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Dichtung für Kokillen u. ähnl. Gussformen
Die Erfindung betrifft Dichtungen, die insbesondere für die Giesserei zur Abdichtung der Kokillen bestimmt sind, u. zw. zur Abdichtung der unteren Fläche einer offenen Kokille gegen deren Bodenplatte und/oder der oberen Kokillenfläche gegen einen Aufsatz bzw. eine Haube.
Für diese Zwecke wurden bereits verschiedene, aus Wellpappe gefertigte Dichtungen vorgeschlagen, die jedoch bei der praktischen Verwendung derartige Mängel zeigten, dass man ihre Verwendung aufgegeben hatte.
Nach einem bekannten Vorschlag wurden die Dichtungen, ausgehend von einem spiralförmig gerollten Band oder von zusammengefügten Abschnitten, aus Wellpappe gebildet. Die Windungen bzw. die Wellpappenabschnitte waren so angeordnet, dass die Mantellinien der Wellen senkrecht zu den grossen ebenen Flächen stehen, d. h., parallel zur Kokillenlängsachse. Man glaubte, dass auf diese Weise die Dichtheit durch die Pappwandungen, die die eingeschlossenen Kanäle umgeben, gewährleistet werden könne, da die Mündungen dieser Kanäle die anliegenden Flächen der Kokille und der Bodenplatte bzw. des Aufsatzes verschlossen werden.
Die Ergebnisse waren aber enttäuschend, denn unter dem Gewicht der Kokille und/oder des Aufsatzes wurde die Dichtung mehr oder weniger zusammengequetscht und die Wandungen der Kanäle fielen meistens in ungenügender Weise oder vor allem unregelmässig zusammen.
Da die Vertikalkanäle durch Luftzug die Verbrennung der Pappe begünstigen, war es erforderlich, die Pappe stark feuerfest zu machen, was wieder den Widerstand gegen das Setzen der Dichtung verstärkt und dieses unregelmässig macht. Die Erfahrung hat gezeigt, dass auf diese Weise nur eine sehr unvollkommene Abdichtung möglich'ist.
Bei einer andern Dichtung wurden die Wellen der Pappe horizontal angeordnet, so dass ihre Mantellinien parallel zu den grossen ebenen Flächen derDichtung verlaufen. Hiebei wurden Wellpappenabschnitte aneinander gelegt, die so ausgeschnitten waren, dass die Kanäle am Innenumfang und Aussenumfang der in Form eines vieleckigen Rahmens gestalteten Dichtung ausmündeten. Hiebei ergibt sich eine erhebliche Undichtheit, selbst wenn die Dichtung im Gebrauch sehr stark zusammengedrückt wird. Das Zusammendrücken war nicht ausreichend, um die Kanäle vollkommen zu verschliessen, so dass eine Verbindung vom Kokilleninnem nach aussen bestand.
DieErfahrung hat gezeigt, dass selbst bei einem einzigen schlecht verschlossenen Kanal, wo die entsprechende Wellung karbonisiert oder unversehrt geblieben ist, eine Durchlässigkeit besteht, die durch den statischen Druck in der Kokille im Laufe und insbesondere gegen Ende des Giessens sehr beträchtlich und nachteilig wird.
Gegenstand der Erfindung ist eine für Kokillen u. ähn1. Anwendungsfälle zu verwendende Dichtung aus Wellpappe, die mit sehr einfachen und wirtschaftlichen Mitteln selbst unter hohem statischemDruck zu einer vollkommenen Abdichtung führt.
Diese halbflache, als mehreckiger Rahmen ausgeführte Dichtung, bei der die Pappwellen parallel zu den zwei grossen ebenen Dichtungsflachen verlaufen, ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aus zumindest zwei übereinander gelagerten Wellpappenschichten besteht, von denen jede zumindest eine Lage aus ebener Pappe aufweist und jede Dichtungsschicht aus Wellpappenabschnitten gebildet ist, die so aneinander gelegt sind, dass einerseits ihre gegenseitigen, den Innenumfang und Aussenumfang der Dichtung schnei-
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denden Aneinanderlegungs1inien von Schicht zu Schicht gegeneinander versetzt sind und anderseits in jedem Wellpappenabschnitt die Mantellinien der Wellen und die Wellenkanäle parallel zu einer der Seiten der von der Dichtung umschlossenen Öffnung verlaufen,
so dass kein Kanal zugleich am Innen- und Aussenumfang der Dichtung ausmünden kann.
