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Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung geschmolzener Massen aus
unter Druck stehenden Räumen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Abführung geschmolzener Massen aus unter Druck von z. B. mehreren Atmosphären
stehenden Räumen, wie unter Druck betriebenen Gaserzeugern, metallurgischen Schmelzöfen
u. dgl. Man hat bisher die geschmolzene Asche oder die Schlacke aus solchen Räumen
in flüssigem Zustand durch einen gekühlten Abstichkanal abgeführt, der periodisch
von außen geöffnet und nach Abfluß der Schlacke mit keramischen Massen wieder verschlossen
wurde. Es ist auch vorgeschlagen worden, die Asche aus unter Druck bei hohlen Temperaturen
betriebenen Gaserzeugern innerhalb des Druckraumes durch Einleiten in ein Wasserbad
zu granulieren und die granulierte Asche periodisch aus dem Druckraum auszuschleusen.
Das Verfahren gemäß der Erfindung bedient sich zum Austrag geschmolzener Massen
aus unter Druck stehenden Räumen eines gekühlten, zylindrischen oder nach außen
erweiteren Kanals, in den die flüssige oder teigige Masse durch den Innendruck des
Generators hineingepreßt wird und in dem sie infolge Kühlung zu einem festen Körper
erstarrt, der den Kanal nahezu oder doch mindestens auf einen großen Teil seiner
Länge ausfüllt und ein unkontrolliertes Nachfließen der Masse verhindert. Die erstarrte
Masse wird am äußeren Ende des Kanals durch einen Verschluß festgehalten. Außerdem
ist an dieser Stelle eine Vorrichtung vorgesehen, die von dem Körper kleine Stücke
abbricht und nach außen befördert. Die Masse wird dann aus dem unter Druck stehenden
Raum durch
den Überdruck im gleichen Maße @im Kanal nach außen nachgeschoben,
so daß praktisch eine stetige Abführung der erstarrten Masse aus dem Druckraum erfolgt.
Ein Durchbruch von flüssiger Masse oder Gasen aus dem Druckraum wird dabei dadurch
mit Sicherheit verhindert, daß infolge der zweckmäßig schwachkonischen Form des
Austragskanals nur ganz schmale Spalte an seiner gekühlten Wandung entstehen können,
die sich sofort durch die nachdrängende, erstarrende Masse schließen.
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Zum Abbrechen der erstarrten Masse am äußeren Ende des Austragskanals
kann nahezu jede beliebige bekannte Brechvorrichtung benutzt werden, z. B. ein gezahntes
Rad, das gedreht wird, oder eine hin und her bewegte, mit Nocken od. dgl. versehene
Vorrichtung, welche kleine Stücke abbricht und nach unten fallen läßt. Zur Erhöhung
der_ Sicherheit gegen einen Durchbruch von Gasen, auch für den Fall, daß die flüssige
Mässe vollständig ausgetragen ist, kann die Abbrechvorrichtung zugleich als Schleusenvorrichtung
ausgebildet sein, wozu z. B. ein Zellenrad geeignet ist. Es kann aber auch eine
besondere Schleuse, z. B. Zellenradschleuse, hinter der Brechvorrichtung angeordnet
sein. Zur Erzielung einer noch größeren Sicherheit gegen Gasdurchbrüche kann nach
einem weiteren Teil der Erfindung ein ventilartiger, z. B. etwa nach Art eines Schnellschlußventils
ausgebildeter Verschluß hinter der Brechvorrichtung angeordnet sein, der normalerweise
geöffnet ist, aber im Falle eines Gasdurchbruches durch den Gasdruck selbst sofort
geschlossen wird.
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Die Brechvorrichtung wird zweckmäßig durch einen Motor mit Getriebe
derart angetrieben, daß die Hub- oder Drehzahl der Brechvorrichtung entsprechend
der Menge an anfallenden geschmolzenen oder teigigen Massen geändert werden kann.
Zum Beispiel wird der Antriebsmotor der Brechvorrichtung automatisch abgeschaltet,
sobald nach vollständigem oder nahezu vollständigem Austrag der Masse Gas durch
den Austragskanal austritt. Dieses Ausschalten kann z. B. entweder durch ein bekanntes,
temperaturabhängiges Relais erfolgen oder auch, wenn ein Schnellschlußventil od.
dgl. zur Sicherung des Abstiches gegen Gasdurchbrüche vorgesehen ist, z. B. durch
Übertragung mit mechanischem Mittel, von diesem abgeleitet werden. Die Brechvorrichtung
kann dann erneut eingeschaltet werden, nachdem sich wieder eine gewisse Menge geschmolzener
oder teigiger flüssiger Massen in dem unter Druck stehenden Raum angesammelt hat,
und kommt nach Austrag der Massen automatisch wieder zum Stillstand. Es ist aber
auch möglich, bei dieser und- bei ähnlichen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß
der Erfindung den Schlackenabstich vollautomatisch zu betreiben, z. B. dadurch,
daß mit Hilfe eines Zeitrelais der Antriebsmotor für die Brechvorrichtung nach einer
durch Versuche festzustellenden und vom Anfall der auszutragenden Massen abhängigen
Zeitspanne selbsttätig wieder eingeschaltet wird. Durch eine geeignete Regelung
der Brechgeschwindigkeit läßt sich damit praktisch -ein vollautomatischer, kontinuierlicher
Abstich von geschmolzenen Massen od. dgl. auch bei hohen Arbeitsdrücken, z. B. von
2o bis q.o at, erreichen.
