DE1053789B - Verfahren und Vorrichtung zur Entgasung von Schmelzen, insbesondere Metall- und Glasschmelzen, durch Behandlung mit Ultraschall - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Entgasung von Schmelzen, insbesondere Metall- und Glasschmelzen, durch Behandlung mit Ultraschall Zur Entgasung von Schmelzen zum Zwecke der Qualitätsverbesserung und zur Erzielung eines homogenen Gefüges wird das Ultragehallverfahren bereits mit Erfolg angewendet. Nach dem jetzigen Stande der Technik ist aber die Anwendung der Ultra.scha,11-behandlung nur bei kleinen Mengen und in kleinem Maßstabe möglich. Zur Entgasung großer Schmelzmengen sind bisher verhältnismäßig lange Beschallungszeiteil und ein großer Energiebedarf erforderlich. Während die Entgasun#g der Schmelze nur wenig Energie erfordert, wird der größte Teil der aufgewendeten Energie nutzlos verbraucht, weil er sien in einer Umwälzung der Gesamtmasse der Schmelze im Behälter auswirkt. Ferner bereitet die Ankopplung und Kühlung des Schallgebers am Schmelzbehälter wegen der hohen Temperaturen fast unüberwindliche Schwierigkeiten. Das Ultraschallverfahren wurde daher bei großen Schnielzmengen als zu teuer und unwirtschaftlich abgelehnt.
• Diese und Nachteilie werden erfind-ungsgemäß beseitigt, wenn die gesamte Schmelze innerhalb des Behälters mit außen =gekoppeltem Schallgeber durch dessen Schwenken bzw. Kippen um eine waagerechte Achse so beeinflußt wird, daß der flüssige Stoff nacheinander in Teilmengen geringen Querschnittes durch das Schallfeld geführt wird und die Gasteile in Richtung auf die Drehachse an die Oberfläche geführt werden. Ein Gerät zur Durchführung dieses Verfahrens besteht aus einem Behälter, der uni eine waagerechte Achse verschwenkbar angeordnet und bei dem der Schallgeber außen im Bereiche seiner Bodenmitte angekoppelt ist. Die Wirkung dieser Maßnahme besteht darin, daß das Schallfeld aus seiner senkrecht aufwärts führenden Lage in beiden Richtungen pendelartig um knapp 901 bis in die Waagerechte- verlagert wird. Dabei wird das Beschallungsgut in Teilmengen geringen Querschnittes nacheinander durch das Ultraschallfeld geführt. Infolgedessen werden die Gasteilchen durch die Schallwellen, gegebenenfalls nach einer mehrmaligen Wechselführung, intensiv aus der Schnielze etwa nach der Drehachs-e hin, also dem Mittelbereich der Oberfläche, ausgestoßen. Der Energieaufwand für diese Entgasungseinrichtung läßt sich datter bereits wesentlich herabsetzen. Die Schwenkgeschwindigkeit kann zur Regulierung ausgenutzt werden.
• Eine wesentlich günstigere und energiemäßig noch ,parsamere Durchführung der Entgasung wird erreicht, wenn die Beschallung der Flüssigkeit wäh--end ihres Ausfließens aus dem Behälter in der Auslußleitung vorgenommen wird. In der Praxis wird in solcher Vorgang z. B. dadurch herbeigeführt, daß er Behälter durch eine nach ob-en offene Hohlwand, ;e eine Durchflußleitung für das Behandlungsgut aufweist, in zwei kommunizierende Räume geteilt wird. Diese Durchflußleitung wird dabei oben nach dem Innenraum der Hofilwand für den Gasabzug offen ausgebildet, während der Schallgeber an ihr-er Unterseite anggekoppelt ist. Auf diese Weise wird die Otierschnittshöhe der jeweils behandelten Teilmenge durch den Durchflußquerschnitt bestimmt und ve-rhältnismäßig gering bemessen, so daß die Gaseinschlüsse nur einen sehr kleinen Weg zurückzulegen haben und daher wenig Energie benötigt wird. Das freie Gas sammelt sich dabei im Innenraum der Hohlwand und entweicht von dort aus. Der Durchfluß selbst wird durch Kippen des Behälters um die in der Teilungsebene verlaufende Sch-,venkachse veranlaßt. je nach dem Grade der Zähigkeit der Schmelze, ob also Metall oder Glas, wird ein ein- oder mehrmaliges Passieren des beschallten Verbindungsrohres durch das Behandlungsgut erforderlich werden. Aus diesem Beispiel wird besonders anschaulich, daß die Schallen#ergie sehr gering sein kann. Das ist sowohl für die Bemessung des Schallgenerators wie des Energiebedarfes von großer Bedeutung; denn die wirtschaftliche Anwendung im Großbetriebe wird auf diese Weise ermöglicht.
