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Drehrohrofen für erhöhten Innendruck.
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Bei vielen chemischen Herstellungsverfahren bedient-man sich eines
Drehrohrofens, der es gestattet, einen ununterbrochenen, für den praktischen Bedarf
im großen geeigneten Betrieb durchzuführen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen derartigen Drehrohrofen mit hohem
Innendruck zu betreiben, wie es insbesondere bei der Herstellung von Nitroden und
Karbiden erforderlich ist. Es sind allerdings bereits Drehrohröfen bekannt, in derem
Inneren ein Überdruck herrscht, wie er etwa durch das für die Verbrennungsvorgänge
notwendige Gebläse erzeugt wird, also in der Größenordnung von I bis 2 Atm. Dagegen
ist bisher noch nicht die Aufgabe gestellt und gelöst worden, einen Drehrohrofen
für höhere Drucke, beispielsweise von 10 bis 20 Atm. ttntd darüber, zu bauen.
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Bei der Lösung dieser Aufgabe sind vor allem zwei Schwierigkeiten
zu überwinden.
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Erstens ist es bei so hohen Drucken nicht leicht, den Endverschluß
für das Drehrohr so einzurichten, daß er dicht hält und trotzdem die aufeinandergleitenden
Teile nicht mit zu großer Kraft aufeinandergepreßt werden; zweitens macht es Schwierigkeiten,
einen Ofen herzustellen, der auch bei sehr hohen Temperaturen den hohen Überdruck
auszuhalten vermag.
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Gemäß der Erfindung wird die erste Schwierigkeit dadurch überwunden,
daß der auf den feststehenden Endverschluß wirkende Überdruck teils durch starre,
teils durch elastische Widerlager aufgenommen wird; die zweite Schwierigkeit dadurch,
daß das Drehrohr doppelwandig ausgeführt wird, wobei nur die innere Wandung geheizt
wird, während der äußere kühl bleibende Teil der Wandung den Druck aufnimmt.
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In den Abb. I bis3 ist die Anordnung des Endverschlusses gemäß der
Erfindung schematisch dargestellt. Das Drehrohr 1 ist mit zwei Zahnkränzen 2 versehen,
in die Zahngetriebe 3 eingreifen, die das Rohr I dauernd in Drehung versetzen. Der
Endverschluß wird durch einen Rohrstutzen 4 gebildet. Die Kraft, mit welcher der
Innendruck diesen Rohrstutzen hinauszudrücken bestrebt ist, wird durch einen Bund
5 aufgenommen, welcher sich gegen die Stirnwand des Drehrohres I anlegt. Der Rohrstutzen
4 stützt sich mit seinem anderen Ende gegen eine Brücke 6, die mit der entsprechenden
Brücke 7 am anderen
Ende des Drehrohres durch zwei kräftige Spiralfedern
8 verbunden ist. Die Brücke 6 ist mit einer Bohrung versehen, so daß durch den Rohrstutzen
4 das Druckgas eingeblasen werden kann. Die Federn 8 werden durch die Schraubenbolzen
9 so weit gespannt, daß der Druck zwischen dem Bund 5 und der Stirnwand des Drehrohres
I auf ein erträgliches Maß herabgesetzt wird. Gänzlich verschwinden darf der Druck
zwischen diesen beiden Teilen nicht, und zwar einmal der Abdichtung wegen, anderseits
aber auch deswegen nicht, weil bei einer noch so geringen Lockerung zwischen beiden
Teilen Staubteilchen und Verunreinigungen zwischen diegleitenden Flächen gelangen,
die diese Flächen bald zerstören.
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Anderseits darf die Pressung zwischen, den gleitenden Teilen nicht
zu hoch werden, da sonst die auftretenden Reibungskräfte gar nicht zu überwinden
wären. Die richtige Einstellung der Federn 8 ist also eine Vorbedingung für den
störungsfreien Betrieb. Ein Nachteil der Ausführung nach Abb, 1 liegt nur darin,
daß selbst die sorgfältigste Einstellung der Federn 8 nutzlos ist, wenn der Druck
im Innern des Drehrohres sich ändert.
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In Abb. 2 ist daher ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem
die elastische Kraft der Federn 8 ersetzt ist durch ein Gaspolster, das durch den
im Innern des Rohres 1 herrschenden Druck selbst gebildet wird. Der Endverschluß
wird hierbei durch einen Rohrstutzen 10 gebildet, auf dessen äußeres Ende ein Kolben
II aufgesetzt ist. Dieser gleitet in einen Zylinder I2, der mit dem entsprechenden
Zylinder auf der anderen Seite des Drehrohres I durch einen starren Rahmen 13 verbunden
ist. Durch die Bohrung 14 am äußeren Ende des Zylinders wird das Druckgas eingeblasen.