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Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Schnitt durch den Austragskanal, die Brechvorrichtung
und den Schnellverschluß,' Abb. 2 einen horizontalen Schnitt nach Linie A-B durch
den als Schleuse ausgebildeten drehbaren Teil der Brechvorrichtung.
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Der druckfeste Mantel i eines unter Druck von z. B. fo at betriebenen
Gaserzeugers, der mit Sauerstoff oder hocherhitzter Luft und Wasserdampf geblasen
wird, ist mit feuerfestem Material 2 ausgemauert. Im unteren Teil des 'Druckraumes
des Gaserzeugers, liegt der Schlackensumpf 3 und darüber die Vergasungszone q.,
in der sich der zu vergasende Brennstoff befindet. Zur Abführung der Reaktionswärme
kann der Gaserzeugermantel in bekannter Weise von außen mit Wasser berieselt werden
oder auch als doppelwandiger Wassermantel ausgeführt sein. Im unteren Teil des Gaserzeugers
ist die zweckmäßig aus Kupfer hergestellte Schlakkenform 5 angeordnet, die in bekannter
Weise mit Wasserkühlung versehen ist. 22 sind die Hohlräume oder Kanäle für das
Kühlwasser. Der Kanal 6 für die Abführung der Schlacke ist schwach konisch ausgeführt
und hat am inneren Ende einen kleineren Durchmesser als am äußeren Ende. An das
äußere Ende des Schlackenkanals schließt sich ein druckfestes. Gehäuse 7 an, in
dem sich dem Schlackenkanal gegenüber ein zylindrischer.drehbarer Körper 8 innerhalb
eines zylindrischen Gehäuses 23 befindet, der mit Brechzähnen 9 sowie mit einer
Bohrung oder einem Kanal i2 versehen ist. Nach Drehung des Körpers 8 etwa um q.5°
in der einen oder der anderen Richtung steht die Bohrung i2 abwechselnd mit dem
Ende des Schlackenkanals 6 und mit Öffnungen 13 in der Wandung des Gehäuses 23 in
Verbindung, wodurch die durch die Brechzähne abgebrochenen Schlackenstücke aus dem
Kanal 6 in den Raum 1q. ausgeschleust werden. Der Körper 8 wird in bekannter Weise
mit Hilfe der Welle fo und eines Hebelarmes i i, die durch einen Motor üblicher
Bauart angetrieben werden, in hin und her drehende Bewegung versetzt. Im Gehäuse
7 ist außerdem ein Schnellschlußventil 15 angeordnet, das im Falle eines Gasdurchbruches
die Öffnung i9 verschließt. Das Schnellschlußventil ist zu diesem Zweck mit einem
Kolben 16 verbunden und wird normalerweise durch eine Feder 17 offengehalten. Strömt
nun z. B. bei zu starkem Absinken des Schlackensumpfes 3 Gas durch den Kanal 6,
so erzeugt dieses Gas einen Überdruck in dem Raum 18 über dem Kolben 16. Dadurch
wird der Kolben 16 abwärts bewegt und die Öffnung i9 geschlossen. Der des Körpers
8 wird dann abgeschaltet. Der Raum 18 steht außerdem mit einem durch Hahn 2i verschließbaren
Rohr 2o mit der Atmosphäre in Verbindung. Ist nach Betätigung des Schnellschlußventils
durch den Gasdruck nach einiger Zeit der Schlackensumpf
wieder -angefüllt
und der Kanal 6 durch festgewordene Schlacke geschlossen, so wird das Ventil 21
geöffnet. Der Kolben 16 mit dem Ventil 15 gehen unter dem Druck der Feder
17 dann nach oben. Der Drehkörper 8 kann durch Einschalten des Antriebsmotors
nunmehr wieder in Betrieb genommen «-erden. Die Einrichtungen für die Betätigung
des Schnellverschlußventils 15, des Hahnes 21 und des Motors für den Betrieb der
Vorrichtung 8 können dabei in der Weise gekuppelt werden, daß der Motor eine gewisse
Zeit nach dem Gasdurchbruch automatisch wieder eingeschaltet wird, so daß die Abführung
der Asche kaum einer Wartung bedarf.
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Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, Schachf-und Schmelzöfen, aus
denen Stoffe, z. B. Schlacken oder Metalle od. dgl., schmelzflüssig auszutragen
sind, unter einem hohen Druck zu betreiben. Insbesondere für die Vergasung von staubförmigen
und grobstückigen Brennstoffen ist hiermit ein großer Fortschritt erreicht, der
für die wirtschaftliche Entwicklung der Gasturbine sowie für die Erzeugung von Gasen
für die Synthese von Treibstoffen von großer Bedeutung ist.