NO172514B - Anordning angaaende smelteovner - Google Patents

Abstract

Smelteovn med et smeltekammer (20) og et varmekammer (10). Ovnen omfattet en varmgasskanal som forbinder kamrene,. idet denne er forsynt med en ventil som styrer gas6trømmen avhengig av forholdene i hvert kammer. Ovnen har dessuten hellende bunn (42) for å fremme strømmen av flytende metall.

Description

Oppfinnelsen gjelder en ovn som angitt i innledningen til patentkrav 1, særlig for smelting av aluminium.

En første kjent ovn for smelting av skrapmetall er en ovn med åpent rom, hvor metallet som skal smeltes slippes ned i et åpent bad av smeltet metall som holdes ved en høy temperatur av en indre ovn, idet det finnes åpninger for å styre strømmen av metall til og fra den indre ovnen, for dermed å styre oppvarmingen av skrapmetallet. En slik ovn har den ulempen, at store varmemengder tapes fra det åpne badet og selvom ei gasshette vanligvis er påsatt, vil det skje en utstrømming av forurensete gasser ved fylling av ovnen.

For å møte disse ulempene er det blitt utformet ovner med lukket bad, og disse omfatter to lukkete rom adskilt med en vegg som strekker seg vertikalt nedover. Det smeltete metallet, vanligvis aluminium, opptas i et rom og overflate-nivået til aluminiumbadet ligger over bunnen på veggen, som dermed deler ovnen i to adskilte, lukkete kammer. Et kammer omfatter et varmekammer hvor en brenner varmer det smeltete metallet og det andre kammeret omfatter et smeltekammer hvor skrapmetall og andre materialer som skal smeltes blir tilført. Skrapmetallet, vanligvis aluminium, oppvarmes av badet av smeltet metall uten å bli utsatt for direkte varme fra brennere. Dette er viktig ved smelting av aluminium, fordi aluminium er utsatt for oksidering, særlig dersom det skal smeltes tynt materiale.

Slike ovner har imidlertid den ulempen, at fordi skrapmateriale oppvarmes direkte, blir skrapkapasiteten forholdsvis lav for en gitt ovnstørrelse.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å skape en ovn med lukket bad, som er mer effektiv enn kjente ovner. I samsvar med oppfinnelsen kan dette oppnås ved å utforme ovnen i samsvar med den karakteriserende delen av patentkrav 1. Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsen er angitt i de øvrige patentkravene.

Stillingen til varmgass-demperen styres av et styresystem i overensstemmelse med temperaturforskjellen mellom hoved-varmekammeret og det lukkete smeltekammeret, idet styresystemet normalt virker slik at det åpner demperen når temperaturen i hovedkammeret er større enn i smeltekammeret.

Fortrinnsvis er demperen lukket når det itilføres skrapmetall som skal smeltes til smeltekammeret.

Det finnes fortrinnsvis også en utløpskanal for varmgass som forbinder smeltekammeret med et avtrekk, idet denne avløpskanalen omfatter en demper som har til formål å adskille utløpskanalen og som omfatter midler for å åpne gassdemperen når temperaturen i det lukkete varmekammeret stiger over et forutbestemt nivå.

I den tidsperioden at temperaturen i smeltekammeret ligger over et forutbestemt nivå, vil gassdemperen mellom smeltekammeret og varmekammeret åpnes for å tillate gasstrøm fra smeltekammeret til varmekammeret. I samsvar med oppfinnelsen er det også skapt en smelteovn som omfatter et varmekammer og et lukket smeltekammer adskilt med en ildfast skillevegg, hvor beholderbunnen skrår nedover fra smeltekammeret til varmekammeret.

Skråningen på bunnen er fortrinnsvis under 5° i forhold til horisontalplanet. i

Ved en første utførelsesform er badets bunn hovedsakelig rektangelformet og skrår diagonalt i: tillegg til at det skrår mot hovedkammerets bunn.

Ved en ytterligere utførelsesform er den ildfaste skilleveggen forsynt med en åpning ved overflatenivå for det smeltete metallet, slik at en strøm av smeltet metall kan strømme igjennom.

