In der Produktion von Gussteilen fallen bei der Bearbeitung dieser Gussteile Späne an, die die gleiche Legierung wie das Gussteil haben, und in einer Serien produktion ein wertvoller Rohstoff zum Wiedereinschmelzen darstellt. Jedoch sind diese Späne durch Kühlschmierstoffe verunreinigt und müssen über ein aufwendi ges Aufbereitungsverfahren von diesen Kühlschmierstoffresten und anderen Ver unreinigungen getrennt werden.

Daher werden Späne oftmals gepresst als Schrott mit geringem Wert gehandelt. Ein weiteres Problem resultiert aus dem Sammeln von Spänen und nicht sorten reinem bereitstellen, dadurch sind Späne auch im Schrotthandel unbeliebt, da sie den Schmelzen beigegeben Stoffe einschleppen die die Qualität der Legierung senken. Beispielsweise sind Eisen und Kupfer in Aluminiumlegierungen genannt, diese werden zwar für die Festigkeit und andere Eigenschaften der Legierung be wusst zugegeben, jedoch sind sie bezüglich der Korrosionsbeständigkeit unvorteil haft. Eine Legierung mit recycliertem Aluminium die frei oder arm an diesen Stof fen sein soll muss der zugeführt Schrott frei oder arm an diesen Stoffen sein, da diese Stoffe kaum oder gar nicht mehr aus der Schmelze entfernt werden können. Daher ist es naheliegend das Späne die nur schwer auf ihre wirkliche Zusammen setzung untersucht werden können in diesen Recycling Prozess unbeliebt sind.

In einer Produktionslinie hingegen stellen die Späne die bei der Bearbeitung sor tenrein dem Schmelzeprozess zugeführt werden können, einen erheblichen öko nomischen Vorteil dar, weil die Aufwände der Späneaufbereitung reduziert werden können und die aus den Spänen durch Oxidation entstehende Krätze reduziert wird. Dadurch kann der Benutzer nicht nur Entsorgungskosten sparen sondern auch Rohstoff. Beispielsweise ist in der Aluminiumindustrie der Preis für den Roh stoff einer Legierung in Form von Massel doppelt so hoch wie der Rückkaufwert von Spänen der gleichen Legierung. Insbesondere in der Fertigung von Bauteilen mit hohem Spanvolumen ergeben sich bei der Wiederverwendung der Späne in der Produktion erhebliche Kostenvorteile. Darüber hinaus entfällt der Transport von Spänen mit LKW von Produktionen zu Aluminiumherstellern.

In Gießereien werden für die Gussteileproduktion zum Schmelzen der Massel gas befeuerte Tiegelöfen eingesetzt. Wobei der Tiegel die Massel und wenn diese ge schmolzen sind die Schmelze aufnimmt. Der Tiegel steht in einer feuerfesten Aus mauerung und wird von einem Brennraum umgeben. In diesen Brennraum wird bevorzugt mit einem Gasbrenner der Tiegel erhitzt. Die Abgase und die Flamme erwärmen den Tiegel und ziehen dann über einen Kamin ab. Der Tiegel wird durch einen isolierten Deckel verschlossen, um die Wärmeabstrahlung zu verrin gern. Nachteilig bei diesen Tiegelschmelzöfen ist das diese nur mit Massel und Schrott beschickt werden können. Werden in solche Tiegelöfen Späne einge bracht und haften diesen noch Kühlschmierstoffe an haben Versuche gezeigt das es zu Stichflammen und hoher Rauchbildung kommt, außerdem oxidieren die Späne durch ihre große Oberfläche sehr stark und es kommt zu erheblicher Alumi niumoxidbildung sogenannter Krätze wodurch ein wesentlicher Anteil der Späne in Krätze statt in Schmelze umgewandelt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Tech nik zu überwinden und eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stel len, mittels derer ein Benutzer in der Lage ist, die Metallspäne aus der Bearbei tung von Gussteilen in einem Schmelzofen wiedereinzuschmelzen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Ansprü chen gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Schmelzofen zum Schmelzen und/oder Temperieren von Schmelze mit - zumindest eine Brennkammer die ein Ofengehäuse mit einem Ofeneinsatz bilden an welche ein Brenner angeschlossen ist und einen Rauchgasabgang aufweist;

- eine Abdeckung die mit dem Ofeneinsatz einen Schmelzraum ausbildet;

- zumindest eine Zuführvorrichtung für Metallspäne in den Schmelzraum;

