der Schmelze zu Feststoffproben nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Solche Vorrichtungen wie überhaupt die Technik zur Herstellung von Proben hat eine große Bedeutung z. B. bei der Glasherstellung. Dabei wird ein Gemisch aus einer Probe und einem glasbildenden Flußmittel auf eine genügend hohe Temperatur erhitzt, bis das Gemisch vollkommen geschmolzen ist. Durch Bewegen der Schmelze wird diese schließlich soweit homogenisiert, daß sie in eine Form gegossen werden kann, um eine feste Glasprobe gewünschter Form abzugeben. Je schneller dieser Vorgang geht und je höher der Homogenisierungsgrad ist, desto genauer ist auch die Röntgen-Fluoreszenz-Analyse.

Alternativ zur Untersuchung von festen Proben wird das geschmolzene Glas in einen Becher gegossen, der eine Säure enthält, wobei nach einer kurzen Rührperiode eine klare Lösung entsteht.

Eine Vorrichtung der einleitend bezeichneten Art ist aus dem deutschen Patent 27 57 706 des Erfinders bekannt. Sie weist mehrere Tiegel auf, in denen unterschiedliche Proben geschmolzen und anschließend in zugeordnete Becher ausgegossen werden können. Die Tiegel, Becher und Heizbrenner sind an einer Säule befestigt und machen mit dieser eine heftige Präzessionsbewegung. Zum Auskippen der Tiegel ist ein eigener Antrieb vorgesehen.

Das Mitbewegen der Heizeinrichtung ist insbesondere bei einer größeren Zahl von Brennern und Tiegeln nachteilig, weil die Gaszuführung entsprechend flexibel ausgeführt sein muß und sehr große Massen bewegt werden. Wie erwähnt müssen die Bewegungen sehr heftig sein. Der unabhängige Kippantrieb zum Vergießen der Schmelze stellt einen weiteren nicht unerheblichen Aufwand dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Vorrichtung anzugeben, welche mit weniger heftigen Bewegungen der Tiegel und Brenner innerhalb kürzerer Zeit eine bessere Homogenität des Schmelzgutes erreicht.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der eingangs bezeichneten Vorrichtung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Diese Vorrichtung beruht auf einem anderen Mischprinzip, das nur eine weniger lebhafte Bewegung der Tiegel erfordert. Das wirkungsvolle Mischen ist im wesentlichen das Ergebnis der Form der verwendeten Tiegel, welche die zu schmelzenden Feststoffe enthalten; es ist zwar immer noch eine Bewegung der Tiegel notwendig, aber es gibt eine optimale Bewegungsgeschwindig­ keit, die im Vergleich zum Stand der Technik niedrig ist, mit der sich aber doch innerhalb kürzester Zeit eine hervorragende Homogenität der Proben erreichen läßt. Die Besonderheit der Tiegel besteht darin, daß sie entweder am Boden oder am unteren Ende ihrer Wandung eine Einwölbung aufweisen, insbesondere eine oder mehrere kegelförmige Einwölbungen am Boden, und daß infolge der ständigen langsamen Bewegung der geschmolzene Inhalt durch die engen Durchlässe oder Rinnen zwischen den Einwölbungen getrieben wird. Die dadurch verursachten Konvektionsströme fördern die Homogenisierung entscheidend. Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung zum Bewegen der Tiegel Mittel, welche die Tiegel fortwährend nach links und rechts neigen.

Es wird vorgeschlagen, daß der Tiegelträger als U-förmiger Bügel ausgebildet und drehbar in einem Grundgestell angeordnet ist, wobei die eine Drehachse definierenden Achszapfen die beiden Schenkel des Bügels lagern. Die Tiegel können mit Hilfe von gabelartigen Haltern an dem Mittelstück des Tiegelträgers so angebracht sein, daß sie eine Reihe bilden, so daß die Drehachse des Tiegelträgers sich durch die hintereinander gereihten Tiegel erstreckt.

Wenn die Behälter für die geschmolzenen Stoffe Becher sind, die eine die Stoffe auflösende Flüssigkeit enthalten, können die Becher neben den feststehenden Brenner ebenfalls fest angeordnet werden. In vorteilhafter Weise sind jedoch zusätzlich oder alternativ auch als Formen ausgebildete Behälter vorgesehen und zwar in der Weise, daß der Tiegelträger an einen Formträger gekuppelt ist, der mehrere Formhalter aufweist, welche die Formen in einer dem Tiegel gegenüberliegenden Stellung halten.

Insbesondere können die Formen beim Schmelzen der Stoffe unmittelbar über den Tiegeln angeordnet sein, so daß sie ohne zusätzliche Heizquelle von den zum Heizen der Tiegel benutzten Heizquellen vorgewärmt werden.

