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Diese
Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen in, oder in Bezug auf
die Bearbeitung von geschmolzenem Material und befasst sich insbesondere
mit verbessertem Schmelzen/Rühren
und/oder verbesserter Bewegung oder Transfer von geschmolzenem Metallmaterial.
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Die
Wiederverwertung von Metallabfällen steigt
und daher werden erhebliche Bemühungen
gemacht um die Effizienz des Recyclingprozesses, dessen Bestandteil
das Schmelzen von Metallabfällen einschließt, zu verbessern.
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Es
ist bekannt, Schmelzöfen
für das
Schmelzen und Raffinieren von Metallmaterial wie zum Beispiel Aluminium
oder andere Metalle zu verwenden. Oft werden solche Schmelzöfen gebraucht
um Metallabfälle
zu recyceln. Verschiedene Ansätze
wurden gemacht um den Schmelz- und Raffinierungsprozess zu verbessern,
zum Beispiel, durch Rühren des
geschmolzenen Metalls (und Beimischungszusätze wurden bereitgestellt)
und durch Rühren
eines Mix aus geschmolzenem Metall und zusätzlichem Festkörpermetallmaterial,
eingefüllt
in die Schmelze im Schmelzofen. Rühren des geschmolzenen Metalls hilft
die Effizienz des Schmelzprozesses, die Hitze durch die Schmelze
zu verteilen, und hilft beim Schmelzen von Festkörpermetallabfällen und/oder Zusätzen, die
in die Schmelze eingeführt
werden, viel schneller.
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In
diesem Zusammenhang ist es bekannt ein Rührsystem in Form einer elektromagneti schen
Induktionseinheit (in Form eines Linearmotors) bereitzustellen,
welcher unter dem Schmelzofen in einer Horizontalebene, angrenzend
an die Bodenwand des Schmelzofens unter der Schmelze im Gebrauch
ist. Das magnetische Feld, erzeugt von dem Induktionsmotor, wirkt
durch eine relativ dicke Platte auf dem Boden des Schmelzofens und
rührt gewissermaßen das
geschmolzene Metall langsam in einer Horizontalebene in dem Bestreben
die Hitze gleichmäßig durch
die Schmelze zu verteilen. Es ist ebenso bekannt mechanische Rührer in
solchen Schmelzöfen zu
gebrauchen um eine ähnliche
Rührbewegung
hervorzubringen. Jedoch ist anzunehmen, dass solch eine Behandlung
von geschmolzenem Metall dazu neigt Nachteile zu haben wenigstens
in bestimmten Anwendungen. Zum Beispiel, wenn zusätzliches
Metallabfallmaterial oder Beimischungszusätze wie Silikon in den Schmelzofen
im obersten Teil der Schmelze eingebracht werden, trägt die Rührbewegung,
bereitgestellt von dem elektrischen Induktionsmotor, nicht großartig zum
Mixen des/r neuen Metallabfallmaterials/Zusätze gleichmäßig durch die Schmelze bei.
Oft ist das/der Metallabfallmaterial/Zusatz ziemlich leicht (besonders
ein Silikonzusatz) und wird einfach auf der Oberfläche der
Schmelze schwimmen während
es auf einer Horizontalebene umhergerührt wird, eher als zum Beispiel,
sinkend nach unten in das geschmolzene Metall gezogen zu werden,
wo es sehr viel schneller und effektiver geschmolzen werden kann.
Wieder wird Metallabfall in der Form von Aluminiumtrinkgefäßen einfach
in dem obersten Teil der Schmelze schwimmen und wird eher oxidiert
werden, als in das Bad untergetaucht zu werden, um eingeschmolzen
und in effizienter Art und Weise recycelt zu werden.
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Zusätzlich,
neigt solch eine Induktionsmotorrüchrvorrichtung dazu langsam
zu sein, zum Beispiel mit einem 1 Hz arbeitend. Die Ausführungsgrenzen für solche
Motoren benötigen
ein ziemlich tiefes Magnetfeld, welches über die gesamte Höhe des geschmolzenen
Materials im Schmelzofen verbreitet ist, so dass die horizontale
Durchflussrührbewegung eher
durch die Gesamtheit des geschmolzenen Materials erfolgt, als, zum
Beispiel, im unteren Abschnitt des Materials. Daher muss eine hohe
Geschwindigkeit des Rührens
geopfert werden um solch eine Tiefe des magnetischen Feldes zu erlangen.
Eine sehr viel geringere Geschwindigkeit des Rührens ist erzielbar als es
vermutlich andererseits der Fall wäre, wenn das Material unter
Benutzung einer reduzierten Tiefe des Magnetfeldes, gerührt werden
könnte.
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Wo
mechanische Rührer
vorgesehen sind, neigen diese dazu ziemlich schnell auszubrennen und
erfordern es ersetzt zu werden und wieder scheinen sie nicht eingerichtet
worden zu sein um in einer förderlichen
Art zum eintauchen von Metallabfällen/Zusätzen, eingeführt auf
der Oberfläche
der Schmelze, zu agieren.
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Wieder
ist anzunehmen, dass es zu Problemen bei der Entnahme des geschmolzenen
Metallmaterials kommen kann, wenn es der Behandlung im Brennofen
ausgesetzt war. Die gewöhnliche
Art der Entnahme des geschmolzenen Metallmaterials neigt dazu gefährlich für den Bediener
zu sein. Eine Verschlussklappe mag am Boden von dem Brennofen bereitgestellt
sein, die entfernt werden kann um dem geschmolzenen Metallmaterial
zu ermöglichen
dort hindurch zu fließen
und somit aus dem Brennofen entnommen werden kann, oder, in anderen
Anordnungen, muss der Brennofen gekippt werden um den geschmolzenen
Inhalt aus dem Brennofen zu gießen.