Bei diesem Aufbau der Dichtung ist keinerlei Durchlässigkeit möglich, da die Wandungen der Wellen ein unüberwindliches Hindernis für die Schmelze aus Stahl oder anderem Metall bilden. Man erhält eine so vollkommene Abdichtung, dass man diese sehr billige Dichtung mit Vorteil an Stelle von Asbestbändern oder-schnüren verwenden kann, die umständlich und kostspielig herzustellen sind und zu sehr ungleichmässigen Ergebnissen führen.
Die Erfindung umfasst ferner die verschiedenen Anwendungen der Dichtung, insbesondere eineKokil- le, die gegen ihre Bodenplatte und/oder einen Aufsatz durch eine oder mehrere erfindungsgemäss aufgebaute Dichtungen abgedichtet ist.
Zur weiteren Erläuterung werden die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Fig. l und 2 sind Vertikalschnitte einer Dichtung nach der Linie 1-1 bzw. 2-2 der Fig. 3. Fig. 3 zeigt die Dichtung in Draufsicht und teilweise aufgeschnitten. Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die untere Schicht der Dichtung. Fig. 5 und 6 zeigen die Anwendung der Dichtung zwischen einer Kokille und der Bodenplatte bzw. einem Aufsatz, Fig. 7 und 8 zeigen eine sechseckige Dichtung teils mit Abhebungen zur Sichtbarmachung der verschiedenen Schichten. Fig. 9 zeigt eine achteckige Dichtung mit teilweisen Abhebun-
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auf die untere Schicht und Fig. 12 ein Schnitt dieser Schicht nach der Linie 12-12 der Fig. 11. Fig. 13 zeigt in Draufsicht und teilweise aufgeschnitten eine weitere Ausführungsform einer achteckigen Dichtung.
Fig. 14 zeigt deren untere Schicht inDraufsicht. Fig. 15 und 16 sind entsprechende Draufsichten einer zwölfeckigen Dichtung. Fig. 17-20 zeigen in Vertikalteilschnitten und in grösserem Massstab verschiedene Arten von für die Dichtungen verwendbaren Wellpappen.
Bei der Ausführungsform der Fig. 1-4 stellt die Dichtung Jl einen halbflachen quadratischen Rahmen dar. Diese Dichtung ist für eine Kokille mit quadratischem Querschnitt bestimmt. Die Seitenwände der Kokille können prismatisch, kegelstumpfförmig, nach oben oder nach unten konvergierend angeordnet sein.
Die Dichtung J1 ist gebildet durch Übereinanderlagerung von zwei Wellpappenschichten Al und B l, die eine zentrale Öffnung von quadratischem Umriss umschliessen. Der Aussenumfang hat ebenfalls quadratischen Umriss.
Die obere Schicht AI besteht aus Wellpappe mit zwei ebenen Decklagen. Sie ist umgrenzt von den Umfangslinie 1 und 2 und hat zwischen den Decklagen 3 und 4 aus ebenem Karton oder Papier die ebenfalls aus Karton oder Papier bestehende Wellenlage 5. Die Schicht setzt sich zusammen aus vier gleichen reckteckigen Abschnitten al, die aus einer Wellpappentafel ausgeschnitten und so angeordnet sind, dass die Mantellinien der Wellen parallel zu den Seiten des mittleren Abschnittes 1 und bei diesem Beispiel ebenfalls zu den äusseren Umfangsseiten 2 verlaufen.