Es ist ein Ziel der Erfindung, es möglich zu machen, daß die Formen und Tiegel kopfüber kippen, wobei das Glas in die Formen gegossen wird. Dazu ist der bügelförmige Tiegelträger an einem ebenfalls bügelförmigen Formträger drehbar gelagert und es ist eine Klinke vorgesehen, welche die gegenseitige Winkelstellung der beiden Träger je nach der Richtung der Schwerkraft mit 0° oder etwa 30° festlegt. Die Mittel zum Ausgießen der Schmelze sind ferner so ausgestaltet, daß während des Ausgießvorganges die Tiegel und Formen von der feststehenden Heizvorrichtung wegbewegt werden. Das hat zugleich den Vorteil, daß wahlweise mit derselben Vorrichtung feste Proben oder flüssige Lösungen hergestellt werden können. Der Wechsel von einem Produkt zum anderen kann rasch und ohne Schwierigkeiten dadurch vorgenommen werden, daß man den jeweiligen Behälter, der das Glas aufnehmen soll, wechselt, d. h. z. B. die Form aus ihrem Halter entnimmt und einen Becher aufstellt oder umgekehrt.

Weitere Einzelheiten zur konstruktiven Ausgestaltung der Mittel zum Ausgießen der Schmelze ergeben sich aus den Ansprüchen 13 und 14 und aus dem Ausführungsbeispiel. Wesentlich ist dabei, daß derselbe Antrieb, der die Tiegel während des Schmelzvorganges hin- und herschwenkt, auch zum Ausgießen herangezogen wird, indem man ihn länger in einer Richtung laufen läßt. Eine besondere Klinke gibt dann die Wendearme frei, an denen die beiden Träger gelagert sind, so daß ein Zahnrad, welches über einen Zahnbogen abrollt, die Wendearme in einer genau steuerbaren Weise schwenkt.

Im Falle von gasbetriebenen Brennern als Heizvorrichtung wird vorgeschlagen, daß Mittel zum Einblasen von Sauerstoff am unteren Teil der Brenner vorgesehen sind, um die Flammentemperatur zu erhöhen. Eine andere Weiterbildung der vorgeschlagenen Vorrichtung besteht darin, daß Injektoren vorgesehen sind, die während des Erhitzens und Schmelzens Luft oder Sauerstoff in die Tiegel über das Proben/Flußmittel-Gemisch bringen, um es so möglich zu machen, daß korrosive reduzierende Bestandteile in nicht korrosive Oxidbestandteile umgewandelt werden, bevor sie die Tiegel angreifen können. Durch diese Verlangsamung der Korrosionseinflüsse der unbedeutenderen korrosiven Bestandteile, die oft in den Proben enthalten sind, erhöht sich die Lebensdauer der Tiegel. Ferner ist es auf diese Weise möglich, auch nicht glasformende reduzierende Proben, wie z. B. Schwefelerze, Metalle, Katalysatoren, organische Stoffe usw. in gleicher Weise wie Proben von glasbildenden Oxiden zu behandeln, ohne daß diese Proben voroxidiert werden müssen und ohne zu riskieren, daß die Tiegel innen chemisch angegriffen werden.

Ein Problem beim praktischen Einsatz der beschriebenen Vorrichtung besteht schließlich darin, daß die Jod- oder Bromverbindungen, die als Trennmittel der Schmelzmischung zugefügt werden, um ein Anhaften des Glases an Tiegel und Formen zu verhindern, die Tendenz haben, das Glas zu verschmutzen. Die Erfindung sieht deshalb eine selbsttätige Vorrichtung zum Zugeben eines Trennmittels in die Tiegel vor, die das Trennmittel in Form von Pillen enthält, wobei Elektromagnete vorgesehen sind, welche diese Pillen aus den Tassen in die Tiegel schieben. Damit ist es möglich, daß Trennmittel erst kurz bevor das Glas gegossen wird zugegeben werden. Dann ist nämlich seine Wirkung stärker, so daß auf diese Weise das erforderliche Quantum an Trennmittel beträchtlich herabgesetzt und die daraus resultierende Kontaminierung der Probe verringert werden kann im Vergleich mit den nach dem Stand der Technik verfügbaren Vorrichtungen, bei denen vor dem Aufheizen ein hoher Überschuß an Trennmittel von Hand zugegeben wird.