In jedem Fall ist anzunehmen, das der Grad der Beteiligung für den Benutzer
ein Risiko trägt
von dem geschmolzenen Metallmaterial verletzt zu werden in einer
Art, die nicht notwendigerweise der Fall sein muss, wenn das Verfahren
der Entnahme des geschmolzenen Materials aus dem Brennofen verbessert
würde.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung wenigstens einen oder mehrere
der oben genannten, oder andere, Nachteile zu verringern, welche
mit der Behandlung von geschmolzenem Material verbunden sind, und/oder
eine verbesserte Rührvorrichtung,
Rührsystem,
Rühranordnung,
Bewegungs- oder Transferapparat, Brennofen oder Verfahren bereit
zu stellen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Strömungserzeugungs- oder Rührvorrichtung
vorgeschlagen, angepasst zur Nutzung beim Recycling oder Veredeln
von Abfallmaterialien, umfassend oder enthaltend eine elektromagnetische
Induktionsvorrichtung angepasst zur Erzeugung einer abwärts- und/oder
aufwärtsgerichteten Strömung von
geschmolzenem metallischen Material und/oder einer Zirkulation von
geschmolzenem metallischen Material in einer vertikalen Ebene, und
wobei die elektromagnetische Induktionsvorrichtung bei Benutzung
unter einem gegen die Horizontale geneigten Winkel angeordnet ist,
um eine abwärts- und/oder
aufwärtsgeneigte
Antriebskraft auf das geschmolzene Metall zu erzeugen, um alle Materialien, die
von oben auf das geschmolzene Metall eingeführt werden, herunterzuziehen,
damit sie untergemischt werden und wobei die Strömungserzeugungs- oder Rührvorrichtung
unter Benutzung dafür
angepasst ist, eine horizontale Strömung geschmolzenem metallischen
Materials aus der vertikalen Ebene und/oder einen Kreislauf geschmolzenem
Metalls in der horizontalen Ebene simultan zu erzeugen.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Strömungserzeugungs-
oder Rührvorrichtung
vorgeschlagen, umfassend oder einschließend eine wahlweise bidirektional
elektromagnetische Induktionsvorrichtung, angepasst zur Erzeugung
von abwärts-
und/oder aufwärtsgerichteter
Strömung
von geschmolzenem metallischen Material in einem Behälter und/oder
von einem Kreislauf von geschmolzenem metallischen Material in einer vertikalen
Ebene, bspw. in einem Ofen, und wobei die elektro-magnetische Induktionsvorrichtung
unter Benutzung unter einem gegenüber der Horizontalen geneigten
Winkel angeordnet ist, um eine aufwärts- und/oder abwärtsgeneigte
Antriebskraft auf das geschmolzene Metall zu erzeugen und die Strömungserzeugungs-
und Rührvorrichtung
unter Benutzung dazu angepasst, simultan eine horizontale Strömung von
geschmolzenem metallischen Material aus der vertikalen Ebene und/oder
einen Kreislauf aus geschmolzenem Metall in einer horizontalen Ebene
zu erzeugen, und die elektromagnetische Induktionsvorrichtung dazu
benutzbar ist, in einer Richtung einen Kreislauf in einer vertikalen
Ebene zu erzeugen und jedes Material von oben auf dem geschmolzenem Metall
unterzumischen und dazu benutzbar ist, in einer umgekehrten Richtung
geschmolzenes Material aus dem Behälter zu entnehmen.
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Weiterhin
ist gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Brennofen oder Kammer zur Behandlung geschmolzenen
Metallmaterials bereitgestellt in Kombination mit wenigstens einer
Strömungserzeugungs-
oder Rührvorrichtung
wie in den nun folgenden Paragraphen beansprucht.
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Die
Strömungserzeugungs-
oder Rührvorrichtung
mag unter Benutzung so eingerichtet sein, um eine horizontale Strömung von
geschmolzenem Material und/oder Zirkulation von geschmolzenem Metall
in einer Horizontalebene, zum Beispiel zwischen mehreren Kammern
eines Brennofens wie bei einem Seitenwannenbrennofen, zu erzeugen.
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Für gewöhnlich,
ist die elektromagnetische Induktionsvorrichtung im Gebrauch in
einem Winkel (typischerweise 40°-70°) zur Horizontalen
geneigt um eine abwärts
und/oder aufwärts
geneigte Antriebskraft auf das geschmolzene Metall zu erzeugen.
Die elektromagnetische Induktionsvorrichtung mag an einer geneigten
Wand von einer Kammer des Brennofens, im Gebrauch geschmolzenes
Metall enthaltend, angebracht sein. Wo keine solche geneigte Wand
vorhanden ist, mag die Induktionsvorrichtung in einem Winkel zu
einer vertikalen Kammer-/Brennofenwand mittels einer Aufhängung oder
Anschlusses der Strömungserzeugungs-
oder Rührvorrichtung
angebracht sein.
