DE69430773T2

DE69430773T2 - Einbringevorrichtung

Info

Publication number: DE69430773T2
Application number: DE69430773T
Authority: DE
Inventors: Terje Pedersen; Karl Venas
Original assignee: Norsk Hydro ASA
Current assignee: Norsk Hydro ASA
Priority date: 1993-04-14
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 2003-01-02
Anticipated expiration: 2014-04-01
Also published as: JPH07144124A; NO931360L; DE69430773D1; AU5914394A; JP3542633B2; NO176553C; NO931360D0; RU2116823C1; NO176553B; EP0620285A1; CA2121215A1; EP0620285B1; US5413315A; AU671351B2; CA2121215C; BR9401479A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einbringevorrichtung für die Versorgung einer Flüssigkeit, wie zum Beispiel einer Metallschmelze, mit Gas und/oder mit körnigem Material in der Form von Pulver, Granulat, Chips oder ähnlichen Formen, wobei die Vorrichtung einen Drehkörper aufweist, der so ausgelegt ist, dass er in die Flüssigkeit herunter gesenkt werden kann, und der an einem Schaft einer Antriebseinheit befestigt ist und über denselben angetrieben wird.
Es sind vorherige Vorrichtungen und Verfahren bekannt gemacht worden für die Behandlung einer Flüssigkeit und für die Zugabe von körnigem Material zu derselben, so wie dies oben erwähnt worden ist. So bezieht sich die Veröffentlichung EP-A-151434 auf einen Rotor für die Behandlung einer Flüssigkeit und für die Zugabe von Material zu derselben, wobei der Rotor einen rotationssymmetrischen hohlen Körper aufweist und wobei das Material über ein rotierendes Rohr oder durch ein Loch in dem Rotorschaft zu der Flüssigkeit hinzugegeben wird, und vorwärts hinaus durch ein Loch in der Seite des Hohlkörpers, zusammen mit der Flüssigkeit, die aufgrund der Zentripetalkraft durch eine Öffnung in dem Boden hineingesogen wird und durch den Körper hindurch in Zirkulation gebracht wird. Sogar wenn dieser Rotor selbst dafür sorgt, dass das Material gut in der Schmelze vermischt wird, dann lagert sich das Material mit der Zeit im Innern des Rohres und des Rotors ab, insbesondere dann wenn große Körner beteiligt sind, und eventuell kommt es zu einer vollständigen Blockierung.
Eine ähnliche Ausrüstung wird in den Veröffentlichungen GP- A-39626 oder EP-A-495581 offenbart.
DE-A-26 22 236 bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Zuführung von Material zu einer Metallschmelze, die einen als Konus ausgebildeten Rotor enthält und bei der das Material durch ein Loch in dem Rotorschaft in die Schmelze eingeführt wird. Bei dieser Vorrichtung ist kein stationäres Rohr in der Bohrung des Schaftes vorgesehen, aber ein unterer Teil eines Material enthaltenden Containers ragt kurz in den oberen Teil der Bohrung hinein.
Gewöhnlich dient ein konusförmiger Boden des Rotors dazu eine Verstopfung zu vermeiden, wie in den Veröffentlichungen US-A-4004919 oder EP-A-395138 dargelegt worden ist.
Weiterhin beschreibt EP-A-0065854 ein Verfahren, um Alkali- und Erdalkalimetalle aus Aluminiumschmelzen zu entfernen, wobei Aluminiumfluorid in Pulverform in einen in der Schmelze gebildeten Strudel eingeführt wird. Die Behandlung findet statt in einem zylindrischen Container, der die Fähigkeit besitzt 3-5 Tonnen der Aluminiumschmelze zu enthalten. Diese bekannte Methode erfordert ein umfangreiches Umrühren der Schmelze, um die gewünschte Wirkung zu erzielen. Jedoch ist solch ein kräftiges Umrühren nicht wünschenswert, da es das Hineinpumpen von Luft in die Schmelze verursacht. Weiterhin ist die Menge an Aluminiumfluorid, die für die Behandlung von jeweils einer Tonne der Schmelze erfordert ist, relativ hoch.
Bei anderen allgemein bekannten Methoden (siehe zum Beispiel die norwegische Patentanmeldung Nr. 881370, welche der CP-A 285566 entspricht) erfolgt die Zugabe von Pulver zu einer Schmelze mit Hilfe eines Trägergases durch eine oder durch mehrere Lanzen. Die Nachteile bei der Verwendung von Lanzen liegen in dem hohen Verbrauch an Gas und in der niedrigen Wirksamkeit. Selbst wenn die Wirksamkeit irgendwie erhöht werden kann, indem man auch ein Rührwerk benutzt, dann ist der Verbrauch an Gas gleich hoch und die Partikel bleiben weiterhin zu wenig vermischt.
Mit der vorliegenden Erfindung ist eine Einbringevorrichtung für die Zugabe von körnigem Material zu einer Flüssigkeit, zum Beispiel zu einer Schmelze, erfunden worden, welche beträchtlich wirksamer ist als bekannte Lösungen und welche einen beträchtlich weiteren Anwendungsbereich aufweist, weil sie nicht nur für die Zugabe von Pulver, wie etwa von Aluminiumfluorid oder Magnesiumfluorid in Verbindung mit dem Reinigen von Aluminiumschmelzen verwendet werden kann, sondern auch für die Zugabe von größeren Partikeln, wie etwa Granulat, Nadeln, gebrochenen Schlackenpartikeln oder Chips in Verbindung mit einem Auflegieren oder einem Umschmelzen. Weiterhin kommt die Erfindung mit wenig Umrühren aus, aber trotzdem erreicht sie eine schnelle Vermischung und einen hohen Verwertungsgrad (niedriger Verbrauch) der Zugabestoffe, zum Beispiel in Verbindung mit dem Reinigen einer Schmelze oder mit der Behandlung von anderen Flüssigkeiten. Weiterhin kann der Verbrauch eines jeden Gases kontrolliert und vollständig ausgenutzt werden ohne Verluste an die Umwelt.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Merkmale wie sie in dem beiliegenden Anspruch 1 definiert worden sind.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden genauer beschrieben werden, dies unter Zuhilfenahme von Beispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, von denen:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm der Einbringevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt und
