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Schmelzkessel für das Umschmelzen von Setzmaschinen-oder Stereotypie-Gußmetall
Schmelzkessel für das Umschmelzen von Setzmaschinenzeilen und Abfällen von Setzmaschinenguß
als auch zum Schmelzen von Stereotypiemetall werden verwendet, die nur einen einzigen
Schmelzraum besitzen. Auch sind Kessel für Stereotypieguß bekannt, die in zwei voneinander
unabhängige Ofeneinheiten mit durch Zwischenwände vollständig voneinander getrennten
Schmelzräumen aufgeteilt sind, denen je eine Gießform und je eine gesondert Abfüllvorrichtung
zugeordnet sind; dabei ist jeder der zwei Schmelzräume zugleich der Arbeitsraum,
d. h. ein und derselbe Raum jeder Ofeneinheit dient sowohl zum Einschmelzen des
Metalls als auch zu dessen Entnahme. Jede der Ofeneinheiten bildet also einen gesonderten
- wenn auch zugleich -mit der anderen Einheit beheizbaren Schmelzkessel. Mit diesen
Schmelzkesseln, vor allem der zuerst genannten Art, wurde bisher wie folgt gearbeitet:
Vor dem Anheizen wurde der Kessel bis zum Rande und darüber hinaus mit Zeilen und
Abfällen gefüllt. Hierauf wurde die thermostatisch geregelte Heizung des Schmelzkessels
eingeschaltet. Nach etwa z Stunde war der Inhalt des Schmelzkessels so weit durchgeschmolzen,
daß ein, Rührwerk in Betrieb gesetzt werden konnte. Nach dem Umrühren wurde das
Entfernen der Krätze vom Metall vorgenommen. Hatte die Metalltemperatur die vorgeschriebene
Höhe von 29o bis 300° C erreicht, so wurde das Metall durch den am Kessel angebrachten
Auslauf in die Gießform abgelassen, entweder in eine Gießform einer Setzmaschine
oder in eine Stereotypiegußform.
Dies Abgießen erfolgt nach und
nach in Mengen, die regelmäßig einen Bruchteil des z. B. 6oo bis 700 kg Metall
fassenden Schmelzkessels ausmachten, z. B. in Mengen von je 18 kg. Während des Gießens
der Stangen und Blöcke konnte in den Schmelzraum kein ungeschmolzenes Metall nachgefüllt
werden, denn die nachgefüllte kalte Metallmasse hätte die Arbeitstemperatur des
geschmolzenen Metalls unzulässig, z. B. 3o bis q.o° C, gesenkt und das regelmäßige
weitere Abgießen unmöglich gemacht. Außerdem hätte das Rührwerk ausgesetzt, und
man hätte bis zur völligen Wiederaufheizung des Metalls auf 290 bis 300°
C warten müssen, ehe erneut Metall abgegossen. werden könnte.
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Bei den bisherigen Schmelzkesseln größeren Fassungsvermögens mußte
also der Kessel nach dem Einschmelzen des Metalls immer erst ganz entleert werden;
er mußte dann nach denn Entleeren aufgefüllt und hiernach das Metall erneut geschmolzen
werden. Während der für das Auffüllen und Schmelzen erforderlichen Zeit von etwa
s/4 Stunde konnte also nicht abgegossen werden.