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Das
Hängegerüst oder
der Anschluss beinhaltet vorzugsweise eine Öffnung, welche unter Benutzung
das geschmolzene Material leitet (zum Beispiel in einen Brennofen)
und es erlaubt Gemischzusätze
wie Silikon in das geschmolzene Metallmaterial einzuführen und
Proben des Metalls zu nehmen, genauso wie es Entgasung erlaubt.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung ist die Strömungserzeugungs-
oder Rührvorrichtung
so angeordnet, dass ein zirkulierender Fluss der Schmelze bereitgestellt
ist und die genannte Zirkulation in einer Vertikalebene ist um festen
Metallabfällen/leichten
Zusätzen,
auf der Oberfläche
der Schmelze eingeführt,
zu ermöglichen
sinkend gezogen und untergetaucht zu werden unter dem Einfluss des
geschmolzenen Metallflusses hervorgerufen durch die Strömungserzeugungs-
oder Rührvorrichtung.
Das erzeugt eine effizientere Hitzeverteilung, was Schmelz- und
Prozesszeit verkürzt
und das Ausgesetztsein des Metallabfalls an eine oxidierende Atmosphäre reduziert,
dadurch minimiert sich der Metallverlust durch Oxidation.
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Vorzugsweise
ist die Kraft oder Geschwindigkeit der Strömungserzeugungs- oder Rührvorrichtung
variabel, um zu verschiedenen durchzuführenden Aufgaben der Strömungserzeugungs-/Rührvorrichtung
zu passen. Zum Beispiel, wenn die Strömungserzeugungs-/Rührvorrichtung
benutzt wird um den Fluss des geschmolzenen Metall materials abwärts zu steuern,
zum Beispiel um eine Zirkulation in der Vertikalebene zu erzeugen,
mag die Geschwindigkeit auf ein höheres Niveau gesetzt werden,
als in einem Szenario, wo die Strömungserzeugungs-/Rührvorrichtung
benutzt wird um Metall aus einer Kammer oder einem Brennofen zu
entnehmen. Wenn die Geschwindigkeit zu hoch gesetzt wurde, bei der
Entnahme von Metall aus der Kammer oder dem Brennofen, könnte das
Material gefährlich
herausspritzen.
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Vorzugsweise
mag die Geschwindigkeit der Strömungserzeugungs-
oder Rührvorrichtung
auf verschiedene Werte um die 50 Hz (+/– 10 Hz) gesetzt werden.
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Vorzugsweise
ist die Strömungserzeugungs-/Rührvorrichtung
bidirektional, um Fluss in zwei entgegen gesetzte Richtungen zu
erzeugen, gemäß der Wahl
des Benutzers.
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In
einer Ausführungsform,
wo die Strömungserzeugungs-/Rührvorrichtung
bidirektional ist, und in einer Richtung benutzt wird um eine Zirkulation
in einer Vertikalebene zu erzeugen um leichte Metallabfälle/Zusätze in die
Schmelze einzutauchen und zu mischen, mag das Strömungserzeugung/Rührmittel
in seinem anderen Richtungsmodus benutzt werden um die Fließzirkulation
umzukehren und somit das geschmolzene Metallmaterial aus einer Kammer oder
Brennofen zu entnehmen.
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Weiterhin
ist gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Verfahren zum Recyceln oder Veredeln von Abfallmaterialien
vorgeschlagen, wobei das Verfahren die Erzeugung eines aufwärts- und/oder
abwärtsgerichteten
Stromes von geschmolzenem Metall und/oder eines Kreislaufs von geschmolzenem
Metall in einer vertikalen Ebene durch eine elektromagnetische Induktionsvorrichtung
umfasst und eine Erzeugung von horizontaler Strömung von geschmolzenem metallischen
Material und/oder eines Kreislaufs von geschmolzenem Metall in einer
horizontalen Ebene umfasst, und die Einbringung von Abfallmaterialien
in das geschmolzene Metall einschließt, wobei das Abfallmaterial
abwärts
gezogen wird, um durch den aufwärts-
und/oder abwärtsgerichteten Strom
von geschmolzenem Metall und/oder durch einen Kreislauf von geschmolzenem
Metall in einer vertikalen Ebene untergemischt zu werden.
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Es
mag ein elektromagnetisches Induktions-Mittel vorgesehen sein, eingerichtet
oder angeordnet um einen schnellen Fluss im geschmolzenen Material > 1 Hz, zum Beispiel
50 Hz (+/– 15
Hz), zu erzeugen.
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Weitere
nützliche
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus den folgenden Beschreibungen
und Zeichnungen ersichtlich.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben, nur als Beispiel,
mit Bezug zu den sehr vereinfachten beigefügten Zeichnungen in welchen:
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Strömungserzeugungs- oder Rührvorrichtung,
zum kontrollieren des Flusses des geschmolzenen Metallmaterials,
die an eine Wand angefügt
ist, welche zum Beispiel ein Brennofen sein kann;
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2 zeigt
eine vertikale Querschnittsansicht der Strömungserzeugungs- oder Rührvorrichtung
und Kammer-/Brennofenwand, gezeigt in 1, aufgenommen
auf einer Linie II-II, wie in 1 gezeigt;
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3 zeigt
eine vertikale Teilansicht durch einen Brennofen, geschmolzenem
Material und Strömungserzeugungs-/Rührvorrichtung,
wie in 1 und 2 gezeigt;
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4 zeigt
eine vertikale Teilschnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform
eines Brennofens ausgerüstet
mit einer zweite Ausführungsform einer
Strömungserzeugungs-
oder Rührvorrichtung, in
eine Richtung wirkend, um Zirkulation des geschmolzenen Metallmaterials
in einer Vertikalebene zu verursachen;
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5 zeigt
eine Ansicht ähnlich
zu 4, aber mit Strömungserzeugungs/Rührvorrichtung
in der entgegen gesetzten Richtung wirkend, um geschmolzenes Metallmaterial
aus dem Brennofen zu entnehmen;
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6 und 7 zeigen
Drauf- und Seitenansicht eines typischen zirkulierenden Flussbildes, geschaffen
durch Strömungserzeugungs-/Rührvorrichtung
wie in 4 dargestellt;
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8 zeigt
eine Seitenschnittdarstellung von einer dritten Ausführungsform
eines Brennofens in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
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9 zeigt
schematisch den Fluss des geschmolzenen Metalls im Brennofen aus 8;
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10 zeigt
einen Grundrissausschnitt eines Brennofens einer weiteren Ausführungsform
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
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11 zeigt
eine Seitenausschnittsansicht von einem Brennofen, gezeigt in 10,
aufgenommen in der Linie A-A;
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12 zeigt
eine Seitenausschnittsansicht von einem Brennofen aufgenommen auf
der Linie B-B von 10.
