DE6608028U

DE6608028U - Drehschmelzofen.

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Publication number: DE6608028U
Application number: DE6608028U
Authority: DE
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1967-02-20
Filing date: 1968-02-09
Publication date: 1971-06-03
Also published as: ES350696A1; GB1180527A; FR1526999A; BE709795A; CH488984A; US3510115A

Description

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29.j_an. 1971

C 17 109/31a Gbm

Drehschmelzofen

Die Neuerung bezieht sich auf einen Drehschmelzofen mit einem drehbaren Zylinderkörper mit horizontaler Achse, dessen beide Enden konisch und von axialen öffnungen durchbrochen sind, einem festen, den Zylinderkörper umgebenden Gehäuse, Kreisläufen zur Kühlung des Körpers durch ein Kühlströmungsmittel und Antriebsmitteln zum Rotieren des Körpers.

Es kommt bei der Neuerung darauf an, elastlscii nachgiebige Dichtungen zu vermeiden, deren Reibungskoeffizienten die Quelle von beträchtlichen Verlustes an sec&a« ,nischer Leistung und einer Begrenzung der Produktionskapazität sind. Solche Systeme, auf die die Neuerung gerichtet ist, begrenzen das Passungsvermögen und die Dimensionen des Ofens nicht und gestatten daher seinen Aufbau in industriellem ProduktionsmaSstab.

In Rotationsöfen, die durch Wärmequellen (Sonnenwärme, Plasmabrenner oder Jeden anderen Wärmeerzeuger für hohe Temperaturen) auf hohe Temperatur erhitzt werden, füllt die Charge von zu schmelzenden und/oder zu

-P-

frittenden Materialien teilweise einen metallischen Behälter von kreisförmigem Querschnitt, in dessen Gehäuse man eine ständige Zirkulation von Kühlwasser oder irgendeinem Kühlmittel einrichtet.

In diesen öfen dringt der Wärmestrom in einen zentralen zylindrischen Hohlraum geringen Durchmessers ein, der längs des schwer schmelzbaren Materials vorhanden ist, und beginnt, es an der Oberfläche zu schmelzen, sobald die Schmelztemperatur erreicht ist. Die Notwendigkeit zum Erzielen hoher Temperaturen (in der Größenordnung von 3000⁰C) in der Substanz und noch höherer Temperaturen in den Wärmequellen bringt einen sehr erheblichen Wärmefluß mit sich. Um das metallische Gehäuse, das die Charge aus dem schwer zu schmelzenden Material enthält,, vor dem Schmelzen zu schützen, sind zwei Lösungen verfolgt

Bei der ersten kann man eine derartige Ringschicht von Charge vorsehen, daß die Temperatur der nicht gekühlten Metallwand etwa bei 80 bis 100°C gehalten wird, was ein Arbeiten ohne Gefährdung von Mensch und Material in der Umgebung ermöglicht. Aber in diesem Fall müßte die Ringschicht je nach der Wärmeleitfähigkeit des zu schmelzenden Materials verschieden stark sein, denn der Wert dieser Leitfähigkeit kann bei hoher Temperatur für die nifczebeständigen Oxyde um einen Faktor von 3 bis 4 schwanken· Zusätzlich zu den unterschiedlichen Wandstärken der Mtzebeständigen Ringschicht wäre es also nötig, metallische Zylinder zu verwenden, deren Durchmesser der Natur des zu schmelzenden Materials entspräche. Diese beiden

Schwierigkeiten, die sich dabei ergeben, machen diese wenig praktisch.

Im Gegensatz dazu besteht die zweite Lösung darin, durch Umlauf von Wasser oder einem anderen Kühlmittel das metallische zylindrische Gehäuse zu kühlen, welches die Charge des zu schmelzenden feuerfesten Materials enthält, wobei es möglich ist, einen einzigen metallischen Hohlkörper von festem Durchmesser zu verwenden. Indessen muß dieser Körper mit verhältnismäßig hohen Drehzahlen (25O bis 500 U/min) umlaufen, damit das geschmolzene Material durch Zentrifugalkraft an der im festen Zustand befindlichen Wand hängenbleibt, wo beim Umlauf das Schmelzern in Gang gesetzt wird. Aber für solche Winkelgeschwindigkeiten wachsen die Umfangsgeschwindigkeiten des metallischen Körpers beträchtlich mit seinem Radius, d.h. mit der Kapazität der Produktion des Drehofens an geschmolzenen ies an.

