EP4789792A1

EP4789792A1 - Tiegellogistikanordnung mit tiegelbehälter mit positionstolerant gelagertem steigrohr sowie verfahren und verwendung

Info

Publication number: EP4789792A1
Application number: EP25227834.6A
Authority: EP
Inventors: Reinhard Schwarz
Original assignee: Glama Maschinenbau GmbH
Current assignee: Glama Maschinenbau GmbH
Priority date: 2025-02-07
Filing date: 2025-12-31
Publication date: 2026-08-12

Abstract

Beim Kuppeln von Steigrohr und Außenrohr an einem Tiegelbehälter treten insbesondere aufgrund von Wärmeausdehnung und chemischen Eigenschaften einer jeweiligen Schmelze hohe (Material- )Belastungen auf, was zu hohem Verschleiß insbesondere auch an involvierten Kupplungsabschnitten und Dichtungen führen kann. Bereitgestellt wird eine Tiegellogistikanordnung, aufweisend einen Tiegelbehälter (10) mit Tiegeldeckel (11) mit Adapteröffnung und mit einem im Bereich der Adapteröffnung mündenden und im Tiegelbehälter verbauten Steigrohr, ferner aufweisend einen Adapteranschluss zum Ein-/Ausleiten der Schmelze und zum druckdichten Kuppeln mit dem Tiegelbehälter im Bereich der Adapteröffnung sowie wenigstens einen Aktuator zum Verlagern und Positionieren des Adapteranschluss relativ zur Adapteröffnung, wobei die Tiegellogistikanordnung eingerichtet ist für eine technisch erzeugbare Druckdifferenz zum Entnehmen und/oder Entleeren der Schmelze; wobei das Steigrohr im Bereich der Adapteröffnung derart positionstolerant relativ zum Tiegeldeckel lagerbar/gelagert ist, dass beim vollständigen Schließen des Tiegelbehälters durch Kuppeln des Steigrohrs mit einem Kupplungspartner des Adapteranschluss das Steigrohr relativpositionstolerant positioniert ist/wird. Bereitgestellt wird auch ein entsprechendes Verfahren.

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tiegellogistikanordnung zur mobilen Handhabung wenigstens eines Tiegelbehälters einschließlich Schmelze mittels wenigstens eines Fahrzeugs oder einer Traverse; aufweisend einen/den Tiegelbehälter mit Tiegeldeckel mit Adapteröffnung und mit einem im Bereich der Adapteröffnung mündenden und im Tiegelbehälter verbauten Steigrohr; aufweisend einen Adapteranschluss zum Ein-/Ausleiten der Schmelze und zum druckdichten Kuppeln mit dem Tiegelbehälter im Bereich der Adapteröffnung sowie wenigstens einen Aktuator zum Verlagern und Positionieren des Adapteranschlusses relativ zur Adapteröffnung; wobei die Tiegellogistikanordnung eingerichtet ist für eine technisch erzeugbare Druckdifferenz zum Entnehmen und/oder Entleeren der Schmelze. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum mobilen Handhaben wenigstens eines Tiegelbehälters mit Steigrohr, wobei eine Adapteröffnung des Tiegelbehälters durch Kuppeln eines Adapteranschlusses mit dem in der Adapteröffnung angeordneten Steigrohr zumindest prozessphasenspezifisch druckdicht geschlossen wird, insbesondere bei einer Anordnung des Tiegelbehälters auf einem (Tiegel-)Fahrzeug oder an einer Traverse. Die Erfindung betrifft auch einen für ein solches Verfahren eingerichteten Tiegelbehälter. Nicht zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung einer zumindest in radialer Richtung positionstoleranten Lagerung eines in einem Tiegelbehälter verbauten Steigrohres zum Bereitstellen einer positionstoleranten Kupplung zwischen Steigrohr und Adapteranschluss, bzw. die Verwendung eines entsprechend ausgestalteten Tiegelbehälters. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des jeweiligen unabhängigen Anspruchs.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Bei der Herstellung und Handhabung von Schmelzen mittels Schmelztiegeln, z.B. Aluminiumschmelzen in vergleichsweise großen Schmelztiegeln weitläufiger Elektrolyseanlagen, müssen zahlreiche Anforderungen in Verbindung miteinander beachtet werden, insbesondere schnelles sicheres Arbeiten, geringe Temperaturverluste bzw. energetische Effizienz, geringe Beanspruchung der verwendeten Materialien, hohe Güte der erzeugten Schmelze bzw. hohe Reinheit bzw. möglichst geringe Lufteinschlüsse, lange Lebensdauer insbesondere auch des Tiegelbehälters, und nicht zuletzt auch möglichst lange Wartungsintervalle. Auch die Handhabung der Medien bzw. der Schmelze als solcher kann nicht zuletzt in Hinblick auf chemische Aggressivität (z.B. auch bei der Aluminiumherstellung) prozessual sehr herausfordernd sein, beispielsweise auch hinsichtlich zuverlässiger Abdichtung von die Schmelze führenden aneinandergrenzenden Leitungen bzw. Rohren.
Für den sich an zahlreichen Schmelztiegeln bzw. Öfen bzw. Elektrolyseanlagen wiederholenden Vorgang der Entnahme der Schmelze (bzw. des so genannten "tapping") werden z.B. spezielle (Tiegel-)Fahrzeuge vorgesehen, mittels welchen die Schmelze insbesondere ausgesaugt, transportiert (z.B. zu einer Gießerei oder einem weiteren Ofen), und umgefüllt bzw. wieder entleert werden kann, beispielsweise durch Auskippen, beispielsweise jedoch auch mittels Überdruck bzw. mittels technisch erzeugter Druckdifferenzen. Dabei geht es bei solchen regelmäßig wiederkehrenden Vorgängen auch um eine möglichst sehr sichere und dennoch zeit- und energieeffiziente Handhabung großer Massen bzw. Volumina von Schmelzen, z.B. Ladungen im Bereich von ca. 10 Tonnen [t]. Insbesondere auch an die involvierten Dichtungen und Dichtmaterialien werden speziell auch aufgrund teilweise sehr aggressiver chemischer Medien vergleichsweise hohe Anforderungen gestellt. Beispielsweise kann es mit hohen technischen Schwierigkeiten verbunden sein, die Dichtigkeit bzw. Dichtheit im Bereich von Öffnungen von Tiegeldeckeln oder an den entsprechenden Adaptern und damit verbundener Rohrverbindungen oder an Rohrübergängen sicherzustellen, insbesondere auch bei auf involvierten (Tiegel-)Fahrzeugen installiertem Gerät. Es hat sich gezeigt, dass der Tiegelbehälter insbesondere in energetischer Hinsicht vorteilhaft mit nur einer vergleichsweise kleinen Öffnung im Tiegeldeckel zu versehen ist, auf welche Öffnung ein Adapter zum vollständigen Schließen des Tiegelbehälters zusammen mit daran anschließendem Außenrohr (bzw. Saugrohr) gekuppelt wird, wobei seitens des Tiegelbehälters vorteilhaft auch ein Steigrohr in den Tiegelbehälter hineinragt. Eine der sich dabei für den (mobilen) Tiegelbehälter als vorteilhaft erwiesene konstruktiven Ausgestaltungen stellt dabei eine vordefinierte Verbindung zwischen Steigrohr und Tiegeldeckel dar, wodurch z.B. die Badbewegung (insbesondere bei vergleichsweise flotter mobiler Handhabung) niedrig gehalten werden kann und auch Vorteile hinsichtlich eines Entnahmevorgangs aus dem Tiegel (z.B. zwecks Entleerung in einen Ofen) realisiert werden können. Für den Vorgang des vollständigen Schließens des Tiegelbehälters muss demnach gegebenenfalls vergleichsweise exakt gekuppelt werden, was jedoch bei den gegebenenfalls starken Temperaturänderungen und damit einher gehenden Wärmeausdehnungen schwierig sein/werden kann. Dabei kann gemäß einer der möglichen Anwendungsfälle prozessual insbesondere zwischen den beiden folgenden Vorgehensweisen unterschieden werden: Befüllen des Tiegelbehälters z.B. mittels so genannter Traverse, und Entleeren des Tiegelbehälters mittels Tiegelfahrzeug insbesondere bei technisch erzeugtem Überdruck im Tiegelbehälter (Übergabe bzw. Ausleiten der Schmelze z.B. an/in einen Ofen).
Gemäß dem Stand der Technik werden bereits Tiegelbehälter mit Tiegeldeckeln verwendet, bei welchen eine vergleichsweise kleine Öffnung für den entsprechenden prozessualen Schritt entweder freigegeben oder abdichtend verschlossen werden kann, also ohne dass ein vergleichsweise großer, den gesamten Tiegelbehälter abdeckender Deckel gehandhabt werden müsste. Die dafür vorgesehenen Deckeladapter werden üblicherweise zusammen mit daran angebautem Außenrohr gehandhabt. Beispielhaft kann die Veröffentlichung WO 86/ 04839 A1 genannt werden, welche ein Fahrzeug mit einem Schmelzen-Aufnahmebehälter mit vergleichsweise kleiner Öffnung im Deckel des Aufnahmebehälters beschreibt, welche durch einen z.B. mittels hydraulisch aktuierter Parallelogramm-Kinematik verlagerbaren Adapter geschlossen werden kann, und in welchen die Schmelze über ein über den Adapter schwenkbar gekuppeltes Außenrohr eingesogen werden kann, bei innerhalb des Aufnahmebehälters angelegtem (Teil-)Vakuum bzw. Unterdruck, wobei eine Abdichtung des Adapters relativ zur Öffnung des Aufnahmebehälters insbesondere mittels bei relativer Drehbarkeit ineinandergreifender Kupplungsabschnitte von Adapter und Öffnung sichergestellt werden soll. Das Außenrohr endet im Bereich des Adapters. Der Aufnahmebehälter mit Schmelze wird nach erfolgtem Transport komplett übergeben, z.B. an eine Gießerei.
Beispielhaft kann auch die Veröffentlichung WO 03/014646 A1 genannt werden, welche für einen liegenden Tiegel-Aufnahmebehälter eine relativ zum abgesehen von einer kleinen Öffnung geschlossenen Tiegel-Aufnahmebehälter schwenkbare Kupplung eines Deckeladapters mit außenliegendem Entnahmerohr beschreibt, wobei eine Abdichtung insbesondere mittels aneinander anliegender Kupplungspartner und dazwischenliegender Dichtmittel sichergestellt ist, wobei der Tiegel-Aufnahmebehälter dank dessen Aufhängung am Fahrzeug zusammen mit dem Entnahmerohr vergleichsweise variabel relativ zu z.B. einer Elektrolyseanlage positioniert werden kann, wobei das Entleeren aus dem Tiegel-Aufnahmebehälter durch Überdruck erfolgen kann.
Ausgehend vom Stand der Technik ist ein Bedarf an insbesondere auch hinsichtlich Dichtheit und Robustheit und Langlebigkeit verbesserten Ausgestaltungen von die Schmelze führenden zu kuppelnden Komponenten, insbesondere auch wenigstens eines Rohrabschnitts, für die Schmelze transportierende (Tiegel-)Fahrzeuge zu spüren, insbesondere auch hinsichtlich Dichtheit bei technisch erzeugten Druckdifferenzen zum Austreiben der Schmelze aus dem Tiegelbehälter. Dabei besteht insbesondere auch hinsichtlich möglichst minimalem Wartungs- und Reparaturaufwand Interesse an einer besonders zuverlässigen Art und Weise der Abdichtung und vorteilhaften Art und Weise der Kupplung bzw. des Kuppelvorgangs.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe ist, eine Tiegellogistikanordnung bzw. ein Verfahren zur mobilen Handhabung von Schmelzen insbesondere im Zusammenhang mit der Entnahme aus Schmelztiegeln und/oder dem Entleeren in Öfen bereitzustellen, womit ein vorteilhafter Kompromiss aus zeitlicher und energetischer Effizienz, prozessualem Aufwand, prozessualer Sicherheit sowie vorrichtungstechnischer Dichtheit und Robustheit von die Schmelze führenden und miteinander für den mobilen Handhabungsprozess zu kuppelnden Komponenten sichergestellt werden kann, insbesondere auch beim Vorgang des Schließens oder Abdichtens eines Tiegelbehälterdeckels in einer Anordnung des Tiegelbehälters auf einem die Schmelze transportierenden (Tiegel-)Fahrzeug, insbesondere im Kontext von "tapping"-Maßnahmen, z.B. zur Vorbereitung des Vorgangs des Entleerens der Schmelze aus dem Tiegelbehälter z.B. in einen Ofen. Auch ist es Aufgabe, eine derartige Tiegellogistikanordnung bzw. ein damit einher gehendes Verfahren derart auszugestalten, dass ein möglichst verschleißarmes Kuppeln wenigstens eines Rohrabschnittes im Bereich einer Öffnung des Tiegelbehälterdeckels in Kombination mit druckdichter Abdichtung der Tiegelbehälteröffnung auf besonders zuverlässige Weise durchgeführt werden kann. Nicht zuletzt ist es Aufgabe, eine Tiegellogistikanordnung mit Tiegelbehälter so auszugestalten, dass das Einleiten und Entnehmen von Schmelze auch für besonders herausfordernde Prozesse auf robuste und sichere Weise und bei guter Lebensdauer der besonders beanspruchten involvierten Bauteile sichergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Tiegellogistikanordnung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß dem nebengeordneten Verfahrensanspruch sowie durch Verwendungen gemäß dem jeweiligen nebengeordneten Verwendungsanspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den jeweiligen Unteransprüchen erläutert. Die Merkmale der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele sind miteinander kombinierbar, sofern dies nicht explizit verneint ist.