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Bezug
nehmend auf die 1-3 der beigefügten Zeichnungen
enthält
die Strömungserzeugungs-/Rührvorrichtung 500 eine
elektromagnetische Induktionsvorrichtung in Form einer allgemeinen
rechteckigen Box 501, angeschlossen an eine geneigte Giebelwand 502 der
Aufhängung
oder des Anschlusses 503 der Vorrichtung 500,
bestehend aus einem gewöhnlichen
rechtwinkligen, gleichschenkligen Dreiecksquerschnitt. Die geneigte
Wand 502 ist im Winkel von 45° zur vertikalen Wand und horizontalen
Wand 505 der Aufhängung
oder des Anschlusses 503 abgewinkelt.
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Die
Art, in der die Aufhängung
oder der Anschluss in der vertikalen Giebelwand 600 des
Brennofens 601 befestigt werden kann, sollte ersichtlich sein
aus 3 der Zeichnungen. Der Anschluss oder die Aufhängung 503 können in
die Wand 600 des Brennofens 601 verankert werden
durch erzeugen einer Öffnung 602 einer
angemessen Größe und durch
Ausnutzen von feuerfesten Techniken um den Anschluss in der Öffnung zu
verankern.
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Die
Strömungserzeugungs-
oder Rührvorrichtung
ist mit genannter Giebelwand 502 durch geeignete Mittel
verbunden und wirkt durch eine dünne Hartmetall-Plattenkonstruktion 506 (siehe 2),
die Metallplattenkonstruktion 506 ist aus separaten Teilen
gefertigt.
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Die
Aufhängung
oder der Anschluss 503 hat eine obere rechteckige Öffnung 507,
welche im Gebrauch direkt in die Oberseite des geschmolzenen Metallmaterials
M auf dem Boden des Brennofens 601 führt und welche sich in den
Anschluss oder die Aufhängung 503 erstreckt,
nahe der elektromagnetische Induktionsvorrichtung 501,
aber auf der anderen Seite der dünnen
Platte 506, wie aus der 3 ersichtlich
wird.
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Im
Gebrauch, wie in 3 von den Zeichnungen genauer
gezeigt, kann die elektromagnetische Induktionsvorrichtung 501 (welche
in Wirklichkeit ein linearer Motor ist) betätigt werden um ein zirkulierendes
Flussbild im geschmolzenen Metall zu erzeugen. Diese Zirkulierungsbewegung,
dargestellt durch die Pfeile in 3, wird
gebildet von der abwärts
geneigten magnetischen Antriebskraft (dargestellt durch Pfeil A
in 3), welche durch die Strömungserzeugungs-/Rührvorrichtung 501 erzeugt wird.
Die magnetische Antriebskraft (Pfeil A) ist eine starke Kraft axial
zu der elektromagnetischen Induktionsvorrichtung 501 gerichtet
und somit in einem Winkel von generell 45° parallel mit der Giebelwand 502 der
Aufhängung
oder des Anschlusses 503.
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Während in
der oben beschriebenen Ausführungsform
die Giebelwand 502 einen Winkel von 45° hat, ist es möglich das
ein alternativer Winkel (zum Beispiel 30° oder 60°) gewählt werden kann um zur besonderen
Anforderung oder Gebrauch der elektromagnetischen Induktionsvorrichtung
zu passen.
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Es
ist ersichtlich, dass die elektromagnetischen Induktionsvorrichtung 501 ein
kraftvoller Motor veränderlicher
Geschwindigkeit ist, zum Beispiel, bis zu 50 Hz. Folglich, ist es
während
des Betriebes der elektromagnetischen Induktionsvorrichtung 501 möglich, dass
geschmolzene Metallmaterial M in sehr schnellen Flussraten in einer
Vertikalebene zu rühren.
Die Fließzirkulation,
verursacht in dem geschmolzenen Material M, ist aus mehreren Gründen vorteilhaft.
Als erstes, jedwede Metallmaterialien (zum Beispiel Metallabfälle und/oder
Zusätze),
welche auf der Oberfläche
des geschmolzenen Materials M in den Brennofen eingeführt werden,
werden geradezu unmittelbar oder zumindest sehr schnell abwärts gezogen
und untergetaucht in das geschmolzenen Material M, dadurch wird
unvorteilhafte Oxidation desselben im Wesentlichen verhindert, anders
als in bekannten Brennöfen,
wo leichte Materialien, auf dem geschmolzenen Material schwimmend, verbleiben
können.