- zumindest eine Schmelzgasleitung zum Abführen von Gasen aus dem Schmelz raum, dadurch gekennzeichnet dass die Schmelzgasleitung in die Brennkammer führt.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung können Späne an denen noch Kühl schmierstoffe anhaften in den Schmelzraum zugeführt werden. Durch eine Abde ckung ist dieser Schmelzraum geschlossen. Durch die Wärme verdampfenden die den Spänen anhaftenden Kühlschmierstoffe und bilden ein brennbares Gas, in weiterer Folge als Schmelzgas bezeichnet. Dieses Schmelzgas ist eine Zusam mensetzung aus unterschiedlichen Gasen und hat einen erstaunlich hohen Brenn wert. Jedoch würde es ohne geschlossenen Schmelzraum zu einer sofortigen Ver brennung mit dem Luftsauerstoff der Atmosphäre kommen. Daher ist es vorteilhaft diese Schmelzgase beim Schmelzen der Späne durch eine Abdeckung in einem geschlossenen Schmelzraum vor der Verbrennung aufzufangen und als Brenngas der Brennkammer zuzuführen.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung ist es wenn die Abdeckung die auf dem Ofen einsatz aufgesetzt wird und den Schmelzraum bildet beweglich ausgeführt wird. Dabei kann die Abdeckung, beispielsweise eine Haube aus warmfesten Stahl ver tikal relativ zum Ofeneinsatz verschiebbar gelagert sein. Dadurch kann der Ofen einsatz, insbesondere ein Tiegel für die Beschickung mit Massel zugänglich ge macht werden. Weiters vorteilhaft ist es, wenn die Abdeckung über dem Ofenein satz schwenkbar gelagert ist und vom Ofeneinsatz wegschenkbar ausgeführt ist. Dadurch kann für die Schmelzebehandlung weitere Vorrichtungen über und in den Ofeneinsatz verbracht werden. Beispielsweise ist ein Entgasen mit einem Impeller oder die Zugabe von Veredelungsstoffen denkbar. Um die Wirtschaftlichkeit zu er höhen ist es vorteilhaft wenn eine Abdeckhaube relativ zu zwei Ofeneinsätzen die jeweils mit einem Ofengehäuse einen unteren Schmelzofenteil bilden verbringbar ist. So kann beispielsweise ein unterer Schmelzofenteil wenn er fertig beschickt ist mit einer einfachen Abdeckung als Warmhalteofen betrieben werden, wohingegen die Abdeckhaube auf dem zweiten unteren Schmelzofenteil durch das gegenstän dige Verfahren betrieben wird. Durch ein Wechselsystem können die unteren Schmelzofenteile gewechselt werden. Ebenso kann die Abdeckung verlagert wer den. In einer weiteren Ausführung kann beispielsweise eine Kippfunktion um die Schmelze zu entleeren vorgesehen werden. Der Ofeneinsatz kann dann beispiels weise um ein schnabelförmiges Ausgießelement verfügen oder es befindet sich am Ofeneinsatz ein anderes Ausgieß- oder Entleerungselement. Auch kann die Schmelze über eine andere Vorrichtung wie einer Pumpe aus dem Ofeneinsatz gefördert werden.

Vorteilhaft ist es wenn in der Abdeckung oder in Teilen der Abdeckung ein Förder system für die Späne vorgesehen ist. So kann die Abdeckung auch mehrteilig ausgeführt werden. Beispielsweise als Ring mit Deckel oder Halbkugelelement. Im einfachsten Fall ist eine Öffnung in der Abdeckung, durch die die Späne eingewor fen werden vorgesehen. Die Öffnung muss nicht zwangsläufig verschließbar sein wenn die Schmelzgase durch das Vergasen einen Überdruck im Schmelzraum er zeugen und über die an der Abdeckung angebrachten Schmelzgasleitung so ab gezogen werden dass es zu keinem Austritt der Schmelzgase kommt und die Ein bringung von Luftsauerstoff derart kontrolliert werden kann, dass es nicht zu einer Entzündung/Verpuffung der Schmelzgase im Schmelzraum kommt. Um dies zu verhindern kann eine Rückführung von Abgas aus der Brennkammer in den Schmelzraum vorgesehen werden um den Sauerstoffgehalt zu reduzieren. Der Luftsauerstoff der für die Verbrennung verfügbar ist wird im Schmelzraum mit dem freiwerdenden Kohlenstoff aus dem Kühlschmierstoff zu brennbarem Kohlenmo noxid (CO) verbrannt und der Wasserstoff zu H2O Wasser kombiniert und zu gas förmigen CxHy Kohlenwasserstoffe, beispielsweise C7H16. Versuche haben gezeigt das dieser Schmelzgasanteil beim Schmelzen der verschmutzen Späne einen sehr hohen Brennwert ergibt. Beispielsweise haben Rauchgasanalysen gezeigt dass bei 100g Späne denen 1 g Kühlschmierstoff anhaftet bereits die Wärme zum Einschmelzen der Späne liefert. Vorteilhaft ist es die Öffnung zum Einbringen der Späne durch das Fördersystem mit der Abdeckung abzuschließen. So reduziert sich der in den Schmelzraum ver brachte Luftsauerstoff. Für einen kontinuierlichen Betrieb und der gleichbleibenden Schmelzgaserzeugung ist ein kontinuierliches Fördersystem besonders vorteilhaft. Beispielsweise ist ein Schneckenfördersystem anwendbar. Ebenso denkbar sind alle anderen Fördersystem, auch Dosiersysteme die die Späne in Form von Bri ketts oder andern kompaktierten Formen einbringen. Die Briketts Einbringung bie tet den Vorteil die Abdeckung und die Luftsauerstoffverschleppung in den