Die Wellpappenabschnitte sind rechtwinkelig angeordnet und so aneinander gelegt, dass jeweils eine kurze Rechteckseite. 111 die lange Seite des benachbarten Abschnittes angrenzt. Danach bestehen vier
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barabschnitt.
Die untereschicht Bl besteht aus einseitiger Wellpappe, d. h. solcher, die eine Wellenlage 8unreine ebene Decklage 7 mit zwischen diesen eingeschlossenen Kanälen 9 aufweist. Die Schicht BI ist gebildet aus vier rechteckigen Wellpappenabschnitten bl, die die gleichen Abmessungen wie die der oberen SchichtAl haben und so auf dieser liegen, dass sie in derSchnittlinie die Abschnitte al genau überdecken.
In der Längenanordnung sind die Abschnitte bl gegenüber den Abschnitten al so versetzt, dass dieStosslinien cl-cl der Schicht Al überdeckt sind. Es sind also die Stosslinien dl-dl der Schicht BI gegenüber den Stosslinien cl-cl der Schicht Al versetzt angeordnet. Auch bei der Schicht BI mündet kein Kanal 9 in den Innenausschnitt 1 der Dichtung.
Die Pappe, aus der die beiden Schichten aufgebaut sind, kann z. B. mittels Natriumsilikat, feuerfest gemacht sein. Die beiden Schichten können durch beliebige Mittel miteinander vereinigt sein. Hiezu können die Wellpappenschichten durchgreifende Klammern verwendet sein, wovon gegebenenfalls vier Stück ausreichen. Es können auch die Wellenkämme der Wellenlage 8 mit der ebenen Decklage 4 der darüberliegenden Schicht verklebt werden. Es kann auch eine Verklammerung und Verklebung zugleich angewendet werden.
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Die Dicke der verwendeten Wellpappe. und die Wellenabmessungen sind nicht kritisch. Die Masse können entsprechend der Dichtungsgrösse gewählt werden. Die Dicke des Papiers bzw. Kartons liegt vorzugsweise etwa zwischen 1 mm und dem Bruchteil eines Millimeters. Die Wellenlänge kannz. B. zwischen 8 und 20 mm und die Wellenhöhe zwischen 4 und 10 mm liegen.
In Fig. 5 ist eine Dichtung J1 zwischen der Kokille L und ihrer Bodenplatte M und in Fig. 6 zwischen der Kokille L und einem Aufsatz N angeordnet. Der Aufsatz N besteht aus einem Kasten aus Blech oder Guss, der mit einer wärmeisolierenden und/oder wärmeerzeugenden Masse gefüllt ist. Gemäss Fig. 5 ist eine Dichtung von solchen Abmessungen gewählt, dass der Mittelausschnitt 1 etwas geringere Abmessungen als der Innenumfang an der Wandung 1 der Kokille L hat. Hiedurch wird ein Blockieren bzw. gegenseitiges Anhaften zwischen Gussblock, Kokille und Bodenplatte vermieden.
Die Aussenfläche 2 der Dichtung kann hingegen mit der Aussenfläche m der Kokille bündig verlaufen oder auch nicht. Die Innenwandung 1 und die Aussenwandung m der Kokille L ist im Querschnitt in Fig. 3 strichpunktiert angedeutet.
Zu der in Fig. 6 gezeigten Abdichtung gegenüber dem Aufsatz N kann der mittlere Ausschnitt 3 der Dichtung Jlnahezu die gleichenAbmessungen wie der Innenumfang der KokilleL haben oder auch zumindest für eine der beidenSchichten kleiner sein, wie es durch die unterbrochenen Striche 3a angedeutet ist. Der kleinere Ausschnitt, z. B. in der oberen Schicht AI, kann so bemessen sein, dass er bei fallendem Guss gerade für den Durchgang des Giessstrahles bei J1 ausreichend ist.
