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Verfahren und Vorrichtung zum Zerteilen und Kühlen von schmelzflüssigem
Erdalkalicarbid Die Weiterverarbeitung von Calciumcarbid sowohl auf Kalkstickstoff
wie auf Acetylen erfordert bekanntlich eine weitgehende Zerkleinerung des' erstarrten
Carbides und gegebenenfalls erneute Erhitzung zwecks Azotierung. Man hat wiederholt
versucht, die Herstellung des Carbides und seine Weiterverarbeitung auf Cyanamid
in einem ununterbrochenen Arbeitsgang durchzuführen, indem man das Carbid noch im
Schmelzfluß zerteilte und auf das für die Stickstoffbehandlung erwünschte Maß abkühlte.
Die bisherigen Vorschläge konnten aber keinen Eingang in die Praxis finden, da die
Zerteilung und Abkühlung von schmelzflüssigem Carbid große Schwierigkeiten verursachte,
die vor allem in der außerordentlich großen abzuführenden Wärmemenge, in der Neigung
der erstarrten Carbidteilchen zum Backen sowohl aneinander als auch an den Behälterwandungen,
in der Empfindlichkeit des heißen Carbides gegen Luftsauerstoff sowie in der außerordentlichen
Beanspruchung der Apparatur bestehen.
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Erfindungsgemäß wird schmelzflüssiges Carbid dadurch zerkleinert und
abgekühlt, daß das schmelzflüssige Carbid durch die Wirkung von Zentrifugalkräften
von einer umlaufenden wassergekühlten Metallfläche auf eine mit geringerer Drehzahl
umlaufende wassergekühlte Metallfläche befördert wird. Hierdurch wird der Carbidstrahl
vorteilhaft zuerst unter möglichst kurzer Berührungszeit bzw. thermischer Beanspruchung
der Metallflächen zerteilt und anschließend auf anderen Metallflächen unter Bewegung
weitergekühlt. Man erreicht dadurch mit Sicherheit nicht nur eine hinreichend geringe
Teilchengröße, sondern auch eine wesentliche Leistungssteigerung unter Schonung
der Apparatur, die zufolge der gleichmäßigen Beanspruchung bei geringeren Abmessungen
eine erhebliche Durchsatzleistung ermöglicht. Es ist klar,
daß das
Verfahren im Bedarfsfall noch durch Verwendung zusätzlicher, mit entsprechender
Geschwindigkeit bewegter, wassergekühlter Metallflächen, auf die Carbidteilchen
befördert werden, abgeändert werden kann.
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Die erfindungsgemäße Zerteilung hat zur Folge, daß die Abkühlung der
feuerflüssigen Teilchen in stärkerem Maße durch Strahlung und weniger durch Leitung
an die Kühlflächen erfolgt. Gleichzeitig wird durch Verringerung der Teilchengröße
die Beaufschlagung der damit in Berührung kommenden Kühlflächen und mithin auch
deren thermische Beanspruchung gleichmäßiger; schließlich wird die Neigung zum Backen
durch die geringere Teilchengröße verringert wegen der geringeren Wärmekapazität
der Teilchen.
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Bei einer zur Durchführung des Verfahrens besonders geeigneten Vorrichtung
ist erfindungsgemäß die erste vom Carbid beaufschlagte Fläche konvex, was an sich
bekannt ist, und die zweite konkav ausgebildet und wenigstens eine der Flächen vorzugsweise
finit Rippen oder Rillen versehen. Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß die konkave
Fläche die konvexe teilweise umgeben kann, wodurch eine gedrungene Form der Anordnung
erzielt und außerdem die Anwendung eines Schutzgases für die empfindlichen Cardismassen
erleichtert wird. Um die jeweils günstigste Zerkleinerungs- und Kühlwirkung zu erhalten,
gegebenenfalls auch bei veränderlichem Carbidstrahl, ist erfindungsgemäß wenigstens
eine der umlaufenden Flächen gegen den Carbidstrahl bzw. gegen die zweite Fläche
beweglich angeordnet, z. B. in Richtung der Drehachse verschiebbar und/oder um einen
Punkt der Drehachse schwenkbar.