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Zweitens,
der Zirkulationsfluss, induziert in das geschmolzene Material M,
ist weit mehr schneller als der, bekannter Rührverfahren, welche in einer
Horizontalebene stattfinden. Solche Rührverfahren rühren das
geschmolzene Material M typischerweise bei ungefähr 1 Hz. Die Induktionsvorrichtung 501 ist
geeignet das geschmolzene Material mit viel höheren Geschwindigkeiten zu
rühren,
weil es eher einen absteigenden Fluss an einem Ende des geschmolzenen
Metallmaterials schafft, als für
gewöhnlich
von unterhalb über
die volle Höhe
des geschmolzenen Materials zu arbeiten, was ein sehr tiefes Magnetfeld zu
erzeugen benötigt.
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Zusätzlich und
vorteilhaft können
Gemischzusätze
wie etwa Silikon durch die Öffnung 507 des Anschlusses 503 in
das geschmolzene Metallmaterial M geladen und rasch in der Lösung aufgelöst werden.
Der Anschluss 503 kann als eine einseitige Einführung von
Zuschlägen
und gutem Mischen derselben durch das geschmolzene Material gebraucht werden.
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Zusätzlich und
vorteilhaft, kann die Öffnung 507 des
Anschlusses 503 gebraucht werden um Proben des geschmolzenen
Materials zu nehmen, und folglich die Notwendigkeit verhindern die
Haupttür des
Brennofens zu öffnen
um Proben zu nehmen.
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Zusätzlich,
kann die Strömungserzeugungs-/Rührvorrichtung 500 nicht
nur zum zirkulieren des geschmolzenen Metallmaterials M in einer
Vertikalebene gebraucht werden, sondern auch zur Entgasung im gehaltenen
Brennofen 601. Eine Gaslanze (nicht gezeigt) kann in den
geschmolzenen Metallmaterialfluss durch die Öffnung 507 eingeführt werden
um eine gute Verteilung im geschmolzenen Metall M ringsherum am
Boden des Brennofens zu leisten.
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Da
das elektromagnetische Feld, erzeugt von einer elektromagnetischen
Induktionsvorrichtung, wahlweise variabel sein dürfte, kann die Zirkulation
des geschmolzenen Metallmaterials oder Rühren in einer Vertikalebene
von einer geregelten Frequenz geschaffen werden, um zu verschiedenen
Materialien und/oder Gegebenheiten zu passen. Das geschmolzene Metallmaterial
M kann von einer geregelten Frequenz bis zu 15x/Minute gerührt werden. Vorteilhaft,
ergibt die Bereitstellung von hohen Rührfrequenzen eine erhöhte Schmelzrate
und sehr reduzierte Temperaturen und reduzierte Gemischstratifizierung.
Langsam fließende
Metallebenen können aufgenommen
werden.
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Solange,
wie beschrieben, die elektromagnetische Induktionsvorrichtung 501 angeordnet
ist um einen allgemein absteigenden Fluss des geschmolzenen Metallmaterials
(wie mit Pfeil A angezeigt) zu erzeugen oder bereit zu stellen um
dadurch eine Zirkulation des geschmolzenen Metallmaterials in einer
Horizontalebene zu bewirken, ist es vorauszusehen, dass die Vorrichtung 501 bidirektional
sein wird. Folglich kann, wenn benötigt, die Vorrichtung 501 eingerichtet
werden das geschmolzene Metallmaterial allgemein aufsteigend zu
bewegen, in Gegenrichtung zu Pfeil A. Solch Einrichtung kann gebraucht werden
um zum Beispiel geschmolzenes Metallmaterial aus dem Brennofen zu
entnehmen, in einer Art und Weise wie beschrieben.
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4 und 5 zeigen
eine zweite Ausführungsform
von der Strömungserzeugungs-
oder Rührvorrichtung 500,
welche aus einer elektromagnetischen Induktionsvorrichtung besteht,
auf einer vorhandenen oder zu diesem Zweck gefertigten geneigten
Wand 700 des Brennofens 701 befindlich. In diesem
Beispiel ist folglich keine Aufhängung,
oder Anschluss 503 geeignet um die elektromagnetische Induktionsvorrichtung 501 in
einem geneigten Winkel mit der Brennofenwand zu verbinden um einen
absteigenden und/oder aufsteigen Fluss, oder Zirkulation in einer
Vertikalebene zu erzeugen.
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Wie
in 4 gezeigt, kann das elektromagnetische Induktionsmittel 501 eingerichtet sein
um das geschmolzene Metallmaterial M in eine absteigende Richtung
zu bewegen um eine Zirkulationsbewegung von dem geschmolzenen Material
M in einer Vertikalebene während
des Schmelzprozesses zu verursachen. Wenn es gewünscht ist, dass geschmolzene
Material aus dem Brennofen zu entnehmen, kann das elektromagnetische
Induktionsmittel 501 eingerichtet sein das geschmolzene
Metallmaterial in eine entgegen gesetzte Richtung aufwärts zu führen, wie
in 5 gezeigt um es aus dem Brennofen entlang der
Entnahmerutsche 702 weiter zu leiten, in einer Art und
Weise, welche aus den 4 und 5 ersichtlich
sein sollte. Es ist möglich,
dass die elektromagnetische Induktionsvorrichtung 501 und
die Entnahmerutsche 702 zusammen als eine Einheit, Strömungserzeugungs-
oder Rührvorrichtung
darstellend, konstruiert sind, genannte Einheit ist zum Anschluss
an eine existierende vertikale Giebelwand des Brennofens geeignet.
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6 und 7 zeigen
das typische Flussverhalten, das in dem geschmolzenen Material M
von der elektromagnetischen Induktionsvorrichtung, welche wie in 4 gezeigt
arbeitet, aufgebaut wird.