Bereitgestellt wird eine Tiegellogistikanordnung, die eingerichtet ist zur mobilen Handhabung wenigstens eines Tiegelbehälters einschließlich Schmelze insbesondere mittels wenigstens eines (Tiegel-)Fahrzeugs oder einer Traverse eingerichtet zum Verlagern eines/des entsprechenden Tiegelbehälters einschließlich Schmelze, aufweisend einen/den Tiegelbehälter mit Tiegeldeckel mit Adapteröffnung und mit einem im Bereich der Adapteröffnung mündenden und im Tiegelbehälter verbauten Steigrohr; wobei die Tiegellogistikanordnung einen Adapteranschluss zum Ein-/Ausleiten der Schmelze und zum druckdichten Kuppeln mit dem Tiegelbehälter im Bereich der Adapteröffnung, wobei zum Verlagern und Positionieren des Adapteranschlusses relativ zur Adapteröffnung wenigstens ein Aktuator vorgesehen sein kann, z.B. seitens des Fahrzeugs; wobei die Tiegellogistikanordnung eingerichtet ist für eine technisch erzeugbare Druckdifferenz zum Entnehmen der Schmelze (Unterdruck seitens Tiegelbehälter) z.B. aus einer (Elektrolyse-)Anlage und/oder zum Entleeren der Schmelze (Überdruck) aus dem Tiegelbehälter z.B. in einen Ofen; Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Steigrohr im Bereich der Adapteröffnung derart positionstolerant (lose, schwimmend) relativ zum Tiegeldeckel lagerbar/gelagert ist (insbesondere in radialer Richtung, radial losgelagert), dass beim vollständigen Schließen des Tiegelbehälters durch Kuppeln mit dem Adapteranschluss (insbesondere für den Vorgang des Entleerens) im Bereich der Adapteröffnung (insbesondere beim Schließen mittels eines/des durch das Fahrzeug oder durch eine Traverse gehandhabten Adapteranschluss) ein an das Steigrohr kuppelnder Kupplungspartner des Adapteranschlusses, insbesondere ein Rohrabschnitt, durch Positionieren des Steigrohrs relativ zum Tiegeldeckel mit dem Steigrohr kuppelbar ist oder gekuppelt ist/wird. Dies liefert einen vorteilhaften Kompromiss aus zeitlicher und energetischer Effizienz bei der Handhabung der Schmelze, aus prozessualem Aufwand insbesondere im Kontext des Schließens der Adapteröffnung, sowie vorrichtungstechnischer Dichtheit und Robustheit insbesondere am oberen Rohrübergang des im Bereich der Adapteröffnung mündenden Steigrohrs. Dabei können zwei nicht mechanisch miteinander verbundene Leitungen bzw. Rohre beim Befüllen und/oder Entleeren flüssiger Medien (gegebenenfalls chemisch komplex-aggressiver Medien) bei sehr hohen Temperaturen und gegebenenfalls technisch erzeugtem Druckunterschied zuverlässig abgedichtet werden und relativ zueinander angeordnet sein/werden. Insbesondere kann problemlos ein Versatz von z.B. 5 bis 10mm zwischen aneinander angrenzenden Rohrabschnitten ausgeglichen werden. Als Effekt kann unter anderem auch eine verbesserte Zentrierung sichergestellt werden. Insofern begünstigt ein loses bzw. schwimmendes Lagern relativ zu Tiegeldeckel, insbesondere ein Auflagern auf dem Tiegeldeckel dabei auch eine Selbstzentrierung aneinandergrenzender Rohrabschnitte, insbesondere beim Schließen des Tiegeldeckels. Dabei kann die mittels des Adapteranschlusses realisierte Dichtstelle bzw. der Abdichtbereich umfassend wenigstens zwei unterschiedliche Arten von Abdichtungen derart konzipiert sein, dass kein oder zumindest kein nennenswerter Druckunterschied zwischen Innen- und Außenbereich herrscht. Auch stellt sich über die Betriebs- bzw. Lebensdauer ein vorteilhaft geringer Verbrauch von Dichtmaterial ein.
Mit anderen Worten betrifft die vorliegende Erfindung eine Tiegellogistikanordnung mit rohrartig kuppelbarem stirnseitig abdichtbarem Adapteranschluss für eine Öffnung im Tiegeldeckel, in welcher ein verbautes Steigrohr aus dem Tiegelbehälter zumindest bis in den Bereich der Öffnung ragt, wobei das Steigrohr vorteilhaft zumindest in radialer Richtung schwimmend relativ zum Tiegeldeckel bzw. relativ zur deckelbildenden Tiegelbehälterwandung gelagert ist und dadurch beim Kuppelvorgang positionstolerant insbesondere in radialer Richtung relativ zur Tiegelbehälterwandung positioniert werden kann. Anders ausgedrückt: Die Tiegellogistikanordnung weist einen Tiegelbehälter mit schwimmend relativ zum Tiegeldeckel zumindest in radialer Richtung positionstolerant gelagertem Steigrohr. Hierdurch lässt sich einerseits eine verbesserte Art und Weise der Abdichtung insbesondere auch an einer/der Schnittstelle (Übergangsstelle) zwischen Steigrohr und einem vorteilhaft mittels des Adapteranschlusses bereitgestellten Anschlussrohr (Außenrohr) bzw. dem entsprechenden Adapterabschnitt realisieren, und andererseits kann auch das Kuppeln selbst vereinfacht werden, so dass auch weniger Verschleiß auftritt, wodurch auch der Wartungsaufwand minimiert werden kann. Die Erfindung erleichtert demnach die Befüllung und/oder Entnahme von flüssigen insbesondere auch chemisch aggressiven Medien/Fluiden bzw. Schmelzen, insbesondere solchen Medien, die bei sehr hoher Wärmeenergie gehandhabt und auch in Rohren oder dergleichen geführt und weitergeleitet werden müssen. Die Erfindung betrifft dabei vorrangig Ausrüstung bzw. Gerät für (Tiegel-)Fahrzeuge bzw. Traversen eingerichtet zum Rangieren mit diesen Medien und zum Befüllen und/oder Entnehmen der Medien am jeweiligen Tiegel. Dabei fokussiert die vorliegende Erfindung insbesondere auch auf die Kupplung bzw. Schnittstelle zwischen im Tiegelbehälter verbautem Steigrohr und einem relativ zum Tiegelbehälter separat aktuierbaren Deckeladapter (bzw. Adapteranschluss)
Es ist zu verstehen, dass die hier beschriebene Ausgestaltung "zur mobilen Handhabung" freilich eine Eignung für eine stationäre Handhabung nicht ausnimmt. Bestimmungsgemäß richtet sich die vorliegende Erfindung auf den hier beschriebenen prozessualen Kontext, welcher (zumindest üblicherweise) eine mobile Handhabung des Tiegelbehälters zwischen den einzelnen Schritten erfordert.
Die vorliegende Erfindung kann auch wie folgt beschrieben werden: Die Erfindung ermöglicht insbesondere in Hinblick auf prozessual erforderliche Druckunterschiede eine verbesserte Abdichtung bzw. auch bei langer Betriebsdauer eine zuverlässige Dichtigkeit im Bereich des Steigrohres eines mittels Lastwagen oder dergleichen (Tiegel-)Fahrzeugen oder Traversen transportablen Tiegelbehältnisses insbesondere für die Befüllung des Tiegelbehälters und/oder für die Entnahme der Schmelze (Überdruck, Unterdruck, thermische Ausdehnung beim Leiten/Zuführen bzw. Entleeren der Schmelze). Das im Tiegelbehälter verbaute Steigrohr ist nicht mit dem Tiegeldeckel verschraubt, sondern ist lose bzw. schwimmend relativ zum Tiegeldeckel gelagert, liegt z.B. auf dem Tiegeldeckel auf, insbesondere in Kombination mit einer stirnseitigen Abdichtung z.B. mittels ringartiger Aufnahme aus Stahl (beispielsweise auch als Dichtringaufnahme bezeichnet). Auf diese Weise können zwei nicht mechanisch miteinander verbundene Leitungen bzw. Rohrabschnitte beim Befüllen und/oder Entleeren flüssiger Medien wie Schmelzen (also gegebenenfalls chemisch komplex-aggressiver Medien) bei sehr hohen Temperaturen und gegebenenfalls technisch erzeugtem Druckunterschied zuverlässig abgedichtet werden und relativ zueinander angeordnet sein/werden, ohne zu hohe Anforderungen an die Genauigkeit der relativen Positionierung der Kupplungspartner oder an die einzuhaltenden Toleranzen stellen zu müssen, und ohne die Abdichtungstechnologie zu aufwändig werden zu lassen. Beispielsweise wird ein Radialversatz von 5 bis 10mm zwischen aneinander angrenzenden Rohrabschnitten ausgeglichen. Beim Kuppeln erfolgt vorteilhaft ein Selbstzentrierung durch relatives Positionieren des Steigrohres in radialer Richtung, insbesondere beim Auflagern auf dem Tiegeldeckel, sodass aneinandergrenzender Rohrabschnitte insbesondere beim Schließen des Tiegeldeckels auf besonders schonende Weise miteinander gekuppelt und gegeneinander abgedichtet werden können. Dabei ist die Kupplung derart konzipiert, dass an der Dichtstelle zwischen Steigrohr und Anschlussrohr kein spürbar nachteiliger Druckunterschied zwischen Innenbereich (Tiegelbehälter) und einer gegenüber der Umgebung zumindest annähernd gasdicht abgeschotteten und durch den Adapteranschluss definierten Zwischenkammer bzw. einem Bereich außen am Steigrohr herrscht. Im Bereich des Tiegeldeckels sind aneinandergrenzende Rohrabschnitte von Steigrohr und Adapteranschluss lose aneinander gelagert, vorteilhaft bei loser Lagerung des Steigrohrs auf dem Tiegeldeckel, vorteilhaft mit Selbstzentrierungseffekt durch den Kuppelvorgang selbst, wahlweise in Kombination mit einer abdichtenden ringartigen Aufnahme für das Steigrohr (z.B. ringartige Aufnahme aus Stahl), vorteilhaft in Kombination mit einem Klemmeffekt betreffend das Steigrohr, wobei die Klemmung vorteilhaft mittels der optionalen ringartigen Aufnahme realisiert werden kann.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht demnach den Verbleib beim Konzept des im Tiegelbehälter dauerhaft verbauten Steigrohres, und gleichzeitig eine besonders elegante Art und Weise des Kuppelns und Abdichtens insbesondere eines von außen an den Tiegeldeckel geführten Rohrs oder dergleichen Apparatur zum Führen/Leiten der Schmelze. Die vorliegende Erfindung trägt demnach auch dafür Sorge, dass das Kuppeln mit dem Adapter (zwecks vollständigen Verschließens des Tiegelbehälters) möglichst verschleißfrei realisiert werden kann, bei dauerhaft wartungsarmer Abdichtung. Somit kann auch auf vergleichsweise einfache und elegante Weise der Vorteil realisiert werden, dass sich das Steigrohr selbst zentrieren kann (radiale Selbstzentrierung), sobald in axialer Richtung von oben auf das Steigrohr gekuppelt wird (dank zumindest in radialer Richtung positionstoleranter Lagerung des Steigrohrs insbesondere relativ zum Tiegeldeckel bzw. innerhalb einer entsprechend für das Steigrohr vorgesehenen Aufnahme; in axialer Richtung hingegen mag das Steigrohr vordefiniert gelagert sein, also zumindest annähernd spielfrei bzw. zumindest annähernd fest, wodurch der Kuppelpunkt trotz schwimmender Lagerung möglichst leicht gefunden werden kann).
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere solche Tiegelbehälteranordnungen, bei welchen das Steigrohr vorteilhaft im Tiegelbehälter mit dem Deckel bzw. einer entsprechenden deckelseitigen Wandung des Tiegelbehälters fest verbaut ist, wodurch auch verhindert werden kann, dass stärkere Badbewegungen beim Befüllen des Tiegelbehälters auftreten, und wodurch auch das Entleeren durch Überdruck vorteilhaft realisiert werden kann. Die fest verbaute Ausgestaltung von Steigrohr und Tiegeldeckel begünstigt demnach eine vorteilhafte Handhabung der Schmelze selbst und auch eine vorteilhafte prozessuale Vorgehensweise. Im Unterschied zum Stand der Technik überwindet die vorliegende Erfindung jedoch die bei fester Lagerung des Steigrohres bestehenden Abdichtungs- und Kuppel-Schwierigkeiten, ohne dabei auf die mit der dauerhaften zumindest annähernd ortsfesten Anordnung des Steigrohrs im Tiegelbehälter einher gehenden Vorteile verzichten zu müssen.
Gemäß dem Stand der Technik ist das Steigrohr fest mit dem Tiegeldeckel verbunden, insbesondere verschraubt. Demgegenüber beruht die vorliegende Erfindung auf dem Konzept, im Bereich des Tiegeldeckels aneinandergrenzende Rohrabschnitte oder zumindest aneinandergrenzende Kupplungspartner oder -abschnitte lose aneinander zu lagern (insbesondere einschließlich des freien Endes des Steigrohr), vorteilhaft mit einer Art Selbst-Zentrierung des Steigrohrs relativ zum Adapteranschluss bezüglich des Tiegeldeckels, wahlweise auch in Kombination mit einer gegebenenfalls weiter abdichtenden ringartigen Aufnahme für das Steigrohr (z.B. ringartige Stahlring-Aufnahme), vorteilhaft in Kombination mit einem Klemmeffekt betreffend wenigstens einen der Kupplungspartner (insbesondere das Steigrohr), wobei die Klemmung zumindest teilweise wahlweise auch mittels der optionalen ringartigen Aufnahme realisiert werden kann.
Im Rahmen der Untersuchungen, die zur vorliegenden Erfindung geführt haben, hat sich auch gezeigt, dass nicht adäquat vorgegebene Toleranzen zu einem nachteiligen (relativen) Versatz von Bauteilen, insbesondere Rohrabschnitten führen können.