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Bei einer besonders wirksamen Ausbildungsform ist erfindungsgemäß
die konvexe Fläche als Mantel eines einseitig geschlossenen, z. B. zylindrischen
oder konischen Hohlkörpers ausgebildet und die konkave Fläche als Innenwandung einer
im wesentlichen waagerechten ,vassergekühlten Trommel. Je nach Drehgeschwindigkeit,
. Form und Ausbildung des Rotationskörpers wird der Carbidstrahl mehr oder ,veniger
weit in die Kühltrommel hineingeschleudert. Bei starkem Carbidfluß wird die Mitnahme
des Carbidstrahles, d. 1i. die Erteilung einer Tangential- bzw. Axialbewegung durch
Rippen oder Rillen auf der Mantelfläche des Rotationskörpers unterstützt. Die Drehgeschwindigkeit
des Rotationskörpers beträgt je nach Bedarf z. B. =oo bis 2ooo 1.1 inuten.
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Um das schmelzflüssige Carbid ohne Verlust in die Kühltrommel unter
gleichzeitiger Zerteilung zu befördern, wird der z. B. in Richtung der Kühltrommel
sich verjüngende Rotationskörper ganz oder teilweise in die Kühltrommel eingefahren.
Hierbei hat es sich als nützlich herausgestellt, die Abstichschnauze des Ofens bis
unmittelbar über den Rotationskörper zu verlängern, so daß der gesamte ausfließende
Carbidstrom mit Sicherlieit die Verteilervorrichtung trifft. Ein besonderer Vorteil
der Erfindung bestellt in der Möglichkeit der technisch einfachen Ausfahrbarkeit
bzw. Auswechselkarbeit des Rotationskörpers.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist
die Drehachse des Rotationskörpers in einem Winkel zur Achse der Kühltrommel angeordnet.
Hierdurch läßt sich auch die Tangentialbewegung zur Förderung des zerteilten Carbides
in Richtung der Achse der Kühltrommel mit ausnutzen. Dabei wird der Vorteil erreicht,
durch den zerteilten Carbidstrahl einen größeren Teil der Wandung der Kühltrommel
zu treffen und damit die Beanspruchung der letzteren durch di° sehr heißen Massen
zu verringern. Außerdem wird durch Verlängerung der Flugbahnen einerseits der Anteil
der durch Strahlung all)-geführten Wärme erhöht und dadurch die Metallfläche wesentlich
geschont, andererseits ein Anhaften oder Wiedervereinigen der Teilchen beim Auftreffen
infolge der durch längere Abstrahlung kälteren Oberflächen der Teilchen zusätzlich
verhindert.
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Die Verteilervorrichtung wird z. B. so ausgestaltet, daß der Rotationskörper
nebst Hohlwelle zusammen mit dem Antriebsmotor auf einen zweiteiligen Rahmen gelagert
ist, dessen einer Teil gegen den anderen in Richtung der Wellenachse verschiebbar
ist, während der letztre auf konzentrischen Kreisbahnen drehbar gelagert ist, welche
die Wellenachse in radialer Richtung kreuzen. Auf diese Weise ist der Rotationskörper
nicht nur in Richtung seiner Achse, sondern auch in Richtung horizontaler oder vertikaler
Kreisbahnen verschiebbar.
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Als eine weitere Ausführungsform der Erfndung wurde gefunden, die
Rotationsvorrichtung während des Abstiches nicht fest in bezog auf die Kühltrommel
zu belassen, sondern sie während des Ausflusses des Carbidstrahles in Richtung ihrer
Achse oder ge-0ebenenfalls gleichzeitig in konzentrischen Kreisbahnen zu verschieben.