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Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieses Nachteils, d. h. die
Vermeidung dieses Zeitverlustes, und erreicht dabei weitere Vorteile. Die Erfindung
geht zu diesem Zweck von einem Schmelzkessel aus, der aus zwei Räumen gebildet wird,
die mit getrennten Heizeinrichtungen und voneinander unabhängig arbeitenden thermostatischen
Temperaturregeleinrichtungen versehen sind. Gemäß der Erfindung ist nun der eine
Raum, der vorzugsweise größeren Rauminhalt als der andere hat, als Schmelzraum für
die Zufuhr des festen Metalls und dessen Einschmelzen auf eine unter der Arbeitstemperatur
liegende Temperatur ausgebildet, während der andere, mit der Entnahmevorrichtung
versehene Raum, nur als Arbeitsraum dient und mit einer Heizeinrichtung versehen
ist, die das Metall, welches ihm über einen durch die Trennwand der beiden Räume
hindurchgeh#=&n Kanal oder durch ein System solcher Kanäle hindurch zuströmt,
schnell auf die Arbeitstemperatur bringt. Diese unterteilte Gestaltung ein und desselben
Schmelzkessels mit zwei Räumen ermöglicht es, aus dem Arbeitsraum nach Bedarf fortlaufend
in gewissen kurzen Zeitabständen Metall abzugießen und während dieser Arbeitsvorgänge
in den Schmelzraum nach Bedarf erneut kaltes einzuschmelzendes Metall einzufüllen,
ohne daß dadurch die erforderliche Arbeitstemperatur des Metalls im Arbeitsraum
nennenswert beeinflußt wird. Ferner entfällt der vorerwähnte Zeitverlust für das
Einschmelzen ,und Einfüllen, weil diese Arbeitsgänge unabhängig von der stufenweisen
Entleerung des Arbeitsraumes vor sich gehen. Der Arbeitsraum wird dabei von selbst
durch die Kanäle der Trennwand hindurch stufenweise in kleinen Portionen wieder
aufgefüllt. Die nach jedem Entnahmevorgang dem Arbeitsraum zutretenden Mengen sind
genügend klein, um in ganz kurzer Zeit wieder auf die Arbeitstemperatur erhitzt
werden zu können. Dabei genügt die Wärmedämmung oder die gegebenenfalls vorgesehene
Beheizung der Trennwand, um eine Arbeitstemperatur im Arbeitsraum aufrechtzuerhalten,
die.. höher liegt als die Schmelztemperatur des Metalls und auch noch höher liegt
als die durchschnittlich im Schmelzraum aufrechterhaltene Temperatur.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, einen Schmelzkessel für das Umschmelzen
von Setzmaschinen- oder Stereotypie-Gußmetall mit zwei Räumen zu versehen, die durch
eine gegebenenfalls wärmedämmende Trennwand voneinander getrennt sind und die getrennte
Heizeinrichtungen und unabhängig voneinander arbeitende thermostatische Temperaturregeleinrichtungen
haben. Bei dem früheren Vorschlag soll aber jeder dieser Räume mit einer Entnahmevorrichtung
versehen sein und die Möglichkeit geben, dem Schmelzkessel an dem einen oder anderen
Ablauf jeweils nur einen Teil seiner Gesamtcharge zu entnehmen. Ferner sollen zwei
verschiedene Metalle in den beiden Räumen eingeschmolzen und gesondert entnommen
werden können. In beiden Fällen bildet jeder der beiden Räume zugleich den Schmelz-
und Arbeitsraum und wird auf die vorgeschriebene Arbeitstemperatur erhitzt, kann
aber auch nur dann abgefüllt werden, wenn diese Arbeitstemperatur erreicht ist.
Die bei der Erfindung gestellte Aufgabe, den Schmelzvorgang unabhängig von dem Entnahmevorgang
und unabhängig von der vorgeschriebenen Arbeitstemperatur vor sich gehen zu lassen,
wird also bei dem älteren Vorschlag nicht gelöst. In der Praxis kann man daher vorteilhaft
mit dem erfindungsgemäßen Schmelzraum z. B. auf folgende Art arbeiten Die Temperatur
im Schmelzraum wird durch einen Temperaturregler thermostatisch auf 265 bis 270°
C geregelt. Andererseits wird die Temperatur im Arbeitsraum gesondert durch eine
Temperaturregeleinrichtung selbsttätig thermostatisch auf etwa 29o° C geregelt.
Die Größe der Heizelemente und die relative Größe von Arbeitsraum zu Schmelzraum
werden so aufeinander abgestimmt, daß pro Volumeinheit des Arbeitsraumes in der
Zeiteinheit eine größere Wärmemenge entwickelt wird als pro Volumeinheit des Schmelzraums.
Jedenfalls soll im Arbeitsraum eine verhältnismäßig schnelle Wärmezufuhr gewährleistet
werden. Das Größenverhältnis des Fassungsvermögens des Arbeitsraumes zum Fassungsvermögen
des Schmelzraumes kann etwa i : 3 betragen, d. h. der Arbeitsraum kann z. B. Zoo
kg Metall fassen, während der Schmelzraum 6oo kg faßt.
