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Schäumvorrichtung für flüssiges Schmelzgut Die Erfindung bezieht sich
auf den Antrieb von Schäumvorrichtungen, wie sie beispielsweise im Hüttenwerk zur
Erzeugung von Bims aus Hochofenschlacke verwendet werden. Derartige Vorrichtungen
bildete man bisher vorwiegend in der Weise aus, daß man eine Anzahl von Schäumkammern
oder -taschen auf dem Umfange eines Rades anordnete, welches unterhalb einer Zuführung
für den Schmelzgutstrom ununterbrochen umläuft. Bei derartigen Vorrichtungen kann
man jedoch, auch wenn sie eine Regelung der Umlaufgeschwindigkeit gestatten, den
Schäumvorgang in den einzelnen Kammern, insbesondere die jeweilige Schaumzeit, nicht
in genügendem Maße beeinflussen. Hierin liegt in erster Linie der Zweck der Erfindung.
Wesentlich für sie ist eine solche Ausbildung der Schäumvorrichtung, daß sich die
einzelne Schäumkammer während des Schäumvorganges unter dem Schmelzgutstrome in
ruhender Stellung befindet und nach Beendigung .des Schäumens gekippt wird, wobei
.das Schäumgefäß selber nach Art einer Waage, einer Wippe oder als umlaufendes Kippgefäß
ausgeführt werden kann. Für eine möglichst vollständige Umwandlung des flüssigen
Schmelzgutes in hochporöses Schaumgut ist ferner die Möglichkeit von Bedeutung,
die Zeit des Schäumens, die Dauer des Stillstandes jeder Einzelkammer während der
Schmelzgut- und Flüssigkeitszuführung zu beeinflussen. Dies erfolgt bei der Schäumvorrichtung
nach der Erfindung durch .die Verbindung eines Kippgefäßes mit einer mechanischen
Antriebsvorrichtung, die es ermöglicht, die Zeit des bei stillstehender Schäumkammer
erfolgenden Schäumens willkürlich zu beeinflussen.
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Auf der Zeichnung sind in Abb. i, 2 und 3 drei Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes in Seitenansicht und teilweise schematischer Darstellung
wiedergegeben.
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Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen ist unterhalb der Mündung einer
Rinne z für schmelzflüssiges Gut, etwa Hochofenschlacke, ein kippbares, durch eine
Trennwand 3 halbiertes Gefäß 2 auf einer hohlen Achse 4 in Lagerböcken 5 gelagert,
an .denen eine die Enden der Achse 4 umschließende Muffe 6 mit einem Anschluß 7
für eine die Schäumflüssigkeit, etwa Wasser, führende Leitung befestigt ist. Die
hohle Achse 4 ist im Innern durch eine in der Ebene der Trennwand 3 liegende Wandung
8 auf ihre ganze Länge halbiert und besitzt beiderseits der Wandung 8 innerhalb
der Muffe 6 liegende Öffnungen 9 und zo, von denen je eine in den beiden Kippstellungen
des Gefäßes 3 in den Bereich des Stutzens 7 gelangen und das Wasser der einen oder
der anderen Hälfte der hohlen Achse 4 zuführen kann, von wo es durch eine größere
Anzahl weiterer Öffnungen, die auf je einer Mantellinie der Achse 4 beiderseits
ihrer Wandung 8 angeordnet sind, in die jeweils oben befindliche Hälfte des Kippgefäßes
(vgl.
die in ausgezogenen Linien dargestellte Lage) eintreten und dem Strahl des flüssigen
Schmelzgutes entgegenspritzen kann.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i ist mit dem Kippgefäß :2 eine
Kurvenscheibe I 1 fest verbunden, die durch eine kreisbogenförmige, mit ihrem Mittelpunkte
in der Kippachse liegende Lauffläche 12 und zwei Anschläge 13, 14 begrenzt wird
und deren Bogenlänge mit dem Kippwinkel übereinstimmt. Auf der Achse 4 ist lose
drehbar eine Kurbel i5 gelagert, die an ihrem Ende eine auf der Fläche 12 der Kurvenscheibe
i i laufende Rolle 16 trägt und mit einer Schubstange 17 gelenkig verbunden ist.
Die Schubstange 17 greift an einer auf einer Welle i9 sitzenden Kurbel i8 an, deren
Halbmesser in einem bestimmten Verhältnis zur Bogenlänge der Fläche 12 der Kurvenscheibe
i i steht. Die Welle i9 trägt ferner ein Schneckenrad 2o, das mit einer Schnecke
21 in Eingriff steht, deren Welle mit der eines Elektromotors 22 starr verbunden
ist. Der Motor 22 ist ein Nebenschlußmotor; zur Änderung seiner Drehzahl ist er
mit einem von Hand zu bedienenden Regelwiderstande 23 ausgerüstet.