Hierdurch wird der besondere Vorteil erzielt, daß der ausfließende Schmelzfloß dauernd
unter verschiedenen Winkeln auf den Rotationskörper trifft und infolgedessen auch
dauernd unter verschiedenen Winkeln in die Kühltrommel hineingeschleudert wird.
Sowohl das Material des Rotationskörpers als auch das der Kühltrommel wird hierdurch
geschont, was insbesondere bei Verarbeitung sehr großer Abstichmengen wichtig ist.
Als
Werkstoff für die vom Carbid getroffenen Metallflächen können Eisen bzw. Eisenlegierungen,
z. B. hoch temp:eraturwechselbeständige Sonderstähle bzw. solche von kleinen Ausdehnungskoeffizienten
bzw. Elastizitätsmoduln, Verwendung finden. Als insbesondere für den Rotationskörper
bzw. für den vom Carbid unmittelbar beaufschlagten Mantel desselben werden vorteilhaft
Kupfer, Aluminium oder andere Metalle und Metallegierungen von hohem Wärmeleitvermögen
und gleichzeitig geringem Elastizitätsmodul und Ausdehnungskoeffizienten verwendet.
Obwohl diese Stoffe im allgemeinen einen verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt
aufweisen, zeigen sie sich überraschenderweise den thermischen Beanspruchungen stärker
gewachsen als andere Werkstoffe von z. B. höherem Elastizitätsmodul und geringerer
Wärmeleitfähigkeit. Die Werkstoffe werden, soweit die mechanische Festigkeit dies
anders nicht erfordert, in verhältnismäßig dünner Wandstärke benutzt.
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Der schnell rotierende Rotationskörper und die sich langsam drehende
Kühltrommel können durch eine Ummantelung verbunden werden, durch die in an sich
bekannter Weise ein Schutzgas, z. B. Stickstoff, geleitet wird, das im Bedarfsfall
auch die Kühltrommel durchstreicht oder bereits durchstrichen hat. Bei Anwendung
von Stickstoff kann, falls erwünscht, eine Stickstoffaufnahme durch die zerteilten
Carbidmassen herbeigeführt werden.
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Die Erfindung soll im nachstehenden an Hand von Zeichnungen beispielsweise
näher erläutert werden: Fig. i und 2 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform einer
Zerteil- und Kühlvorrichtung im Aufriß und Grundriß. Fig. 3 steilt eine andere Ausbildungsform
dar.
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In Fig. i und 2 bezeichnet a den unteren Teil einer Abstichrinne für
schmelzflüssiges Carbid, das aus einem nicht gezeichneten Ofen zeitweilig abgestochen
wird oder ununterbrochen zufließt. b bezeichnet einen unterhalb der Abstichrinne
im Strahl des flüssigen Carbides angeordneten Rotationskörper, der in das eine Ende
einer umlaufenden Kühltrommel c hineinragt, von der nur ein Teil gezeichnet ist.
Das den Rotationskörper b umgehende Ende d der Kühltrommel c ist kegelförmig verjüngt
und weist auf seiner Außenseite einen Hohlkragen e für direkte Bespülung mit dem
Kühlwasser auf. Die Kühltrommel c ist mit geringer, vom Eintrittsende d abfallender
Neigung um eine im wesentlichen waagerechte Achse drehbar gelagert und wird in beliebiger
Weise angetrieben. Der Rotationskörper b trägt auf seiner Außenfläche schraubenförmig
verlaufende Rippen f; an seinem rückwärtigen Ende ist er mit einer Hohlwelle g verbunden,
die von einem konaxialen Rohr da durchsetzt wird, das sich bis nahe zum Schmalende
des Rotationskörpers erstreckt und zur Kühlwasserzuführung in den Hohlraum des Rotationskörpers
dient. Die Ableitung des Kühlwassers erfolgt durch den Mantelraum zwischen den beiden
Rohren g und lt. Zur Erhöhung des Wasserwechsels und Verringerung des Gewichtes
ist der Hohlraum des Rotationskörpers bis auf einen geringen Abstand von dessen
Innenwand durch einen allseitig geschlossenen Verdrängerkörper ausgefüllt. Die Anschlüsse
der Kühlwasserzu- bzw. -abteilung sind bei k und l angedeutet.