Oben wurde das Hin- und Herschwenken der Tiegel als bevorzugte Bewegungsform dargestellt. Haben die Tiegel jedoch, wie eingangs ebenfalls erwähnt, eine Einwölbung am unteren Ende ihrer Wandung, so sollen diese Tiegel nur in eine geneigte Lage gebracht werden, dort verharren und um ihre geneigte Mittelachse in einer Richtung gedreht werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung. Im einzelnen zeigt

Fig. 1a eine Vorderansicht einer Maschine zur Herstellung von Glasproben mit drei Brennern, und zwar zur Herstellung von zwei Glasscheiben (links) und einer Lösung (rechts),

Fig. 1b einen Querschnitt der Maschine nach Fig. 1a, wobei die Schnittebene durch einen Brenner geht,

Fig. 2a eine stirnseitige Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Maschine, wobei der Mechanismus zum Antrieb der Tiegel und Formen gezeigt ist,

Fig. 2b eine Vorderansicht des in Fig. 2a gezeigten Antriebsmechanismus,

Fig. 3a eine räumliche Darstellung der Halterung für die Tiegel,

Fig. 3b eine räumliche Darstellung der Halterung für die Formen,

Fig. 4 Querschnitte eines Schmelztiegels mit einer Einwölbung in seinem Boden, und zwar in zwei Endstellungen während der Neigung um eine horizontale, den Tiegel durchsetzende Achse,

Fig. 5 einen Querschnitt einer anderen Ausführungsform eines Schmelztiegels mit einer Reihe von Einwölbungen im Boden und

Fig. 6 einen Querschnitt eines anderen Schmelztiegels mit einer Einwölbung im unteren Teil der Wand.

Die Vorrichtung nach den Fig. 1a bis 3b umfaßt eine Anordnung von mit Gas betriebenen Brennern 1 (in der Zeichnung sind nur drei gezeigt, es ist jedoch zu unterstellen, daß jede geeignete Anzahl vorgesehen werden kann, solange die Vorrichtung funktionsfähig ist), welche alle über ein elektromagnetisch betätigtes Gasventil 3 an eine Hauptgasleitung 2 angeschlossen sind. Das Gasrohr ist seinerseits in an sich bekannter Weise an eine (in der Zeichnung nicht dargestellte) Gasversorgung angeschlossen. Der Gasdruck wird durch einen Durchflußregler 88 und einen Druckdetektor 89 geregelt.

Über jedem Brenner 1 befindet sich ein speziell gestalteter Tiegel 4, welche nachstehend im einzelnen beschrieben werden und in bekannter Weise mittels eines U-förmigen, gabelartigen Tiegelhalters 5 über jedem Brenner 1 gehalten werden.

Über jedem Tiegel 4 befindet sich eine von einem Formhalter 7 gehaltene Form 6. Dies bedeutet, daß wenn die Absicht besteht, aus dem geschmolzenen Material Scheiben zu formen, die gleiche Anzahl Tiegel 4 und Formen 6 vorhanden sind. Mit anderen Worten, zu jedem Tiegel 4 gehört eine zugeordnete Form 6.

Die Vorrichtung umfaßt ferner ein Grundgestell 50. Die Formen 6 werden getragen von einem Formträger 9 in Gestalt eines U- förmigen Bügels, welcher in der in Fig. 1a gezeigten Weise in dem Grundgestell 50 gelagert ist. An dem Formträger 9 sind die gabelförmigen Formhalter 7 mit Schrauben 81 befestigt und die Formen 6 werden unmittelbar von den Formhaltern 7 gehalten. Wie unten noch erläutert wird kann sich der Formträger 9 drehen und zu diesem Zweck ist er mit Achszapfen 33 und 52 versehen, die jeweils in den Schenkeln 53 und 54 des Formträgers 9 befestigt sind und so die Rotationsachse 55 des Formträgers bestimmen. Wie in Fig. 3b gezeigt sind die Formen 6 mit gegenseitigen Abständen in einer Reihe dem Mittelteil des Formträgers 9 entlang ange­ bracht, so daß die Rotationsachse 55 des Formträgers sich unter den Formen erstreckt.

Bevor die Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie in den Zeichnungen dargestellt ist, fortgesetzt wird, sollte der Tiegel beschrieben werden, der eines der Hauptmerkmale der Erfindung darstellt. Insgesamt gesehen zeigt der Tiegel 4 eine Standardkonstruktion d. h. er ist im wesentlichen umgekehrt kegelstumpfförmig. Es ist jedoch wesentlich, daß er wenigstens eine nach innen vorstehende Vorwölbung aufweist. Bei dem Modell, welches bei der dargestellten Vorrichtung benutzt ist, ist die innere Einwölbung gerundet und kegelförmig. Bei dem Modell nach Fig. 4 ist eine zentrale innere Einwölbung 57 vorgesehen, welche gerundet und konisch geformt ist. Die Einwölbung ist am Boden des Tiegels zentral angeordnet. Bei dem in Fig. 5 dargestellten Modell ist eine Reihe von drei ähnlichen innen gerundeten konischen Einwölbungen 57 in den Boden des Tiegels 4 eingeformt. Man kann erkennen, daß diese Einwölbungen engere Rinnen 58 zwischen sich und den Wänden 59 des Tiegels ergeben.