Nun muß die Kühlflüssigkeit eines solchen metallischen drehenden Gehäuses in der doppelten Wand, aus der es gebildet ist, ankommen und das sich drehende Gehäuse dann über feste Rohre verlassen, die am Umfang angebracht und mit elastischen, nachgiebigen Dichtungen angeschlossen sind. Sine solche Anordnung bringt merkliche Reibungsverluste mit sich, deren Ausmaß mit dem Durchmesser des Ofens zunimmt, also mit seiner Produktionskapazität steigt. Diese Reibung wird nicht nur zu einer Quelle von beträchtlichem Verlust an mechanischer Leistung beim Antrieb des Ganzen, sondern bedeutet auch eine Begrenzung für das Anwachsen dieser Produktionskapazität au? industrieller Ebene., wie aus den genannten Winkelgeschwindigkeiten und «unter Berücksichtigung des Reibungskoeffizienten der be-

kannten elastischen Dichtungen leicht zu berechnen wäre.

uiig ermöglicht es nun; diesen LeisturigsYerlust und vor allem die Begrenzung, die dem Produktionsvolumen dieses Ofentyps auferlegt war, zu vermeiden. Tatsächlich gestatten es die Rotations- und Kühlsysteme, die beim Ofen gemäß der Neuerung verwendet werden, ohne hermetische, elastische und nachgiebige Dichtungen auszukommen.

Die Neuerung erreicht dies bei einem Ofen der eingangs genannten Art im wesentlichen durch die Vereinigung der zum Teil für sich bekannten Merkmale, daß die Kühlkreisläufe wenigstens eine zum beweglichen Zylinderkörper konzentrische Ringzone aufweisen, die an eine Zuleitung ν des Kühlmittels anschließbar ist und einerseits mit Be-

'i rieselungsstreeken, die am Umfang des Körpers parallel

zu seiner Achse verteilt sind, und andererseits mit ^Röhren in Verbindung steht, die zu seinen Enden führen, und daß die zur Kühlung der Enden verwendete Flüssigkeit anschließend durch Zentrifugalkraft zurückgeführt und zum zylindrischen Teil des Körpers abgeleitet wird.

< Weitere Merkmale und Vorteile der Neuerung ergeben

sich aus der Beschreibung des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schmelzofen gemäß der Neuerung;

Fig. 2a den Ofen und seine Befestigungseinrichtung;

Pig. 2b eine Auf sieh⁴; auf den Ofen mit vier Plasmabrennern.

Der im einzelnen in Pig. I dargestellte Ofen besitzt einen einstückigen drehbaren Hohlkörper 1 von zylindrischer Form mit horizontaler Rotationsachse Q0^r, dessen Enden konisch sind. Im Mittelpunkt der Enden sind kreisförmige öffnungen 2 und 3 vorgesehen, die zum Beheizen des Ofens und zum Gießen der geschmolzenen feuerfesten Materialien, gegebenenfalls nach Affination, ausgenutzt werden. Ein zweiter, fester Gehäuse-Hohlkörper k umgibt den beweglichen Ofenteil 1, für dessen Rotation um die Achse 00' zwei Kugellagerringe 5 und 6 auf der Innenseite des festen Gehäuses, an beiden Enden des Zylinders angeordnet sind.

Das Kühlströmungsmittel (z„B. Wasser) kommt im oberen Teil des festen Gehäuses 4 durch Röhren 7 an, welche zwei Ringräume 8 und 9 speisen. Diese Räume verteilen das Kühlströmungsmittel einerseits auf Berieselungsstrecken in Form von mit Spritzlöcherreihen versehenen Rohren, die aro Umfang des beweglichen Körpers 1 parallel zu seiner Achse angebracht sind, und andererseits auf Röhren 11, die zu den konischen Endteilen des Körpers führen.