m bezeichnet einen Elektromotor,, der über ein Riemengetriebe za die Hohlwelle
g und mithin auch den Rotationskörper b in Drehung versetzt. Die Hohlwelle g ist
bei c und p auf einen zweiteiligen Rahmen q, r gelagert, auf dem auch der Antriebsmotor
ruht. Der obere Rahmenteil q ist als Wagen ausgebildet und kann auch den unteren
Rahmenteil r in Richtung der Hohlwelle g vor- und rückwärts geschoben werden. Der
untere Rahmenteil r ist vermittels Rollen s auf konzentrischen Kreisschienen t1,
t2 drehbar gelagert und der Mittelpunkt an einem Drehzapfen zc angelenkt, so daß
der Rotationskörper b in einer waagerechten Ebene mit dem Zapfen lt als Drehpunkt
geschwenkt werden kann.
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In Fig. 3 bezeichnet a den unteren Teil einer Abstichrinne für das
schmelzflüssige Carbid, b einen unterhalb der Rinne in den Carbidstrahl von der
Seite her einfahrbaren schnell umlaufenden, beispielsweise walzenförmigen Rotationskörper,
in dessen Oberfläche gegebenenfalls Rillen vorgesehen sind. c bezeichnet eine umlaufende
Kühltrommel, die sich im entgegengesetzten oder im gleichen Sinne, aber mit geringerer
Geschwindigkeit dreht als die Verteilerwalze b. Die Kühltrommel c ist in geeignetem
Abstand von einer wassergekühlten Haube d umgeben, welche das Kühlwasser bei dl
zuleitet und aus welcher es bei d2 abgeleitet wird. Die Kühlhaube rl' .dient in
erster Linie zur Aufnahme der Strahlungswärme und zum Schutz des Carbides gegen
den Zutritt der Atmosphäre. Unterhalb der Kühltrommel c ist ein Auffangbehälter
e-g mit Austragsschnecke f angeordnet. Der der Walze b zugekehrte Teil g des Auffangbehälters
e ist hohl ausgebildet und weist einen Kühlwasserzuführungsstutzen g1 und Kühlwasseraustrittsstutzen
g2 auf. Indessen kann auch die in der Zeichnung linke Wandung des Behälters e mit
Wasserkühlung ausgerüstet sein. Die Kühltrommel c weist im Innern eine Reihe von
Spritzrohren la auf, deren Düsen gegen die Innenwandung der Trommel, vorzugsweise
schräg, gegen die
Oberfläche gerichtet sind. Die in der Nähe der
Auftreffstelle des Carbides befindlichen Spritzrohre sind zwecks intensiverer Kühlung
in größerer Zahl angeordnet als an den übrigen Stellen. Die Kühltrommel c kann gegen
die Waagerechte schwach geneigt sein, so daß das Kühlwasser stirnseitig leicht abzulaufen
vermag; vorteilhaft ist indessen auch eine Anstauung von Kühlwasser im Innern der
Trommel c. Sowohl der Rotationskörper b als auch die Kühltrommel c können verschiebbar
angeordnet sein, so daß, sie auf dem Carbidstrahl bzw. die Flugbahnen eingestellt
werden können bzw. wechselnde Auftreffzonen darbieten. i: bezeichnet einen z. B.
durch Gewicht o. dgl. gegen die Kühltrommel c angepreßten Schaber. Die Kühlung der
verschiedenen :Metallflächen kann auch mit siedenden Flüssigkeiten erfolgen, gegebenenfalls
unter Gewinnung von Nutzdampf bei Ausbildung der Kühleinrichtungen als Dampferzeuger.
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An Stelle von trommel- oder walzenartigen Rotationskörpern lassen
sich auch waagerechte oder geneigte ebne Scheiben bzw. pilz- oder schalenförmige
Rotationskörper verwenden.