Aus den Fig. 1a, 1b, 2a und 2b wird ersichtlich, daß der Formträger 9 mit einem Tiegelträger 8 gekuppelt ist und daß der letztere eine Mehrzahl von Tiegelhaltern 5 umfaßt, die zahlen­ mäßig den Tiegeln 4 entsprechen und die dazu dienen, die Tiegel in Gegenüberstellung zu den Formen 6 zu halten. Genauerhin positioniert eine Klinke 35 die Tiegel beim Schmelzen des Materials unmittelbar unter den Formen.

Die Vorrichtung kann zur Herstellung von Scheiben dienen, wobei im vorliegenden Falle Formen 6 verwendet werden. Wenn andererseits die Analyse der Probe nach deren Umwandlung in eine flüssige Lösung ausgeführt werben muß, dann wird das in einem Tiegel 4 vorhandene geschmolzene Material in einen Becher 10 gegossen, der vor jedem Brenner 1 aufgestellt ist (in den Fig. 1a und 1b ist nur einer gezeigt). Mit konventionellen Mitteln wird der Inhalt des Bechers 10 umgerührt. Im Beispiel ist ein Magnetmotor 11 unter dem Becher angeordnet, der eine in die Lösung eingelegte Magnetstange 12 bewegt.

Zum Ausgießen der Tiegel 4 wird den Achszapfen 33, 52 eine Dreh­ bewegung erteilt und dadurch wird der Tiegelträger 8 gedreht. Diese Drehbewegung sollte dazu ausreichen, den Tiegeln eine solche Neigung zu geben, daß das geschmolzene Material in die Formen 6 fließt.

Aus den Fig. 2a und 2b ergibt sich, daß die dargestellte Vorrichtung einen Schwenkarm 15 enthält, an dessen oberem Ende ein Zahnsegment 14 angeformt ist. Ein Zahnrad 13, das auf dem Achszapfen 33 gelagert ist, steht in Eingriff mit dem Zahnsegment 14 und wirkt somit auf den Schwenkarm 15. Der Schwenkarm 15 ist an einem feststehenden Lagerzapfen 16 gelagert. Am unteren Ende des Schwenkarms 15 befindet sich ein Stift 60. An dem Grund­ gestell 50 ist ein Klinkenhebel 19 um einen Achszapfen 61 drehbar gelagert. Der Klinkenhebel 19 weist eine Aussparung 62 auf, in welche der Anschlagstift 60 einfallen kann. Während des Schmelzvorgangs steht die Aussparung 62 des Klinkenhebels 19 außer Eingriff mit dem Anschlagstift 60 und erlaubt so eine freie Schwenkbewegung des Schwenkarms 15 um den Lagerzapfen 16.

Ferner ist ein Wendearm 22 vorgesehen, der ebenfalls an dem Lagerzapfen 16 gelagert ist. Am oberen Ende des Wendearms 22 ist das Zahnrad 13 frei drehbar gelagert. Am unteren Ende des Wendearms 22 ist ein Stift 32 angeordnet, der in eine randoffene Aussparung 66 des Klinkenhebels 19 hineinragt. Wenn der Schwenk­ arm 15 durch den Klinkenhebel 13 blockiert ist, steht der Stift 32 mit der Aussparung 66 des Klinkenhebels 19 außer Eingriff und läßt eine freie Schwenkbewegung des Wendearms 22 um den Lager­ zapfen 16 zu. Ein Antriebssystem mit zwei Riemenscheiben 17 und 23 und einem Motor 25 treibt das Zahnrad 13 an. Das hat zur Folge, daß das Zahnrad 13 sich auf dem Zahnsegment 14 abwälzt und dabei eine ausreichende Rotation des Formträgers 9 hervorruft um die Formen 6 umzudrehen, so daß sie den Inhalt der Tiegel auf­ nehmen können.

Im folgenden wird der Antriebsmechanismus 17, 23 beschrieben, der abwechselnd die Hin- und Herbewegungen der Arme 15 und 22 verur­ sacht. Der Motor 25 ist koaxial mit dem Lagerzapfen 16 ange­ ordnet, jedoch nicht mit letzterem verbunden. Der Motor 25 ist ein Schrittmotor und dreht sich nach Maßgabe einer Mikroprozessor- Motorsteuerung (nicht gezeigt) rechts und links. Wenn der Wende­ arm 22 an seinem Stift 32 mit dem Klinkenhebel 19 in Eingriff steht, werden die Formen und Tiegel wie in Fig. 4 gezeigt dauernd im Wechsel nach rechts und links geneigt, um das darin enthaltene Material zu schmelzen und zu homogenisieren.

Die Anordnung des Wendearmes 22, sie ergibt sich aus den Fig. 2a und 2b, ist so getroffen, daß er eine weit ausladende Schwenk­ bewegung nach links ausführen kann. Die Tiegel 4 werden so weit gedreht, daß sich ihr Inhalt in die Formen 6 ergießt und danach kehren sie in ihre Normalstellung zurück um weiteres Material zu schmelzen.