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Der während der Dauer des ganzen Schäumvorganges laufende Motor 22
setzt über das Schneckenvorgelege 21, 22 die Kurbel 18 im Sinne des Pfeiles
x in Drehung. Befindet sich das Kippgefäß 2 in seiner mit a bezeichneten Stellung,
während welcher der Schäumvorgang in seiner linken Hälfte stattfindet, so bleibt
das Gefäß so lange in dieser Lage, bis .die Rolle 16 der von der Kurbel 18 angetriebenen
Schubstange 17 auf der Fläche 12 der Kurvenscheibe i i abgerollt ist und gegen deren
Anschlag 13 trifft; bei der weiteren Umdrehung der Kurbel 18 besteht nun zwischen
dem Kippgefäß 2 und der Schubstange 17 eine kraftschlüssige Verbindung, so daß das
Gefäß 2 mitgenommen wird, bis sein Schwerpunkt auf die andere Seite seiner Drehachse
kommt und es unter der Wirkung seines Eigengewichtes und des Gewichtes seiner Füllung
in die strichpunktierte Stellung b gelangt, in der sein Boden eine die Selbstentleerung
der linken Gefäßhälfte bewirkende Schräglage einnimmt. Gleichzeitig ist die rechte
Hälfte des Gefäßes unter die Schlackenrinne i gelangt, so daß sich nun der Schäumvorgang
hier abspielt. Inzwischen hat das Getriebe 16, 17, 18 seine strichpunktiert gezeichnete
Grenzstellung erreicht, aus der sich die Rolle 16 nunmehr im Uhrzeigersinne auf
der Lauffläche i2 der Kurvenscheibe ii bewegt, bis sie gegen den Anschlag 14 stößt
und die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Antrieb und dem Kippgefäß 2 in dieser
Richtung herstellt, worauf ein Kippen des Gefäßes in seine Stellung a erfolgt. Die
Dauer des Schäumvorganges in jeder Stellung des Gefäßes wird durch die Abmessungen
der Getriebeteile 16, i8 und insbesondere durch die Länge der Lauffläche 12 der
Kurvenscheibe i i sowie durch die Drehzahl des Motors 22 bestimmt; eine Regelung
der Schäumzeit ist nun dadurch möglich, daß der den Schäumvorgang beobachtende Bedienungsmann
die Drehzahl des dauernd umlaufenden Motors 22 mittels des Widerstandes 23 in der
erforderlichen Weise verändert.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb.2 ist an dem Kippgefäß 2 unmittelbar
eine Schubstange 24 angelenkt, die mit einer auf einer Welle 25 sitzenden Kurbel
26 gelenkig verbunden ist. Die.Welle 25 trägt ferner ein starr mit ihr verbundenes
Stirnrad 27, das mit einem fest auf seiner Welle 28 sitzenden Stirnrade 29 in Eingriff
steht. Gleichfalls fest auf der Welle 28 sitzt ein Sperrad 30, mit dem eine Sperrklinke
31 in Eingriff treten kann, die an einer lose auf der Welle 28 sitzenden Kurbel
32 angeordnet ist. An der Kurbel 32 greift eine Schubstange 33 an, die mit
einer auf der Welle eines Elektromotors 34 sitzenden Kurbel 35 gelenkig verbunden
ist. Die Zähne des Sperrades 3o sind so gestaltet, daß zwischen dem Stirnrade 29
und der Kurbel 32 nur dann Kraftschluß herrscht, wenn sich die Kurbel
32 im Sinne des Pfeiles y bewegt. Der Motor 34 kann ein sogenannter Bremslüftermotor
für Drehstrom sein, dessen Läufer nur eine bestimmte Winkeldrehung ausführt und
danach wieder stillgesetzt wird. Zu diesem Zwecke ist zwischen der Stromzuführungsleitung
36 und dem Motor 34 ein Schütz 37 angeordnet, das von einer selbsttätigen Schaltuhr
38 in bestimmten Zeitabschnitten ein- und nach kurzer Zeit wieder ausgeschaltet
werden kann und dem Motor 34 für diese Zeit Strom zuführt. Die zwischen zwei Einschaltperioden
des Motors liegende Pause kann durch Stellung der Schaltuhr verändert werden.