Fig. 2 alternative Ausführungsformen des in Fig. 1 dargestellten Drehkörpers zeigt.
Die Einbringevorrichtung 5 gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 1 gezeigt, enthält einen konus- oder trichterförmigen Drehkörper 1, der an den Schaft 2 der Vorrichtung angeschraubt wird oder anderweitig (nicht im Detail gezeigt) an demselben befestigt ist. Der Schaft mit dem Drehkörper wird mittels einer Antriebseinheit 4 über einen Transmissionsriemen 7 oder über ein ähnliches Hilfsmittel in Rotation versetzt.
In dem hier gezeigten bevorzugten Beispiel wird das Material mit Hilfe eines Gases (pneumatisch) zugeführt, ausgehend von einem Container 8, oder einem ähnlichen Behälter, über ein stationäres Rohr 3, das durch eine koaxiale Bohrung in einem Schaft 2 hindurchführt. Das Gas, das über eine Zuleitung 9 zugeführt wird und das das Material mit sich durch das Rohr 3 hindurch mitnimmt, kann vollkommen oder teilweise zurückgeführt und wiederverwendet werden, indem es über einen Zwischenraum 10 zwischen dem Rohr und dem Schaft zurückgeführt und durch eine Rohrverbindung 11 nach außen geleitet wird. Die Menge des zurückgeleiteten Gases kann mittels eines Ventils 12 auf der Rohrverbindung 11 angepasst werden. Auf diese Weise kann die Flüssigkeitshöhe innerhalb des Konus angepasst werden, ausgehend von einer Höhe, auf welcher sich die Flüssigkeit an dem unteren Ende des Konus befindet, bis auf eine Höhe, auf welcher sie sich gerade auf einer Ebene mit dem Auslass des Zuleitungsrohres 3 befindet. Ein Überschuss an Gas kann derart zugeführt werden, dass der Rotor ebenfalls zum Beispiel für ein Reinigen der Schmelz benutzt werden kann. In einem solchen Fall wird das Gas durch die abwärts gerichtete Öffnungsseite des Konus herausfließen und, infolge der Drehung, wird das Gas in der Flüssigkeit fein verteilt. Vorläufige Tests haben ergeben, dass der Einsatz des Verfahrens beim Reinigen einer Flüssigkeit mindestens so wirksam ist wie bestehende Rotorlösungen.
Bei dem Einsatz zum Zwecke der Materialzugabe zu einer Flüssigkeit funktioniert die vorliegende Erfindung in der Weise wie dies oben beschrieben worden ist: das Material wird durch einen Schaft über ein Rohr 3 zu dem inneren Hohlraum in dem drehenden Konus 1 zugeführt, wo es mit der Flüssigkeit vermischt wird. Der Hohlraum oder das Gasloch wird unter dem Einfluss der Gaszuführung so gebildet wie dies oben vermerkt worden ist und unter dem Hohlraum in dem Konus wird eine gleichförmige, flüssige Oberfläche geschaffen, die kontinuierlich erneuert wird aufgrund der zentrifugalen Kräfte, die der drehende Konus auf die Flüssigkeit überträgt. Das Gas, das sich innerhalb des Hohlraumes in dem Konus befindet, wird auch, wie dies oben bemerkt worden ist, dazu veranlasst zu rotieren und wenn das Material, in der Form von Partikeln, in dem Hohlraum ankommt, fallen die Partikel teilweise nach unten und sie werden mit der Flüssigkeit direkt vermischt und teilweise, bedingt durch die Zentrifugalkräfte, werden sie nach außen und nach unten geschleudert und entlang der konischen Wand geführt und dann mit der Flüssigkeit vermischt. In diesem Zusammenhang soll bemerkt werden, dass der Winkel, den die Konuswand mit der vertikalen Achse bildet, ausreichend groß sein muss, so dass die Partikel nicht an der Wand kleben bleiben, sondern an der Wand entlang nach außen und nach unten "abrutschen". Wenn die Höhe der Flüssigkeit innerhalb des Hohlraumes über der unteren Kante liegt, d. h. eine kleine Strecke nach aufwärts in dem Konus, wie in der Zeichnung gezeigt wird, dann werden die Partikel, wenn sie nach unten in die Flüssigkeit gelangt sind, mit Hilfe der Flüssigkeit entlang der konischen Wand weiter nach auswärts und nach unten geführt. Durch Anhebung der Höhe der Flüssigkeit im Inneren während des Betriebes kann die Flüssigkeit dazu gebracht werden, entlang der inneren Wand des Konus zu fließen und es kann auf diese Weise gewährleistet werden, dass jegliches Material, das an der Wand haften geblieben ist, entfernt wird. Eine Steigerung der Höhe der Flüssigkeit im Inneren des Rotors wird im übrigen die Rührkraft des Rotors steigern. Der Einsatz eines inneren stationären Rohres hindert das Material jedoch daran sich im Innern des Rohres festzusetzen (keine zentrifugalen Kräfte, die eine Ablagerung bewirken wenn das Rohre sich nicht in Rotation befindet).
Ferner, wenn man die Auslegung des Rotors betrachtet, ist der Ausdruck "Konus" nicht beschränkt auf das in der Fig. 1 gezeigte Beispiel, sondern sie kann Lösungen abdecken, bei denen der Konus teils sphärisch ist, mit einer konvexen oder konkaven Wandoberfläche, oder der Konus weist einen größeren Durchmesser auf mit einem oberen horizontalen Wandteil 14, wie in den Fig. 2a-2d gezeigt. Darüber hinaus zeigt Fig. 2d ein Beispiel eines Rotors, der mit Vertiefungen oder mit eingearbeiteten Rillen 13 versehen ist, um die Rührkraft zu erhöhen und um die Verbreitung oder die Verteilung des Materials in der Flüssigkeit zu verbessern. Anstelle von Vertiefungen können auch "Nippel" oder flügelähnliche Erhöhungen usw. verwendet werden.