I det etterfølgende er det henvist til figurer som illustrerer et eksempel på gjennomføring av oppfinnelsen, idet: fig. 1 viser et skjematisk tverrsnitt gjennom en lukket ovn i samsvar med oppfinnelsen, <1>

fig. 2 viser skjematisk et planriss av ibadbunnen,

fig. 3 viser skjematisk to tverrsnitt gjennom bunnen i fig. 2, hvilket illustrerer poenget med den diagonale hellningen,

fig. 4 viser skjematisk et tverrsnitt gjennom en del av ovnen i eksemplet etter linje A-A (fig. 3), som illustrerer dannelsen av en åpning i skilleveggen,

fig. 5 viser skjematisk bruken av varmgass og gassdempere ved en ovn i samsvar med oppfinnelsen, mens

fig. 6 viser et flytdiagram som illustrerer en mulig rekkefølge for driften av demperne i fig. 5.

I fig. 1 er det vist en lukket smelteovn med et hoved-eller varmekammer 10 og et lukket smeltekammer 20, adskilt med en skillevegg 30 av ildfast materiale og fortrinnsvis med vann- eller luftkjøling (ikke vist). Hovedkammeret har gass-utløpsåpninger 12 og brennere 14 og ei glidedør 16, fortrinnsvis utbalansert med en vekt 18. En utløpsåpning 19 er forsynt med en hensiktsmessig ventil (ikke vist).

Smeltekammeret 20 har et utløp 22 for gass og ei glidedør 24 som fortrinnsvis er utbalansert med en vekt 26. Aluminiumskrap som skal smeltes føres inn i kammeret 20 gjennom den åpne døra 24, hvoretter døra lukkes for å tette ovnen.

Bunnen, veggene og taket i ovnen er framstillt av ildfast materiale og dørene 24 og 16 er også foret med ildfast materiale. Varmetap gjennom veggene etc. holdes på et minimum. Ved den viste utførelsesformen av oppfinnelsen er den langstrakte tverrsnittsformen på bunnen 40 er ikke rektangelformet som ved kjente badeovner. Bunnen 40 heller fra smeltekammeret 20 ned mot den enden av hovedkammeret 10 som vender opp mot døra 16. Hellningen på bunnen over dens midtparti 41 er forholdsvis svak, fortrinnsvis under 5°. Ved en foretrukket utførelsesform er hellingen på den sentrale delen av bunnen 42 omtrent 3°. Ved enden opptil døra 24 skrår bunnen 44 bratt oppover for å styre skrapmetall 28 (vist streket) ned mot bunndelen 42.

Ved den delen 46 av bunnen som vender opp mot døra 16, er hellningen mindre bratt, for å tillate at smeltet metall skrapes ut av kammeret. Hellningen på bunndelen 42 bidrar til å skape en konveksjonsstrøm (vist streket) som sirkuler-er det smeltete metallet i den banen som er vist. Det varmete, smeltete metallet i den øvre delen av banen 48 strømmer derfor hurtigere forbi skrapmetallet 28 og smelter dette med større hastighet enn om bunndelen 42 hadde vært horisontal. Dette er meget fordelaktig, fordi det øker ovnens kapasitet betydelig og dermed dens virkningsgrad.

I fig. 2 og 3 er det vist hvordan bunnen 40 i planriss ser ut som et rektangel delt i tre mindre rektangler 42, 44 og 46. Hjørnene på rektanglene har fått henvisningstall A-H.

I fig. 3 er linja F-D vist streket, for å angi at hjørnet D ligger under hjørnet C. Bunnen i badet ved denne utførelsesformen faller derfor ikke bare fra punkt E til punkt C og fra punkt F til punkt D, men også fra punkt C til punkt D.

Dette skaper en tilbøyelighet for strømningsbanen 48 til å gå mot hjørnet D som vist i fig. 2.

I fig. 2 er det vist hvordan brennerne 14 kan være rettet vinkelrett på tvers av kammeret 10 som vist ved 14 eller på skrå som vist ved 14', 14". Ved å skråstille brennerne kan strømmen av smeltet metall fremmes med strålen fra brennerne. Dette vil igjen øke ovnens smeltehastighet.