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Werden nun dem.Arbeitsraum in kurzen Abständen von z. B. i bis i1/2
Minuten im Verhältnis zu seinem Fassungsvermögen kleine Mengen von z. B. i8 kg Metall
entnommen, so senkt sich zunächst der Metallspiegel im Arbeitsraum bei jeder Entnahme
entsprechend dieser Menge. Es fließt dann aber sofort wieder eine entsprechende
Menge geschmolzenen Metalls aus denn Schmelzraum zu. Infolge der starken Behei2ung
des Arbeitsraumes . wird diese dann mit 265 bis 27o° C zuströmende Metallmenge in
der notwendigen kurzen Zeit, nämlich wiederum in i bis i1/2 Minuten, auf etwa
29o°
C aufgeheizt, so daß nach dieser Zeit das gesamte Metall im Arbeitsraum wieder die
vorgeschriebene Temperatur hat.
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Zweckmäßig werden in der Trennwand zwischen Arbeitsraum und Schmelzraum
eine größere Anzahl von kleinen Kanälen für das Überströmen des geschmolzenen Metalls
in, der Höhenrichtung des Schmelzkessels verteilt. Das Metall fließt dann aus dem
Schmelzraum hauptsächlich durch die infolge der Senkung des Metallspiegels im Arbeitsraum
frei liegenden oberen Kanäle der Trennwand zu, während durch die im unteren Teil
der Trennwand liegenden Kanäle nur wenig Metall übertritt, weil der Gegendruck des
Metalls im Arbeitsraum den Übertritt verhindert. Da das Metall aus dem unteren Teil
in der Nähe des Bodens des Arbeitsraumes abgelassen wird, tritt in diesem Teil keine
nennenswerte Temperaturverringerung durch das Überströmen von kälterem Metall ein
und ist mit Sicherheit gewährleistet, daß schon nach ganz kurzer Zeit erneut eine
Charge mit der vorgeschriebenen Temperatur von z. B. 29o° C entnommen werden kann.
In der Regel wird praktisch, wie gesagt, innerhalb dieser Zeit schon der ganze Inhalt
des Arbeitsraumes wieder die Arbeitstemperatur angenommen haben.
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Diese Entnahmevorgänge können also unabhängig von der Füllung des
Schmelzraumes in den genannten kurzen Zeitabständen fortgesetzt werden. Währenddessen
wird der Schmelzraum nach Bedarf in größeren Zeitabständen von z. B. io Minuten
wieder mit ungeschmolzenem Metall gefüllt. Die Beheizung des Schmelzraumes wird
so geregelt, daß immer genügend geschmolzenes Metall von z. B. 270° C für das Nachströmen
in den Arbeitsraum bereitsteht.
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Die Temperatur im Schmelzraum liegt nur wenig über der Schmelztemperatur
des Metalls,, die je nach der Zusammensetzung der Legierung (Bleilegierung) z. B.
etwa 25o bis 255° C ist. Hierdurch ergibt sich ein weiterer beträchtlicher Vorteil:
Bei der bisherigen Beheizung des Schmelzraumes eines ungeteilten Schmelzkessels
auf die Arbeitstemperatur von 29o°. C verbrannte ein. großer Teil des Zinnanteiles
der Metallegierung, weil dem Schmelzraum durch die Saugwirkung des sogenannten Kamins
notwendigerweise Luft durch vorhandene Öffnungen hindurch zuströmte. Durch die erfindungsgemäße
Unterteilung des Schmelzkessels in einen Arbeitsraum und einen Schmelzraum kann
nun aber die Oberseite des Arbeitsraumes mit j einem dicht schließenden Deckel versehen
werden, der Frischluftzutritt während des Arbeitsganges verhindert. Auf diese Weise
wird das Verbrennen des Zinns im Arbeitsraum vermieden oder stark herabgesetzt,
und es tritt auch im Schmelzraum nicht nennenswert auf, weil dessen Temperatur nur
wenig über der Schmelztemperatur liegt. Außerdem hatte bisher bei den ungeteilten
Schmelzkesseln das Zuströmen von Luft die Bildung einer Oxydationsschicht zur Folge.