Schmelzraum zuverringern. So kann eine Art Kolbenpumpe immer ein definiertes Spanvolumen und Luftvolumen in den geschlossenen Schmelzraum einfördern.

Vorteilhaft ist es wenn in der Abdeckhaube eine Gaszuführung vorgesehen ist die es erlaubt die Schmelzgase mit anderen Gasen zu mischen, beispielsweise mit Abgasen mit geringem Restsauerstoffanteil.

Um diesen Prozess vorteilhafter Weise nicht nur durch Versuche einzustellen ist eine Sonde zur Messung der Zusammensetzung der Schmelzgase im Schmelz raum vorteilhaft. So kann die über sie Schmelzgasleitung der Brennkammer zuge führten Gase ermittelt und über eine Steuereinheit eingestellt werden.

Beispielsweise werden die Schmelzgase über die Schmelzgasleitung in die Brenn kammer zugeführt wo über den Brenner eine eingestellte Flamme in den Brenn raum feuert und in dessen Abgas genügend Restsauerstoff beinhaltet ist, so dass eine vollständige Verbrennung des Schmelzgases möglich ist. So trägt das

Schmelzgas zum befeuern des Ofeneinsatzes bei.

Ebenso vorteilhaft ist es wenn die Schmelzgasleitung dem Brenner der den Brenn raum befeuert zugeführt wird und das Schmelzgas mit dem Gas mitverbrannt wird. Weiters wird ein Verfahren zum Schmelzen von Metallspäne in einem Schmelzofen umfassend die Schritte,

(i) Fördern von Metallspänen in den Schmelzraum,

(ii) Zuführen der durch das Schmelzen entstehenden Schmelzgase in den Brennraum des Schmelzofens und

(iii) Verbrennen der Schmelzgase. vorgeschlagen, um die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders wirtschaftlich zu betreiben.

Besonders vorteilhaft ist es wenn die Späne in den Schmelzraum gefördert werden und mit einem Rührer in die Schmelze eingerührt werden. Dadurch wird der Ab brand in Form von Krätze minimiert.

Eine weitere Verbesserung beim Ausführen des Verfahrens besteht darin dass die Späne in eine vorbereitete Schmelze eingerührt werden. Beispielsweise könnten auch die Späne direkt im Ofeneinsatz, beispielsweise einem Tiegel aus Keramik eingebracht werden und über die Tiegelwand oder auf der Schmelze schwimmend geschmolzen werden.

Es hat sich vorteilhafter gezeigt, wenn aus Massel eine erste Schmelze im Tiegel erzeugt wird und dann mit einem Rührer die Späne in die Schmelze gerührt wer den. Durch diesen Verfahrensschritt werden die Späne von der Schmelze um schlossen, wobei ebenfalls die Schmelzgase entstehen, jedoch die Oxidation der Oberfläche zu Aluminiumoxid der Späne minimiert wird. Dadurch entsteht weniger Krätze/Aluminiumoxid als wenn die Späne in den Schmelzraum gefördert werden und beispielsweise auf der Oberfläche schwimmen, bis diese aufgeschmolzen sind. Eine vorteilhafte Weiterentwicklung ist wenn die Schmelzgase durch eine Förder einrichtung in der Schmelzgasleitung aus dem Schmelzraum dem Brennraum zu geführt werden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

