DE7622931U1

DE7622931U1 - Rotierender ruehrer fuer metallurgische zwecke

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Publication number: DE7622931U1
Application number: DE7622931U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-07-21
Filing date: 1976-07-21
Publication date: 1976-12-02
Also published as: GB1578570A

Description

Rotierender Rührer für metallurgische Zwecke

Metallurgische Schmelzen werden umgerührt, um Ungleichheiten in der chemischen Zusammensetzung oder in der Temperatur zu entfernen. Außerdem liegen hierfür fast immer ein oder mehrere zusätzliche Zwecke vor, wie Beschleunigung einer Reaktion, Verbesserung des Wirkungsgrades einer Reaktion, Einmischung von zuzuführendem Material, Einwirkung auf suspendiertes Material, Entgasung der Schmelze usw.

Unterschiedliche mechanische Anordnungen sind bekannt, um die eine oder die andere Rühraufgabe zu lösen. Die meisten habe.·, aber die eine oder die andere Schwäche. Die Erfindung befaßt sich mit einer Anordnung, die aus einem Hohlkörper besteht, der in der Schmelze rotieren und demzufolge eine Pumpwirkung ausüben kann. Eine solche Anordnung wird nach einem bekannten Vorschlag dazu verwendet, der Schmelze feinkörniges Material durch c?in senkrechtes Rohr zuzuführen und diese durch anschließende

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waagerechte Rohre radial in die Schmelze einzuführen. Die amerikanische Zeitschrift "Foundry Trade Journal" vom 25. Februar 1940 beschreibt eine solche Rührpumpe, die außerdem mit Kanälen ausgestattet ist, die Schmelze von unten in die radialen Kanäle der Pumpe für die Zusätze einbringt. Diese bekannte Anordnung hsfcte rotationssymmetrische Außenflächen.

Im Gegensatz zu diesen Anordnungen hat eine Rührpumpe gemäß DBP 1 190 479 ein senkrechtes Ansaugrohr, an dem seitliche Auslaufrohre angeschlossen sind. Der pumpende Körper ist also nicht rotationssymmetrisch, sondern die besonderen pumpenden Auslaufkanäle bilden von außen gesehen ausgeprägte Arme, die eine eigene Rührwirkung auf die Schmelze ausüben» Dieser Rührer hat unter gewissen Bedingungen eine gute Pumpwirkung und schafft

u einen Niederdruck im Drehzentrum. Unter diesen Bedingungen stellt der Rührer eine Vakuumpumpe dar, die die Schmelze zu entgasen vermag. Als Reaktionsbeschleuniger arbeitet dieser Rührer vorzugsweise im Trenngebiet zwischen der Schmelze und einer auf dieser schwimmender Schlacke. Als Vakuumpumpe arbeitet er vorzugsweise in einer Arbeitslage etwas unter dem Badspiegel. Die deutsche Gebrauchsmusteranmeldung D 56 755/12 e beschreibt einen Vorschlag, um in solcher Arbeitslage zuzuführendes Material in das Drehzentrum einzuleiten, wo es dank des Niederdruckes angesaugt und durch die seitlichen radialen Kanäle in die Schmelze ausgeschleudert wird.

Die ältere amerikanische Anordnung soll besonders bei hohen Drehzahlen eine ziemlich befriedigende Injektionswirkung gehabt haben. Die Pumpe gemäß der Gebrauchsmusteranmeldung D 36 755/12 e hat aber nicht die Hoffnungen erfüllt. Ein entscheidender Grund dafür war, daß die ausgeprägten Seitenarme die Schmelze in Rotation versetzten und dadurch die Pumpenwirkung herabsetzten. Die herkömmlichen KonstruKionen eignen sich auch aus anderen Gründen weniger gut zur Lösung der Aufgabe, Material zuzuführen und die Schmelze zu entgasen. Dazu müssen die Forderungen erfüllt werden, daß der Rührer der Schmelze nur ein Minimum von Rotation aufzwingen darf und daß er einen hohen Pumpenwirkungsgrad hat. Wenn der Rührer zur Injektion von Zusatzmaterialien verwendet wird, muß außerdem das Drehzentrum als Mischkammer ausgebildet und Anordnungen im Zugaberohr vorgesehen werden, die dem jeweils zuzusetzenden Material angepaßt worden ist. Wenn der Rührer als Entgaser verwendet wird, soll eine Sammelkammer für die ausgeschiedenen Gase vorgesehen werden.

