DE2349926A1

DE2349926A1 - ROTATING TUBE FURNACE WITH ARC PLASMA HEATING

Info

Publication number: DE2349926A1
Application number: DE19732349926
Authority: DE
Inventors: Henry Schoumaker; David Yerouchalmi
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1972-10-06
Filing date: 1973-10-04
Publication date: 1974-04-11
Also published as: BE805312A; CA995984A; GB1435793A; AU6093373A; FR2202583A5; US3830950A

Description

DR. HANS ULRICH MAVDR. HANS ULRICH MAV D 8 MCINCHEN/2, OTTOSTRASSEIaD 8 MCINCHEN / 2, OTTOSTRASSEIa TELESRAMME: MAYPATENT MDNCHENTELESRAMS: MAYPATENT MDNCHEN

TELEFON CO8113 593682TELEPHONE CO8113 593682

B.4615.3 GD München, 4. Oktober 1973B.4615.3 GD Munich, October 4, 1973

————· Dr.M./m———— · Dr.M./m

CP 468/1225 .CP 468/1225.

Commissariat ä I¹ Energie Atomique in Paris/FrankreichCommissariat ä I ¹ Energie Atomique in Paris / France

Drehrohrofen iait LiclitbogenplasinaheizungRotary kiln iait liclite arc plasma heating

Die Erfindung betrifft einen Drehrohrofen mit Lichtbogenplasmaheizung, und zwar genauer eine dichte Schleuse an mindestens einem der Enden des Drehrohrofens, um in diesem eine kontrollierte Atmosphäre zu erzeugen. Eine solche Schleuse ist besonders vorteilhaft verwendbar bei einem Drehrohrofen mit Lichtbogenplasmaheizung, wie er in der FR-PS 1 526 999 beschrieben ist.The invention relates to a rotary kiln with arc plasma heating, more precisely a tight lock at at least one of the ends of the rotary kiln in order to be controlled in this Create atmosphere. Such a lock can be used particularly advantageously in a rotary kiln with arc plasma heating, as described in FR-PS 1 526 999.

Zur Herstellung von Speziallegierungen oder zur Behandlung von hochtemperaturbeständigen* Produkten ist es erforderlich, daß die Innenatmosphäre des Drehrolirofens, die beispielsweise oxydierend, reduzierend oder neutral sein kann, genau dosiert und geregelt wird. Man muß daher verhindern, daß die Umgebungsluft in die Ofenkairuner gelangt und die Ofenatmosphäre verändert.For the production of special alloys or for the treatment of high temperature-resistant * products it is necessary that the Inner atmosphere of the rotary roller furnace, which is for example oxidizing, can be reducing or neutral, is precisely dosed and regulated. One must therefore prevent the ambient air from entering the Ofenkairuner arrives and changes the furnace atmosphere.

Zu diesem Zweck ist es bekannt, den gesamten Drehrohrofen in eine dichte Kammer einzuschließen. Das bringt jedoch nicht das gewünschte Ergebnis, da man die Außenwände des Drehrohrofens mit Wasser kühlen muß, was zur Bildung von Wasserdampf führt, der das Gasgemisch im Ofeninneren verunreinigt.For this purpose, it is known to convert the entire rotary kiln into one enclose tight chamber. However, this does not bring the desired result, since you have the outer walls of the rotary kiln with it Water has to cool, which leads to the formation of water vapor which contaminates the gas mixture inside the furnace.

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Uni diesen Nachteil zu beheben, kann man an jedem Ende des drehenden Teils des Drehrohrofens eine Schleuse oder dichte Kananer vorsehen, die mit dem Ofeninneren in Verbindung steht und in die man ein Gasgeirdsch der gewünschten Zusammensetzung einleiten kann. Die Schwierigkeit liegt darin, daß sich der Ofen um eine Achse dreht, während die Schleuse feststehen muß, um die Zuleitung des Gasgemisches zu ermöglichen. Die Abdichtung zwischen dem feststehenden und sich drehenden Teil muß besonders gut sein, da zwei verschiedene Gase voneinander getrennt gehalten werden sollen, nämlich das Gasgemisch einerseits und der Dampf des Kühlwassers andererseits, und weil außerdem die Temperaturbeanspruchungen sehr hoch sind, was die Verwendung einer Reibpfanne sehr erschwert.Uni to remedy this disadvantage can be found at either end of the rotating Provide a sluice or airtight Kananer part of the rotary kiln, which is in communication with the interior of the furnace and into which a gas mixture of the desired composition can be introduced. The difficulty lies in the fact that the furnace rotates around an axis, while the lock must be fixed to the supply line of the To enable gas mixture. The seal between the stationary and rotating part must be particularly good, as there are two different gases are to be kept separate from one another, namely the gas mixture on the one hand and the vapor of the cooling water on the other hand, and also because the temperature loads are very high, which makes the use of a friction pan very difficult.