Der ringförmige Querschnitt des Kolbens ru ist so bemessen, daß der auf ihn wirkende
Druck etwas geringer ist als die Kraft, mit welcher der Innendruck den Rohrstutzen
10 nach außen zu drücken bestrebt ist.
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Wächst diese Kraft infolge steigenden Drukkes, so wächst auch die
Kraft, die auf den Kolben 11 nach innen wirkt. Die Kraft, mit der der Bund 5 des
Stutzens an die Stirnwand des Rohres I angepreßt wird, ändert sich bei wechselndem
Betriebsdruck infolgedessen nur in geringen Grenzen.
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Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 ermöglicht es, diesen Anpreßdruck
auch noch regeln zu können. Die Abdichtung des Gaspolsters durch den Kolben 11 ist
ersetzt durch eine Abdichtung durch die federnde Membran 15> die mit ihrem äußeren
Rande am Zylinder I2, mit ihrem inneren Rande am Stutzen 10 befestigt ist: Der Zylinder
I2 ist dabei nicht an einem starren Rahmen, sondern an einer Brücke I6 befestigt,
die mit der Brficlve I7 auf der anderen Seite-des Drehrohres durch Schraubenbolzen
I8 verbunden ist. Werden die Schraubenbolzen angezogen, so kommt die Federkraft
der Membran I5 zur Wirkung und verringert den Anpreßdruck des Bundes 5.
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Anderseits kann durch Nachlassen der Schraubenbolzen I8 der Anpressungsdru4'
vergrößert werden.
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Abb. 4 zeigt die weitere Ausführuizg der Erfindung. Der drehbare
Teil des Ofens besteht aus einem inneren Rohr 21 und einem äußeren Rohr 22. Das
Rohr 2I ist unter Freilassung eines schmalen Zwischenraumes von einem Mantel 23
aus hochfeuerfestem Isoliermaterial umgeben. Auf diesem ist ein Band 24. auf, gewickelt,
das zur Heizung durch den elektrischen Strom dient. Dieser wird durch die Schleifringe
25 und die Leitungen26 zugeführt. Die Einschaltung des Zwischenraumes zwischen dem
Rohr 21 und dem Isoliermantel 23 hat den Zwecks, den mittleren Teil des Rohres 2I
möglichst gleichmäßig zu beheizen. Das äußere Rohr22 ist durch eine starke Ausmauerung
mit feuerfesten Steinen 27 vor der Einwirkung der Wärme geschützt, so daß es nicht
durch Temperaturerhöhung in seiner Festigkeit beeinträchtigt wird, und kann überdies
durch Berieselung von außen gekühlt werden. Durch isolierende Zwischen lagen 28
und 29 wird eine Zirkulation der heißen Gase nach den Enden hin verhindert, so daß
die höchste Temperatur auf dem mittleren Teil des Ofens beschränkt bleibt. Das druckfeste
Rohr 22 wird an den Stirnseiten durch je einen Boden 20 abgeschlossen, in den die
Manschette 31 mit der Stopfbuchse 6I und mit dem Dichtungsmaterial 32 eingesetzt
ist.
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Die Stopfbuchse dient zur Abdichtung gegen das feststehende Rohr 33,
welches den Endverschluß bildet. Es ist an seinem inneren Ende mit einem Konus 34
versehen, der sich statt des Bundes 5 in Abb. I bis 3 als Widerlager gegen die mitrotierende
Manschette 31 anlegt. Das elastische Widerlager wird entsprechend der Ausführung
nach Abb. 3 durch ein Gaspolster gebildet, Welches durch die Membran 35 abgeschlossen
ist. Diese Membran ist mit einer Bohrung versehen und an ihrem inneren Rande in
das Rohrstück 36 ein gespannt, das mit dem Endverschluß 33 starr verbunden ist.
Der äußere Rand der Membran 35 ist zwischen dem Gehäuse 37 und seinem Deckel 38
gasdicht gefaßt. Das Gehäuse 37 stützt sich gegen die Brücke 39, die durch Schraubenbolzen
40 mit der Brücke am anderen Ende des Drehrohrofens verspannt ist.
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Durch Einstellung der Schraulzen4I wird die Anpressung zwischen dem
Konus 34 und der Manschette 31 geregelt. Das Gehäuse 37 sowohl wie die Brücke 39
ist mit einer Bohrung versehen, so daß das Druckgas durch das
förmige,
die Enden der Verschlüsse 33 umfassende Stirnwände abgeschlossen. Ein Rohr 53, das
dem Rohr 44 entspricht, dient zur Ableitung der Gase. Wenn das Rohr 44 die gestrichelt
angegebene Länge hat, so empfiehlt es sich, das vorgeheizte Gas durch die ganze
Länge des Ofens zurückzuführen, wobei es durch die punkiert angegebene Öffnung 54
entweichen kann. Das Rohr 43 kann dann zur Aufnahme der Temperaturmeßinstrumente
dienen.