I fig. 4 er det vist hvordan dannelsen av et bestemt strømningsmønster som illustrert i fig. 2 kan fremmes ved å utforme en "åpning" 32 i skilleveggen 30. Denne åpningen kan komme avhengig av høyden på underkanten av veggen 30 i forhold til metallnivået, ligge over metalloverflata, og tillate at gasser strømmer mellom de to kamrene, eller den kan ligge like under overflata.

Åpningen 32 gir en lettere passasje for smeltet metall og bidrar derfor til å styre strømmen av smeltet metall.

Ved behov kan en ytterligere åpning som vist ved 34 utformes, for å styre strømmen av smeltet metall ytterligere på dens tilbakeløp til smeltekammeret.

Ved å bruke en kombinasjon av åpninger, brenner-retninger og bunnhellninger, kan det oppnås betydelig forbedring av strømmen av smeltet metall og dermed økning av virkningsgraden.

I fig. 5 er kamrene 10 og 20 vist skjematisk. Kammer 10 er forbundet med kammer 20 over en kanal 70 for varmgass og kanaler 80 og 90 for utløpsgass forbinder kammrene 10 og 20 med et avtrekksrør eller en skorstein (ikke vist). (På kjent måte kan utløpsrørene 80, 90 være forbundet med et gass-renseanlegg for å fjerne uønsket materiale fra gassen).

I kanalen 70 er det innbygd en gassdemper 100. Vanligvis vil temperaturen i varmekammeret 10, ved direkte varmepåvirkning fra brennerne i dette kammeret, være høyere enn i kammeret 20. Som angitt foran vil skrapmetall vanligvis bli tilført det lukkete kammeret 20. Temperaturen i dette kan innstilles på ethvert ønsket nivå ved hjelp av et automatisk styringssystem. Det automatiske styringssystemet vil åpne gassdemperen 100 i kanalen 70 og dermed forbinde varmekammeret med det lukkete kammeret eller smeltekammeret og lukke gassdemperen 200 som forbinder varmekammeret med avtrekkssystemet. Åpning og lukking av demperne 100 og 200 kan styres på en slik måte at det statiske trykket i varmekammeret 10 holdes på et høyere nivå enn det statiske trykket i smeltekammeret 20. På denne måten vil det strømme varmgass fra varmekammeret gjennom den forbindelseskanalen i samsvar med differensialtrykket og den forbindende gasskanalen.

Sålenge temperaturen i smeltekammeret ikke har nådd ønsket nivå, vil det gå en strøm av varm gass fra varmekammeret 10 til smeltekammeret 20. Under lading vil imidlertid gassdemperen 100 i forbindelsessystemet mellom de to kammerene 10, 20 bli holdt lukket for å unngå unødvendig varmetap. I det tilfellet at temperaturen i smeltekammeret stiger over ønsket nivå, f.eks. på grunn av påtenning av forurensninger i skrapmetallet, vil det statiske trykket i hovedkammeret 10 umiddelbart bli redusert ved at gassdemperen 200 åpnes fullstendig. Samtidig vil gassdemperen 10 i forbindelseskanalen 70 mellom kamrene bli åpnet fullstendig, slik at det lukkete kammeret 20 kan slippe ut overskuddsvarme til varmekammeret 10 uten forsinkelse.

For å styre temperaturen i varmekammeret og dessuten styre strømmen av avløpsgass fra begge kamrene, blir brennerne 14 i hovedkammret 10 avslått umiddelbart i et slikt tilfelle.

Den driften som er beskrevet kan styres ved å regist-rere temperaturen i smeltekammeret 20, f.eks. ved hjelp av en detektor 400. Innstillingstemperaturen bestemmes av ovnssystemet, men den vil ligge på en temperatur over den temperaturen smeltekammeret 20 normalt drives ved. Under normal drift vil derfor, så snart smeltekammeret 20 er blitt ladet og døra 24 er blitt slukket, demperen 100 være åpen og varmluft tilføres fra varmekammeret 10 til smeltekammeret 20 for å smelte skrapmetall.

Driften kan styres f.eks. ved hjelp av en hensiktsmessig mikroprosessor og et forenklet strømningsdiagram for dette er vist i fig. 6.