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Natürlich ist
es möglich,
dass der Brennofen mit mehr als einer elektromagnetischen Induktionsvorrichtung 501 ausgerüstet wird,
zum Beispiel könnte
eine elektromagnetische Induktionsvorrichtung 501 und Aufhängung oder
Anschluss an einem Ende des Brennofens 601 angebracht werden,
genauer in 3 gezeigt, um das geschmolzene
Material im Brennofen zu rühren
und eine zweite elektromagnetische Induktionsvorrichtung 501 könnte an
der entgegen gesetzten Seite des Brennofens vorgesehen werden, um
das geschmolzene Metallmaterial entlang der Rutsche 702 zu
entnehmen, genauer in 5 gezeigt. Außerdem,
wo zwei solche elektromagnetische Induktionsvorrichtungen 501 bereitgestellt sind,
können
sie so eingerichtet sein, dass sie im Zusammenspiel miteinander
arbeiten. Wo die elektromagnetische Induktionsvorrichtung 501 dazu
gebraucht wird geschmolzenes Metallmaterial aus der Schmelze M durch
die Entnahmerutsche 702 zu entnehmen, wird sie normalerweise
mit einer viel niedrigeren Geschwindigkeit betrieben, so dass das
Material nicht unkontrolliert aus der Rutsche 702 herausspritzt
oder herausströmt,
was für
einen Benutzer offensichtlich gefährlich sein könnte.
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Somit
sollte klar sein, dass die elektromagnetische Induktionsvorrichtung 501 eingerichtet
sein kann, um Bewegung oder Fluss des geschmolzenen Metallmaterials
in einer Vertikalebene zu erzeugen, indem sie im selben Winkel zur
Vertikalen ausgerichtet wird. Wo die Brennofenwand, oder die Kammerwand
vertikal ist, benötigt
die elektromagnetische Induktionsvorrichtung eine Aufhängung oder
einen Anschluss zur Befestigung. Andererseits, wenn die Kammer oder
der Brennofen bereits eine passend geneigte Wand hat, oder eine
zweckgebundene geneigte Wand bereitgestellt ist, kann die elektromagnetische
Induktionsvorrichtung daran ohne Aufhängung, oder Anschluss angebracht
werden.
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Somit
kann die elektromagnetische Induktionsvorrichtung 501 an
den meisten Flächen
nachgerüstet
werden und kann an rundenförmigen
Brennöfen
genauso wie an Seitenwannenbrennofen zur Zirkulation und Metalluntertauchung
verwendet werden. Es kann auch an statische oder kippbare Brennöfen angepasst
werden.
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Noch
ein Vorteil ist die Flexibilität,
die das System von dem Transferieren oder Bewegen des geschmolzenen
Metalls, bereitgestellt durch die elektromagnetische Induktionsvorrichtung
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung. Da die elektromagnetische Induktionsvorrichtung
stark genug ist aufwärts
zu pumpen, ist eine statische Schmelze auf einer erhöhten Ebene
nicht länger
benötigt,
verglichen zu der Halter-/Brennofen- oder Gießanordnung.
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Vorteilhafterweise
erlaubt die Strömungserzeugungs-
oder Rührvorrichtung
das Metall ohne Kippen oder Blöcke
heraus klopfen aus dem Brennofen zu transferieren und sie kann benutzt
werden während
des Kippens/Gießens
bei kontrollierten Flussraten um konsistente Gemischzusammensetzungen
beizubehalten, was im Besonderen bedeutsam ist, wo die Dichte der
Gemischelemente unterschiedlich zum geschmolzenen Metallmaterial
ist (zum Beispiel Aluminium).
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Insgesamt
sollte die Strömungserzeugungs- oder
Rührvorrichtung 500 erhöhte Produktion,
geringeren Energieverbrauch und Schmelzverlust, geschmolzenen Metalltransfer,
schnelles Untertauchen von leichten/mittelschweren Abfällen in
das geschmolzene Metallmaterial, Gemisch- und Temperaturhomogenität während des
Gießens
und schnelleres Lösen
der Gemische erlauben.
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Vorteilhafterweise
werden keine beweglichen Teile benötigt, was Wartungsarmut neben
der Antriebs- oder Rührvorrichtung,
die für
statische oder kippbare Brennöfen
geeignet ist, ergeben sollte.
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Besonders
in einem Seitenwannenbrennofen mag die Strömungserzeugungs- oder Rührvorrichtung
verwendet werden (siehe 10-12). Der
Brennofen 100 beinhaltet eine Hauptkammer 114 (siehe 12)
und eine Seitenwannenkammer 113. Elektromagnetische Induktionsmittel 114 (siehe 12)
werden gebraucht um das geschmolzene Material in der Umgebung der
Induktionsmittel 114 absteigend zu bewegen, was eine Zirkulationsbewegung
in einer Vertikalebene erzeugt. Doch die absteigende Antriebsbewegung
von dem geschmolzenen Material treibt das geschmolzene Material
auch in einer allgemeinen horizontalen Zirkulationsart durch den
Durchgang 172 und Rückweg 170.
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Somit
kann die starke Antriebskraft der Strömungserzeugungs- oder Rührvorrichtung 114 das geschmolzene
Metallmaterial rasch zwischen Hauptkammer 112 und Seitenkammer 113 zirkulieren
lassen, aufgrund der abwärts
ziehenden Initialkraft, ausgeübt
auf das daran angrenzende geschmolzene Material. Weitere Erörterungen
von der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem Seitenwannenbrennofen
sind später
in dieser Patentschrift beschrieben.
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In
Abhängigkeit
mit 8 ist ein Ein-Kammer-Brennofen gezeigt 10 von
allgemein bekannter Form, beinhaltend eine Kammer 12 und
eine bekannte Wärmequelle
in Form eines Brenners 16.