Als eine "druckdichte" Anordnung des Adapteranschlusses am Tiegelbehälter ist dabei insbesondere sowohl eine fluiddichte Anordnung mit Dichtheit gegenüber dem zu handhabenden Medium (Schmelze) als auch eine gasdichte Anordnung mit Dichtheit insbesondere gegenüber der Umgebung zu verstehen. Anders ausgedrückt: Die hier beschriebene Anordnung stellt einerseits sicher, dass die Schmelze nur entlang des für die Schmelze vorgesehenen Bewegungspfades bzw. Materialflusspfades getrieben wird (insbesondere definiert durch Steigrohr und Adapteranschluss mit Außenrohr), und andererseits kann sichergestellt werden, dass eine Druckdifferenz insbesondere gegenüber Umgebungsdruck aufgebaut werden kann (positive oder negative Druckdifferenz), wobei erfindungsgemäß ein/das große/größte Druckgefälle möglichst örtlich getrennt ist von der Kuppelstellen aneinandergrenzender Schmelze führender Rohrabschnitte. Insofern kann die erfindungsgemäße Anordnung auch sicherstellen, dass an einer thermisch besonders belasteten Schnittstelle bzw. Kupplung zumindest eine fluiddichte Lagerung (also ein bezüglich der Schmelze dichter Übergang) sichergestellt ist, welche jedoch zumindest in gewissem Maße Druckausgleich in der Gasphase ermöglicht, nämlich in einen Zwischenbereich bzw. in eine/die Zwischenkammer, und dass an einer thermisch weniger belasteten Stelle radial weiter außenliegend eine auch gasdichte Abdichtung gegenüber der Umgebung insbesondere gegen den Tiegeldeckel erfolgt. Eine axial auf die entsprechenden Dichtungskomponenten wirkende Auflager- bzw. Andrückkraft kann dabei je nach Prozess betragsmäßig auch durch die jeweils generierte Druckdifferenz eingestellt bzw. vorgegeben werden, bzw. in Abhängigkeit von der generierten Druckdifferenz (insbesondere je nachdem, ob Überdruck oder Unterdruck).
Sofern gemäß der vorliegenden Offenbarung von Schmelztiegel gesprochen wird, so ist darunter synonym eine Ofen- oder Anlagenkomponenten zum prozessualen Erzeugen oder Weiterverarbeiten der Schmelze zu verstehen. Sofern gemäß der vorliegenden Offenbarung von Tiegel gesprochen wird, so ist darunter synonym ein zur mobilen Handhabung der Schmelze vorgesehener Tiegelbehälter zu verstehen, also zum Vorhalten der Schmelze, nicht notwendigerweise auch zum aktiven Erhitzen oder Warmhalten. Sofern gemäß der vorliegenden Offenbarung von Tiegellogistikanordnung gesprochen wird, so sind darunter Komponenten umfassend den Tiegelbehälter und wenigstens ein Fahrzeug dafür oder wenigstens eine Traverse zu verstehen, zur Erfüllung wenigstens einer logistischen Vorgabe, wobei eine logistische Vorgabe z.B. darin bestehen kann, die Schmelze an einem ersten Ort (z.B. Elektrolyseanlage, erster Ofen) zu entnehmen und/oder an einem zweiten Ort (z.B. zweiter Ofen, Gießerei oder dergleichen) aus dem Tiegelbehälter zu entleeren, wobei das Fahrzeug (bzw. die Traverse) den Weg des Tiegelbehälters mit Schmelze vom ersten zum zweiten Ort zumindest teilweise zurücklegen kann. Die hier beschriebene Logistikanordnung impliziert somit jedenfalls eine mobile Handhabung des Tiegelbehälters, insbesondere auch eine Übergabe des Tiegelbehälters von einem an ein anderes Fahrzeug oder z.B. von einer Traverse an ein Fahrzeug, bzw. vice versa; insofern grenzt sich die hier beschriebene Art und Weise der Kupplung und Lagerung der einzelnen Komponenten (insbesondere umfassend den Adapteranschluss) gegeneinander auch von z.B. Anwendungen und vorrichtungstechnischer Ausstattung z.B. bei Formgebungsverfahre wie z.B. dem Gießen ab (Gießereiwesen, ortsfester Prozess der Formgebung und des Gießens als solcher). Mit Bezugnahme auf einen/den Adapteranschluss wird im Rahmen der vorliegenden Offenbarung auch auf ein mittels des Adapteranschlusses bereitgestelltes Anschlussrohr (Außenrohr) Bezug genommen, also in prozessualer Hinsicht direkt auf den Vorgang der Entnahme oder Einleitung der Schmelze zwischen unterschiedlichen Behältern/Kavitäten in logistischem Kontext.
Sofern gemäß der vorliegenden Offenbarung von (Tiegel-)Fahrzeug gesprochen wird, so ist darunter synonym ein Fahrzeug eingerichtet zum Handhaben bzw. örtlichen Verlagern wenigstens eines Tiegelbehälters mit/ohne Schmelze zu verstehen, beispielsweise mit Schmelze einer Masse von 10 Tonnen [t]. Sinngemäß wird bei Bezugnahmen auf ein (Tiegel-)Fahrzeug auch auf eine Traverse Bezug genommen.
Sofern gemäß der vorliegenden Offenbarung von Traverse gesprochen wird, so ist darunter synonym eine zur Verlagerung des Tiegelbehälters eingerichtete Kraneinrichtung oder dergleichen z.B. an Wänden einer Maschinenhalle gelagerter Träger zu verstehen.
Sofern gemäß der vorliegenden Offenbarung von Flansch, flanschartigem Abschnitt bzw. Fortsatz oder dergleichen funktionaler Ausgestaltung in Bezug auf das Steigrohr gesprochen wird, so ist darunter synonym ein starr mit dem rohrförmigen Abschnitt des Steigrohres verbundener Abschnitt oder Fortsatz zu verstehen, welcher dazu vorgesehen und eingerichtet ist, eine Lagerung am Tiegeldeckel zu ermöglichen. Somit bedeutet Flansch gemäß der vorliegenden Offenbarung zunächst einmal nur ein Lagern, insbesondere Auflagern relativ zu wenigstens einer weiteren Komponente, ohne dass eine feste Befestigung/Fixierung vorgesehen ist.
Beispielsweise kann die Tiegellogistikanordnung auch eingerichtet sein zur Tiegelbehälterübergabe an ein weiteres Fahrzeug und/oder zur Tiegelbehälterübergabe/-übernahme an/von eine/r Traverse und/oder an/von einem weiteren Fahrzeug. Hierzu können z.B. aktuierbare Tragarme oder dergleichen Hebe- und/oder Stützstruktur vorgesehen sein.
Personifizierte Begriffe, soweit sie hier nicht im Neutrum formuliert sind, können im Rahmen der vorliegenden Offenbarung alle Geschlechter betreffen. Etwaige hier verwendete englischsprachige Ausdrücke oder Abkürzungen sind jeweils branchenübliche Fachausdrücke und sind dem Fachmann in englischer Sprache geläufig. Etwaige dazu synonym verwendete/verwendbare deutschsprachige Begriffe können hier der Vollständigkeit halber in (Klammern) angegeben werden, oder vice versa, beispielsweise bezüglich des Begriffs "tapping" (Abstich).
Es ist zu verstehen, dass das Kuppeln bzw. die Kupplungspartner in funktionaler Hinsicht vorteilhaft vornehmlich durch Steigrohr und korrespondierendem rohrartigem Anschluss des Adapteranschlusses bereitgestellt sind/werden, und dass eine Abdichtung in funktionaler Hinsicht vorteilhaft vornehmlich durch stirnseitiges Auflagern bzw. Anliegen an wenigstens einer weiteren Kontaktstelle zwischen Tiegelbehälter und Adapteranschluss erfolgt. Der Fachmann kann basierend auf der vorliegenden Offenbarung vorgeben, in welchem Maße und an welchen Kontaktstellen/-bereichen die Adaptereinheit (also seitens des Tiegelbehälters) mit Teilen von Kupplungspartnern ausgestattet sein soll oder im Wesentlichen eine/die Abdichtfunktion mittels wenigstens eines Abdichtungspartners in wenigstens einem Abdichtbereich sicherstellen soll. Vorteilhaft ist/wird eine funktionale Trennung zwischen einerseits Kuppeln im Bereich aneinandergrenzender rohrartiger Abschnitte bei axialem Überlappen in konischen Bereichen und/oder sphärisch geformten Bereichen und andererseits Abdichten an wenigstens einem stirnseitigen Kontaktbereich realisiert.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Steigrohr im Bereich der Adapteröffnung in radialer Richtung losgelagert/schwimmend relativ zum Tiegeldeckel gelagert, insbesondere mittels eines Flanschabschnitts des Steigrohrs, bevorzugt mittels eines radial scheibenartig auslaufenden Flanschfortsatzes, welcher ein Auflager auf/mit dem Tiegeldeckel bildet. Dies begünstigt einerseits eine robuste Ausgestaltung der positionstoleranten Lagerung, andererseits kann eine Abdichtungsfunktion vorteilhaft realisiert werden, insbesondere auch zumindest teilweise funktional in den Steigrohr-Flanschabschnitt integriert sein/werden, sofern sich dies anwendungsspezifisch als zweckdienlich erweist.
Erfindungsgemäß ist/wird mittels des am Tiegeldeckel gekuppelten Adapteranschluss eine bezüglich der Umgebung zumindest annähernd gasdicht abgegrenzte Zwischenkammer zwischen die Schmelze führenden und unter technischem Druck (Überdruck oder Unterdruck) stehenden Abschnitten und der Umgebung insbesondere bei Atmosphärendruck definiert. Dies begünstigt auch ein zweistufiges Abdichten, nämlich einerseits ein hinsichtlich des Mediums Schmelze (fluid)dichtes Kuppeln am Übergang zwischen Steigrohr und Adapteranschluss (wobei für die Gasphase weiterhin ein Druckausgleich zugelassen wird), und andererseits ein mehr oder weniger gasdichtes Abdichten eines radial zwischen Steigrohr und Umgebung liegenden Bereichs (insbesondere Zwischenkammer) gegenüber der Umgebung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist zwischen kontaktierenden Kontaktpartnern zwischen Adapteranschluss und Tiegeldeckel wenigstens eine zumindest annähernd gasdichte Dichtung umfassend wenigstens eine zumindest annähernd gasdichte Dichtungskomponente ausgebildet, insbesondere mit Gewebedichtmittel. Dies begünstigt auch das druckdichte/gasdichte Abdichten in einem radial weiter außenliegenden Bereich, der thermisch weniger belastet sein mag und auch mit guter Wahrscheinlichkeit nicht in Kontakt mit Schmelze gelangen mag; auf diese Weise kann die Funktion des möglichst druckdichten/gasdichten Abdichtens radial nach außen an die Oberseite/- fläche des Tiegeldeckels verlagert werden und weitgehend von der kuppelstelle zwischen Steigrohr und Adapteranschluss entkoppelt werden.