Zur Lösung der gesteilen Aufgabe wird nun erfindungsgemäß ein Drehrohrofen mit Lichtbogenplasiholieizung vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Ofen an jedem seiner Enden eine Kammer aufweist, die gegenüber der beweglichen Ofenkammer des Ofens angeordnet und durch ein Gehäuse begrenzt ist, das mit dem feststehenden Ofengehäuse fest verbunden und gegenüber der beweglichen Ofenkammer durch eine Vorrichtung abgedichtet ist, die mit der feststehenden Kammer fest verbunden ist und zwischen sich und einer mit der beweglichen Ofenkammer verbundenen Stirnplatte einen durchgehenden Gasschleier erzeugt, wobei zwischen der Vorrichtung und der Stirnplatte ein Spielraum vorgesehen ist.According to the invention, a will now be used to solve the steep problem Rotary kiln with arc plasma heating proposed that thereby characterized in that the furnace has a chamber at each of its ends has, which is arranged opposite the movable furnace chamber of the furnace and limited by a housing that is connected to the fixed Furnace housing is firmly connected and sealed against the movable furnace chamber by a device that is connected to the fixed chamber is firmly connected and between itself and a face plate connected to the movable furnace chamber a continuous gas curtain is generated, with a clearance being provided between the device and the end plate.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Vorrichtung zur Erzeugung des Gasschleiers aus mindestens einem Torus oder Ringrohr von gleicher Achse wie der Drehrohrofen, wobei jeder Torus mit einem Ende eines Reifens verbunden ist, dessen anderes Ende mit dem feststehenden Ofengehäuse verbunden ist, und jederAccording to a preferred embodiment, the device for generating the gas curtain consists of at least one torus or Annular tube on the same axis as the rotary kiln, each torus being connected to one end of a tire, the other end of the tire End connected to the fixed furnace body, and each

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Torus teilweise in einen Abschnitt der Stirnplatte eingreift, der eine konkave Rotationsfläche aufweist und wobei mindestens einer der Toren an seiner der Stirnplatte gegenüberliegenden Fläche kalibrierte Öffnungen besitzt und jeder Torus Gaszuleitungen aufweist, durch die Gas «dt einem höheren als dem in der Kammer herrschenden Druck zugeführt wird.Torus partially engages a portion of the faceplate that has a concave surface of revolution and wherein at least one the gate has calibrated openings on its surface opposite the face plate and each torus has gas supply lines, through which the gas is supplied to a pressure higher than that prevailing in the chamber.

Anders gesagt wird also zwischen dem beweglichen und dem festen Teil des Ofens ein unter !Druck austretender Gasstrom erzeugt. Dieses Gas ist entweder gleich dem in den Ofeninhenraum eingeblasenen Gas oder mit diesem verträglich. Man vermeidet so eine Reibungsabdichtung, die in jedem Fall gegenüber den vorhandenen Gasen unzureichend wäre und außerdem den für die Drehung des Ofens erforderlichen Energieaufwand erhöhen würde.In other words, it is between the movable and the fixed Part of the furnace generates a gas flow exiting under pressure. This gas is either the same as that blown into the interior of the furnace Gas or compatible with it. This avoids a friction seal, which is in any case against the existing one Gases would be inadequate and would also increase the amount of energy required to rotate the furnace.

Die Erfindung wird erläutert durch die folgende Beschreibung einer nur als Beispiel angegebenen Ausführungsform. Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen. Hierin zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt und teilweise · Außenansicht eines TeilsThe invention is illustrated by the following description of an embodiment given by way of example only. The description refers to the attached drawings. 1 shows a longitudinal section and a partial external view of a part

des erfindungsgemäßen Ofens;
Fig. 2 mehrere Varianten der Ausführungsform der dynamischen Dichtung.of the furnace according to the invention;
2 shows several variants of the embodiment of the dynamic seal.