Mit Bezug auf die Fig. 1a und 1b wird darauf hingewiesen, daß eine Vorrichtung zur Zugabe eines Trennmittels in jeden Tiegel während des Schmelzvorgangs vorgesehen ist. Die Vorrichtung umfaßt eine Tasse 72, die das Trennmittel, z. B. KJ in Form von Pillen enthält. Ein Elektromagnet 31 dient dazu, die Tassen 72 gerade über die Tiegel zu bewegen und ein zweiter Elektromagnet 74 dient dazu, den Tassenhalter 73 nach rechts zu bewegen und plötzlich anzuhalten, so daß die Tabletten aus dem nicht be­ netzenden Wirkstoff in die Tiegel fallen. Ein Luftdämpfer 71 dient zur Steuerung der Geschwindigkeit der Tasse.

Fig. 2a zeigt, daß der Formträger 9 bei 33 bezüglich des Tiegel­ trägers 8 drehbar gelagert ist. Eine Klinke 35 dient zur Aus­ richtung des Formträgers 9 in dem Tiegelträger 8 in gewöhnlich paralleler Stellung, wobei die Formen 6 in der dargestellten Weise Öffnung zu Öffnung den Tiegeln 4 gegenüberstehen.

In einigen Fällen mag es vorzuziehen sein, die Analyse des Materials mittels einer flüssigen Lösung vorzunehmen. In einem solchen Fall wird, statt den Inhalt der Tiegel 4 in die Formen 6 zu gießen, dieser Inhalt in Becher 10 gegossen, die in bekannter Weise auf dem Grundgestell 50 angeordnet sind (Fig. 1a und 1b). Wie oben schon erwähnt ist vorgesehen, die flüssige Lösung mittels eines Magnetmotors 11 zu rühren. Wenn beabsichtigt ist, das ausgegossene Material in einer Flüssigkeit aufzulösen, werden die Formen 6 vom Formträger 9 abgenommen, so daß beim Wenden der Tiegel 4 die Schmelzen direkt in die Becher 10 gegossen werden.

Bei Benutzung des in Fig. 6 dargestellten Tiegels, der eine innere Einwölbung 57 an seiner unteren Wandpartie hat, mag es vorzuziehen sein, den Inhalt des Tiegels anders zu rühren. In diesem Fall wird der Tiegel in einer gegenüber der Vertikalen geneigten Winkelstellung nach Fig. 6 gehalten und ein an sich bekanntes mechanisches System versetzt den Tiegel in Rotation um seine Achse, während er diesen Winkel beibehält.

Obwohl oben erwähnt wurde, daß das Beheizen der Tiegel mit Hilfe von Gasbrennern erfolgt, die unter jedem Tiegel angeordnet sind, versteht es sich von selbst, daß auch jede andere Heizeinrichtung benutzt werden kann, so z. B. eine Elektroheizung. Für große Höhen, wo die Flammentemperaturen niedriger sind als in Meeres­ höhe, wurden Temperaturerhöher erfunden, um den unteren Teil der Brenner 1 mit zusätzlichem Sauerstoff zu versorgen. Dieses Zubehör umfaßt einen Mantel 85, ein Verteilerrohr 86 und ein Ventil 87 und ist an einer Sauerstoffversorgung angeschlossen.

Schließlich kann die Absicht bestehen, Sauerstoff oder Luft in die Schmelzen einzuführen. Hierfür ist ein Kanal 28 vorgesehen, der zu jedem einzelnen Tiegel 4 führt und in bekannter Weise an eine Luft- oder Sauerstoffversorgungsleitung 29 über das Ventil 70 angeschlossen ist.