Innerhalb des Ofen-Hohlkörpers 1 befinden sich - ausgehend von der zentralen Achse bis zur Wand - zunächst eins freie Zone 12, νίθίοπθ di& Erh.l'tz.'üngszöne (hauptsächlich durch Wärmestrahlung des Plasmas) ist, dann eine geschmolzene Zone IJ und eine Zone 14 graduell abnehmender Sinterung.

Die Rotation des beweglichen Körpers 1 um die Achse 00* wird durch einen Räderantrieb bewirkt, der aus einem Antriebszahnrad (dessen Antriebsmotor nicht dargestellt ist) und einem mit dem Körper 1 fest verbundenen Zahnkranz 16 besteht.

Die Kühlflüssigkeit wird am Boden der Vorrichtung durch eine öffnung 17 abgeführt.

Die Kühlung des zylindrischen Ofenteils wird reichlich durch das Besprühen an den Be-Pieselungsstrecken 10 sowie durch flüssiges Kühlmittel ermöglicht» welches durch Zentrifugalkraft auf den konischen Sndteilen zum metallischen Zylinderkörper 1 abgelenkt wird.

Das Kühlmittel, welches zur Kühlung der konischen Endteile mittels der Röhren 11 auf die konischen Wandflächen gelangt, kommt durch Zentrifugalkraft zurück, ohne daß es notwendig ist, bei 18 dichte Verbindungen zu installieren, welche eine wesentliche mechanische Energie absorbieren wurden. Zylindrische Zusatzbauteile 19 und 20 für den drehenden Teil des Ofens bzw. für die KühL·- strecken ermöglichen, wenn erwünscht, eine Verlängerung des Ofens und damit eine Vergrößerung seiner Produktionskapazität.

In Fig. 2a ist schematisch ein Ofen 21 dargestellt, der in Klemmschellen 22 gehalten ist« Er ist durch ein Gegengewicht 23 ausbalanciert, welches die Antriebsein-

heit zur Rotation des Ofens enthält. Diese gesamte Baugruppe j st auf einer Säule 24 geführt und gehalten, welche eine "jiderung ihrer Azimutalstellung gestattet. Diese Säule ist auf einem herkömmlichen Fundament 25 angebracht, welches eine Einstellung der (Translations-)Lage ermöglicht.

Für den Fall der Ofenerhitzung durch Plasmabrenner 26 zeigt die Fig. 2b die Anordnung, die man für diese Brenner anwenden kann.

Die Neuerung ist auf das Ausführungsbeispiel nicht beschränkt, sondern kann im Rahmen des Neuerungsgegen«* Standes abgewandelt werden.

Claims

Sehutzansprüche

1. Drehschmelzofen mit einem drehbaren Zylinderkörper mit horizontaler Achse, dessen beide Enden konisch und von axialen öffnungen durchbrochen sind, einem festen, den Zylinderkörper umgebenden Gehäuse, Kreisläufen zur Kühlung des Körpers durch ein Kühlstromungsmittel und Antriebsmitteln zum Rotieren des Körpers, dadurch gekennzeichnet , daß die Kühlkreisläufe wenigstens eine zum beweglichen Zylinderkörper (1) konzentrische Ringzone (8) aufweisen, die an eine Zuleitung des Kühlmittels anschließbar ist und einerseits mit Berieselungsstreoken (10), die am Umfang des Körpers (1) parallel zu seiner Achse verteilt sind, und andererseits mit Röhren (11) in Verbindung steht, die zu seinen Enden führen, und daß die zur Kühlung der Enden verwendete Flüssigkeit •anschließend durch Zentrifugalkraft zum zylindrischen Teil des Körpers abgeleitet wird.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkörper (l) und die Berieselungsstrecken (10) durch Zufügen zylindrischer Ansatzteile (19, 20) zwecks Vergrößerung der Produktionskapazität des Ofens verlängerbar sind.

3» Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Körper (1) im Innern des festen Gehäuses (k) in Kugellagerringen (5, 6) umläuft.

4. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Antriebsmitteln zum Rotieren des Körpers (1) ein Antriebszahnrad (15) im Eingriff mit einem fest am Körper sitzenden Zahnkranz (16) gehört.

5. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er in Klemmschellen (22) montiert und auf einer Haltesäule (2h)j die die Veränderung seiner Stellung ermöglicht, durch ein Gegengewicht (25) ausbalanciert ist.