Fig. 1 zeigt die wesentlichen Teile des durch Lichtbogenplasma geheizten Drehrohrofens, der in der erwähnten FR-PS 1 526 999 beschrieben ist. Dieser Ofen besitzt ein festes Ofengehäuse 1, in dessen Innerem eine bewegliche Ofenkammer 2 auf vom Gehäuse getragenen Lagern 3 drehbar gehalten ist. Die bewegliche Ofenkammer 2 weist einen im wesentlichen zylindrischen Mittelteil auf, dessen beide Enden konisch geformt sind. In der Zeichnung ist ,ziar Vereinfachung nur eines dieser konischen Endstücke 15Fig. 1 shows the essential parts of the arc plasma heated rotary kiln, which is mentioned in the FR-PS 1 526 999 is described. This furnace has a fixed furnace housing 1, inside a movable furnace chamber 2 on from the housing supported bearings 3 is rotatably held. The movable furnace chamber 2 has a substantially cylindrical central part, both ends of which are conically shaped. In the drawing is, for the sake of simplification, only one of these conical end pieces 15

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gezeigt, da das andere Endstück diesem Endstück bis auf einige zweitrangige Einzelheiten gleicht. In seiner Außenfläche weist die bewegliche Ofenkanimer 2 einen Kranz 4 mit einer Zahnung 5 auf, in die ein Ritzel 6 eingreift, das am Ende einer Antriebswelle 7 befestigt ist, welche mittels einer nicht gezeigten Antriebsvorrichtung angetrieben ist und auf stützlagern 8 und 9 läuft, die im Inneren einer Führungshülse 10 gehalten sind. Die Führungshülse ist in einer Halterung 11 gehalten, die ihrerseits mit dem festen Ofengehäuse 1 verbunden ist. Die Außenkühlung des Ofengehäuses 1 und der beweglichen Ofenkanimer 2 erfolgt mittels eines Verteilers 12, dem durch Zuleitungen 13 ein Kühlmedium, besonders Wasser unter Druck, zugeleitet wird. Dieses Fasser gelangt vom Verteiler 12 in Sprührohre 14, von wo es in den Raum zwischen dem konischen Endstück 15 der beweglichen. Of enkammer. 2 und einer zur Drehachse dieser Ofenkammer im v/esentlichen senkrechten Stirnplatte 16 strömt. Die Stirnplatte 16 ist mit dem entsprechenden Ende der beweglichen Ofenkammer fest verbunden.shown, since the other end piece is similar to this end piece except for a few secondary details. In its outer surface it has the movable furnace canister 2 has a ring 4 with a toothing 5, in which a pinion 6 engages, which is attached to the end of a drive shaft 7, which by means of a drive device, not shown is driven and runs on support bearings 8 and 9 which are held inside a guide sleeve 10. The guide sleeve is held in a holder 11, which in turn is connected to the fixed furnace housing 1. The external cooling of the furnace housing 1 and the movable furnace canister 2 takes place by means of a Distributor 12, to which a cooling medium, especially water under pressure, is fed through feed lines 13. This barrel comes from Manifold 12 in spray tubes 14, from where it is in the space between the conical end piece 15 of the movable. Oven chamber. 2 and one for The axis of rotation of this furnace chamber in the main vertical face plate 16 flows. The face plate 16 is with the corresponding Fixed to the end of the movable furnace chamber.

Das feste Ofengehäuse 1 ist durch ein an ihm befestigtes Blech 18 von im ganzen zylindrischer Form verlängert. Die Kammer wird durch eine mit dem Blech 18 verbundene Platte 19 geschlossen. Die dichte Schleuse 20, welche mit dem Ofen 2 durch die Ofenöffnung 21 in Verbindung steht, wird von einem zylindrischen Reifen 22 gebildet, der mit der Platte 19 fest verbunden ist. Dieser Reifen 22 endet an seinem anderen, von der Platte 19 entfernten Ende in einem hohlen Torus oder Ringrohr 23, welches so die Ofeninündung 21 des Ofens 2 vollständig umgibt. Die Stirnplatte 16 trägt an ihrem Rand eine konkav geformte Fläche oder Rinne 24, in deren Vertiefung das Ringrohr 23 ohne Berührung eingreift. Das lingrohr 23 ist mit kalibrierten Bohrungen 25 versehen, welche über den der RinneThe fixed furnace housing 1 is secured by a sheet metal 18 attached to it elongated by an entirely cylindrical shape. The chamber is closed by a plate 19 connected to the sheet metal 18. The concentration Lock 20, which is in communication with the furnace 2 through the furnace opening 21, is formed by a cylindrical tire 22, which is firmly connected to the plate 19. This tire 22 ends at its other end remote from the plate 19 in one hollow torus or ring tube 23, which so the furnace opening 21 of the Oven 2 completely surrounds. The face plate 16 carries on her Edge a concave-shaped surface or groove 24, in the recess the ring tube 23 engages without contact. The ling tube 23 is provided with calibrated bores 25, which over the channel

