DE659979C - Umlaufender Muffelofen - Google Patents

Description

• Umlaufender Muff elofen Un-ilaufende Mufielöfen, die aus einer Muffel zur Aufnahme des Arbeitsgutes und einem die Muffel tragenden Mantel bestehen und die mittels zwischen Muffel und Mantel angeordneten Feuerzügen beheizt werden, sind bekannt. Die Schwierigkeiten im Bau und Betrieb solcher Öfen liegen in der Befesti-,aung der Muffel am äußeren Mantel und in der Abdichtung der inneren Muffel gegen die Feuerzüge insbesondere in den Fällen, in denen die Muffel aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist. Umlaufende Muffeln, deren Wandung quer zur Länge und auch C, in der Richtung der Muffelachse oder nur in dieser Richtung unterteilt war, hat man schon in der Weise ausgebildet, daß die Längsfugen der Muffel auf aus dem A-Iauerwerk des Ofenmantels hervorstehenden Steinen lagerten. Diese in der Regel keilförmigen Steine waren noch mit einer Aussparung zur Aufnahme eines Ansatzes versehen, der von an den Längskanten eines jeden iNluffelsegmentes vorgesehenen Vorsprüngen gebildet wurde. Derart aufgebaute Muffelöfen eignen sich allenfalls zum Glühen, jedoch nicht zum Schmelzen von metallhaltigem Gut, da die Fugen gegen flüssige Metalle auf die ZD ID beschriebene Weise nicht dicht zu bekommen sind. Der Grund der Undichtigkeit der Fugen ist in der verschieden großen Ausdehnung der einzelnen Bauteile in Richtung der Achse und des Umfanges zu suchen. Bei Erhitzung des Ofens dehnt sich das im eisernen Mantel liegende Mauerwerk stärker aus als die im Ofen gelagerte Muffel. Die Stcine, welche nach innen aus dem Ofenfutter vorstehen, die Muffel in ihrer Lage halten und gleichzeitig die Stoßstellen der Muffelsegmente abdichten sollen, indem sie die Vorsprünge an den Längskanten der Muffelteile festhalten, entfernen sich durch Wärmeausdelinung mehr von der Stoßstelle der Muffelse-Mente, als die Muffel sich durch Dehnung den Steinen nähert. Sie sind daher nicht mehr in der Lage, bei höherer Temperatur die Vorsprünge der Muffelteile genügrend dicht beieinander zu halten.
• Um diese Nacht-eile zu beseitigen, wird nach der Erfindung die innere Muffel, sei sie nun aus mehreren segmentförmigen Teilen zusammengesetzt oder bestehe sie aus einem oder mehreren aneinandergesetzten Rohrstücken, mit dem Mantel durch nachgiebige Teile unmittelbar elastisch verbunden, zweckmäßig in der 'Weise, daß die Muffel mittels der nachgiebigen Teile, die einen Druck oder Zug auf sie ausüben, gegen innen am Ofenmantel vorgesehene Widerlager zur Anlage ,gebracht wird.
• Bei Drehrohröfen, die zur Herstellung von zi Zement oder zum Rösten und Schmelzen von Erzen verwendet werden, hat man schon den Eisenmantel, der die Ausmauerung unmittelbar umgibt und stützt, in Richtung seines Umfanges nachgiebig gemacht. Zu diesem Zwecke wurde der Eisenmantel des Ofens aus einzelnen Längsstreifen gefertigt. Diese Streifen überlappten sich gegenseitig und wurden von besonderen Stützvorrichtungen so gehalten, daß sie sich bei Änderung des Mauenverkdurchmessers an ihren Ü berlappungsstellen mehr oder weniger übereinanderschieben konnten. Es war also der Eisenmantel des Ofens so ausgebildet, daß er sich zwar stets mit einem gewissen Druck an die Außenfläche der Ausmauerung anlegte und dieser den erforderlichen Halt gab, daß er aber bei Änderungen des Durchmessers des -Mauerzylinders übermäßigen Druckbeanspruchungen ausweichen konnte. Demgegenüber handelt es sich bei der Erfindung nicht darum, den Muffelzylinder oder den Ofenzvlinder in Richtung seines Umfanges naäi,-iebi- auszubilden, sondern es 1, -ommt , erfindungsgemäß I auf die nachgiebige Aus ' gestaltung der Verbindungen des Muffelzylinders mit dem Ofenzylinder an.