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Befindet sich das Kippgefäß :2 (Abb. 2) in seiner Endstellung c, so
nehmen die Getriebeteile 24, 26, 32, 33, 35 ihre mit ausgezogenen Linien gezeichnete
Lage ein; der Schäumvorgang findet in der linken Gefäßhälfte statt. Nach Ablauf
der in der Schaltuhr 38 eingestellten Pause schließt das Schütz 37 den Motorstromkreis,
so daß zunächst der Läufer des Motors 34 und mit ihm die Kurbel 35 eine Drehung
im Sinne des Pfeiles z ausführen, in deren Verlauf die Kurbel auch in die strichpunktiert
gezeichnete Stellung gelangt. Die Kurbel 32 legt hierbei einen entsprechenden
Weg zurück, wobei ihre Sperrklinke 31 das Sperrad 30 und mit ihm das Stirnrad
29 mitnimmt, das diese Bewegung
über das Stirnrad 27 auf die Kurbel
26 überträgt. Die an ihr angreifende Schubstange 24 führt dabei das Gefäß 2 in seine
mit d bezeichnete Endstellung über, in welcher sich der Schaumvorgang in seiner
rechten Hälfte abspielt. Wenn hierbei die Drehung des Gefäßes 2 nach Überschreitung
seiner Mittellage eine Beschleunigung infolge seiner Gewichtswirkung erfährt, so
verhindert das nur in der Drehrichtung des Pfeilesy einen Kraftschluß herbeiführende
Klinkengesperre 30, 3 1 eine den Motor 34 schädigende Rückübertragung dieser
Beschleunigung und auch des unter Umständen zu dämpfenden Stoßes beim Auftreffen
'des Gefäßes auf den Aufhalteklotz 40; außerdem ermöglicht es das Zurückgehen der
Getriebeteile 32, 33, 35 in ihre Anfangsstellung während der zweiten Hälfte der
Motordrehung. Sobald diese erreicht ist-, wird das Schütz 37 durch .die Wirkung
der Schaltuhr 38 stromlos und der Motor stillgesetzt, und zwar so lange, wie es
der Schäunrvorgang erfordert. Die Dauer dieser Pause kann in der Schaltuhr 38 geregelt
und der Eigenart des Schaumvorganges jeweils angepaßt werden. Nach Beendigung der
Pause spielt sich in der Schaltung 37, 38, dem Motor 34, 35 und den Getriebeteilen
29, 30, 31, 32, 33 der gleiche Vorgang ab, der das Zurückkippen des
Gefäßes 2 in die Stellung c zur Folge hat.
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An Stelle der selbsttätigen Schaltuhr 38 können auch zum Schalten
des Schützes 37 ein Ein- und ein Ausschaltdruckknopf vorgesehen sein, die von einem
Bedienungsmann betätigt werden, der dann die Dauer jedes Schaumvorganges nach seinem
Ermessen bestimmen kann.
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Ferner besteht die Möglichkeit, die Vorrichtung nach Abb.2 mittels
eines Gleichstrommotors anzutreiben, der ebenfalls durch eine selbsttätige Schaltuhr
oder ein anderes Schaltwerk über ein Relais und ein Schütz so gesteuert wird, daß
er nach wenigen, das Kippen des Schaumgefäßes herbeiführenden Ankerumdrehungen zum
Stillstand kommt, wobei die Ruhepause des Motors in der Schaltuhr verändert und
dadurch der Schäumv organg geregelt werden kann. Auch kann hierbei eine genaue Steuerung
des Motors durch eine mit dem Kippgefäß in Verbindung stehende Vorrichtung, z. B.
eine Feineinstellung oder Bündigschaltung, wie sie bei Aufzügen u. dgl. verwendet
wird, in Verbindung mit einer Ankerbremsung erzielt werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 dient zum Antrieb des Kippgefäßes
2 ein mit einem Druckmittel, z. B: Druckwasser, betriebener Motor mit einem Zylinder
41, einem Kolben 42 und einer Kolbenstange 43. In der Druckwasserzuleitung 44 ist
ein mittels eines Handgriffes 46 umschaltbares Ventil 45 vorgesehen, dessen Ventilkörper
47 durch einen Kanal 48 die Zuleitung 44 mit einer der beiden zu den Endendes
Zylinders 41 führenden Leitungen 49 oder 5o verbinden kann. Außerdem ist an das
Ventil 45 eine Abflußleitung 51 angeschlossen, die mit den Leicungen 49 bzw. 5o
durch einen Kanal 52 des Ventilkörpers 47 verbunden werden kann. Das Ende der Kolbenstange
43 gleitet mittels eines Kreuzkopfes 53 in einer Geradführung 54 und ist mit einer
Schubstange 55 gelenkig verbunden, deren anderes Ende an einem starr auf der Gefäßachse
4 befestigten Hebel 56 ,angelenkt ist.
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Soll das Gefäß 2 aus seiner Stellung e in die Stellung f gekippt werden,
so wird der Hebel 46 des Ventils 45 in die Stellung g gebracht, so daß der Kanal
48 dem Druckwasser aus der Zufuhrleitung 44 .das Einströmen in die Leitung
50 und den Eintritt in die rechte Hälfte des Zylinders 41 ermöglicht. Dies
hat zur Folge, daß der Kolben 42 sich nach links verschiebt und mit dem Gestänge
43, 55, 56 das Kippgefäß 2 in die Stellung f überführt, so da.ß nunmehr der Schaumvorgang
sich in der rechten Gefäßhälfte abspielt. Das vor dem Kolben 42 befindliche Druckwasser
wird durch die Leitung 49, die über den Kanal 52 des Ventils 45 mit der Leitung
51 in Verbindung steht, ausgeschoben. Nach Beendigung des Schäumens in der rechten
Gefäßhälfte wird der Hebel 46 in die Stellung h umgelegt, und es spielt sich ein
dem beschriebenen entsprechender Vorgang ab, der das Gefäß :2 wieder in die Stellung
e bringt. Die jeweilige Dauer des Schaumvorganges zu bestimmen, liegt hierbei im
Ermessen des den Hebel 46 handhabenden Bedienungsmannes.
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In der gleichen Weise kann das Kippgefäß nach Abb.3 auch durch einen
Motor angetrieben werden, der mit einem gasförmigen Druckmittel, z. B. Dampf oder
Preßluft, gespeist wird.