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24 gegenüberliegenden Teil seiner Oberfläche regelmäßig verteilt sind. Ferner ist mit dem Ringrohr 23 eine durch die Platte 19 ' führende Gaszuleitung 26 verbunden.24 opposite part of its surface are regularly distributed. Furthermore, with the ring tube 23 is a through the plate 19 ' leading gas supply line 26 connected.

Die Abdichtungsschleuse 20 besteht also einerseits aus der Stirnplatte 26, mit der Rinne 24, die mit dem Ofen 2 fest verbunden ist und daher mit diesem rotier^und andererseits aus dem Reifen 22 und Torus 23, die an der Platte 19 befestigt und daher feststehend sind. Durch die Platte 19 führt eine Gaszuleitung 27 für das Gas oder Gasgemisch, welches die Ofenatmosphäre bilden SOlI₇ und ferner die Plasmakanone 28, welche mit einer mit der Platte 19 verbundenen statischen Abdichtung versehen ist. Ferner sind an der Außenseite der Platte 19 Kühlrohr 3Q vorgesehen«The sealing sluice 20 consists on the one hand of the end plate 26, with the channel 24, which is firmly connected to the furnace 2 and therefore rotates with this ^ and on the other hand of the tire 22 and torus 23, which are attached to the plate 19 and therefore stationary . A gas feed line 27 for the gas or gas mixture which forms the furnace atmosphere SOlI ₇ and also the plasma gun 28, which is provided with a static seal connected to the plate 19, lead through the plate 19. Furthermore, cooling tubes 3Q are provided on the outside of the plate 19 «

Fig. 1 zeigt den Torus 23 mit einem kreisförmigen Querschnitt. Selbstverständlich ist jedoch ein solcher kreisförmiger Querschnitt nicht erforderlich, sondern Fig. 2 zeigt mehrere Varianten der Ausführung des Torus 23. So hat gemäß Fig. 2a der Torus einen kreisförmigen Querschnitts wie in Fig. 1.Fig. 1 shows the torus 23 with a circular cross-section. Of course, however, such a circular cross section is not required, but FIG. 2 shows several variants the embodiment of the torus 23. Thus, according to FIG. 2a, the torus has a circular cross section as in FIG. 1.

Gemäß Fig. 2b hat der Torus 23 ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt, ist jedoch an seiner der Rinne 24 gegenüberliegenden Seite mit zwischen den öffnungen 25 angeordneten Rippen 31 versehen, welche wie Prallwände oder Labyrinthwände wirken und so die Abdichtung noch verbessern.According to Fig. 2b, the torus 23 also has a circular cross-section, however, on its side opposite the channel 24, it is provided with ribs 31 arranged between the openings 25, which act like baffles or labyrinth walls and thus improve the seal even more.

Fig. 2c zeigt einen Torus mit ovalem Querschnitt. Gemäß Fig. 2d weist das Abdichtungssystem einerseits einen Torus 23 von gleicher Art wie oben beschrieben und andererseits einen zweiten Torus 23* auf, der außerdem mit einer verformbaren Wand 32 ohne Bohrungen versehen ist. In diesen zweiten Torus mündet eine Gaszuleitung 26', durch welche Gas unter Druck zugeführt wird,Fig. 2c shows a torus with an oval cross-section. According to FIG. 2d, the sealing system has, on the one hand, a torus 23 of the same type as described above and on the other hand a second torus 23 *, which also has a deformable wall 32 is provided without holes. A gas supply line 26 'opens into this second torus, through which gas is supplied under pressure,

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und der Torus 23' wirkt mit einer zweiten konkaven Oberfläche oder Rinne 24* zusammen, die in der Stirnplatte 16 ausgebildet ist.and the torus 23 'acts with a second concave surface or Channel 24 *, which is formed in the end plate 16.