• Z.B. sind im Mauerwerk des Ofenmantels zwei oder mehrere Reihen von in das Ofeninnere hineinragenden Steinen angeordnet. An der den Steinreihen gegenüberliegenden Seite sind Stempel oder ähnliche Druckvorrichtun-,gen - zweckmäßig ebenfalls in mehrreihigger Anordnung - vorgesehen, die auf die Muffel wirken und sie gegen die Steinreihen drücken. Die Stempel sind nachgiebig, so daß sie die Muffel ständig fest genug halten, um eine Verschiebung gegenüber dem Mantel unmög-]ich zu machen, aber bei stärkerer Beanspruchung ausweichen können, so daß eine Zerstörung der Muffel durch unzulässig hohen Druck vermieden -wird. Z.B. werden die Stempel oder sonstige nachgiebige Halter mittels Federn an die Muffel gedrückt, die zt#7ischen den Stempeln und dem Ofenmantel -nirken.
• In der Zeichnung ist der Muffelofen gemäß der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar ist Abb. i ein Schnitt nach Linie A-B der Abb. 2, die einen Längsschnitt durch eine Ausführungsforrn des Muffelofens C wiedergibt. Abb, 3, 4 und 5 zeigen im Quer-Z, schnitt, Längsschnitt und in der Draufsicht von außen Einzelheiten der Steinanordnung. Abb. 6 ist die perspektivische Ansicht eines aus dem Aluffelofen herausgeschnittenen Stück-es.
• Die Muffel ist z. B. im Querschnitt fünfmal unterteilt (Abb. i). Eine Unterteilung kann auch quer zur Drehachse erfolgen, so daß zwei oder mehrere rohrförmige Abschnitte entstehen, von denen jeder aus fünf Seg- menten 1 zusammengesetzt ist, die z. B. aus Siliciumcarbid gefertigt sind. Die innere (Schamotte o. d-21.) Auskleidung 2 des eiser-Pen Ofenmantels 2a weist fünf Rippen aus zweckmäßig keilförmigen Steinen 3 und 4, 5 auf. Zwischen -Mantel 2a und Auskleidung 2 kann noch ein Wärmeschutz 2b z. B. aus Isoliersteinen vorgesehen sein. Die Steine -) können noch mit Schuhen3a z. B. aus Siliciumcarbid ausgestattet . sein, die dann zwischen der Muffel und den Steinen liegen und der Muffel eine breitere Anlagefläche ge- währen. Gegen Verschiebungen zu den Steinen -werden die Schuhe z. B. durch schwalbenschwanzähnliche Ausbildung der Berührungsflächen gesichert. Die Steine4 und 5 sind z.B. derart im Ofenmauerwerk gehalten, daß zwischen den Steinen4 und 5 jeder Reihe Steine6 (Abb.3, 4, 5) angeordnet sind, die zweckmäßig ebenfalls keilförmig sind. Diese Steine 6 füllen indessen den Raum zwischen den Steinen4 und 5 einer jeden Reihe nicht vollständig aus, sondern lassen zwischen sich die Räume7 frei. Die Steine4 und 5 haben eine solche Form, daß die einander zugekehrten Seitenwände der Steine 4 und 5 einer jeden Reihe etwa bis zur Hälfte der Steinhöhe parallel zueinander verlaufen. In den Raum, den die parallelen Flächen begrenzen, ragen die VorsprüngeSa der Schuhe 8. Die Schuhe 8 werden durch die Stempel 9 mit Hilfe der Federn i o gegen die innere Muffel gepreßt. Die Federn io lassen sich in üb- licher Weise durch Schraubenkappen ioa oder Schraubenmuttern anziehen. Die Schuhe 3tz der Steine3 bilden die Widerlager für die Muffel, und die Federn io sorgen dafür, daß die Muffel immer gegen diese Widerlager gepreßt wird. Die Feuerzüge iS werden durch je zwei Rippen aus Steinen 4 und 5 bzw. 3 aus der Muffelwand und der Auskleidung des Trommelmantels gebildet. Die Stempel können auch noch durch ein loses, entsprechend widerstandsfähiges Blöckchen i i vor zu großer Erwärmung geschützt werden. Statt die Rippen aus den tD zD Steinen4,5 zu bilden, können natürlich auch für ihren Aufbau ungeteilte Steine verwendet werden, die mit e ritsprechender Bohrung oder eingeformter öffnung versehen sind, so daß also statt je zweier Steine4 und 5 ein einziger Stein Ver-ZD wendung findet.