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Die
Kammer 12 hat einen Boden 18, welcher einen geneigten
Vorderteil 20, einen horizontalen Teil 22 und
einen geneigten Rückteil 24 einschließt. Der geneigte
Vorderteil 20 und der horizontale Teil 22 bilden
den Vorderbereich 26 und der geneigte Rückteil 24 definiert
den Hinterbereich 28 des Brennofens. Elektromagnetische Induktionsmittel 14 sind,
in Übereinstimung
mit dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, in dem geneigten Vorderteil 20 verankert.
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Die
Kammer 12 ist geschlossen, zum Beispiel umgeben von Wänden 30,
mit einer anhebbaren Tür 32,
gelegen in einer der Wände 30.
Die anhebbare Tür 32 erlaubt
es Metall in die Kammer 12 einzuführen.
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Der
Brennofen beinhaltet Entnahmemittel 34 um fremde Bestandteile
aus dem Brennofen zu entfernen. Wie oben erwähnt ist der Brennofen selbst allgemein
von einer Art, die schlechthin bekannt sein sollte und somit nicht
in weiteren Details beschrieben wird.
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Versorgung
mit Strom des elektromagnetischen Induktionsmittels 14 erzeugt
einen geschmolzenen Metallfluss.
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Vorteilhafterweise,
da das elektromagnetische Induktionsmittel relativ zur Ebenenlage
von dem geschmolzenen Metall geneigt ist, hat der geschmolzene Metallfluss
beide, horizontale und vertikale Komponenten. Das ist am besten
in 9 zu sehen, wo die Pfeile D schematisch den Fluss
darstellen.
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In
Bezugnahme zu 10-12 ist
eine alternative Ausführungsform
in Form eines Zwei-Kammer-Brennofens 100 abgebildet
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Der
Brennofen 100 ist ebenso von einer allgemein bekannten
Form und enthält
eine Hauptkammer 112, eine Seitenwannenkammer 113 und
eine Wärmequelle
in Form eines Zwillings-Brenners 116, die Brenner sind
so angeordnet, dass sie die Hitze in die Hauptkammer 112 lenken.
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In Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, enthält
der Brennofen 100 ferner elektromagnetische Induktionsmittel 114,
angeordnet, wie gezeigt, in einer geneigten Art und Weise.
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Das
elektromagnetische Induktionsmittel 114 ist angeordnet
an der Seitenwannenkam mer 113 und die Brenner sind an der
Hauptkammer 112 angeordnet. Das unterscheidet sich von
der Ausführungsform von 8 wo
beide, das elektromagnetische Induktionsmittel und der Brenner,
an derselben Kammer angebracht sind.
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Die
Seitenwannenkammer 113 hat eine Seitenwanneninnenseitenwand 158,
eine Seitenwannenaußenseitenwand 160,
eine gemeinsame Giebelwand 142 mit der Hauptkammer und
eine anhebbare Seitenwannenkammertür 162.
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Die
Hauptkammer 112 und die Seitenwannenkammer 113 stehen
in Flüssigkeitsverbindung durch
den Weg eines ersten Durchgangs 170 und eines zweiten Durchgangs 172,
durch die jeweiligen Seitenwände 144, 158 davon.
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Es
kann aus den 11 und 12 ersehen werden,
dass das geschmolzene Metall im Wesentlichen die Haupt- und Seitenwannenkammerböden bedeckt 118, 148 und
von den Brennern 116 in dem flüssigen Zustand gehalten wird.
Das geschmolzene Metall in den Kammern hat eine Höhe F zwischen den
Böden 118, 148 und
der Oberfläche
des geschmolzenen Metalls.
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Der
erste Durchgang 170 verbindet den Vorderbereich 156 von
der Hauptkammer mit dem Vorderbereich von der Seitenwannenkammer
und der zweite Durchgang 172 verbindet den Hinterbereich 128 der
Seitenwannenkammer mit dem Hinterbereich der Hauptkammer. Die Seitenwannenkammer ist
vor der Hitze, erzeugt von den Brennern 116 in der Hauptkammer,
durch die Innenseitenwände 144, 158 abgeschirmt.
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In
anderen Ausführungsformen,
kann die Seitenwannenkammer verhältnismäßig so angeordnet
sein, dass die Innenseitenwände
nicht benötigt werden
um die Seitenkammer von der Hauptkammer abzuschirmen, zum Beispiel
könnten
der erste 170 und zweite 172 Durchgang größer in der
Länge sein um
so die Distanz zwischen den zwei Kammern zu erhöhen, dadurch den Effekt der
Hitze, verursacht in der Hauptkammer durch die Brenner, in der Seitenwannenkammer
zu reduzieren.
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Es
sollte bekannt sein, dass der induzierte Fluss in das geschmolzene
Metall vorhersag bare Oberflächenmuster
auf dem geschmolzenen Metall erzeugt und dadurch die Entnahmemittel
dementsprechend in der Seitenwannenkammer angeordnet werden können um
die Entnahme von festen oder gasförmigen Fremdstoffen zu erleichtern.
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Wie
in der Ausführungsform
von 8 resultiert die Versorgung mit Strom des elektromagnetischen
Induktionsmittels in im geschmolzenen Metall induzierten Fluss.
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Aber
der geschmolzene Metallfluss unterscheidet sich von dem in Ausführungsform
von 8 infolge der, durch die Durchgänge verbundenen, Zwei-Kammer-Anordnung. Das elektromagnetische Induktionsmittel
induziert Fluss in das geschmolzene Metall, welcher, im Bezug zu 10 einen
geschmolzenen Metallfluss erschafft, wie durch die Pfeile E angezeigt.
