DE753613C - Process for degassing liquids and metal melts - Google Patents

Description

Verfahren zum Entgasen von Flüssigkeiten und Metallschmelzen Es ist bekannt, die in Schmelzen von Metall, Glas oder Quarz oder auch in Flüssigkeiten, wie Wasser, Lösungsmitteln od. dgl., gelösten Gasteilchen durch Rühren oder Schütteln unter Temperaturerhöhung bei Normaldruck oder auch durch Behandeln mit Ultraschall auszutreiben. Bei den Metallschmelzen benutzt man bisher nur die Temperaturerhöhung oder Ultraschallbehandlung zum Entgasen und arbeiter dabei bei norma-Bem Druck. Eine weitgehende, wenn auch nicht vollständige Entgasung tritt dadurch ein, daß infolge der in der Flüssigkeit auftretenden Zugspannungen bei der Ultraschallbehandlung gelöste Gasteilchen aus der Schmelze entbunden werden, sich mit anderen zu größeren Blasen vereinigen und ans der Schmelze aufsteigen.Process for degassing liquids and molten metals It is known that in melts of metal, glass or quartz or in liquids, such as water, solvents or the like, dissolved gas particles by stirring or shaking with an increase in temperature at normal pressure or by treatment with ultrasound to drive out. In the case of metal melts, only the temperature increase has been used so far or ultrasonic treatment for degassing and work at norma-Bem pressure. A substantial, if not complete, degassing occurs because as a result of the tensile stresses occurring in the liquid during the ultrasonic treatment dissolved gas particles are released from the melt, become larger with others Bubbles combine and rise to the melt.

Es wurde nun gefunden, daß eine wesentlidh weitergehende Entgasung von Metallschmelzen oder sonstigen Flüssigkeiten möglich ist, wenn man: die Schmelze oder Flüssigkeit mit Schwingungen, beispielsweise durch Schwingplatten, oder in; schwingenden Gefäßen unter gleichzeitiger Anwendung eines derartigen Außendrucks behandelt der etwas kleiner ist als: der Dampfdruck der Schmelze oder Flüssigkeit, so daß diese also während der Entgasung zum Sieden kommt. Darüber hinaus wurde gefunden, daß unter Einhaltung der vorstehenden Bedingungen die Entgasung auch schon mit niederfrequenten Schwingungen von etwa 10 bis 1000 Hz bei Anwendung genügend großer Amplituden bzw. genügend großer Schwingbeschleunigung möglich ist. It has now been found that a substantial further degassing of molten metal or other liquids is possible if you: the melt or liquid with vibrations, for example by vibrating plates, or in; vibrating vessels with simultaneous application of such external pressure treats something is less than: the vapor pressure of the melt or liquid, so that it comes to the boil during degassing. About that In addition, it has been found that, if the above conditions are observed, the degassing even with low-frequency vibrations of around 10 to 1000 Hz when used sufficiently large amplitudes or sufficiently large vibration acceleration is possible.

Es hat sich nun bei Anwendung der niederfrequenten Schwingungen gezeigt, daß das Entbinden der gelßsten Gasteilchen im wesentlichen an den Stellen erfolgt, an denen infolge der genügend großen Schwingbeschleunigung Kavitation eintritt, d. h. beispielsweise an der Grenzfläche Schwingplatte-Flüssigkeit. Falls jedoch bei der Entgasung der Außendruck wenig größer oder gleich dem Dampfdruck der Flüssigkeit ist, kommt es sehr bald zu einem Stillstand der Entgasung, da die Gasteilchen bestrebt sind, in das von der Schwingplatte in der Flüssigkeit hervorgerufene Beschleunigungsfeld hineinzuwandern. Dies führt so weit, daß z. B. in einem mit Flüssigkeit gefüllten, 2 m langen, auf und ab schwingenden, senkrecht stehenden Rohr Gasteilchen von der Flüssigkeitsoberfläche her entgegen der Erdschwere zu der am Boden des Rohres sich ausbildenden Kavitationszone wandern.It has now been shown when applying the low-frequency vibrations, that the release of the released gas particles takes place essentially at the points where cavitation occurs as a result of the sufficiently large vibration acceleration, d. H. for example at the vibrating plate-liquid interface. If, however during degassing the external pressure is little greater than or equal to the vapor pressure of the liquid is, it comes to a standstill of the degassing very soon, since the gas particles strive are, in the acceleration field caused by the vibrating plate in the liquid to wander in. This leads so far that z. B. in a liquid filled, 2 m long, up and down swinging, vertical tube of gas particles from the The surface of the liquid is opposite to the gravity of the earth to that at the bottom of the pipe migrate forming cavitation zone.

Dieser Zustand wird erst überwunden, wenn man den Außendruck etwas unter den Dampfdruck der Flüssigkeit oder Schmelze, der durch die Temperatur gegeben ist, verkleinert.This condition is only overcome when the external pressure is something below the vapor pressure of the liquid or melt given by the temperature is scaled down.

Bei dieser Arbeitsweise destilliert selbstverständlich mit dem Gas etwas von der zu entgasenden Flüssigkeit ab, jedoch nimmt die Dampfblasenbildung mit fortschreitender Entgasung andauernd ab, so daß nach Entfernen der gelösten Gase nur noch Verdampfung der Flüssigkeit an der freien Oberfläche stattfindet.With this method of operation, of course, the gas distills some of the liquid to be degassed decreases, but the formation of vapor bubbles decreases with progressive degassing, so that after removal of the dissolved Gases only evaporate the liquid on the free surface.