• Die Zahl der Segmente und der - entsprechenden Auflagereihen und damit auch der Feuerzüge kann natürlich in weiten Grenzen verändert werden.
• Die Muffel gemäß der Erfindung zeichnet sich nicht nur durch eine zuverlässige Befestigung am Ofenmantel aus. Sie hat vielmehr noch den weiteren erheblichen Vorteil, daß sie aus einer größeren Anzahl von Segmenten oder sonstigen Formstücken hergestellt wor-C den kaim und daß dabei trotzdem die Fu-en, insbesondere die in der Richtung der Drehachse der L\Iuffel verlaufenden, auch gegenüber - schmelzflüssigen Stoffen zuverlässig dicht sind. Für das sichere Dichthalten der in Richtung des Muffelumfanges verlaufenden Fugen kann man, falls erforderlich, noch durch besondere tragen. Oft erübrigt sich das auch, z. B. wenn die Muffel nicht in ihrer Län-srichtun- unterteilt ist oder "verin das Schmelzen nur in einem Mufielabschnitt geschieht und die Schmelze nicht zu den in Richtung des Umfanges verz' tD laufenden Fugen der Mufiel gelangt. Werden nämlich Muffelse,-mente von genügender Länge benutzt, so läßt es sich bei entsprechender -Neigung des Ofens in manchen Fällen einrichten, daß keine Umfangsfuge von flüssigern INIetall. berührt wird, d.h. ein 'Metallbad bildet sich nur im untersten .##lufleiabschliitt.
• Muß aber die Schmelzzone größer seüi als die mögliche oder zweckmäßige Baulänge eines Mufielabschnittes und bietet die Ab- dichtung der Umfangsfugen gegen die Feuerzüge besondere Schwierigkeiten, so kann, um zu verhindern, daß flüssiges Metall in die Feuerzüge eindringt, erfindungsgemäß eine besc-ndere Form der i\Iuffelsccrmente benutzt werden. die den übertritt von Metall nur an den Stellen der Umfangsfugen gestattet, die sich über einer der aus den Steinen 3 Oder 4 und 5 gebildeten Rippen befinden. Die Teilstücke der Muffelwände werden zur Erreichung dieses Zweckes z. B. wannenförmiaus-ebildet. Wie beispielsweise aus Abb. 6 ersichtlich, läßt sich die Wannenform dadurch herstellen, daß die Teilstücke 12 an ihren Stirnseiten mit nach innen gerichteten Ansätzen 14 ausgestattet sind. Durch. diese werden in dem 2,#luffelraun-1 eine der Zahl der in Richtung der Drehachse aufeinanderfolgenden Teilstücke entsprechende Zahl von Abteilungen gebildet. Das flüssige Metall, welches in einer Abteilung des Ofens sich befindet, kann nur durch die aufeinanderpassenden öffnune Cren 13 in den aneinanderliegenden Ansätzen 14 zweier Teilstücke oder Segmente 12 zur anschließenden Abteilung fließen und wird, solan-e sich keine öffnun- unterhalb des Badspiegels befindet, in der betreffenden Ab- teilung der Muffel angestaut. Die Höhe der fl--iischartic,en Ansätze 14 und die Tiefe der Ausschnitte 13 können sich dabei nach der Art und 'Menge des in der 'Muffelabteilung befindlichen Metalles richten. Die Muffelse-mente 12 können noch mit innen- oder außenliegenden Leisten 15 versteift werden, die, wenn sie innerhalb der 'Muffel angeordnet sind, dann gleich7eitig als MItender dienen und die., wenn sie auf der Außenseite der Muffel vorg sehen sind, die Wärmeaufnahrnc Z>C verbessern. Werden Stoffe oder