Es hat sich im Rahmen der Untersuchungen zum erfindungsgemäßen Lagerungs- und Kupplungskonzept gezeigt, dass eine besonders gute Dichtwirkung erzielt werden kann, wenn eine Druckdifferenz zwischen die Schmelze führenden (Rohr-)Abschnitten und der Umgebung (Atmosphärendruck) minimiert werden kann. Demnach wird hinsichtlich besonders vorteilhafter Dichtwirkung auch vorgeschlagen, mittels der hier beschriebenen, durch den Adapteranschluss definierten Zwischenkammer einen Druckraum bereitzustellen, welcher zumindest annähernd den technischen Druck, der in den die Schmelze führenden (Rohr-)Abschnitten erzeugt wird, übernimmt, so dass keine die Schmelze nach außen aus den die Schmelze führenden (Rohr-)Abschnitten treibende Druckdifferenz generiert wird. Vorteilhaft kann dieser Effekt dadurch erzielt werden, dass die Kupplung am oberen Steigrohrende und/oder ein Auflager für das Steigrohr auf dem Tiegeldeckel bevorzugt lediglich fluiddicht hinsichtlich Schmelze ist, jedoch nicht gasdicht, so dass ein Druckausgleich stattfindet bis in eine/die Zwischenkammer, welche wiederum gegenüber der Umgebung zumindest annähernd gasdicht abgeschottet werden kann. Als "zumindest annähernd gasdicht" ist hier ein Abdichtungs-Zustand zu verstehen, welcher bei bestimmungsgemäßer Anordnung des Adapteranschlusses auf dem Tiegeldeckel im Kontext der hier beschriebenen Prozessschritte eine deutlich größere Gasdichtheit realisieren lässt als Kupplung bzw. Auflager zwischen Steigrohr und Tiegeldeckel bzw. Adapteranschluss. Insofern ist der Begriff "gasdicht" hier nicht im Sinne einer kompletten Barriere für die Gasphase oder sogar einzelne Moleküle zu verstehen (anders als z.B. auf dem Gebiet der Reinraumtechnologie), sondern als eine auf Dichtungstechnologieebene implementierte Abstufung zwischen einerseits nur fluiddicht (Druckausgleich der Gasphase in gewissem Maße zulässig bzw. gewünscht) und andererseits möglichst druckdicht hinsichtlich Druckunterschieden in derartiger Höhe, dass die Schmelze aufgrund dieser technisch erzeugten Druckunterschiede entnommen bzw. eingeleitet werden kann. Aus dieser Betrachtung wird auch deutlich, dass das Niveau der Gasdichtheit auch von weiteren Randbedingungen wie z.B. Pumpleistung von (Unter-)Druckbeaufschlagungsmitteln oder Dichte bzw. Viskosität des zu fördernden Mediums abhängt. Die hier gewählte Formulierung "gasdicht" bzw. sinngemäß "zumindest annähernd gasdicht" dürfte hier insbesondere auch hinsichtlich des Prozesses des Schließens des Tiegeldeckels und der Handhabung des Adapteranschlusses mittels eines Arms oder dergleichen in vergleichsweise makroskopischem Maßstab aktuierten Aktuators treffend sein; anders ausgedrückt: es würde dem hier beschriebenen Prozess nicht gerecht werden, von vollständiger Gasdichtheit zu sprechen, welche Ausdrucksweise sich wohl nur auf fest miteinander verbundene und aneinander auf vordefinierte Art und Weise befestigte Verbindungspartner applizieren ließe.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist zwischen kontaktierenden Kontaktpartnern zwischen Adapteranschluss und Steigrohr oder Tiegeldeckel wenigstens ein Paar Kupplungs- oder Dichtungskomponenten mit einer Materialpaarung mit demselben oder mit voneinander abweichendem Material ausgebildet bzw. vorgesehen, insbesondere jeweils Stahl (z.B. Gussstahl) oder zumindest einerseits Stahl und andererseits ein relativ weicheres Material bei den aneinander zur Anlage zu bringenden Rohrabschnitten mit Konizität oder sphärischer Form. Vorteilhaft ist eine/die zumindest hinsichtlich des Mediums Schmelze fluiddichte Dichtungskomponente metallisch ausgebildet. Vorteilhaft ist eine/die zumindest annähernd gasdichte Dichtungskomponente insbesondere seitens des Adapteranschlusses gewebeartig ausgebildet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Tiegeldeckel eine Adaptereinheit mit einer Aufnahme für einen scheibenartigen radialen Flanschabschnitt oder -fortsatz des Steigrohrs für eine radial losgelagerte/schwimmende Lagerung des Steigrohrs auf, wobei die Adaptereinheit wenigstens eine Dichtungskomponente wie z.B. einen Dichtring oder dergleichen Dichtmittel aufweist und eingerichtet ist zum druckdichten Kuppeln mit dem insbesondere mittels des Fahrzeugs gehandhabten Adapteranschluss zum vollständigen Verschließen des Tiegeldeckels. Dies ermöglicht auch eine vergleichsweise einfache, robuste Ausgestaltung, welche auch in prozessualer Hinsicht den Vorteil bietet, dass eine Abdichtung und dabei kraftschlüssige (Fest-)Lagerung ab einem bestimmten Zeitpunkt des Kuppelns, insbesondere ab einer bestimmten in axialer Richtung seitens des Adapteranschlusses auf Tiegeldeckel und/oder Adaptereinheit ausgeübten Kraft sichergestellt ist. Dabei kann die wenigstens eine Dichtungskomponente auch in die bevorzugt ringartige Aufnahme integriert sein. Vorteilhaft bildet die Adaptereinheit, insbesondere die Aufnahme, zumindest teilweise ein Auflager für den Adapteranschluss, insbesondere auch zwecks Abdichtung. Anders ausgedrückt: Der Adapteranschluss kann die Adaptereinheit zumindest teilweise/anteilig auch als Auflager nutzen, z.B. in Kombination mit einem weiter radial außen liegenden Auflager bzw. wenigstens einer weiter radial außen liegenden Auflagefläche unmittelbar auf dem Tiegeldeckel.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Steigrohr am kuppelnden freien Ende eine Konizität oder sphärische Form auf (sinngemäß: wenigstens einen konischen oder sphärisch geformten Abschnitt), die geometrisch korrespondierend zu einer entsprechenden Konizität oder sphärischen Form (sinngemäß: wenigstens einem konischen Abschnitt oder sphärisch geformtem Abschnitt) eines/des freien mit dem Steigrohr zu kuppelnden Endes des Adapteranschlusses ausgestaltet ist, insbesondere mit den geometrisch korrespondierenden Konizitäten oder sphärischen Formen eingerichtet für eine kraftschlüssig durch abdichtendes Auflagern und durch Kontaktieren im Bereich der Konizitäten oder sphärischen Formen erstellte fluiddichte Kupplung, wobei die Konizität oder sphärische Form des Adapteranschlusses vorteilhaft die Konizität oder sphärische Form des Steigrohrs umgreift/umschließt, also von oben übergestülpt ist/wird. Dies begünstigt auch ein symbiotisches Wirken von mechanischem Halten/Fixieren im Moment des Kuppelns in Kombination mit einer Abdichtungswirkung.
Es ist zu verstehen, dass die hier beschriebene Kupplung zwischen Steigrohr und Anschluss (Außenrohr bzw. Saugrohr) wahlweise als eine kraftschlüssige oder formschlüssige oder eine kraft- und formschlüssige Kupplung ausgestaltet sein kann.
Als "geometrisch korrespondierend" kann dabei auch eine Paarung von zwei Konizitäten mit leicht unterschiedlichen Steigungen zu verstehen sein, insbesondere mit einer Abweichung im Bereich von einigen Grad im einstelligen Bereich oder im Bereich von 5-10%, beispielsweise mit einer entsprechenden Abweichung ausgehend von einem bzw. um einen Winkel von 45°.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Tiegellogistikanordnung eingerichtet für eine relative Drehbewegung zwischen Tiegeldeckel und Adapteranschluss in an das Steigrohr gekuppeltem Zustand, insbesondere bei fortbestehender stirnseitiger Abdichtung. Dies ermöglicht insbesondere im Kontext der Entnahme bzw. des Befüllens noch größere prozessuale Variabilität bzw. Flexibilität, insbesondere hinsichtlich Positionierung des Tiegelbehälters (bzw. des Fahrzeugs) relativ zu einer Anlage oder einem Ofen. Wahlweise kann für eine Drehbewegung eine/die vom Adapteranschluss auf den Tiegeldeckel bzw. auf Steigrohr und Adaptereinheit ausgeübte Axialkraft zeitweise verringert werden, z.B. indem sensorisch die momentan wirkende Axialkraft erfasst wird (z.B. mittels wenigstens eines Kraftsensors) und als Steuergröße an eine Steuerungs-/Regelungseinheit ausgegeben wird, zum Vorgeben einer seitens des Adapteranschlusses ausgeübten (axialen) Kuppelkraft.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Tiegellogistikanordnung eingerichtet zum in radialer Hinsicht zumindest zweistufigen Abdichten, nämlich radial innenliegend fluiddicht an korrespondierenden Kupplungspartnern und radial weiter außenliegend zumindest annähernd gasdicht mittels des Adapteranschlusses gegen den Tiegeldeckel, wobei zwischen radial innenliegendem und radial außenliegendem Abdichtbereich eine Zwischenkammer gebildet ist, wobei eine gasdicht abdichtende Dichtungskomponente bei bestimmungsgemäßem Einsatz ein Druckgefälle zur Umgebung sicherstellt. Dies liefert auch einen verbesserten Abdichteffekt mittels vergleichsweise einfacher Mittel, bei guter Lebensdauer von involvierten Dichtmittel.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel bilden das Steigrohr, der Adapteranschluss und der Tiegeldeckel (und wahlweise ergänzend auch eine/die Adaptereinheit) in bestimmungsgemäß druckdicht gekuppelter Anordnung zusammen eine in axialer Richtung mechanisch bei vordefinierbarer Anpresskraft (gegebenenfalls im Wesentlichen generiert durch einen Unterdruck im Tiegelbehälter) vorgespannte Lagerung und Kupplung, mit dem Steigrohr in einer bevorzugt geklemmten Anordnung, beispielsweise auch zwischen einer Adaptereinheit und Tiegeldeckel, mit der Adaptereinheit in abdichtender/abgedichteter Anordnung zwischen Adapteranschluss und Tiegeldeckel. Hierdurch kann bei vergleichsweise einfachem konstruktivem Aufbau auch eine vorteilhafte Symbiose hinsichtlich der Funktionen Kuppeln, Zentrieren, Abdichten sichergestellt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Tiegellogistikanordnung eingerichtet, ab dem Moment des bestimmungsgemäß gekuppelten Adapteranschlusses und geschlossenen Tiegelbehälters zwischen Tiegelbehälter und Adapteranschluss oder daran angrenzendem Außenrohr eine Druckdifferenz Δp zum Entnehmen und/oder Entleeren der Schmelze zu erzeugen, insbesondere in Abhängigkeit von momentanen Druck- und/oder Kraftmesswerten, insbesondere gesteuert/geregelt mittels einer/der Steuerungs-/Regelungseinheit der Tiegellogistikanordnung. Dies begünstigt nicht zuletzt auch einen möglichst effizienten Prozess und demnach auch möglichst minimale energetische Verluste.
Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren gemäß dem entsprechenden nebengeordneten Verfahrensanspruch, nämlich durch ein Verfahren zur Handhabung wenigstens eines Tiegelbehälters mit Steigrohr im Zusammenhang mit logistischen Maßnahmen betreffend von einem Schmelztiegel einer Anlage oder aus einem Ofen aufgenommene oder dorthin abgegebene Schmelze, insbesondere bei der Aluminiumherstellung, wobei der Tiegelbehälter zumindest prozessphasenspezifisch, vorteilhaft mittels wenigstens eines (Tiegel-)Fahrzeugs oder einer Traverse, örtlich verlagert wird, wobei eine Adapteröffnung des Tiegelbehälters durch Kuppeln eines Adapteranschlusses zumindest prozessphasenspezifisch druckdicht geschlossen wird; mit den Schritten: S1 Positionieren des Adapteranschlusses im Bereich des Tiegeldeckels, insbesondere mittels wenigstens eines Aktuators des (Tiegel-)Fahrzeugs oder der Traverse; S2 Kuppeln des Adapteranschlusses mit Außenrohr (insbesondere eines Kupplungspartners des Adapteranschlusses, insbesondere eines freien Endes eines Rohrabschnitts) mit dem in der Adapteröffnung angeordneten Steigrohr; S3 örtliches Verlagern des Tiegelbehälters einschließlich Schmelze; S4 Beschicken des Adapteranschlusses bzw. eines mittelbar damit bereitgestellten Außenrohrs mit der Schmelze insbesondere zwecks Ein- oder Ausleiten der Schmelze, insbesondere basierend auf wenigstens einer technisch erzeugten Druckdifferenz; wobei das Steigrohr beim Kuppeln (also in Schritt S2) zumindest in radialer Richtung relativ zum Tiegelbehälter positioniert wird, insbesondere in einer radialen Loslagerung am Tiegeldeckel, und relativ zum Adapteranschluss zentriert wird; insbesondere indem das Verfahren mittels einer Tiegellogistikanordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird, insbesondere auch bei/durch Verwendung einer zuvor weiter oben beschriebenen Art und Weise der Abdichtung der gegeneinander gelagerten Komponenten. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile, insbesondere in Hinblick auf einfache Handhabung, Energieeffizienz, Verschleißminimierung. Dabei kann das Kuppeln (Schritt S2) vorteilhaft zunächst an axial überlappenden konischen oder sphärischen Abschnitten von Steigrohr und Anschlussrohr des Adapteranschlusses erfolgen, bevor eine Kontaktierung und Abdichtung insbesondere in einem radial deutlich weiter außenliegenden Bereich insbesondere gegen den Tiegeldeckel erfolgt, insbesondere mittels Gewebedichtmittel, insbesondere eine/die Zwischenkammer zwischen Steigohraußenmantelfläche und Umgebung definierend.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt beim Kuppeln eine druckdichte Abdichtung stirnseitig zwischen Steigrohr und Tiegelbehälter einerseits und Adapteranschluss andererseits, insbesondere in wenigstens einem Bereich konzentrisch um einen/den Kupplungspartner des Adapteranschlusses. Dies begünstigt auch eine vorteilhafte Symbiose bezüglich der beiden Funktionen Kuppeln der Rohrabschnitte und Abdichten gegen die Umgebung.
Erfindungsgemäß wird mittels des am Tiegeldeckel gekuppelten Adapteranschlusses eine bezüglich der Umgebung zumindest annähernd gasdicht abgegrenzte Zwischenkammer zwischen die Schmelze führenden und unter technischem Druck stehenden Abschnitten und der Umgebung insbesondere bei Atmosphärendruck definiert, insbesondere in prozessualem Zusammenhang mit einer Druckbeaufschlagung. Anders ausgedrückt: Die Zwischenkammer wird in prozessualem Zusammenhang mit einer Druckbeaufschlagung zwischen die Schmelze führenden und unter technischem Druck stehenden Abschnitten und der Umgebung zumindest annähernd gasdicht abgegrenzt. Dies begünstigt einerseits auch eine effiziente Art und Weise der Automatisierung des Prozessablaufs, andererseits wird die Funktion des Kuppelns nicht überladen durch simultan sicherzustellende Abdichtungsanforderungen, vielmehr kann in Hinblick auf eine gewisse axiale Überlappung zunächst das mechanische Kuppeln als solches vollzogen werden, um daraufhin insbesondere in zeitlichem Kontext mit dem Beschicken der Rohrabschnitte die Abdichtung radial weiter außen auch gegen die Umgebung sicherzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform wird beim Kuppeln wenigstens eine Dichtungskomponente wie z.B. ein Dichtring oder dergleichen Dichtmittel stirnseitig zwischen Adapteranschluss und einer/der auf dem Tiegeldeckel angeordneten/anordenbaren Adaptereinheit abdichtend zur Anlage gebracht. Dies begünstigt auch eine in radialer Richtung mehrstufig vorgesehen Abdichtung insbesondere in Kombination mit einer insbesondere auch durch die Adaptereinheit realisierbaren Klemmung des Steigrohrs. Dabei ist das (axiale) Zwischenschalten einer Adaptereinheit als zusätzliche Option zu verstehen, z.B. um eine bestimmte Art und Weise einer Klemmung eines/des scheibenartigen Steigrohr-Flanschabschnitts sicherstellen zu können. Der Fachmann kann ausgehend von der vorliegenden Offenbarung vorgeben, ob und wenn ja in welcher Ausgestaltung eine Adaptereinheit mit Klemmfunktion auf dem Tiegeldeckel vorzusehen ist. Dabei ist auch im Bereich einer/der Adaptereinheit vorteilhaft lediglich eine fluiddichte, nicht jedoch gasdichte Abdichtung sichergestellt.
Gemäß einer Ausführungsform wird beim Beschicken oder für das Beschicken eine Druckdifferenz zum Entnehmen und/oder Entleeren der Schmelze technisch erzeugt, wobei eine/die Zwischenkammer zwischen die Schmelze führenden und unter technischem Druck stehenden Abschnitten und der Umgebung zumindest annähernd gasdicht abgedichtet wird. Dies liefert auch den vorteilhaften Effekt, dass im Bereich der mechanischen Kupplung von die Schmelze führenden Rohrabschnitten ein Druckgefälle minimiert werden kann, was der Fluiddichtheit zuträglich ist, mit dem Effekt dass die involvierten Komponenten weniger stark durch die Schmelze angegriffen werden.