Claims

1. Einbringevorrichtung für die Versorgung einer Flüssigkeit, wie zum Beispiel einer Metallschmelze, mit Gas und/oder mit einem körnigen Material in der Form von Pulver, Granulat, Nadeln oder ähnlichen Formen, wobei die Vorrichtung einen Drehkörper (1) aufweist, der so ausgelegt ist, dass er in die Flüssigkeit herunter gesenkt werden kann und der an einem Schaft (2) einer Antriebseinheit (4, 7) befestigt ist und über denselben angetrieben wird, wobei die Vorrichtung über Mittel verfügt, um der Flüssigkeit das Material durch den Drehkörper (1) über ein Rohr (3) zuzuführen, welch letzteres koaxial durch eine Bohrung in dem Schaft (2) hindurchführt, und wobei das Rohr (3) sich über die ganze Länge der Bohrung hinweg erstreckt, es stationär ist und es mit einem Abstand in Bezug auf die Bohrung in dem Schaft (2) angeordnet ist, so dass ein Kreisring (10) zwischen denselben gebildet wird, wobei der Kreisring (10) in Verbindung mit einem Rohranschluss (11) steht, und so dass der Drehkörper (1) die Form eines Konus oder eines Trichters aufweist und auf der Bodenseite vollständig offen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Rohranschluss ferner durch ein Ventil (12) mit einer Gasabzugsvorrichtung verbunden ist, wodurch der Flüssigkeitspegel innerhalb des Drehkörpers und die Rückführung des Gases aus dem Drehkörper kontrolliert werden können.