Stoff- mische verar-II C beitet, die nur bei höherer Temperatur vor der Berührung mit Feuergasen geschützt zu werden brauchen, so kann man den Ofen (Abb. 2) auch. so ausbilden, daß ein Teil, z. B. bei einem geneigten Ofen d-er untere, als Muffelofen und der andere Teil als unmittelbar bzw. kombiniert beheizter Ofen dieht. Hierbei werden z. B. die Heizgase aus den Feuerzügen iS der Muffel in den zur Vorwärmung oder Trocknung des zu behandelnden Gutes dienenden Teil des geneigten Ofens eingeführt mittels Rohren 1 7 z. B. aus hitze-und korrosionsbeständigem Metall oder aus keramischen Werkstoffen. Die Rohre ragen beim Durchgang durch den tiefsten Punkt noch über die Beschickung hinaus. Bei dieser Anordnung wird eine unmittelbare übertragung der Wärme vom Heizgas auf das Ofengut erreicht. Die Feuerzüge iS können über dem obersten Rohr 17 enden, so daß die Abführun- der Heizgase durch den Ofen und den oberen Ofenkopf erfolgt. Es ist aber auch in manchen Fällen zweckmäßig, einen Teil der Ofengase durch den oberen Teil des Ofens hindurchzuführen und einen anderen Teil zur Außenbeheizung des ganzen oberen Teiles zu benutzen. Die Innen- und Außenheizung kann hierbei auch mit anderen Heizmitteln als den zur Muffelerhitzung verwendeten geschehen. Die Länge der mittelbar und unmittelbar beheizten Zonen des Ofens kann verschieden sein, z. B. richtet sie sicli nach der Art des durchzuführenden Arbeitscr n- s. Will man z. B. eiscrioxydhaltiges Gut "a ge e in Eisenschivamm oder -pulver reduzieren mit Hilfe von Gasen, die z. B. durch den unteren Ofenkopf und durdi die öffnung2i eingeführt werden, so wird man die mittelbar be- heizte Zone vorteilhaft dort beginnen lassen, wo die Reduktion von Fe,03 zu Fe0 ganz oder nahezu beendet ist. Die Reduktion von Fe0 zu Fe erfolgt dann im indirekt beheizten Teil des Ofens und gegebenenfalls bei höherer Temperatur. Die Reduktionsgase, welche die mittelbar beheizte Zone verlassen, werden in der unmittelbar beheizten und hauptsächlich im obersten Teil derselben unter zweckmäßig stufenweiser Zufuhr von Luft durch auf die Länge und vorteilhaft auch auf den Umfang des Ofenmantels verteilte öffnungen verbrannt und erhitzen die Beschick-ung auf die erforderliche Temperatur. Der 'beispielsweise in Abb. 2 gezeigte untere Ofenkopf kann je nach den Verhältnissen zur Entnahme des Metalles, zum Austrag der Rückstände, zur Zuführung des Heizmittels o.dgl. oder gleichzeitig zu mehreren oder allen diesen Zwecken dienen. Das Metall fließt z. 13. ununterbrochen durch die an mehreren Stell-en der unteren Stirnwand ig- angebrachten Öff- nungen ig in den im Ofenkopf vorgesehenen, notfalls noch heizbaren Kana12o, der es durch Siphonverschluß austrägt. Sind Rückstände oder Schlacken vorhanden, so schwirnmen diese auf dem Metall. Sie können durch das Rohrzi in das Fallrohr22 ausgetragen werden und durch dieses in den Bunker26 gelangen. An dem Fallrohr22 ist die Glocke oder der Decke123 angebracht, der durch die Wasscrstraße24 gasdicht den Bunker nach außen abschließt. Durch öffnen des Schiebers25 kann der Bunker26 entleert werden.