Gemäß einer Ausführungsform werden beim Kuppeln korrespondierende Konizitäten oder sphärische Formen von Steigrohr und Adapteranschluss axial überlappend gekuppelt, insbesondere bis in eine relative Axialposition, in welcher wenigstens eine Dichtungskomponente auf Stoß zwischen Adapteranschluss und einer/der auf dem Tiegeldeckel angeordneten Adaptereinheit und/oder dem Tiegeldeckel zur Anlage kommt. Dieses axiale Kuppeln auf Stoß sowohl betreffend die mechanische (Kupplungs-)Schnittstelle auch wenigstens eine Abdichtungsstelle begünstigt auch eine einfache und effiziente Handhabung insbesondere auch für vergleichsweise grobe makroskopische Bewegungen/Aktuationsvorgaben und vergleichsweise große bewegte Massen.
Gemäß einer Ausführungsform werden zum bestimmungsgemäß druckdichten Schließen der Adapteröffnung und zum Kuppeln das Steigrohr, der Adapteranschluss und der Tiegeldeckel, optional auch eine/die Adaptereinheit, mit in axialer Richtung vordefinierter Anpresskraft mechanisch vorgespannt aneinander gelagert und miteinander gekuppelt, wahlweise in Kombination mit einer Klemmung des Steigrohrs zwischen Adaptereinheit und Tiegeldeckel, bevorzugt mit der Adaptereinheit in abdichtender Anordnung zwischen Adapteranschluss und Tiegeldeckel. Dies begünstigt auch einen weitgehend selbstjustierenden Kupplungs- und Abdichtungsvorgang, nämlich indem beim Kuppeln eine Selbstzentrierung des Steigrohrs erfolgt, und indem beim axialen Andrücken (sei es durch einen Aktuator, sei es aufgrund einer Druckdifferenz) das druckdichte Abdichten insbesondere gegen die Tiegeldeckeloberseite erfolgt, also radial außen von der Adapteröffnung im Tiegeldeckel. Dabei kann eine zwischen den entsprechenden z.B. paarweise aufeinanderliegenden Kontaktpartnern momentan herrschende Axialkraft durch wenigstens einen Kraftsensor erfasst und als Steuer-/Regelgröße für eine/die Steuerungs-/Regelungseinheit (insbesondere des entsprechenden Fahrzeugs) ausgegeben werden.
Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch einen Tiegelbehälter mit darin angeordnetem und in einer Adapteröffnung des Tiegelbehälters mündendem Steigrohr, aufweisend eine zumindest in radialer Richtung schwimmende Lagerung des Steigrohrs relativ zum Tiegeldeckel, und eingerichtet für eine Handhabung gemäß einem/dem hier beschriebenen Verfahren, wobei ein freies zu kuppelndes Ende des Steigrohrs derart ausgestaltet ist, dass das Steigrohr beim Kuppeln mit einem/dem korrespondierenden Kupplungspartner eines/des Adapteranschlusses im Bereich der Adapteröffnung zumindest in radialer Richtung relativ zum Tiegeldeckel positioniert wird und relativ zum Kupplungspartner zentriert wird, wobei der Tiegelbehälter eingerichtet ist zum (zumindest annähernd) gasdichten Kuppeln mit wenigstens einer Dichtungskomponente des Adapteranschlusses, insbesondere an einer ringartig das Steigrohr umgrenzenden Dichtfläche des Tiegeldeckels, zum Bilden einer zumindest annähernd gasdichten Zwischenkammer; insbesondere mittels einer zuvor weiter oben beschriebenen Tiegellogistikanordnung. Hierdurch lassen sich zuvor genannte Vorteile realisieren, insbesondere in Hinblick auf Robustheit und lange Lebensdauer der involvierten Kupplungspartner und in Hinblick auf prozessuale Aspekte beim Befüllen von mobilen Tiegelbehältern und beim Entnehmen von Schmelze. Dabei kann im Bereich der Kupplung auch wenigstens eine Dichtungskomponente seitens des Tiegelbehälters bereitgestellt sein, insbesondere zumindest annähernd konzentrisch um das Steigrohr herum, z.B. in wenigstens einem Bereich bzw. auf wenigstens einer Seite einer/der Adaptereinheit und/oder auf einem radial weiter außenliegenden Abschnitt des Tiegeldeckels.
Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch Verwendung einer zumindest in radialer Richtung schwimmenden (relativpositionstoleranten) Lagerung eines in einem Tiegelbehälter verbauten Steigrohres zum Bereitstellen einer zumindest in radialer Richtung positionstoleranten Kupplung zwischen Steigrohr und einem an einer Adapteröffnung des Tiegelbehälters druckdicht zu kuppelnden Adapteranschluss zum Führen (Ein- oder Ausleiten) von Schmelze, insbesondere beim Befüllen oder Entleeren eines auf einem Fahrzeug oder an einer Traverse angeordneten Tiegelbehälters, wobei zwischen Adapteranschluss und Tiegelbehälter eine gegenüber der Umgebung zumindest annähernd gasdicht abgedichtete Zwischenkammer gebildet wird; nämlich in/mittels einer zuvor weiter oben beschriebenen Tiegellogistikanordnung, insbesondere bei einen zuvor weiter oben beschriebenen Verfahren. Hierdurch lassen sich zuvor genannte Vorteile realisieren, insbesondere in Hinblick auf eine vorteilhafte Symbiose von Anforderungen betreffend die beiden Funktionen Kuppeln und druckdichtes Abdichten.
Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch Verwendung eines Tiegelbehälters mit Adapteröffnung und darin mündendem Steigrohr, wobei das Steigrohr zumindest in radialer Richtung schwimmend relativ zum Tiegelbehälter gelagert ist, zum Bereitstellen einer zumindest in radialer Richtung positionstoleranten Kupplung zwischen Steigrohr und einem an der Adapteröffnung druckdicht zu kuppelnden Adapteranschluss zum Führen (Ein- oder Ausleiten) von Schmelze, insbesondere beim Befüllen oder Entleeren eines auf einem Fahrzeug der an einer Traverse angeordneten Tiegelbehälters, wobei das Steigrohr mittels eines Flanschabschnitts radialpositionstolerant mit einer Toleranz von mindestens 5mm, bevorzugt mindestens 10mm auf dem Tiegelbehälter auflagert, wobei der Tiegelbehälter eingerichtet ist zum gasdichten Kuppeln mit wenigstens einer Dichtungskomponente des Adapteranschlusses zum Bilden einer zumindest annähernd gasdicht gegenüber der Umgebung abgeschotteten Zwischenkammer; insbesondere in einer zuvor weiter oben beschriebenen Tiegellogistikanordnung, insbesondere bei einen zuvor weiter oben beschriebenen Verfahren. Hierdurch lassen sich zuvor genannte Vorteile realisieren, insbesondere in Hinblick auf Robustheit und lange Lebensdauer der involvierten Kupplungspartner und in Hinblick auf prozessuale Aspekte beim Befüllen von mobilen Tiegelbehältern und beim Entnehmen von Schmelze.
Zusammenfassung: Beim Kuppeln von Steigrohr und Adapteranschluss bzw. Außenrohr an einem Tiegelbehälter treten insbesondere aufgrund von Wärmeausdehnung und chemischen Eigenschaften einer jeweiligen Schmelze hohe (Material-)Belastungen auf, was zu hohem Verschleiß insbesondere auch an involvierten Kupplungsabschnitten und Dichtungen führen kann. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tiegellogistikanordnung, eingerichtet zur mobilen Handhabung wenigstens eines Tiegelbehälters einschließlich Schmelze insbesondere mittels wenigstens eines (Tiegel-)Fahrzeugs eingerichtet zum Verlagern eines/des entsprechenden Tiegelbehälters einschließlich Schmelze, aufweisend einen/den Tiegelbehälter mit Tiegeldeckel mit Adapteröffnung und mit einem im Bereich der Adapteröffnung mündenden und im Tiegelbehälter verbauten Steigrohr; wobei die Tiegellogistikanordnung einen Adapteranschluss zum Ein-/Ausleiten der Schmelze und zum druckdichten Kuppeln mit dem Tiegelbehälter im Bereich der Adapteröffnung, wobei wenigstens ein Aktuator zum Verlagern und Positionieren des Adapteranschlusses relativ zur Adapteröffnung vorgesehen sein kann; wobei die Tiegellogistikanordnung eingerichtet ist für eine technisch erzeugbare Druckdifferenz zum Entnehmen der Schmelze (Unterdruck seitens Tiegelbehälter) z.B. aus einer (Elektrolyse-)Anlage und/oder zum Entleeren der Schmelze (Überdruck) aus dem Tiegelbehälter z.B. in einen Ofen;
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Steigrohr im Bereich der Adapteröffnung derart positionstolerant (lose, schwimmend) relativ zum Tiegeldeckel gelagert ist (insbesondere in radialer Richtung, radial losgelagert), dass beim vollständigen Schließen des Tiegelbehälters durch Kuppeln mit dem Adapteranschluss (insbesondere für den Vorgang des Entleerens) im Bereich der Adapteröffnung (insbesondere beim Schließen mittels eines/des durch das Fahrzeug gehandhabten Adapteranschlusses) ein an das Steigrohr kuppelnder Kupplungspartner des Adapteranschlusses, insbesondere ein Rohrabschnitt, durch (relativpositionstolerantes) Positionieren des Steigrohrs relativ zum Tiegeldeckel mit dem Steigrohr kuppelbar ist oder gekuppelt ist/wird. Bereitgestellt wird auch ein entsprechendes Verfahren umfassend ein druckdichtes Kuppeln des Adapteranschlusses mit dem in der Adapteröffnung angeordneten Steigrohr. Hierdurch kann einerseits der Vorgang des Kuppelns erleichtert werden, andererseits kann der Verschleiß minimiert werden, bzw. kann eine gute Abdichtung auch über eine längere Nutzungsdauer sichergestellt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

In den nachfolgenden Zeichnungsfiguren wird die Erfindung noch näher beschrieben, wobei für Bezugszeichen, die nicht explizit in einer jeweiligen Zeichnungsfigur beschrieben werden, auf die anderen Zeichnungsfiguren verwiesen wird. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

Figur 1 in einer Seitenansicht eine Anordnung eines Steigrohrs an einem Tiegelbehälter gemäß dem Stand der Technik;
Figur 2 in einer Detailansicht Komponenten einer Tiegellogistikanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel, insbesondere betreffend die Kupplung zwischen Adapteranschluss und Tiegelbehälterdeckel;
Figuren 3A, 3B, 3C jeweils in einer Draufsicht eine Tiegellogistikanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel, einschließlich involvierter Fahrzeuge oder dergleichen Gerät wie z.B. Traversen;
Figur 4 in einer Draufsicht eine Tiegellogistikanordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, einschließlich involviertem Fahrzeug;
Figur 5 in einer Seitenansicht Komponenten einer Tiegellogistikanordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
Figur 6 in einer Detailansicht Kupplungspartner von kuppelnden Komponenten einer Tiegellogistikanordnung gemäß Ausführungsbeispielen;
Figur 7 in einer Seitenansicht Komponenten einer Tiegellogistikanordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
Figur 8 in einer Detailansicht Kupplungspartner von kuppelnden Komponenten einer Tiegellogistikanordnung gemäß einem/dem entsprechenden weiteren Ausführungsbeispiel;
Figur 9 Schritte eines Verfahrens zur Handhabung wenigstens eines Tiegelbehälters einer Tiegellogistikanordnung gemäß Ausführungsbeispielen;

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Die Erfindung wird zunächst unter allgemeiner Bezugnahme auf alle Bezugsziffern und Figuren erläutert. Besonderheiten oder Einzelaspekte oder in der jeweiligen Figur gut sichtbare/darstellbare Aspekte der vorliegenden Erfindung werden individuell im Zusammenhang mit der jeweiligen Figur thematisiert.
Bereitgestellt wird eine Tiegellogistikanordnung 100 eingerichtet zur mobilen Handhabung wenigstens eines mobilen Tiegelbehälters 10 einschließlich Schmelze 3, beispielsweise mittels wenigstens eines Fahrzeugs 30 (oder sinngemäß einer dafür vorgesehenen Traverse 50), aufweisend einen/den Tiegelbehälter 10 mit Tiegeldeckel 11 mit Adapteröffnung 11.1 und mit einem im Bereich der Adapteröffnung mündenden und im Tiegelbehälter 10 verbauten Steigrohr 15, ferner aufweisend einen Adapteranschluss 17 zum Ein-/Ausleiten der Schmelze und zum druckdichten Kuppeln mit dem Tiegelbehälter 10 im Bereich der Adapteröffnung 11.1, wobei vorteilhaft wenigstens ein Aktuator 32 zum Verlagern und Positionieren des Adapteranschlusses 17 relativ zur Adapteröffnung 11.1 vorgesehen ist, wobei die Tiegellogistikanordnung 100 eingerichtet ist für eine technisch erzeugbare Druckdifferenz Δp zum Entnehmen und/oder Entleeren der Schmelze; wobei das Steigrohr 15 im Bereich der Adapteröffnung 11.1 derart positionstolerant relativ zum Tiegeldeckel 11 lagerbar/gelagert ist, dass beim vollständigen Schließen des Tiegelbehälters durch Kuppeln mit dem Adapteranschluss 17 im Bereich der Adapteröffnung ein an das Steigrohr 15 kuppelnder Kupplungspartner 17.1 des Adapteranschlusses 17 durch (relativpositionstolerantes) Positionieren des Steigrohrs 15 relativ zum Tiegeldeckel 11 mit dem Steigrohr kuppelbar ist bzw. gekuppelt ist/wird.