Zur Durchführung des Verfahrens ergeben sich nun mit an sich bekannten Vorrichtungen folgende Möglichkeiten: 1. Man läßt das unter dem notwendigen Außendruck gehaltene, gegebenenfalls beheizte, senkrecht stehende, röhrenförmige Gefäß mit der Flüssigkeit auf und alb schwingen; 2. man haut in ein Gefäß beliebiger Form schwingende Platten oder Rührer ein und entgast bei dem entsprechenden Außendruck; 3. man verwendet bei Metallschmelzen einen Schmelzofen, der mit Wechselstrom und überlagertem Gleichstrom betrieben wird, und erniedrigt den Außendruck wenig unter den Dampfdruck der Schmelze. In order to carry out the method, there are now known ones Devices have the following options: 1. It is left under the necessary external pressure held, optionally heated, vertical, tubular vessel with swing the liquid up and down; 2. You skin into a vessel of any shape vibrating plates or stirrers and degassed at the appropriate external pressure; 3. one uses a melting furnace with alternating current and superimposed direct current is operated, and lowers the external pressure a little below the vapor pressure of the melt.

Die unter 1 und 2 genannten Vorrichtungen werden zweckmäßig für Flüssigkeiten oder Schmelzen bis zu Temperaturen von 800° verwendet, während mit der unter 3 genannten Vorrichtung noch bei höheren Temperaturen gearbeitet werden kann. The devices mentioned under 1 and 2 are suitable for liquids or melting up to temperatures of 800 ° is used, while with that mentioned under 3 Device can still be operated at higher temperatures.

Grundsätzlich führt sowohl die Anwendung von hoch- als auch niederfrequenten Schwingungen bei genügend großer Intensität zur weitgehenden Entgasung bei Anpassung des Außendrucks an den Dampfdruck der Flüssigkeit. Jedoch ist die Anwendung von Ultraschall gegenüber den niederfrequenten Schwingungen sehr unwirtschaftlich, da die große Schwingungszahl meist gar nicht zur Ausbildung von Kavitationsräumen voll ausgenutzt werden kann; denn die Zeit zum Zusammensturz eines Kavitationsraumes ist viel größer als die Schwingungszeit der Schallquelle, so daß also die größte Zahl der Schwingungen ungenutzt bleibt. Bei Verwendung niederfrequenter Schwingungen dagegen kann man es so einrichten, daß bei jeder Schwingung Kavitation eintritt und die Zeit des Zusammensturzes des Kavitationsraumes etwa gleich der Schwingungszeit wird. Basically, the application of both high and low frequency leads Vibrations at a sufficiently high intensity for extensive degassing when adapting the external pressure to the vapor pressure of the liquid. However, the application of Ultrasound is very uneconomical compared to the low-frequency vibrations, because the large number of vibrations usually does not even allow the formation of cavitation spaces can be exploited; because the time for the collapse of a cavitation room is much longer than the oscillation time of the sound source, so it is the largest Number of oscillations remains unused. When using low-frequency vibrations on the other hand, it can be arranged in such a way that cavitation occurs with every oscillation and the time of the collapse of the cavitation space approximately equal to the oscillation time will.

Es ist selbstverständlich, daß eine Entgasung nach dem vorstehend angegebenen Verfahren auch mit anderen, Kavitation herbeiführenden Mitteln möglich ist, so z. B. mit schnell laufenden Rührern oder in Düsen mit angebautem Diffusor. Wesentlich bleibt immer, daß der Dampfdruck der Flüssigkeit oder Schmelze etwas größer als der auf ihr lastende Außendruck ist, so daß gleichzeitig mit den zu entfernenden Gasen eine entsprechende Menge der zu entgasenden Flüssigkeit abdestilliert. It goes without saying that degassing after the above The specified procedure is also possible with other means that induce cavitation is, so z. B. with high-speed stirrers or in nozzles with attached diffuser. It is always essential that the vapor pressure of the liquid or melt is somewhat is greater than the external pressure on it, so that at the same time as the ones to be removed Gases distilled off a corresponding amount of the liquid to be degassed.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Entgasen von Flüssigkeiten und Schmelzen, gekennzeichnet durch eine Kavitation auslösende mechanische Behandlung der siedenden Schmelze oder Flüssigkeit. PATENT CLAIMS: 1. Method for degassing liquids and Melting, characterized by mechanical treatment that induces cavitation the boiling melt or liquid. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasung bei niederfrequenten Schwingungen von etwa 10 bis 1000 Hz vorgenommen wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the degassing in the case of low-frequency vibrations of around 10 to 1000 Hz. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasung in schwingenden Gefäßen oder Gefäßen, in denen schwingende Platten oder Rührer angeordnet sind, vorgenommen wird. 3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the Degassing in vibrating vessels or vessels in which vibrating plates or Stirrers are arranged, is made. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasung in mit schnell laufenden Rührern ausgerüsteten Gefäßen oder in diffusorartig erweiterten Düsen vorgenommen wird. 4. The method according to claim 1, characterized in that the degassing in vessels equipped with high-speed stirrers or in expanded diffusers Nozzles is made.