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Das
geschmolzene Metall in der Hauptkammer 112 wird unter Einfluss
des elektromagnetischen Induktionsmittels 114, angeordnet
in der Seitenwannenkammer 113, durch den ersten Durchgang 170 in die
Seitenwannenkammer 113 fließen. Der Effekt des Ziehens
von geschmolzenem Metall aus der der Hauptkammer in die Seitenwannenkammer
wird in einem Zurückziehen
in die Hauptkammer durch den zweiten Durchgang resultieren, was
somit einen kontinuierlichen Fluss von geschmolzenem Metall zwischen
den Kammern erzeugt.
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Das
geschmolzenen Metall, hervorgebracht durch Schmelzen des leichten
und schweren Abfalls in der Seitenwannenkammer, wird durch den zweiten Durchgang 172 durch
den geschmolzenen Metallfluss, verursacht durch das elektromagnetische
Induktionsmittel, gezogen und wird in die Hauptkammer 112 eintreten.
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Es
kann aus 11 ersehen werden, dass die
Durchgangsoberseite 177 unter der Höhe F von dem geschmolzenen
Metall M liegt und jedwede Fremdstoffe welche auf der Oberfläche von
dem geschmolzenen Metall sind, werden nicht in die Hauptkammer gezogen
und einzig reines Metall ist in der Lage durch den zweiten Durchgang
zu passieren.
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Es
ist wichtig, dass die Höhe
F von dem geschmolzenen Metall kontrolliert wird um zu verhindern,
dass große
Mengen Fremdstoffe von der Seitenwannenkammer 113 in die
Hauptkammer 112 eintreten. Die Höhe kann durch Einführung von
mehr Metall in eine der beiden Kammern kontrolliert werden.
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Eine
Kombination von Fremdstoffentnahme und Kontrolle der Höhe F des
geschmolzenen Metalls reduziert die Wahrscheinlichkeit, dass Fremdstoffen
in die Hauptkammer fließen.
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Vorteilhafterweise,
bei Neigung des elektromagnetischen Induktionsmittels, ist der resultierende Metallfluss
nicht beschränkt
in horizontaler Richtung zu fließen und führt zu einer größeren Verteilung
von Hitze durch das geschmolzene Metall und demzufolge einem viel
effektiveren Schmelzprozess.
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Vorzugsweise
schließt
die Kammer einen Vorderbereich ein, benachbart zum elektromagnetischen
Induktionsmittel gelegen und leichter Metallabfall wird im Vorderbereich
eingeführt.
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Vorteilhafterweise
bedingt die Einführung von
leichtem Abfall in der Nähe
des elektromagnetischen Induktionsmittels das absteigende Ziehen
und Untertauchen des leichten Abfallmetalls unter dem Einfluss von
dem geschmolzenen Metallfluss, verursacht durch das elektromagnetische
Induktionsmittel. Das verursacht eine effizientere Hitzeverteilung,
was Schmelz- und Ablaufzeit reduziert und ebenso das Ausgesetztsein
des Metallabfalls an eine oxidierende Atmosphäre reduziert und somit Metallverlust
durch Oxidation minimiert.
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Vorzugsweise
schließt
der Einzel-Brennofen einen Hinterbereich mit einem geneigten Boden
ein und schwere Metallabfälle
werden im Hinterbereich eingeführt.
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Vorteilhafterweise
bedeutet das, dass schwere Metallabfälle teilweise in der Hinterregion untergetaucht
werden können,
was folglich dem geschmolzenen Metallfluss erlaubt durch die schweren Abfälle zu spülen. Das
geschmolzene Metall in Kontakt mit dem schweren Abfall erhöht die Schwerabfalltemperatur
und jedwede Fremdstoffe eingeschlossen in dem schweren Abfall, zum
Beispiel Wasser, werden verdampft, wenn die Temperatur des schweren
Abfalls steigt. Das reduziert die Möglichkeit im schweren Abfall
eingeschlossenes Wasser freizusetzen um direkten Kontakt mit dem
geschmolzenen Metall einzudämmen,
weil die schnelle Verdampfung, von Wasser, welches in Kontakt mit
dem geschmolzenen Metall kommt, eindeutig gefährlich ist.
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Eine
mögliche
Einschränkung
von Brennöfen
mit Einzel-Kammer ist, beide, Wärmequelle
und die resultierenden Fremdstoffe von den Metallabfällen, in
derselben Kammer vorliegen zu haben, was mit dem Vorhandensein der
Fremdstoffe die Effizienz des Schmelzprozesses reduziert.
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Eine
andere Einschränkung
von Ein-Kammer-Brennöfen
ist die Einführung
von Metallabfällen in
die gleiche Kammer mit der Wärmequelle,
was dadurch zu Metallverlust durch Oxidation führt.
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Das
kann teilweise behoben werden, durch Verwenden der bereits festgelegten
Lösungen,
aber, wenn die Wärmequelle
und Metallzufuhr in derselben Kammer sind, wird der Schmelzprozess
einen begrenzten Leistungsgrad haben.
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Vorteilhafterweise
zwei Kammern zu haben, ermöglicht
es die Wärmequelle
von dem Bereich getrennt zu haben, in welchem der Metallabfall eingeführt wird.
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Weiterhin
können
Fremdstoffe, erzeugt von den Metallabfällen effizienter entnommen
werden, da die Wärmequelle
in einer separaten Kammer ist und deshalb die Atmosphäre kühler ist.