Am Tiegeldeckel 11 kann wenigstens eine (zumindest annähernd) gasdicht abdichtende Dichtungskomponente 11.5 (Dichtring oder dergleichen Dichtmittel oder Dichtfläche) vorgesehen sein, insbesondere in einem ringförmigen Bereich konzentrisch um die Adapteröffnung, wobei der ringförmige Bereich vorteilhaft zumindest die radiale Toleranz aufnimmt (bzw. entsprechend radial überdimensioniert ist), welche für eine/die selbstzentrierende Positionierung des Steigrohres relativ zum Adapteranschluss 17 vorgesehen ist. Somit ergibt sich eine vergleichsweise große und vergleichsweise weit radial außenliegende plane Auflagefläche 11.9 für radiale Positionstoleranz, auch zwecks thermischer oder zumindest örtlicher Entkopplung von die Schmelze führenden Rohrabschnitten.
Das Steigrohr 15 bzw. der in den Figuren jeweils sichtbare obere Abschnitt ist im Bereich eines/des freien zu kuppelnden Endes des Steigrohrs 15.1 (Kupplungspartner) mit einem Flanschabschnitt/- fortsatz 15.7 des Steigrohrs, insbesondere scheibenartigem Flanschabschnitt, positionstolerant relativ zum Tiegeldeckel gelagert. Der Flanschabschnitt definiert eine plane Auflagefläche 15.9 zumindest für den Bereich der radialen Positionstoleranz.
Axial überlappende Rohrabschnitte von Steigrohr und Adapteranschluss bilden in bestimmungsgemäß gekuppelter Anordnung eine fluiddichte Kupplung 16 bzw. Schnittstelle (Übergangsstelle), zwischen oberem freien Ende 17.1 (Kupplungspartner, Kupplungsabschnitt) des Steigrohrs und dem insbesondere in geometrischer Hinsicht korrespondierend ausgestalteten Anschluss eines/des Außenrohrs. Vorteilhaft kuppeln dabei Konizitäten oder sphärische Formen, insbesondere kugelige Formen, 15.3, 17.3, von Steigrohr und Adapteranschluss miteinander, insbesondere kraftschlüssig aneinander anliegend. Gasdichtheit bzw. eine druckdichte Abdichtung ist an dieser Stelle der ineinandergreifenden Rohrabschnitte erfindungsgemäß jedoch nicht notwendig bzw. nicht vorgesehen. Der Adapteranschluss kann eine Einsaug- und/oder Auslassrohreinheit 13 (Rohreinheit, Außenrohr) oder einen entsprechenden Rohrabschnitt aufweisen, sei es in integraler Bauform, sei es mehrteilig.
Beim Kuppeln kann mittels der sich überlappenden Bereiche 15.3, 17.3 eine Selbstzentrierung innerhalb des Zentrier-Toleranzbereichs Δxy erfolgen, also eine Zentrierung des Steigrohrs relativ zum Adapteranschluss bei frei gelagertem Steigrohr (wobei in konstruktiver Hinsicht seitlich zum Deckelrand eine radiale Positionstoleranz Δr innerhalb der Adapteröffnung im Tiegeldeckel sichergestellt ist). Anders ausgedrückt: Der Durchmesser der Adapteröffnung ist mindestens um den Zentrier-Toleranzbereichs Δxy bzw. mindestens um 2x Δr größer als der Außendurchmesser des entsprechenden Steigrohrabschnitts. So muss die Positionierungsgenauigkeit adapteranschlussseitig nicht extrem hoch sein. Dabei ist ein Innendurchmesser D15 des Steigrohrs bevorzugt kleiner gleich einem Innendurchmesser D17 des mit dem Steigrohr kuppelnden rohrartigen Abschnitts des Adapteranschlusses.
Durch bestimmungsgemäßes Kuppeln des Adapteranschlusses 17 am Tiegeldeckel kann wenigstens eine (zumindest annähernd) gasdicht abdichtende Dichtungskomponente 17.5 (Dichtring oder dergleichen Dichtmittel, insbesondere Gewebedichtmittel) zur Wirkung gebracht werden, insbesondere radial weit außenliegend/beabstandet zum Steigrohr.
Durch das hier beschriebene Kuppeln kann eine Zwischenkammer 14 bzw. ein entsprechend dichter Bereich, z.B. eine Kavität, zwischen Adapteranschluss und Tiegeldeckel definiert werden, insbesondere vordefiniert durch die Formgebung von Adapteranschluss und Tiegeldeckel, und begrenzt durch Steigrohr (radial innen) und Dichtmittel (radial außen). Druckerzeugungs-/Druckbeaufschlagungsmittel 20 sorgen für einen/den gewünschten technischen Druck/Unterdruck bzw. für die erforderliche Druckdifferenz im Zusammenhang mit dem Führen/Leiten/Ansaugen von Schmelze. Dafür kann wenigstens eine Druckleitung 21 oder dergleichen druckbeständige/druckdichte Verbindung vorgesehen sein oder im Kontext des Kuppelvorgangs aufgebaut werden. An der Tiegeldeckelwandung kann ein Ventil 18, insbesondere ein Rückschlagventil verbaut sein, insbesondere mit einer (selbst)schließenden Stellung bei Überdruck in der Zwischenkammer oberhalb des Tiegeldeckels (relativ zum Druck im Tiegelbehälter).
Insbesondere auch die folgenden Komponenten können im Kontext der hier beschriebenen Tiegellogistikanordnung zum Einsatz kommen: erstes (Tiegel-)Fahrzeug 30 mit Tiegelaufnahme 31, Kinematik 32 bzw. Aktuatorik für Adapteranschluss, Arm 32.1zum zumindest Anheben bzw. Absenken des Adapteranschlusses relativ zur Adapteröffnung, Antriebseinheit 33 mit Antriebsstrang und Rädern 33.1, Raupen oder dergleichen, Steuerungs-/Regelungseinheit 35 (fahrzeugeigen bzw. systemeigen), Messeinheit 37 umfassend wenigstens einen Kraftsensor bzw. eine Wägezelle 37.1, Tragarme 39 insbesondere für kardanische Aufhängung des Tiegelbehälters, sowie wenigstens ein zweites/weiteres (Tiegel-)Fahrzeug 40 sowie eine Traverse 50.
So kann insbesondere ein Schritt S1 erfolgen: Positionieren des Adapteranschlusses im Bereich des Tiegeldeckels; ferner kann insbesondere ein Schritt S2 erfolgen: Kuppeln des Adapteranschlusses mit dem Steigrohr; ferner kann insbesondere ein Schritt S3 erfolgen: mobile Handhabung, insbesondere örtliches Verlagern, des Tiegelbehälters; ferner kann insbesondere ein Schritt S4 erfolgen: Beschicken des Adapteranschlusses bzw. Außenrohrs mit Medium bzw. Schmelze. Dabei kann auch zwischen den folgenden technischen Drücken unterschieden werden: erster technischer Druck P1 (Ist-Druck im Tiegelbehälter oberhalb der Schmelze), zweiter technischer Druck P2 (Ist-Druck in der Zwischenkammer 14), dritter technischer Druck P3 (Ist-Druck in Steigrohr bzw. Außenrohr, gekuppelt, sofern noch nicht mit Schmelze beschickt). Eine Druckdifferenz ΔP (mit P als Großbuchstabe) zwischen P1 und P2 ist dabei erfindungsgemäß möglichst gering bzw. minimiert, wodurch sichergestellt werden kann, dass die Schmelze nicht seitlich aus der der mechanischen Kupplung 15.3, 17.3 getrieben wird. Dabei bezeichnet Δp (mit p in kleiner Schreibweise) eine/die technisch erzeugbare Druckdifferenz insbesondere im Kontext des Ein-/Ausleitens von Schmelze.
Im Folgenden werden Besonderheiten der Erfindung unter Bezugnahmen auf einzelne Figuren bzw. Ausführungsbeispiele erläutert.
In Fig. 1 ist ein vorbekannter Tiegelbehälter mit vorbekanntem Tiegeldeckel 7 und vorbekanntem Adapter 9 veranschaulicht, wobei das sich in z-Richtung erstreckende Steigrohr mittels einer vorbekannten festen Verbindung (z.B. Verschraubung) 5 zwischen Steigrohr und Deckelwand relativ zur Tiegelbehälteröffnung vordefiniert fixiert ist, ohne Positionstoleranz in radialer Richtung (r). Beim Kuppeln und Abdichten muss bei einer derartigen Ausgestaltung mit vergleichsweise hohem Verschleiß und Materialverbrauch gerechnet werden, wobei das Kuppeln als solches auch nicht auf besonders einfache/vorteilhafte Weise durchführbar ist.
In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel mit einem Steigrohr 15, Tiegeldeckel 11 und Adapteranschluss 17 für selbstzentrierende positionstolerante schwimmende Lagerung des Steigrohrs relativ zum Tiegeldeckel gezeigt, wobei eine erste Dichtstelle (fluiddichte Abdichtung) im Bereich der Kupplung der ineinandergreifenden Rohrabschnitte gebildet ist, und eine zweite Dichtstelle (druckdichte bzw. zumindest annähernd gasdichte Abdichtung) radial deutlich weiter außen gebildet ist, wobei zwischen diesen beiden radialen Positionen der beiden Abdichtungsstufen/-funktionen ein Zwischenbereich 14 gebildet ist, in welchem sich Druckbedingungen einstellen können, die zumindest annähernd dem momentanen Druck im Tiegelbehälter bzw. in den die Schmelze führenden Rohrabschnitten entsprechen können (Druckausgleich über die radial weiter innenliegende fluiddichte Abdichtstelle).
Aus Fig. 2 gehen auch die radiale Positionstoleranz Δr (insbesondere radialer Abstand zwischen Rand der Öffnung bzw. Tiegeldeckeldurchführung und Außenmantelfläche des Steigrohrs) innerhalb der Adapteröffnung im Tiegeldeckel sowie eine/die damit einhergehende Zentrier-Toleranz Δxy hervor. Es ist zu verstehen, dass die Positionstoleranz hier unter beispielhafter Bezugnahme auf eine kreisrunde Adapteröffnung bzw. Steigrohrdurchführung im Tiegeldeckel erläutert ist, sich gleichwohl jedoch auch auf unrunde Adapteröffnungen beziehen kann, d.h., die radiale Positionstoleranz Δr ist betragsmäßig nicht notwendigerweise gleich der Zentrier-Toleranz Δxy.
Ferner ist eine (radial-)positionstolerant haltende insbesondere ringartig Aufnahme 12.7 für einen/den Flanschabschnitt des Steigrohrs vorgesehen, wobei zu verstehen ist, dass diese Aufnahme als Teil einer/der Adaptereinheit 12 eine optional zusätzliche Maßnahme sein kann, insbesondere im Kontext mit einem klemmenden Halten des Steigrohrflanschabschnitts. Alternativ kann der Steigrohrflanschabschnitt auch lediglich frei auf dem Tiegeldeckel auflagern, also ohne (insbesondere klemmend) durch eine Aufnahme bzw. eine Adaptereinheit eingefasst zu sein/werden. Die Aufnahme weist vorteilhaft zumindest abschnittsweise ein L-Querschnittsprofil auf. Der mit dem Steigrohr 15 kuppelnde Kupplungspartner 17.1 ist vorteilhaft als freies Ende des Adapteranschlusses 17 vorgesehen.
Fig. 2 zeigt demnach auch eine/die folgenden Komponenten einer/der optional zusätzlich zwischen Adapteranschluss und Tiegeldeckel schaltbaren/einbringbaren Adaptereinheit 12 oben am Tiegeldeckel: Kupplungspartner 12.1 und/oder fluiddichter Abdichtungspartner seitens Adaptereinheit, Konizität 12.3, fluiddichte Dichtungskomponente 12.5' (Dichtring oder dergleichen Dichtmittel/-fläche/-nut), (radial-)positionstolerant haltende Aufnahme 12.7 für den entsprechenden Steigrohrflanschabschnitt, L-förmiger Abschnitt 12.71 bzw. L-förmiges Querschnittsprofil, stirnseitiges Auflager 12.73 bzw. Abdichtfläche.
Wahlweise können auch die aneinander zur Anlage gebrachten Abschnitte der Aufnahme der Adaptereinheit 12 und des oberseitigen Flanschabschnittes 15.7 korrespondierend zueinander ausgestaltete konische Abschnitte bzw. Konizitäten 12.3 aufweisen, insbesondere zwecks Optimierung einer (Selbst-)Zentrierungs-Wirkung, vorteilhaft jedoch jedenfalls mit geringerer Steigung als Konizitäten (oder sinngemäß sphärische Formen) im Bereich aneinandergrenzender Rohrabschnitte 15.1, 17.1.
Es ist zu verstehen, dass die in Fig. 2 gezeigte Adaptereinheit 12 (bzw. die Komponenten mit Bezugsziffer 12) nicht notwendigerweise erforderlich ist; vielmehr hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Konzept mit Zwischenkammer auch ohne Adaptereinheit realisiert werden kann. Falls eine Adaptereinheit vorgesehen wird, kann diese z.B. auch befestigt sein/werden, z.B. seitens des Tiegeldeckels. Sofern eine Adaptereinheit vorteilhaft implementiert werden kann/soll, weist der Adapteranschluss vorteilhaft wenigstens eine Nut 17.6 oder dergleichen Kavität zur Anordnung wenigstens einer stirnseitig axial gegen die Adaptereinheit abdichtenden Dichtungskomponente auf. Wahlweise ist in der Nut wenigstens eine (weitere) fluiddicht abdichtende Dichtungskomponente 17.5' (Dichtring oder dergleichen Dichtmittel) vorgesehen.
Es ist zu verstehen, dass der Adapteranschluss auch einen zweiten Kupplungspartner aufweisen kann, nämlich in funktionaler Ausgestaltung als Blindstopfen für das freie Ende des Steigrohres, so dass mittels des Adapteranschlusses auch ein vollständiges Verschließen der Tiegeldeckelöffnung (ohne daran gekuppeltes Außenrohr) erfolgen kann, für die entsprechenden prozessualen logistischen Schritte.