• Bei einer anderen Ausführung werden z-wei durch eine Rohrleitung in Verbindung stehende Behälter als Wipp-e bzw. als Schaukel ausgebildet und die Verbindungsleitu#ng in ihrem mittleren Bereich gegenüber der Ankopplungsstelle- des Schallgebers mit einem nach oben offenen Rohrfortsatz zur Gasabführung versehen. Eine restlose Entleerung der Behälter wird dadurch erreicht, daß die beiden zum Entgasungsrohr und dem Schallgeber führenden Teile der Verbindungsleitung bis in die Höhe des Flüssigkeitsspiegels ansteigen. Infolge dieser Anordnung wird die Höhe des jeweils zu beschallenden Querschnittes zur Einsparun 'g von Schall-energie soweit als irgend in6glieli herabgesetzt.
• In der Zeichnung ist die Erfindung an drei Ausfiihrungsb2ispiel-,-n näher erläutert.
• Abb. 1 bis 3 zeigen diese drei Beispiele schematisch im Schnitt.
• Gemäß Abh. 1 befindet sich das flüssig-, Beschallungsgut innerhalb eines etwa birnenförmigen Behälters 1, der um eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende waagerechte Achse2 in beiden Richtungen schwenlzbar ist. Außen im Bodenbereich ist ein piezoelektrischer, magnetostriktiver. elektrodynamischer oder dergleichen Schall-21).er 3 angekoppelt. In der ausgezeichneten Stellung befindet sich diese Vorrichtung in der Ausgangslage. Ist der Schallgeber3 in Tätigkeit. so verläuft das Schallfeld 4 in aufrechter Richtung. Der Behälter 1 ist derart mit einem nicht dargestellten Schwenkantrieb versehen, daß er in eine beliebige Arbeitslage eingestellt werden kann. Zwei Zwischenlagen sind gestrichelt dargestellt. Da das flüssige- B.cschallungsgut seine Lage ohne Rücksicht auf die Sch-wenkstellung des Behälters 1 beibehält, so ist leicht erkennbar, daß durch die Verschwenkung (]es Behälters ans der Rufielage in beiden Richtungen das Beschallungsgut nacheinander in Teilmengen geringen Querschnitt-es, der durch die Ausdehnung des Schallfildes bedingt wird, heschallt wird und die Gasteile- in Richtung auf die Schwenkachse2 aus dem Beschallungsgut befördert werden. Der Schwenkvorgang kann bis zur völligen Entgasung, die schnell vor sich geht, mehrfach wiederholt werden.
• Abb. 2 zeigt einen birnenförmigen Behälter 1-, der durch eine der waagerechten Schwenkachsen 2 gleichlaufende hohle Trennwand 5 in zwei Räume 1 a, 1 b unterteilt ist. Innerhalb dieser Wand 5 ist eine Durchtrittsöffnung 5 a von verhältnismäßig niedrigem Quer-.schnitt vorgesehen. durch die das Beschallungsgut 1-Chn -Schwenken des Behälters um die Achse 2 in den ieweils tiefer gelegenen Raum fließt. Am unteren Teile des kurzen Durchtrittsrobres 5a, ist der Schall--21,er #M, , 3 angekoppelt. Nach oben hin ist das Durchtrittsrohr 5 a in solchem Maße nach dem Hohlraum 5 b der Wand 5 offen, daß die durch das Schallfeld nach ohen entfernten Gas',eilch#en dorthin austreten können. Man sicht, (laß hier das Schallfeld mir mit der im Avggenblick behandelten Teilmenge des Beschallungs--, in V.-rI)indun- steht, die gerade durch das -utes L, Rohr 5 a, dtirclifli-2Pit. Die dem Schallgeber 3 zugewendeten Teile der Wandung des Behälters 5 treten so zurück, daß eine dachartigx bzw. kegelige Ausdehnung entstellt. Infolgedessen erfolgt eine restlos-, Entleerung des höher gelcgenen Behälters unter Geringhaltung des Kippwinkels. Auf diese wird außerdem ein günstiger Raum zur Aufnahme des Schallgebers 'Yeschaffen, der selbst aus dem Bereiche höchster Erhitzung zurückverlegt ist. Die Durchtrittsöffnung5 a liegt hier in der Nähe des Flüssigkeitsspiegels und bestimmt so die wirksame Höhe der Durchtrittsöffnung Gemäß Abb. 3 sind die beiden Behälter la, 1 b voneinander örtlich getrennt und durch eine in dem Mittelbertich nach oben ansteigende Leitung 6 verbund#en. An dem Knick ist unten der Schallge#ber 3 angekoppelt. An der gegenüberliegenden Stelle zweigt ein rohrförmiger Fortsatz 6a als Entgastingsstutzen ab. Diese Anordnung wird von einer um eine waagtrechte Achse 2 schwenkbaren Wippe 7 getragen. Auch hier ist der Sühallgeher hinsichtlich seiner Kühlung besonders günstig angeordnet.