Die in Fig. 2d gezeigte Abdichtungsvorrichtung arbeitet wie folgt*. Venn der Ofen rotiert, wird nur der Torus 23 mit Gas versorgt und erzeugt so einen die Dichtheit gewährleistenden Gasschleier. Venn man den Torus 23· unter Druck setzt, wird dessen X^>7and 32 so verformt, daß sie in innige Berührung mit der Rinne 24' der Stirnplatte 16 kommt und so die Schleuse 20 vom übrigen Teil des Ofengehäuses abdichtet. Auf diese Weise kann man bei Stillstand des Ofens eine gute statische Abdichtung erhalten, welche das Evaku-The sealing device shown in Fig. 2d operates as follows *. When the furnace rotates, only the torus 23 is supplied with gas and thus generates a gas curtain which ensures the tightness. Venn to the torus 23 · sets under pressure is its ^{X> 7} and 32 are deformed so as to come into intimate contact with the groove 24 'of the end plate 16 and so the lock 20 seals from the remaining part of the furnace housing. In this way, when the furnace is at a standstill, a good static seal can be obtained, which prevents the evacuation.

inin

ieren des Ofeninnenraums und die Beseitigung der/der Charge enthaltenen Gase erleichtert. Wenn, der Drehrohrofen im Betrieb rotiert, kann man mit Hilfe des Torus 23^J den aus dem Torus 23 austretenden Gasleckstrom regeln. Das in die Toren 23 eingeleitete Gas kann entweder gleich dem durch die Leitung 27 in die Schleuse 20 eingeführten Gas sein und damit die Ofenatmosphäre bilden oder ein anderes, jedoch mit dem vorgenannten Gas verträgliches Gas sein. Das in den Torus 23 eingeführte Gas hat einen etwas höheren Druck als der im Ofengehäuse 1 und in der Schleuse 20, so daß kein Gas aus dem Ofengehäuse 1 in die Schleuse 20 gelangen kann.the interior of the furnace and the removal of the gases contained in the batch are facilitated. If the rotary kiln rotates during operation, the gas leakage flow emerging from the torus 23 can be regulated ^{with the aid of the torus 23 J.} The gas introduced into the gates 23 can either be the same as the gas introduced into the lock 20 through the line 27 and thus form the furnace atmosphere, or it can be another gas that is, however, compatible with the aforementioned gas. The gas introduced into the torus 23 has a slightly higher pressure than that in the furnace housing 1 and in the lock 20, so that no gas can get from the furnace housing 1 into the lock 20.

Die Abdichtungsvorrichtung kann auch aus zwei dem Torus 23 gleichen koaxialen Toren bestehen, die mit zwei Abschnitten der konkaven Oberfläche 24 zusammenwirken.The sealing device can also consist of two coaxial ports which are identical to the torus 23 and which cooperate with two sections of the concave surface 24.

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Claims

1. Rotary tubular furnace with arc plasma heating with a stationary furnace housing in which a movable furnace chamber is arranged which is rotatable about its axis and which consists of a central part of generally cylindrical shape and end pieces, which have an opening in the axis of the furnace chamber for access to its interior and have to entry of the arc plasma, as characterized by ,, that the furnace over each end of the movable furnace chamber (2) has a chamber of limited by a fixedly connected to the stationary furnace housing (i) sleeve (18,19) and opposite movable furnace chamber (2) is sealed by devices (22,23) which are firmly connected to the fixed furnace housing and between them and a face plate (16,24) attached to the movable furnace chamber (2) with play opposite them, a continuous gas curtain produce.

2 »Rotary kiln according to claim 1, characterized in that the sealing devices consist of at least one torus (23) with the same axis as the furnace chamber (2), each torus being firmly connected to one end of a tire (22), the other end is connected to the fixed chamber wall (19) _; and wherein each torus is partially arranged in a part (24) of the end plate (16) having a concave surface of revolution and at least one of the gates has calibrated openings (25) on its outer side opposite the end plate (24) and each torus has gas supply lines ( 26.) is provided, which supply it with gas at a higher pressure than the pressure prevailing in the chamber.

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3. Rotary kiln according to one of claims 1 and 2, characterized in that that . the torus (23) 'has a circular cross-section Has.

4. Rotary kiln according to one of claims 1 and 2, characterized in that that the torus (23) has an oval cross-section.

5. Rotary kiln according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the torus (23) on its outer side opposite the end plate (16) has ribs (31) which extend extend along the torus around the axis of the furnace.

6. Rotary kiln according to one of claims 1 and 2, characterized in that the sealing devices for generating the gas curtain consist of two gates (23,23), one of which (23) is provided with bores (25) and the other ( 23 ') has a sealed surface (32) made of a material which is deformable ^{under the action of the gas introduced into the second torus (23 1).}

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