Die Vorrichtung arbeitet nach folgendem Prinzip. Der Mischtiegel ist der in Fig. 4 gezeigte. Seine Form ist im wesentlichen die gleiche wie bei konventionellen Tiegeln mit Ausnahme der ausge­ rundeten kegelförmigen Einwölbungen 57 am Boden. Während des Schmelzvorgangs, solange der Tiegel auf eine Seite geneigt ist, beispielsweise nach links, bewegt sich das geschmolzene Glas oder das teilweise geschmolzene Gemisch auf diese Seite und nimmt den mit 58A bezeichneten Raum ein; wenn der Tiegel auf die andere Seite geneigt wird, nämlich nach rechts, bewegt sich die geschmolzene Masse in einen ähnlichen, mit 58B bezeichneten Raum, wobei sie jedoch gezwungen ist, um die Einwölbung 57 herum durch die engeren Zwischenräume 58 zu fließen. Dabei muß die fließ­ fähige Masse ihre Gestalt beträchtlich verändern, wodurch Konvek­ tionsströme in ihr hervorgerufen werden. Die Formveränderung entspricht derjenigen, die beim Gießen der Schmelze von einem Behälter in einen anderen auftritt. Es sind nur wenige solcher Übertragungen nötig, um die Schmelze durchgreifend zu homoge­ nisieren. Bei dem hier vorgeschlagenen Schmelzvorgang zur Herstellung von Proben wurde beobachtet, daß Partikel der Probe manchmal Ansammlungen bilden, die nur langsam in die Schmelze aufzulösen sind, obwohl sie einer sehr heftigen Bewegung aus­ gesetzt werden. Bei Anwendung der Kombination aus einem wirksam mischenden Tiegel nach Fig. 4 und einem langsamen wiederholten Neigen wurde beobachtet, daß solche Ansammlungen jedesmal wenn sie gezwungen werden, sich um die Einwölbungen herum zu bewegen in kleinere und kleinere zerbrechen. Andererseits wurde beobachtet, daß bei einem Tiegel, der keine Einwölbung am Boden oder am unteren Wandabschnitt hat, diese Aggregate nur auf dem geschmolzenen Flux schwimmen und sich bei jedem Neigungszyklus nur leicht bewegen, woran man sehen kann, daß ein reines Neigen zum Mischen nicht wirksam genug ist.

Die Tiegel können auch andere Formen als die in Fig. 4 gezeigten haben. Das einzige Erfordernis besteht darin, daß sie schmale Durchgänge haben durch die die Schmelze passieren muß, wenn sich die Tiegel bewegen. Ein anderes Beispiel eines sehr wirksam mischenden Tiegels ist in Fig. 5 gezeigt, welcher Tiegel um eine sich parallel zu einer Reihe von Einwölbungen erstreckende Achse geschwenkt wird. Der Tiegel nach Fig. 6 muß geneigt und dann einer Rotation um seine Mittelachse unterworfen werden.

Die mechanische Vorrichtung zum Neigen der Tiegel während des Schmelzvorgangs und zum Gießen des geschmolzenen Glases ist in den Fig. 2a und 2b gezeigt. Während des periodischen Neigens wird der Stift 32 an dem Wendearm 22 in der Aussparung 66 des Klinkenhebels 19 gehalten, um den Wendearm an einer Bewegung zu hindern. Da die Breite des Klinkenhebels 19 so bemessen ist, daß stets einer der Stifte 32 oder 60 frei sein muß, während der andere sich in seiner Aussparung 66 bzw. 62 befindet, kann sich der Schwenkarm 15 frei bewegen. Der Motor 25 läuft ständig mit geringer Geschwindigkeit und abwechselnder Drehrichtung ent­ sprechend der Mikroprozessor-Steuerung. Da die Tiegel 4 und Formen 6 fest mit dem Zahnrad 13 verbunden sind, neigen sie sich abwechselnd nach links und rechts, bleiben aber an derselben Stelle über den Brennern 1 und bewirken so ein Vermischen des Tiegelinhalts solange er schmilzt. Das Zahnsegment 14 wird vom Zahnrad 13 angetrieben und nimmt den Schwenkarm 15 im Leerlauf nach links und rechts mit.

Kurz vor dem Guß des geschmolzenen Glases wechselt der Motor seine Drehrichtung nicht mehr, so daß der Stift 60 an der An­ schlagflanke 80 des Klinkenhebels 19 angehalten wird. Die dadurch auf den Klinkenhebel ausgeübten Kräfte heben diesen an, wodurch der Schwenkarm 15 und das Zahnsegment 14 in einer Fixposition gesperrt werden und das periodische Neigen der Tiegel beendet wird. Gleichzeitig wird der Wendearm 22 freigegeben, so daß das Zahnrad 13 über das Zahnsegment rollt und dabei die Tiegel mitnimmt, wobei diese überkippen und ihren Inhalt in einer Ent­ fernung von den Brennern 1 ausgießen.