Claims (2)

1. PATENT A NSP R 0 CHE-1. Verfahren zur Elitgasung von Schmelzen, insbesondere Metall- und Glasschmalzen durch Behandlung mit Ultraschall, dadurch gekennzeichnet, daß unter Anwendung von gerichteten Ultraschallwellen die in einern Gefäß befindliche Schin.-17e durch Schwenker, des Gefäßes verlagert wird, wodurch jeweils andere Flüssigkeitszonen von dem Strahlenbündel, das aus einem mit dem Schmelzgefäß gekoppelten Sehallgeber austritt, beschallt werden.
2. 2. Verf -,uhren zum Beschallen von in einem Gef äß untergebrachten Schmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß seine Lage beibehält und der Schallgeber seine Lage zu der im Gefäß untergebrachten Schmelze ändert. 3. Verfahren zur Bescihallung von Glas- und Metallschmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß diese in einem- aus mehreren Gefäßen bestehenden, miteinander durch Rohrleitungen oder dergleichen in Verbindung stehenden G"-fäßsystern untergebracht sind, wobei durch Veränderung der Höhenlage der einzelnen Gefäße gegeneinander ein Übertritt der Schmelze aus den höhergelegenen Gefäßen in die tiefergelegenen Gefäße erfolgt und die Ultraschallw-ellen durch die in der Verbindungsleitung der einzelnen Gefäße hindurchfließende Schmelze hindurchtreten. -1. Vorrichtung 7ur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) um eine waagerechte Achse (2) verschwenkbar angeordnet und der Schallgeher (3) außen im Bereiche seiner Bod,-n-11-iitte angekoppelt ist. so daß das ""richtete Beschallung sfeld beim Schwenken des Behälters -ebenfalls verschwenkt wird. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrenis nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) durch eine nach oben offene Hohlwand (5) in zwei Rätime (1 a, 1 b) geteilt und in ihr eine Durdhflußl-eitiLin ig (5 a) für das Beschallungsgut angeordnet ist, die nach dein Innenraum der Hohlwand (5) hin für den Gasabzug offen ist, während an ihrer Unterseite der Schallgeber (3) angekoppelt ist (Abb. 2). 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenhereich des Behälters (1) eine etwa dachartige bzw. kege gelige Ausnehniung (5 c) zur Unterbringung des Schallgebers (3) aufweist (Abb. 2). 7. Vorrichtung nach Anspruch5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei durch eine Rohrleitung (6) in Verbindung stehende Behälter (la, 1 b) auf einer Wippe bzw. Schaukel (7) angeordnet sind und die Verbindungsleitung (6) in ihrem mittleren Bereich gegenüber der Ankopplungsstelle des Sohallgebers (3) zur Gasabfüllrung einen nach oben offenen Rohrabzweig (6a) aufweist (Abb. 3). 8. Vorrichtung nach Anspruch7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zum Entgasungsrohr (6a) und dem Snhallgeber (3) führenden Teilt der Verbindungsleitung (6) bis in die Höhe des Flüssigkeitsspiegels ansteigen (Abb. 3).