Ein die genannten Forderungen erfüllender mechanischer Rührer ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß ein Ansaugrohr dessen Länge höchstens das Zweifache seines inneren Durchmessers ist, zu einer Mischkammer führt, an der sich zwei oder mehrere Aus-

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laufkanüle anschließen, deren Quersotmittsflächen am Mischkammerende wenigstens 20 % größer sind als am Auslauföffnungsende, und daß die Mischkammer so ausgebildet ist, daß der Abstand zwischen den untersten Punkten der Einlaufsöffnungen der Auslaufkanäle wenigstens 20 % größer als der Durchmesser des Ansaugrohres ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben.

Die gezeigte Pumpe besteht aus einem Rotationskörper, der in die Schmelze eingetaucht wird, aus der Antriebsachse mit Zugaberohr und Materialbunker und dem Antrieb mit Motor. Der Rotationskörper is1/fnit keramischem Material ausgekleidet und hat ein zentrales Ansaugrohr 1 und seitlich dazu zwei oder mehrere Auslaufrohre 2. Der Körper ist rotationssymmetrisch. Es sind also die Flächen 5 rings um die Auslauföffnungen Zylinderflächen. Unten schließt sich eine konische Fläche 6 und oben eine gekrümmte Fläche 8 an die zylindrische Fläche an. Es bilden sich in bekannter V/eise Toruswirbel in der Schmelze aus. Die Form der Flächen 6 und 8 -sind Beispiele für Möglichkeiten zur Beeinflussung dieser Wirbel. In jedem einzelnen Fall wird die Form gewählt, die zur Ausbildung des jeweils günstigsten Torus-

wirbels geeignet ist. Um die Reibung zwischen Rotationskörper und Schmelze zu begrenzen, sollen die Außenflächen des Körpers kleinstmöglich bemessen und waagerechte Flächenteile möglichst vermieden werden.

Vom Antrieb ist nur eine Kupplung 13 angedeutet, die an der Hohlachse 12 befestigt ist. Das untere Ende ist zu einem Kopf ausgebildet, der die Drehkräfte aufnimmt. Der Kopf 7 ist in der Ebene senkrecht zu der Bildebene teilweise um die Auslaufrohre heruntergezogen und reichlich bemessen, um die Menge von feuerfestem Material zu begrenzen.

Innerhalb der Antriebsachse verbindet das Rohr 3 das Drehzentrum mit einem Bunker 11. Die vorzugsweise automatische Zugabevorrichtungen sind nicht im Bilde ersichtlich. Der Bunker ist während der Rührbehandlung vorzugsweise geschlossen und kann mit Vorrichtungen zur Regelung des Innendruckes versehen sein. Das Zugaberohr erweitert sich unten zum Druchmesser D,- im Drehzentrum. Im Rohr mit dem Durchmesser D^ kann eine Anordnung zum Verschluß vorgesehen sein. Das Rohr 3 kann mit schräyigen oder schraubenförmig verlaufenden Rippen ganz oder teilweise ausgestattet sein, die das zugeführte Material in Rotation versetzen. Gegebenenfalls bildet ein fester oder mit unabhängiger Geschwindigkeit gedrehter

im Bilde nicht gezeigter Teil zusammen mit dem Rohr 3 eine Schraube zum Einbringen des zugeführten Materiales in den Schmelzfluß.

Die Durchmesser D«. im Saugrohr, Dp im Drehzentrum, D, im Eintritt in die Auslaufsrohre und D^ in den Aus1aufsöffnungen sind wesentlich für die Wirkung. Die Länge der Auslaufkanäle, das heißt der Abstand zwischen den Stellen, wo Dp und D, im Bilde gezeigt sind, muß wenigstens zweimal des Maßes D, sein. Ferner muß die Querschnittsfläche bei D, wenigstens 20 % größer sein als die Querschnittsfläche bei D^, bei einer Geschwindigkeit von einer Umdrehung pro Sekunde. Bei anderthalb Umdrehungen pro Sekunde muß der Unterschied wenigstens 25 % sein. Die Kanalquerschnitte sind normalerweise rund, können aber elliptisch sein mit entweder größerem senkrechten oder waagerechtem Maß. Die Querschnittsverminderung vom Drehzentrum bis zu den Auslaufs öffnungen soll allmählich sein, und die Übergänge von einer Richtung zur anderen soll nicht scharf sein. Bevorzugt sind die Auslaufskanäle sehr schräg gerichtet, sonst muß das Knie zwischen Ansauge- und Auslaufskanälen reichlich abgerundet sein.