• Die Zuführung des Heizmittels zu den Feuerzügen der Muffel erfolgt z. B. durch das Rohr 27 in den gegen den Ofen durch Gleitflächen oder Labyrinthe28.29 abgedichteten ringförmigen Raum 3o, der mit den Feuerzügen 18 in Verbindung steht. Die Verbrennungsluft wird durch die mittels Schieber einstellbaren Luftdüsen 3 1 in die Feuerzüge eingeführt. Die Muffel in ihren verschiedensten Ausführungsformen - kann natürlich auch waagerecht liegen. Sie kann insbesondere bei dieser Anordnun- beschickungsweise betrieben #verden. Die Gasabzügge und Entnahnieöffnungen können auch an anderen Stellen der Muffel bz"v. der Feuerzüge sowie gebenenfalls des oberen unmittelbar beheizten Ofenteiles angeordnet -werden. Die Muffel kann im Querschnitt kreisrund, oval, eckig oder auch noch anders gestaltet sein. Ihre Querschnittsforrn kann an den verschiedenen Stellen ihrer Länge verschieden gewählt werden. Die Form des die Feuerzüge umschlielienden Mantels kann dabei zylindrisch oder der Muffelform an- aßt sein.
• ZD ep Der Muffelofen gemäß der Erfindung hat ein außerordentlich vielseitiges Anwendungsebiet. Er ist beispielsweise geeignet für das Ausschmelzen von Metallen aus Aschen, Gekrätzen und anderem Metall neben Verunreinigung enthaltendem Gut, zum Reduzieren von Oxyden zu Metall bei mittelbarer und kombinierter mittelbarer und unmittelbarer Beheizung, zum Glühen oder Trocknen von Stoffen, die nicht oder nur bei niederer Temperatur mit Heizcrasen in Berührung kommen dürfen, zur Verflüchtigung von Elementen, z. B. Metallen, Oxyden und anderen Verbindungen, zur Durchführung chemischer Reaktionen, z. B. Chlorierting und Verflüchtigung von Chloriden u. dgl. m.

Claims (2)

1. PATE' NT- . \NSPRÜCHL: i. Umlaufender Muffelofen mit nach-' "iebigem Futter, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffel mit dem Mantel durch nachgiebige Teile unmittelbar elastisch verbunden ist.
2. 2. Muffelofen nach Anspruch i, gekennzeichnet durch über die Ausmauerung des Mantels nach innen vorstehende Steine (3) mit Auflagen (3a) für die Muffel und mit dem Oferimantel verbundene Federn (io), die die Muffel z. B. mittels Stempel (9) gegen die Auflagen drücken. Z, l# ZD 3. Muffelofen nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Muffel und Stempeln (9) Schuhe (8) angeordnet sind. 4. Muffelofen nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempel zwischen zwei Steinen (4, 5) angeordnet sind, die die Schuhe (8) führen. 5. Muffelofen nach Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffel mit Rippen versehen ist, die bei einer aus .mehreren Formstücken (12) hergestellten Muffel z-,veckmäßig an den Querrändern der Formstücke angeordnet sind. 6. Muffelofen nach Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterteilung der Muffel oder bei Längsunterteilung der ringförmigen Muffelabschnitte die einzelnen Teile mit Nut und Feder oder ähnlichen Verbindungen ineinander-,greifen. 7. Muffelofen nach Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Rippen oder Ansätze Aussparungen (13) haben, zweckmäßig an den Stellen, an denen die Muffel auf den Auflagen aufliegt. 8. Muffelofen nach Ansprüchen i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil des. Drehrohrs mit einer elastisch mit dem Ofenmantel verbundenen Muffel ausgestattet ist, während der übrige Teil für unmittelbare oder kombinierte mittelbare und unmittelbare Beheizung eingerichtet ist, wobei zweckmäßig Verbindungen z. B. in Form von in das Ofeninnere vorstehenden Rohrstücken (17), z. B. aus -Metall, zwischen den Feuerzügen (18) der Muffel. und dem Innern des anschließenden Drehofenteiles angebracht sind.