I startfasen 1000 blir status for døra 24 overvåket med en hensiktsmessig føler, som illustrert ved funksjon 1001. Dersom døra da er åpen, som vist ved funksjon 1002, lukkes demperen 100 og demperen 300 åpnes for å slippe varmgasser til utløpsrøret. Dørtilstanden blir deretter kontinuerlig overvåket.

Dersom døra lukkes vil effekten av temperaturdetektoren 400 være funksjon 1003. Dersom temperaturen er under ønsket temperatur, blir demperen 100 åpnet (eller holdt åpen) og demperen 200 blir lukket som vist ved funksjon 1004. Programmet startes om igjen med passende mellomrom (f.eks. hvert 5. millisekund).

Dersom temperaturen stiger over ønsket temperaturen (f.eks. ved brenning av nytt skrap, som beskrevet ovenfor), vil funksjonen 1003 påvise dette, og gjennom funksjon 1005 åpne demperen 100 og demperen 200 og samtidig slå av brennerne i kammeret 20 dersom disse er på.

Det styringsforløpet som er beskrevet ovenfor kan være en del av et langt mer sammensatt styringsopplegg for ovnen, og det er blitt forenklet for å gjøre prinsippene for oppfinnelsen klarere.

Claims (10)

1. Lukket badovn for smelting av aluminiunmsskrap, omfattende et hoved-varmekammer (10) og et lukket smeltekammer (20), en ildfast skillevegg (30) som deler hoved-varmekammeret og det lukkede kammeret, karakterisert ved at bunnen (42) i ovnen heller i retning nedover fra smeltekammeret (20) til hoved-varmekammeret (10) for å hjelpe strømmen av smelte både innenfor hoved-varmekammeret (10) og det lukkede kammeret (20) av ovnen.

2. Ovn i samsvar med krav 1, karakterisert ved at hellningen er mindre enn 5° til horisontalplanet.

3. Ovn i samsvar med krav 1, karakterisert ved at bunnen (42) av veggen har en hovedsakelig rektangulær (C.D.E.F.) form, bunnen heller såvel nedover i retning mot hovedkammeret som diagonalt (E.D.).

4. Ovn i samsvar med et av kravene 1-3, karakterisert ved at den ildfaste skilleveggen er forsynt med en åpning ved metallets overflatenivå, for å tillate gjennomstrømning av metall.

5. Ovn i samsvar med krav 4, karakterisert ved at i det minste en varmlufts-brenner (14') er anbrakt innenfor hovedvarmekammeret (10) for å rette en varm luftstrøm i en spiss vinkel i forhold til veggen for hoved-varmekammeret (10) slik at strømmen av varm luft hjelper strømmen av smelte i ovnen.

6. Ovn i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den omfatter en kanal (70) for varmgass, for å forbinde hoved-varmekammeret og det lukkete smeltekammeret, idet denne kanalen omfatter en gassdemper (100) anordnet for å lukke gasskanalen for å hindre gasstrøm gjennom denne.

7. Ovn i samsvar med krav 6, karakterisert ved at stillingen til gassdemperen (100) styres av et styresystem, som virker avhengig av temperaturforskjellen mellom hovedkammeret og smeltekammeret, idet styresystemet vanligvis åpner demperen (100) når temperaturen i hoved-varmekammeret (10) er større enn i smeltekammeret (20).

8. Ovn i samsvar med krav 6, karakterisert ved at demperen (100) holdes lukket, når skrapmetall blir ført inn i smeltekammeret (20).

9. Ovn i samsvar med krav 8, karakterisert ved at det finnes en gasskanal (90) som forbinder smeltekammeret med en avtrekkskanal, omfattende en gassdemper (100) som kan tette denne utløpskanalen, idet det videre finnes midler for å åpne varemgassdemperen (100) når temperaturen i smeltekammeret stiger over et forutbestemt nivå.

10. Ovn i samsvar med krav 6, karakterisert ved at i det tidsrom at temperaturen i smeltekammeret (20) er over det forutbestemte nivået vil gassdemperen (100) mellom smeltekammeret og hovedkammeret være åpen slik at det kan strømme gass fra smeltekammeret (20) til hovedkammeret (10).