Das Lagersystem für die Formen 6 ist in den Fig. 2a, 2b, 3a und 3b gezeigt. Die Formhalter 7 sind mit Hilfe von Schrauben 81 fest an dem Formträger 9 angebracht, der seinerseits mit dem Zahnrad 13 fest verbunden ist, so daß die Tiegel sich abwechselnd nach links und rechts neigen, wenn das Zahnrad sich um seine Achse dreht. Die Tiegelhalter 5 sind fest an dem Tiegelträger 8 angebracht, der an zwei Stellen 34 an den Achszapfen 33 und 52 drehbar gelagert ist. Normalerweise stehen die Träger 8 und 9 während des, Schmelz­ prozesses parallel zueinander wie in Fig. 2a gezeigt, wobei der Tiegelträger 8 vom Formträger 9 getragen wird. Während der Auf­ heizung befinden sich die Formen in verkehrter Stellung über den Tiegeln; beim Gießen rotieren die Formen mit dem Tiegeln um die Achse des Zahnrads 13, welches über das Zahnsegment 14 abrollt (Fig. 2a). Die Bewegung endet, wenn die Formen sich um 180° nach links gedreht, unter die Tiegel bewegt und wieder eine horizontale Stellung erreicht haben. Während dieser Bewegung liegt die Klinke 35 an einem Stift am Rahmen (nicht gezeigt) an, der den Stift 82 aus der Aussparung 83 freigibt; die Schwerkraft wirkt in einer solchen Richtung, daß die Träger 8 und 9 sich von einander trennen und der Stift 82 sich zu der Öffnung 84 bewegt, so daß die Tiegel einen Winkel von 30° zu den Formen einnehmen, wenn der Guß stattfindet.

Wenn der Schmelzvorgang den Zweck hat, flüssige Lösungen herzu­ stellen, dann ist die Bewegung der Tiegel dieselbe wie zuvor beschrieben, es werden aber keine Formen benutzt; statt dessen wird ein Becher 10, der eine Flüssigkeit, die Glas auflöst, enthält, so angeordnet, daß er das geschmolzene Glas aufnehmen kann. Die Auflösung des Glases wird erreicht durch heftige Bewegung der Lösung mit irgendwelchen konventionellen Mitteln, wie beispielsweise einem magnetischen Rührer.

Bezugszeichenliste

 1 Brenner
 2 Hauptgasleitung
 3 Gasventil
 4 Tiegel
 5 Tiegelhalter
 6 Form
 7 Formhalter
 8 Tiegelträger (U-förmig)
 9 Formträger (U-förmig)
10 Becher
11 Magnetmotor
12 Magnetstab
13 Zahnrad
14 Zahnsegment
15 Schwenkarm
16 Lagerzapfen
17 Riemenscheibe
19 Klinkenhebel
22 Wendearm
23 Riemenscheibe
25 Motor
28 Kanal
29 Versorgungsleitung
31 Elektromagnet
32 Stift
33 Achszapfen
34 Lagerstelle
35 Klinke
50 Grundgestell
52 Achszapfen
53 Schenkel
54 Schenkel
55 Achse
57 Einwölbung
58 Rinne
58A Raum
58B Raum
59 Wand
60 Stift
61 Achszapfen
62 Aussparung
66 Aussparung
70 Ventil
71 Luftdämpfer
72 Tasse
73 Tassenhalter
74 Elektromagnet
80 Anschlagflanke
81 Schraube
82 Stift
83 Aussparung
84 Öffnung
85 Mantel
86 Verteilerrohr
87 Ventil
88 Durchflußregler
89 Druckdetektor

Claims (18)