In Fig. 2 sind zusammenwirkende Dichtungskomponenten bzw. Dichtflächen/-abschnitte (sei es Dichtringe oder dergleichen Dichtelemente, sei es Dichtnuten oder dergleichen Dichtflächenbereiche) für beide jeweiligen Kupplungs-/Kontaktpartner angedeutet; der Fachmann kann ausgehend von der vorliegenden Offenbarung vorgeben, welcher Kupplungs-/Kontaktpartner welche Dichtungskomponente aufweisen soll.
In Fig. 2 sind herrschende Druckverhältnisse P1, P2, P3 zwecks leichterer Zuordnung in Klammern dargestellt, mit oder ohne Bezugspfeil: (P1), (P2), (P3). Fig. 2 listet auch die folgenden Zusammenhänge: ΔP=P1-P2; ΔP geht gegen Null; Δp = P1- P3
In den Fig. 3 wird beispielhaft ein Prozessablauf bei der Handhabung von Schmelze illustriert (Entnehmen bzw. Befüllen, Entleeren), jeweils in der Draufsicht. Dabei wird das mittels des Adapteranschlusses 17 bereitgestellte Außenrohr 13 oder dergleichen rohrartiger Förderabschnitt für die Schmelze jeweils im Kontext des Tiegelbehälters gehandhabt. Wahlweise können die einzelnen Prozessschritte dezentral durch das jeweils involvierte Fahrzeug (sinngemäß Traverse) oder zentral über eine den gesamten Prozess koordinierende Steuerung/Regelung vollzogen werden.
In Fig. 3A ist ein Vorgang des Entnehmens von Schmelze aus einem (Schmelz-)Tiegel 1 illustriert. Dafür kann z.B. eine technische Druckdifferenz zwischen/unter den involvierten Behältnissen generiert werden. Üblicherweise wird die Schmelze von einem weiter unten liegenden Niveau (Tiegel 1) auf ein weiter oben liegendes Niveau (Tiegelbehälter 10) verbracht. In Fig. 3A ist für die hier vornehmlich beschriebene Anwendung ein Schmelztiegel 1 z.B. einer Elektrolyseanlage 200 veranschaulicht, in Fig. 3B ein Ofen 300.
In Fig. 3A sind zudem Tragarme 39 insbesondere für eine kardanische Aufhängung des Tiegelbehälters angedeutet, die mit Abstützzapfen 19 des Tiegelbehälters interagieren, beispielsweise Abstützzapfen für eine kardanische Aufhängung des Tiegelbehälters. Der Tiegelbehälter kann demnach an dessen Abstützzapfen 19 in den Armen 39 hängend örtlich verlagert werden, wobei die Arme aktuierbar sein können, z.B. um den Tiegelbehälter zu übernehmen oder zu übergeben. Da diese Ausgestaltung der hängenden Lagerung des Tiegelbehälters am Fahrzeug nur eine von mehreren Möglichkeiten ist, z.B. in Kombination mit oder als Alternative zu einem Auflagern auf einer/der Tiegelaufnahme 31, sind die Komponenten 19, 39 lediglich in der Figur 3B angedeutet und ansonsten in den weiteren Figuren zwecks übersichtlicherer Darstellung nicht weiter thematisiert.
Alternativ kann der in Fig. 3A angedeutete Prozess (Befüllen des Tiegelbehälters) auch mittels einer Traverse 50 oder dergleichen Träger durchgeführt werden, bevor der Tiegelbehälter an ein/das Fahrzeug 30 übergeben wird (vgl. linker Hand gestrichelt mit Strichlinie angedeutete Komponenten in Fig. 3A). Die Verwendung einer Traverse anstelle eines Fahrzeugs kann Vorteile hinsichtlich prozessualer (insbesondere zeitlicher) Effizienz und auch hinsichtlich Platzbedarf liefern. Es versteht sich, dass auch eine/die Traverse 50 mit der hier beschriebenen Aktuatorik 32 bzw. Kinematik zur Handhabung/Verlagerung des Adapteranschlusses 17 ausgestattet sein kann.
Das in Fig. 3A skizzierte Fahrzeug kann gemäß Punktlinien-Pfeil den Tiegelbehälter zu dem in Fig. 3B gezeigten Ofen 300 verlagern, insbesondere um die Schmelze aus dem Tiegelbehälter dort zu entleeren. Aus Fig. 3B ist erkennbar, dass der Arm 32.1 bzw. die entsprechende Kinematik 32 oder Aktuation vom Adapteranschluss 17 entkoppelbar ist, z.B. zwecks kompletter Übergabe des Tiegelbehälters z.B. an ein zweites/weiteres Fahrzeug, wie in Fig. 3C angedeutet.
In Fig. 4 sind weitere Komponenten gezeigt, die eine Ausstattung eines/des jeweils involvierten Fahrzeugs ausmachen können, beispielsweise zur Prozessoptimierung, insbesondere im Kontext mit dem Generieren eines vordefinierten technischen Drucks. Insbesondere sobald druckdicht gekuppelt wurde, kann eine Druckbeaufschlagung erfolgen. Beispielsweise ist wenigstens ein Druckerzeugungs-/Druckbeaufschlagungsmittel 20 (z.B. des entsprechenden Fahrzeugs) in Wirkverbindung mit dem Adapteranschluss und/oder direkt mit dem Tiegelbehälter, z.B. über wenigstens eine druckbeständige Leitung (nicht dargestellt).
Es ist zu verstehen, dass die in Fig. 4 beispielhaft/schematisch gezeigte Messeinheit 37 umfassend wenigstens einen Kraftsensor auch an anderer Stelle angeordnet sein kann, z.B. mit wenigstens einem am Aktuator des Adapteranschlusses implementierten Kraftsensor. Gleiches gilt für eine/die Wägezelle 37.1 eingerichtet zum Erfassen einer momentanen Masse bzw. eingerichtet zum mittelbaren Bestimmen eines momentanen Schmelzen-Füllstands betreffend den Tiegelbehälter.
In Fig. 5 ist ein Tiegelbehälter 10 in geschnittener Seitenansicht gezeigt; das Steigrohr 15 ist dauerhaft im Tiegelbehälter 10 angeordnet und lagert auf der Deckeloberseite auf; an der Tiegeldeckelöffnung kuppelt und dichtet der Adapteranschluss 17, wobei die Zwischenkammer 14 zwischen Adapteranschluss 17 und Tiegeldeckel definiert wird. Die Zwischenkammer 14 kommuniziert über ein in der Deckelwandung angeordnetes Ventil mit dem Innenbereich des Tiegelbehälters.
In Fig. 6 ist die Kupplung der bestimmungsgemäß die Schmelze führenden Rohrhabschnitte im Detail gezeigt, wobei die radial innenliegende erste Schnittstelle (im Bereich der Bezugsziffern 15.3, 17.3) fluiddicht ist und die Schmelze von der Zwischenkammer 14 abgrenzt, und wobei die radial außenliegende zweite Schnittstelle (im Bereich Bezugsziffer 17.5) als mehr oder weniger gasdichte Abdichtung zwecks Druckdichtheit gegenüber der Umgebung ausgestaltet ist. Das Steigrohr 15 kann in radialer Richtung innerhalb des Zentrier-Toleranzbereichs Δxy schwimmen bzw. selbstzentrierend mittels des freien kuppelnden Rohrabschnitts des Außenrohrs kuppeln.
In den Fig. 5, 6 eine Ausgestaltung des Adapteranschlusses ohne Adaptereinheit gezeigt, d.h., der Adapteranschluss kuppelt und dichtet ohne zusätzliche zwischen Adapteranschluss und Tiegeldeckel eingelegte klemmende oder zumindest einfassende Adaptereinheit. Bei dieser recht schlanken Ausgestaltung kann der hier beschriebene vorteilhafte Effekt insbesondere auch bei reduzierter Bauteileanzahl sichergestellt werden. In den beiden folgenden Figuren wird zum Vergleich eine Ausgestaltung mit zwischengeschalteter Adaptereinheit gezeigt, wobei die Adaptereinheit wahlweise eine Klemmfunktion betreffend den Steigrohrflansch erfüllt. Der Fachmann kann eine solche Adaptereinheit ausgehend von der vorliegenden Offenbarung je nach Anwendung bedarfsweise vorsehen.
In Fig. 7 ist ein Aufbau vergleichbar zu jenem in Fig. 5 gezeigt. Ergänzend ist innerhalb der Zwischenkammer eine den Flanschabschnitt des Steigrohrs aufnehmende Adaptereinheit axial zwischengeschaltet.
In Fig. 8 ist erkennbar, dass die Adaptereinheit den Flanschabschnitt des Steigrohrs ringartig umgreift (sei es anliegend, sei es klemmend) und gegen den Adapteranschluss abgedichtet sein kann, nämlich an der weiteren (optionalen) Dichtstelle 12.5', 17.5', welche lediglich fluiddicht wirkt. Dabei kann das zu kuppelnde Rohrende des Adapteranschlusses in radialer Richtung innerhalb der Ringaufnahme arbeiten, d.h., eine unmittelbare Interaktion des Außenrohrendes mit der Ringaufnahme ist nicht vorgesehen. Somit stellt sich auch bei dieser Ausgestaltung eine Zwischenkammer 14 mit Druckausgleich ein, wobei Druckdichtheit gegenüber der Umgebung im Wesentlichen erst an der radial deutlich weiter außenliegenden Dichtstelle 17.5 realisiert ist. Freilich kann sich durch eine/die optionale zusätzliche Dichtstelle 12.5', 17.5' drucktechnisch eine Zwischendruckstufe ergeben. Der Fachmann kann anwendungsspezifisch vorgeben, inwieweit bzw. in welchem Maße auch eine/die mittels der Ringaufnahme 12.7 bereitgestellte Dichtstelle einen Druckausgleich gegebenenfalls leicht beeinflussen soll; hierzu kann der Fachmann ausgehend von der vorliegenden Offenbarung auch Erfahrungswerte in Abhängigkeit der jeweils gehandhabten Schmelze bzw. deren Aggressivität heranziehen, und eine/die Abdicht-Funktionalität im Bereich einer/der radial zwischengeschalteten entsprechend vorgeben.
In Fig. 9 sind Verfahrensschritte eines/des hier offenbarten Verfahrens zur Handhabung wenigstens eines Tiegelbehälters mit Steigrohr im Zusammenhang mit logistischen Maßnahmen betreffend von einem Schmelztiegel einer Anlage oder aus einem Ofen aufgenommene oder dorthin abgegebene Schmelze veranschaulicht: Schritt S1 Positionieren des Adapteranschlusses im Bereich des Tiegeldeckels, insbesondere mittels wenigstens eines Aktuators des (Tiegel-)Fahrzeugs oder der Traverse; Schritt S2 Kuppeln des Adapteranschlusses mit Außenrohr (insbesondere eines Kupplungspartners des Adapteranschlusses, insbesondere eines freien Endes eines Rohrabschnitts) mit dem in der Adapteröffnung angeordneten Steigrohr; Schritt S3 örtliches Verlagern des Tiegelbehälters einschließlich Schmelze; Schritt S4 Beschicken des Adapteranschlusses bzw. eines mittelbar damit bereitgestellten Außenrohrs mit der Schmelze insbesondere zwecks Ein- oder Ausleiten der Schmelze, insbesondere basierend auf wenigstens einer technisch erzeugten Druckdifferenz; wobei das Steigrohr beim Kuppeln (also in Schritt S2) zumindest in radialer Richtung relativ zum Tiegelbehälter positioniert wird, in einer radialen Loslagerung am Tiegeldeckel, und relativ zum Adapteranschluss zentriert wird; insbesondere auch bei/durch Verwendung einer zuvor weiter oben beschriebenen Art und Weise der zweistufigen Abdichtung der gegeneinander gelagerten Komponenten (radial innen fluiddicht, radial außen gasdicht, bei zwischengeschalteter Zwischendruckkammer). Die in Fig. 9 angedeuteten rautenförmigen Felder zwischen den einzelnen Schritten veranschaulichen standardmäßige Steuerungs-/Regelungsmaßnahmen insbesondere im Zusammenhang mit den hier beschriebenen Traversen und Fahrzeugen, z.B. auch betreffend das Positionieren von Aktuatoren und/oder das insbesondere kardanische Lagern des Tiegelbehälters. Der Fachmann kann diesbezüglich ausgehend von der vorliegenden Offenbarung weitere anwendungsspezifische Optimierungen vorschlagen.