Auch dieser Nachteil wird praktisch bei dem erfindungsgemäß unterteilten Schmelzkessel
dadurch vermieden, daß in dem mit dem Kamin versehenen Schmelzraum nur eine verhältnismäßig
geringe.Temperatur besteht, während der Arbeitsraum, der höhere Temperatur hat,
gegen Luftzutritt abgedeckt ist.
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Erweist es sich nach Maßgabe der im Einzelfall gegebenen Verhältnisse
als zweckmäßig oder notwendig, die Trennwand zwischen Arbeitsraum und Schmelzraum
besonders zu beheizen, so wird die Trennwand vorzugsweise als Doppelwand ausgeführt,
in deren Hohlraum der Heizkörper eingebaut ist. In jedem Falle kann zweckmäßig die
Beheizung der Trennwand von der gleichen thermostatischen Regeleinrichtung und auf
die gleiche Temperatur geregelt werden wie die Beheizung des Arbeitsraumes. Ist
eine besondere Beheizung der Trennwand nicht notwendig,. so wird der Hohlraum der
Doppelwand mit wärmedämmendem Werkstoff, z. B. Glas- oder Schlackenwolle, ausgefüllt.
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Die beiden Wandteile der Trennwand können mit dem übrigen Teil des
Schmelzkessels dicht verschweißt sein. Die durch die Trennwand hindurchführenden
Kanäle können gewünschtenfalls mit je einem verstellbaren Absperrschieber oder einem
gemeinsamen verstellbaren Absperrschieberversehen sein.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen
Schmelzkessels beispielsweise und schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. i
einen Längsschnitt einer Ausführungsform, bei der die Trennwand zwischen Arbeitsraum
und Schmelzraum durch benachbarte Heizelemente beheizt wird, Fig. 2 einen Querschnitt
durch den Arbeitsraum des Schmelzkessels nach der Linie A-B- der Fig. i, Fig. 3-
eine Vorderansicht einer abgeänderten Ausführungsförm des Schmelzkessels nach Fig.
i in gefülltem Zustand, wobei die Heizelemente für die Beheizung der Trennwand in
der Trennwand selbst untergebracht sind, und Fig. q. eine Seitenansicht der Trennwand:
der Ausführungsfarin nach Fig. 3: Bei beiden Ausführungsformen der Erfindung ist
der Schmelzkessel i durch eine Trennwand c in einen Arbeitsraum a von z. B. etwa
Zoo kg Fassungsvermögen und in einen Schmelzraum b von z. B. etwa 6oo kg Fassungsvermögen
unterteilt. Das Fassungsvermögen der Räume a und b verhält sich also
etwa wie i : 3. Der Arbeitsraum ist am unteren Ende mit einem Entnahmeventil :2
bekannter Art versehen. Die Trennwand c ist von einer Anzahl Durchtrittskanälen
3 durchbrochen, die längs des wannenförmigen Profils des Schmelzkessels in dessen
Höhenrichtung über die Trennwand verteilt sind. Die Trennwand ist als Doppelwand
aus zwei in den Kessel eingeschweißten Metallwänden zusammengesetzt. Die zwischen
den Kanälen 3 gebildeten Hohlräume sind mit wärmedämmendem Werkstoff, wie z. B.
Schlackenwolle oder Glaswolle, ausgefüllt.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. i und 2 wird der Arbeitsraum a durch
einen Heizkörper 5 beheizt; während -der Schmelzraum b mit Heizkörpern
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versehen ist, die in der Nähe der Trennwand c angeordnet sind. Selbstverständlich
kann nach Bedarf auch eine andere Anordnung dieser Heizelemente gewählt werden;
insbesonderekönnen in der Nähe des rechten Endes des Schmelzkessels Heizelemente
angebracht sein.
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Der Arbeitsraum ca ist mit einem aufklappbaren und die Oberseite des
Arbeitsraumes dicht schließenden zweiteiligen Deckel 8 versehen, der bei 12 und
12Q an dem übrigen Teil 13 der Abdeckung bzw. am äußeren Rand des Schmelzkessels
.angelenkt ist. Durch das Aufklappen des Deckels bzw. der beiden Deckelhälften 8
wird das Reinigen des Arbeitsraumes ermöglicht. Während des Betriebes des Schmelzkessels
verhindert der Deckel in Verbindung mit dem übrigen Teil 13 der Abdeckung praktisch
jeglichen Luftzutritt zum Arbeitsraum, was die eingangs geschilderten Vorteile mit
sich bringt.