Fig. 1 Querschnitt durch den Schmelzofen

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausfüh rungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbe zeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthalte nen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lage angaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

FIGURENBESCHREIBUNG

In der Fig. 1 wird ein Querschnitt durch den Schmelzofen (1 ) der erfindungsgemä ßen Vorrichtung stark vereinfacht dargestellt. Der Ofeneinsatz (2) bildet mit dem Ofengehäuse (3) die Brennkammer (1 1 ) und den unteren Schmelzofenteil (4). Die Brennkammer (1 1 ) wird mittels eines Brenners (9) geheizt und über den Ofenein satz (2), beispielsweise ein Tiegel wird Metall im Ofeneinsatz (2) geschmolzen.

Die Rauchgasabgang (12), beispielsweise ein Kamin, bringt die vollständig ver brannten Abgase nach einer gewissen Verweilzeit in dem sie den Ofeneinsatz (2) noch erhitzen in die Atmosphäre. Im Schmelzbetrieb wird durch den Brenner (9) und dessen Flamme (1 1 ) sowie dem Rauchgas der Ofeneinsatz (2) erhitzt und Schmelze (15) wird aus Massel erzeugt. Durch Aufsetzen der Abdeckung (5) kön nen Späne (6) die mit Schmierstoffen verschmutzt sein können, in die Schmelze (15) über eine Zuführeinrichtung (7) eingebracht werden und vorteilhafterweise über einen Rührer (14) in die Schmelze zum schnelleren Aufschmelzen eingerührt werden. Dadurch verdampfen und teilweise verbrennen die Schmierstoffe die den Spänen anhaften und bilden im Schmelzraum (1 6) brennbare Gase, insbesondere gasförmige Kohlenwasserstoffe und durch Luftsauerstoff gebildetes Kohlenmono xid und Wasserdampf, dieses Gasgemisch, in vorliegender Beschreibung als Schmelzgas bezeichnet, hat einen hohen Brennwert. Bei beispielsweise 100g Späne mit 1 -2g Kühlschmierstoffresten, kann die Schmelzwärme der Späne auf gebracht werden. Das expandierende Gasgemisch wird über eine Schmelzgaslei tung (8) dem Brenner (9) zugeführt werden und mit dem Brenngas (13) in der Flamme (10) verbrannt werden. Nur strichliert angedeutet ist es ebenso denkbar das Schmelzgas über die Schmelzgasleitung (8) direkt dem Brennraum (1 1 ) zuzu führen. Dann ist jedoch dem Brenner (9) und die Flamme (1 0) so einzustellen dass genügen Restsauerstoff im Brennraum (1 1 ) zur vollständigen Verbrennung der Schmelzgase gewährleistet ist. Besonders vorteilhaft ist es wenn die Schmelz gase über eine Fördereinrichtung (17) in der Schmelzgasleitung (8) in die Brenn kammer (1 1 ) bzw. in den Brenner (9) zugeführt werden. Dadurch kann auch eine Verpuffung in die Schmelzraum (16) verhindert werden. In der Figur ebenso nur durch strichlierte Linien angedeutet ist eine Abgaszuleitung aus dem Rauchgasab gang (12) in den Schmelzraum (16) möglich. Dadurch kann der Restsauerstoffge halt im Schmelzraum (16) und in weiterer Folge im Schmelzgas verringert werden, was wiederrum die Verpuffung verringert und der Brennwert des Schmelzgases gesteigert wird da es zu weniger Kohlenmonoxid Bildung im Schmelzraum (16) und in der Schmelzgasleitung (8) kommt. Durch den eingeschleppten Luftsauerst off verbrennen nämlich Anteile des Kohlenwasserstoffes zu Kohlenmonoxid, die ses hat auch einen noch verwertbaren Brennwert.

Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausfüh rungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kom binationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Flandeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzel merkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können für sich eigenständige erfinderi sche Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zu grundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.

Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtli che Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1 ,7, oder 3,2 bis 8,1 , oder 5,5 bis 10.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

Bezugszeichenliste

Schmelzofen

Ofeneinsatz

Ofengehäuse

Unterer Schmelzofenteil

Abdeckung

Späne

Zuführvorrichtung

Schmelzgasleitung

Brenner

Flamme

Brennraum

Rauchgasabgang

Brenngas

Rührer

Schmelze

Schmelzraum

Fördereinrichtung

Abgaszuleitung