Die wichtigste Forderung für die Mischkammer ist, daß sie groß ist. Also muß die Fläche bei D₂ zwischen den Einlaufsoff mangen

wenigstens 40 % größer sein als die Querschnittsfläche entsprechend Durchmesser D^ im Ansaugrohr. Diese Fläche bei D2

ist vorzugsweise nicht rund sondern kann in der Mitte der Öffnungen bei D, zu einem Breitemaß gleich dem Durchmesser D, abgeschnitten sein. Dadurch beginnt die Drehbeschleunigung schon im Drehzentrum und die effektive Länge der Auslaufsrohre beginnt schon im Drehzentrum selbst.

Der absolute Drack im Drehzentrum ist nicht von der Druckerhöhung in den Auslaufskanälen allein abhängig, sondern auch von den Widerständen in Einlauf s- bzw« Auslauf Öffnungen, im Ansaugrohr und ferner auch von der Druckverteilung in der Schmelze in der Umgebung des Körpers. Dies ist nicht alles mathematisch erfaßbar, es muß in jedem Fall die Drehzahl so gewählt werden, daß der Badspiegel in der Mischkammer etwa wie im Bilde verlegt wird. Das Ansaugrohr soll aber kurz sein, unter keinen Umständen länger als das Anderthalbfache des D-urchmessers D^.

In dem Fall, in dem die Regelung der Drehzahl nicht ausreicht zur Regelung der Höhe des Badspiegels in der Mischkammer, kann en zweckmäßig sein, den Druck im Bunker für das Zusatzmaterial zu regeln und damit den Druck im Zugaberohr 3. Oft ist es nicht erwünscht, daß das Gas in der Mischkammer miteingemischt wird. Einei

gewissen Schutz dagegen gewährleistet die Schicht von Zugaben
über der Schmelzfläche in diesem Rohr. Für den Fall, daß diese Schicht nicht ausreicht, kann das Material durch eine Schraube zugeführt und die Höhe des Badspiegels durch den Materialdruck geregelt werden.

Für den Fall, daß der Rührer keine Zugabeaufgabe hat, aber als Entgaser dienen soll, wird ohne Zugaberohr 3 gearbeitet oder
das Zugaberohr verschlossen. Die Erweiterung des Raumes bei Dg im Drehzentrum kann aber behalten werden, um ausgeschiedenes
Gas aufzusammeln, ehe es vom Schmelzfluß entfernt wird.

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Claims

Schutzansprüche:

1. Mechanischer Rührer für metallurgische Schmelzen, der rotationssymmetrisch zu seiner Drehachse ausgebildet ist und in der Schmelze rotiert, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ansaugrohr (1) dessen Länge höchstens das Zweifache seines inneren Durchmessers (D.) ist, zu einer Mischkammer führt, an der sich zwei oder mehrere Auslaufkanäle (?.) anschließen, deren Quer-

f schnittsflächen am Mischkammerende wenigstens 20 % größer sind

als am Auslauföffnungsende, und daß die Mischkammer so ausgebildet ist, daß der Abstand zwischen den untersten Punkten der Einlauföffnungen der Auslaufkanäle wenigstens 20 % größer als der Durchmesser (D₁) des Ansaugrohres ist.

2. Rührer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dach der Mischkammer nach oben ausgewölbt ist.

3. Rührer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kanal (3) für zuzuführendes Material durch die Drehachse zur Mischkammer führt.

4. Rührer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (3) einen vorzugsweise regelbaren Verschluß (4 ) hat.

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5. Rührer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (3) mit einem Blanker (11) verbunden ist, der gegebenenfalls verschließbar ist und dessen Innendruck gegebenenfalls geregelt werden kann.

6. Rührer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Kanal (3) ein fester oder mit unabhängiger Geschwindigkeit drehbarer Teil angeordnet ist, der zusammen mit dem Kanal einen Schraubenförderer bildet, der zuzuführendes Material in den Schmelzfluß preßt.

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