Bezugszeichenliste

1: Schmelztiegel
3: Schmelze
5: feste Verbindung (z.B. Verschraubung) von Steigrohr und Tiegeldeckel
7: vorbekannter Tiegeldeckel
9: vorbekannter Adapter
10: mobiler Tiegelbehälter
11: Tiegeldeckel
11.1: Adapteröffnung
11.5: gasdicht abdichtende Dichtungskomponente, Dichtring oder dergleichen Dichtmittel/-fläche
11.9: plane Auflagefläche für radiale Positionstoleranz
12: Adaptereinheit an Tiegeldeckel
12.1: Kupplungspartner und/oder fluiddichter Abdichtungspartner seitens Adaptereinheit
12.3: Konizität
12.5': fluiddichte Dichtungskomponente, Dichtring oder dergleichen Dichtmittel
12.7: positionstolerant haltende Aufnahme für Steigrohr
12.71: L-förmiger Abschnitt bzw. L-förmiges Querschnittsprofil
12.73: stirnseitiges Auflager, Abdichtfläche
13: Einsaug- und/oder Auslassrohreinheit (Rohreinheit, Außenrohr), entsprechender Rohrabschnitt
14: Zwischenkammer/-bereich, Kavität zwischen Adapteranschluss und Tiegeldeckel
15: Steigrohr(abschnitt)
15.1: freies zu kuppelndes Ende des Steigrohrs (Kupplungspartner)
15.3: Konizität oder sphärische Form, insbesondere kugelige Form
15.7: Flanschabschnitt/-fortsatz des Steigrohrs, insbesondere scheibenartig
15.9: plane Auflagefläche für radiale Positionstoleranz
16: Kupplung bzw. Schnittstelle (Übergangsstelle) zwischen Steigrohr und Anschluss
17: Adapteranschluss (insbesondere mit rohrartigem Abschnitt)
17.1: Kupplungspartner, insbesondere freies zu kuppelndes Ende des Adapteranschlusses
17.3: Konizität oder sphärische Form, insbesondere kugelige Form
17.5: gasdicht abdichtende Dichtungskomponente
17.5': fluiddichte (weitere) Dichtungskomponente, Dichtring oder dergleichen Dichtmittel
17.6: Nut oder dergleichen Kavität zur Anordnung wenigstens einer Dichtungskomponente
18: Ventil, insbesondere Rückschlagventil
19: Abstützzapfen insbesondere für kardanische Aufhängung des Tiegelbehälters
20: Druckerzeugungs-/Druckbeaufschlagungsmittel
21: Druckleitung oder dergleichen druckbeständige/druckdichte Verbindung
30: erstes (Tiegel-)Fahrzeug
31: Tiegelaufnahme
32: Kinematik bzw. Aktuator für Adapteranschluss
32.1: Arm zum zumindest Anheben des Adapteranschlusses relativ zur Adapteröffnung
33: Antriebseinheit mit Antriebsstrang
33.1: Räder, Raupen oder dergleichen
35: Steuerungs-/Regelungseinheit (fahrzeugeigen)
37: Messeinheit umfassend wenigstens einen Kraftsensor
37.1: Wägezelle
39: Tragarme insbesondere für kardanische Aufhängung des Tiegelbehälters
40: zweites/weiteres (Tiegel-)Fahrzeug
50: Traverse
100: Tiegellogistikanordnung
200: Elektrolyseanlage
300: Ofen
D15: Innendurchmesser Steigrohr
D17: Innendurchmesser des mit dem Steigrohr kuppelnden rohrartigen Abschnitts des Adapteranschlusses
P1: erster technischer Druck (Ist-Druck im Tiegelbehälter oberhalb der Schmelze)
P2: zweiter technischer Druck (Ist-Druck in Zwischenkammer)
P3: dritter technischer Druck (Ist-Druck in Steigrohr bzw. Außenrohr, gekuppelt)
ΔP: Druckdifferenz zwischen P1 und P2
Δp: technisch erzeugbare Druckdifferenz zum Ein-/Ausleiten der Schmelze
Δr: radiale Positionstoleranz innerhalb der Adapteröffnung im Tiegeldeckel
Δxy: Zentrier-Toleranzbereich
S1: Schritt S1 Positionieren des Adapteranschlusses im Bereich des Tiegeldeckels
S2: Schritt S2 Kuppeln des Adapteranschlusses mit dem Steigrohr
S3: Schritt S3 mobile Handhabung, insbesondere örtliches Verlagern, des Tiegelbehälters
S4: Schritt S4 Beschicken des Adapteranschlusses bzw. Außenrohrs mit Medium bzw. Schmelze
r, z: radiale Richtung, vertikale Richtung (mit der z-Achse als Hochachse/Vertikale)

Claims

Tiegellogistikanordnung (100), eingerichtet zur mobilen Handhabung wenigstens eines Tiegelbehälters (10) einschließlich Schmelze (3), aufweisend den Tiegelbehälter (10) mit Tiegeldeckel (11) mit Adapteröffnung (11.1) und mit einem im Bereich der Adapteröffnung (11.1) mündenden und im Tiegelbehälter (10) verbauten Steigrohr (15), ferner aufweisend einen Adapteranschluss (17) zum Ein-/Ausleiten der Schmelze und zum druckdichten Kuppeln mit dem Tiegelbehälter (10) im Bereich der Adapteröffnung (11.1), wobei die Tiegellogistikanordnung (100) eingerichtet ist für eine technisch erzeugbare Druckdifferenz (Δp) zum Entnehmen und/oder Entleeren der Schmelze;
dadurch gekennzeichnet, dass das Steigrohr (15) im Bereich der Adapteröffnung (11.1) derart positionstolerant relativ zum Tiegeldeckel (11) lagerbar ist, dass beim vollständigen Schließen des Tiegelbehälters (10) durch Kuppeln mit dem Adapteranschluss (17) im Bereich der Adapteröffnung (11.1) ein an das Steigrohr (15) kuppelnder Kupplungspartner (17.1) des Adapteranschlusses (17) durch Positionieren des Steigrohrs (15) relativ zum Tiegeldeckel (11) mit dem Steigrohr kuppelbar ist oder gekuppelt wird, wobei mittels des am Tiegeldeckel (11) gekuppelten Adapteranschlusses (17) eine bezüglich der Umgebung zumindest annähernd gasdicht abgegrenzte Zwischenkammer (14) zwischen die Schmelze führenden und unter technischem Druck stehenden Abschnitten und der Umgebung insbesondere bei Atmosphärendruck definiert wird.
Tiegellogistikanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei zwischen kontaktierenden Kontaktpartnern zwischen Adapteranschluss (17) und Tiegeldeckel (11) wenigstens eine zumindest annähernd gasdichte Dichtung ausgebildet ist, insbesondere mit Gewebedichtmittel.
Tiegellogistikanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steigrohr (15) im Bereich der Adapteröffnung (11.1) in radialer Richtung schwimmend relativ zum Tiegeldeckel (11) gelagert ist, insbesondere mittels eines Flanschabschnitts (15.7) des Steigrohrs, bevorzugt mittels eines radial scheibenartig auslaufenden Flanschfortsatzes, welcher ein Auflager auf dem Tiegeldeckel (11) bildet.
Tiegellogistikanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steigrohr (15) am kuppelnden freien Ende (15.1) eine Konizität oder sphärische Form (15.3) aufweist, die geometrisch korrespondierend zu einer entsprechenden Konizität oder sphärische Form (17.3) des freien mit dem Steigrohr zu kuppelnden Endes des Adapteranschlusses (17) ausgestaltet ist, insbesondere mit den geometrisch korrespondierenden Konizitäten oder sphärischen Formen (15.3, 17.3) eingerichtet für eine kraftschlüssig durch abdichtendes Auflagern und durch Kontaktieren im Bereich der Konizitäten oder sphärischen Formen erstellte fluiddichte Kupplung, wobei die Konizität oder sphärische Form des Adapteranschlusses vorteilhaft die Konizität oder sphärische Form des Steigrohrs umgreift/umschließt.
Tiegellogistikanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Tiegellogistikanordnung (100) eingerichtet ist für eine relative Drehbewegung zwischen Tiegeldeckel (11) und Adapteranschluss (17) in an das Steigrohr (15) gekuppeltem Zustand, insbesondere bei fortbestehender stirnseitiger Abdichtung.
Tiegellogistikanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Tiegellogistikanordnung eingerichtet ist zum in radialer Hinsicht zumindest zweistufigen Abdichten, nämlich radial innenliegend fluiddicht an korrespondierenden Kupplungspartnern und radial weiter außenliegend zumindest annähernd gasdicht mittels des Adapteranschlusses (17) gegen den Tiegeldeckel (11), wobei zwischen radial innenliegendem und radial außenliegendem Abdichtbereich eine Zwischenkammer (14) gebildet ist, wobei eine gasdicht abdichtende Dichtungskomponente (17.5) bei bestimmungsgemäßem Einsatz ein Druckgefälle zur Umgebung sicherstellt.
Tiegellogistikanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Tiegellogistikanordnung eingerichtet ist, ab dem Moment des bestimmungsgemäß gekuppelten Adapteranschlusses und geschlossenen Tiegelbehälters zwischen Tiegelbehälter und Adapteranschluss oder daran angrenzendem Außenrohr eine Druckdifferenz (Δp) zum Entnehmen und/oder Entleeren der Schmelze (3) zu erzeugen, insbesondere in Abhängigkeit von momentanen Druck- und/oder Kraftmesswerten, insbesondere gesteuert/geregelt mittels einer Steuerungs-/Regelungseinheit der Tiegellogistikanordnung.
Verfahren zur Handhabung wenigstens eines Tiegelbehälters (10) mit Steigrohr (15) im Zusammenhang mit logistischen Maßnahmen betreffend von einem Schmelztiegel einer Anlage oder aus einem Ofen aufgenommene oder dorthin abgegebene Schmelze (3), insbesondere bei der Aluminiumherstellung, wobei der Tiegelbehälter (10) zumindest prozessphasenspezifisch örtlich verlagert wird, wobei eine Adapteröffnung (11.1) des Tiegelbehälters (10) durch Kuppeln eines Adapteranschlusses (17) mit Außenrohr zumindest prozessphasenspezifisch druckdicht geschlossen wird; mit den Schritten: Schritt S1 Positionieren des Adapteranschlusses (17) im Bereich des Tiegeldeckels (11); Schritt S2 Kuppeln des Adapteranschlusses (17) mit dem in der Adapteröffnung (11.1) angeordneten Steigrohr (15); Schritt S3 örtliches Verlagern des Tiegelbehälters (10 ) einschließlich Schmelze; Schritt S4 Beschicken des Adapteranschlusses (17) mit Schmelze (3) insbesondere zwecks Ein- oder Ausleiten der Schmelze, insbesondere basierend auf wenigstens einer technisch erzeugten Druckdifferenz;
dadurch gekennzeichnet, dass das Steigrohr (15) beim Kuppeln zumindest in radialer Richtung relativ zum Tiegelbehälter (10) positioniert wird, insbesondere in einer radialen Loslagerung am Tiegeldeckel (11), und relativ zum Adapteranschluss (17) zentriert wird, wobei mittels des am Tiegeldeckel (11) gekuppelten Adapteranschlusses (17) eine bezüglich der Umgebung zumindest annähernd gasdicht abgegrenzte Zwischenkammer (14) zwischen die Schmelze führenden und unter technischem Druck stehenden Abschnitten und der Umgebung insbesondere bei Atmosphärendruck definiert wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Verfahrensanspruch, wobei beim Kuppeln eine druckdichte Abdichtung zwischen Steigrohr (15) und Tiegelbehälter (10) einerseits und Adapteranschluss (17) andererseits stirnseitig erfolgt, insbesondere in wenigstens einem Bereich konzentrisch um einen/den Kupplungspartner (17.1) des Adapteranschlusses (17).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei die Zwischenkammer (14) in prozessualem Zusammenhang mit einer Druckbeaufschlagung zwischen die Schmelze führenden und unter technischem Druck stehenden Abschnitten und der Umgebung zumindest annähernd gasdicht abgegrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei beim Beschicken oder für das Beschicken eine Druckdifferenz zum Entnehmen und/oder Entleeren der Schmelze (3) technisch erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei beim Kuppeln korrespondierende Konizitäten oder sphärische Formen (15.3, 17.3) von Steigrohr (15) und Adapteranschluss (17) axial überlappend gekuppelt werden, insbesondere bis in eine relative Axialposition, in welcher wenigstens eine Dichtungskomponente (17.5, 17.5') auf Stoß zwischen Adapteranschluss (17) und einer/der auf dem Tiegeldeckel (11) angeordneten Adaptereinheit (12) und/oder dem Tiegeldeckel (11) zur Anlage kommt.
Tiegelbehälter (10) mit darin angeordnetem und in einer Adapteröffnung (11.1) des Tiegelbehälters (10) mündendem Steigrohr (15), aufweisend eine zumindest in radialer Richtung schwimmende Lagerung des Steigrohrs (15) relativ zum Tiegeldeckel (11), und eingerichtet für eine Handhabung gemäß einem der Verfahrensansprüche 8 bis 12, wobei ein freies zu kuppelndes Ende des Steigrohrs (15) derart ausgestaltet ist, dass das Steigrohr (15) beim Kuppeln mit einem/dem korrespondierenden Kupplungspartner (17.1) des Adapteranschlusses (15) im Bereich der Adapteröffnung (11.1) zumindest in radialer Richtung relativ zum Tiegeldeckel (11) positioniert wird und relativ zum Kupplungspartner (17.1) zentriert wird, wobei der Tiegelbehälter eingerichtet ist zum gasdichten Kuppeln mit wenigstens einer Dichtungskomponente des Adapteranschlusses, insbesondere an einer ringartig das Steigrohr umgrenzenden Dichtfläche (11.5) des Tiegeldeckels, zum Bilden der zumindest annähernd gasdichten Zwischenkammer (14).
Verwendung einer zumindest in radialer Richtung schwimmenden Lagerung eines in einem Tiegelbehälter (10) verbauten Steigrohres (15) zum Bereitstellen einer zumindest in radialer Richtung positionstoleranten Kupplung zwischen Steigrohr (15) und einem an einer Adapteröffnung (12) des Tiegelbehälters (10) druckdicht zu kuppelnden Adapteranschluss (17) zum Führen von Schmelze (3) mittels einer Tiegellogistikanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, insbesondere beim Befüllen oder Entleeren eines Tiegelbehälters (10), wobei zwischen Adapteranschluss (17) und Tiegelbehälter eine gegenüber der Umgebung zumindest annähernd gasdicht abgedichtete Zwischenkammer (14) gebildet wird.
Verwendung eines Tiegelbehälters (10) mit Adapteröffnung (12) und darin mündendem Steigrohr (15), wobei das Steigrohr (15) zumindest in radialer Richtung schwimmend relativ zum Tiegelbehälter (10) gelagert ist, zum Bereitstellen einer zumindest in radialer Richtung positionstoleranten Kupplung zwischen Steigrohr (15) und einem an der Adapteröffnung (12) druckdicht zu kuppelnden Adapteranschluss (17) zum Führen von Schmelze (3), insbesondere beim Befüllen oder Entleeren eines auf einem Fahrzeug (30) oder an einer Traverse (50) angeordneten Tiegelbehälters (10), wobei das Steigrohr (15) mittels eines Flanschabschnitts (15.7) radialpositionstolerant mit einer Toleranz von mindestens 5mm auf dem Tiegelbehälter (10) auflagert, wobei der Tiegelbehälter (10) eingerichtet ist zum gasdichten Kuppeln mit wenigstens einer Dichtungskomponente des Adapteranschlusses (17) zum Bilden einer zumindest annähernd gasdicht gegenüber der Umgebung abgeschotteten Zwischenkammer (14).