1. Vorrichtung zum Schmelzen von Feststoffen, zum Durchmischen der Schmelze und zum Vergießen der Schmelze zu Feststoffproben mit mehreren Tiegeln, bestehend aus einem drehbaren Tiegelträger, Mitteln zum Anbringen der Tiegel an diesem Tiegelträger, wenigstens einer Heizvorrichtung sowie mit dem drehbaren Tiegelträger verbundenen Mitteln zum Ausgießen der Schmelze in Behälter, wobei die Tiegel zum Schmelzen erhitzt und zum Durchmischen in Bewegung versetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Tiegel (4) wenigstens eine innere Einwölbung (57) aufweist, durch die im Innern des Tiegels (4) enge Durchlässe (58) zur Steigerung der Homogenisierungsgeschwindigkeit des zu schmelzenden Gemisches gebildet werden, daß eine Vorrichtung (13, 14, 15) zum Bewegen der Tiegel (4) vorhanden ist, die auf die besondere Ausbildung der Tiegel (4) so abgestimmt ist, daß der geschmolzene Inhalt infolge der ständigen Bewegung durch die engen Durchlässe (58) getrieben wird, um die Stoffe in den Tiegeln homogen zu verteilen, wobei die Heizvorrichtung (1) nicht bewegt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiegel am Boden eine gerundete kegelförmige Einwölbung (57) aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiegel an ihrem Boden mehrere gerundete kegelförmige Einwölbungen (57) aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiegel wenigstens eine gerundete Einwölbung (57) am unteren Ende ihrer Wandung (59) aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Bewegen der Tiegel Mittel einschließt mit dem Zweck die Tiegel fortwährend nach links und rechts zu neigen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiegelträger (8) als U-förmiger Bügel ausgebildet und drehbar in einem Grundgestell (50) angeordnet ist, wobei die eine Drehachse (55) definierenden Achszapfen (33, 52) die beiden Schenkel des U-förmigen Bügels lagern, und daß die Tiegel mit Hilfe von U-förmigen gabelartigen Haltern (5) an dem Tiegelträger (8) angebracht sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiegel (4) mit gegenseitigen Abständen in einer Reihe parallel zum Mittelteil des Tiegelträgers (8) angeordnet sind, so daß die Drehachse (55) des Tiegelträgers sich durch die hintereinander gereihten Tiegel erstreckt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter als Becher (10) ausgebildet sind, welche eine die geschmolzenen Stoffe auflösende Flüssigkeit aufnehmen können.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter als Formen (6) ausgebildet sind und daß der Tiegelträger (8) an einen Formträger (9) gekuppelt ist, der mehrere Formhalter (7) aufweist, welche die Formen (6) in einer den Tiegeln (4) gegenüberliegenden Stellung halten.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Formen (6) beim Schmelzen der Stoffe unmittelbar über den Tiegeln (4) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der bügelförmige Tiegelträger (8) an einem ebenfalls bügelförmigen Formträger (9) um die Achse (55) drehbar gelagert ist, wobei eine Klinke (35) vorgesehen ist, ,welche die gegenseitige Winkelstellung der beiden Träger mit 0° und etwa 30° festlegt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ausgießen der Schmelze Antriebsmittel aufweisen, welche den Tiegelträger (8) und den Formträger (9) um die Achse (55) drehen und mit der Unterseite nach oben wenden, um das geschmolzene Material in die Formen (6) zu gießen, und gleichzeitig mittels zweier Wendearme (22) um zu der Achse (55) parallele Lagerzapfen (16) schwenken, um die Tiegel (4) und Formen (6) von der Heizvorrichtung zu entfernen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendearme (22), an ihren oberen Enden Lager für die Achszapfen (33) des Formträgers (9) bilden, daß wenigstens ein Wendearm (22) an seinem unteren Ende einen Stift (32) aufweist, daß ein um einen festen Achszapfen (61) drehbarer Klinkenhebel (19) vorgesehen ist, der eine Aussparung (66) für den Stift aufweist, wobei der Wendearm (22) blockiert ist, wenn der Stift (32) in die Aussparung (66) eingreift, und daß auf die Achszapfen (33) wirkende Antriebsmittel vorgesehen sind, welche den Trägern (8, 9) eine hin und her gehende Drehbewegung erteilen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Schwenkarm (15), der um einen der Lagerzapfen (16) schwenkbar ist und am oberen Ende ein Zahnsegment (14) angeformt hat, ein Zahnrad (13), das auf einem der Achszapfen (33) befestigt ist und mit dem Zahnsegment (14) kämmt, einem Stift (60) am unteren Ende des Schwenkarms (15) einer weiteren Aussparung (62) an dem Klinkenhebel (19) auf der der Aussparung (66) gegenüberliegende Seite, wobei der Schwenkarm (15) blockiert ist, wenn der Stift (60) in die Aussparung (62) eingreift, und durch eine derartige Anordnung, daß der Klinkenhebel (19) den Schwenkarm (15) und den Wendearm (22) wechselweise blockiert und freigibt, so daß während des Schmelzvorgangs der Wendearm (22) blockiert ist und der Schwenkarm (15) infolge des Eingriffs des Zahnrades (13) in das Zahnsegment (14) eine hin- und hergehende Leerlaufbewegung ausführt und während des Ausgießvorganges der Antrieb die Drehrichtung, welche den Stift (60) einer Anschlagflanke (80) des Klinkenhebels nähert, beibehält, der Stift (60) auf die Anschlagflanke (80) trifft und den Klinkenhebel (19) anhebt, der Schwenkarm (15) blockiert, das Zahnrad (13) sich nunmehr auf dem Zahnbogen (14) abwälzt und den frei gewordenen Wendearm (22) schwenkt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung gasbetriebene Brenner (1) umfaßt und daß Mittel zum Einblasen von Sauerstoff (85) am unteren Teil der Brenner vorgesehen sind, um die Flammentemperatur zu erhöhen.

16. Vorrichtung nach den Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem Luft- oder Sauerstoff- Versorgungsrohr (29) verbundener Kanal (28) vorgesehen ist, der zu jedem der Tiegel führt und daß Mittel zum Einleiten von Luft oder Sauerstoff in die Tiegel beim Schmelzen vorgesehen sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Zugeben eines Trennmittels für jeden Tiegel (4) eine Tasse (72) vorsieht, die das Trennmittel in Form von Pillen enthält und daß Elektromagnete (31, 74) vorgesehen sind, welche diese Pillen aus den Tassen in die Tiegel schieben.

18. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Bewegen der Tiegel Mittel umfaßt, mit denen die Tiegel in eine zur Vertikalen geneigte Lage gebracht werden können, und Mittel zum Drehen der Tiegel um ihre Mittelachse, solange sie sich in dieser geneigten - Stellung befinden.