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Durch den Abdeckteil 13 tritt ein Teil des mit einem Rührflügel 14
versehenen und von einem nicht gezeichneten Motor angetriebenen Rührwerks hindurch,
das in an sich bekannter Weise gestaltet sein kann.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 sind der Übersichtlichkeit
halber die Teile 5 bis ß und 12 bis 14 der Ausführung nach Fig. i und 2 nicht gezeichnet,
aber in gleicher oder ähnlicher Weise vorgesehen zu denken. Im übrigen unterscheidet
sich diese Ausführungsform von derjenigen nach Fig. i und 2 dadurch, daß in der
Trennwand selbst ein Heizkörper 9 gemäß Fig. 4 untergebracht ist. Das geschmolzene
Metall von 29o° C ist im Arbeitsraum a mit io bezeichnet. Das noch ungegeschmolzene
frisch eingefüllte Metall im Schmelzraum bist mit i i bezeichnet. Um dieses Metall
i i herum bildet sich in der gezeichneten Weise geschmolzenes Metall von 27o° C.
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Die elektrischen Einrichtungen zur Schaltung "der Stromzufuhr und
thermostatischen Regelung der Temperatur im Arbeitsraum und Schmelzraum sind in
der Zeichnung bei beiden Ausführungsformen weggelassen, insbesondere auch die dazu
notwendigen und in diese Räume hineinragenden Temperaturfühler. Diese Einrichtungen
werden in an sich bekannter Weise ausgeführt. Wesentlich ist dabei nur, daß der
Arbeitsraum a eine Regeleinrichtung zur thermostatischen Temperaturregelung. auf
z. B. 29o° C besitzt, die ganz unabhängig von der thermostatischen Temperaturregelung
des Schmelzraumes b auf eine niedrigere Temperatur von z. B. 27o° C selbsttätig
arbeitet. Im Falle der Fig. 3 und 4 wird die Regelung des Heizkörpers 9 zweckmäßig
von der gleichen thermostatischen Regeleinmichtung wie die Heizung des Arbeitsraumes
a gesteuert.
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Bei Beginn des Schmelzkesselbetriebs wird der Schmelzraum b mit Metall,
z. B. Zeilen einer Setzmaschine oder . Stereotypieguß- oder Letterngußabfällen,
gefüllt und seine Beheizung eingeschaltet. Nach einer gewissen Beheizungszeit kann
die Heizung des Arbeitsraumes a von Hand eingeschaltet werden. Dieser Zeitraum kann
auch durch eine Schaltuhr selbsttätig bestimmt werden. Nach Einschalten dauert die
Aufheizung des mit 270° C vom Schmelzraum in den Arbeitsraum übergetretenen Metalls
auf 29o° C etwa io bis i2 Minuten. Hiernach kann der Schmelzkessel in der eingangs
beschriebenen Weise kontinuierlich derart betrieben werden, daß in einem Abstand
von etwa 11I2 Minuten je etwa i8 kg Metall dem Arbeitsraum a durch das Ventil 2
hindurch entnommen werden. Nach der Entnahme tritt eine entsprechende Metallmenge
mit 270° C durch die Kanäle 3 vom Schmelzraum aus in den Arbeitsraum über, und zwar
vorzugsweise durch die oberen Kanäle 3, die durch die vorherige Absenkung des Metallspiegels
im Arbeitsraum d freigelegt worden sind. Die Heizung des Arbeitsraumes a ist so
eingestellt, daß dann innerhalb von i bis 11/2 Minuten der gesamte Metallinhalt
des Arbeitsraumes wieder auf 29o° C gebracht worden ist.
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Ist auf die vorgenannte Weise ein größerer Teil des Inhalts des Schmelzraumes
b in den Arbeitsraum a übergetreten, so erfolgt die Nachfüllung des Schmelzraumes
mit ungeschmolzenem Metall, ohne daß eine Unterbrechung der Entnahmevorgänge am
Arbeitsraum einzutreten braucht.