Versuche haben ergeben, dass die Dichtung J1 (insbesondere die zwischen der Kokille L und der Bodenplatte M angeordnete) eine vollkommene Abdichtung an diesen Stellen gewährleistet, selbst ohne eine - im übrigen sehr schwierig auszuführende - ineinandergreifende verschachtelung oder Verfalzung zwischen Bodenplatte und Kokille. Dies gilt umso mehr für die nicht ineinandergreifende Verbindung zwischen Kokillenoberteil und Aufsatz N. Die zwischen den Wellungen gebildeten Kanäle 6 bzw. 9 münden nämlich an keiner Stelle in den mittleren Ausschnitt 3 der Dichtung, wodurch keine Durchlässigkeitmöglich ist. Die Dichtheit ist gewährleistet durch die Flanken der verschiedenen Wellen, deren ausreichende Anzahl volle Sicherheit bietet, selbst wenn eine Flanke durch die Metallschmelze zerstört wird.
Dies gilt insbesondere für die untere Dichtung, die zu Beginn des Giessens dem Druck der sich auf der Bodenplatte M ausbreitenden Schmelze und dann dem statischen Druck der Schmelze ausgesetzt ist. Diese Druckeinwirkungen vollziehen sich inRichtung derPfeileF undFl in Fig. 3. Das schmelzflüssige Metall findet an keiner Stelle einen Durchlass und die Abdichtung ist vollkommen und zuverlässig. Dies wird in bisher nicht bekannter Wirtschaftlichkeit erzielt, da die Dichtung einen unbeachtlichen Herstellungspreis hat.
Die Herstellung und Anwendung bietet keinerlei Schwierigkeiten.
Zur Herstellung werden die Wellpappenabschnitte mit einer Stanze ausgeschnitten. Nachdem die Abschnitte in einem dieDichtungsabmessungen aufweisenden Kasten, Rahmen od. dgl. in erfindungsgemässer Anordnung aneinander und aufeinander gelegt sind, kann ihre Vereinigung durch Klammerung und/oder Verklebung leicht erfolgen.
Zur Anwendung wird die Dichtung auf die Bodenplatte M (Fig. 5) bzw. auf den oberen Rand der Kokille L (Fig. 6) aufgelegt. Beim anschliessenden Aufsetzen der Kokille L bzw. des Aufsatzes N werden die Schichten A und B teilweise zusammengedrückt. Wenn hiebei auch die Wellenkanäle teilweise zusatz mengedrückt werden, so wird hievon die Dichtheit der Kanäle nicht beeinträchtigt, da sie in vollkom- menerWeise durch die Wellenwandungen gewährleistet ist. Bei vielen Versuchen, selbst unter sehr hohem statischem Druck der Schmelze, konnte ausserdem keinerlei Durchlässigkeit an den Berührungslinien cl-cl und dl-dl der Wellpappenabschnitte festgestellt werden. Dies wird erreicht durch das erfindungsgemässe Anordnen bzw.
Aneinanderlegen der Abschnitte und durch die gegenseitige Versetzung der Berührungslinien in den beiden Schichten Al und B l.
Die Kompression der Dichtung im Laufe des Gebrauches füllt alle Zwischenräume, die an diesen Linien etwa noch bestehen könnten, falls diese nicht schon beim Feuerfestmächen durch Natriumsilikat vollständig ausgefüllt sein sollten.
Falls man die Dichtung auf eine vom vorhergehenden Giessen noch sehr warme Bodenplatte M auflegt und die Dichtung nicht feuerfest gemacht ist, empfiehlt es sich, sie erst kurz vor dem Aufsetzen der Kokille aufzulegen. Es ist zu bemerken, dass selbst nicht feuerfest gemachte Dichtungen in ihrem komprimierten Teil durch das schmelzflüssige Metall nicht zerstört werden. Dies dürfte darauf zurückzuführen sein, dass die nicht auf der Aussen-und Innenfläche der Kokille ausmündenden Kanäle keine Luftzufuhr haben.
Dichtungen gemäss der Erfindung sind für Kokillen jeglicher Querschnittsgestaltung herstellbar und
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anwendbar. Es können Dichtungen mit vieleckigen oder sonstwie regelmässig oder unregelmässig gestalteten Umrissen hergestellt werden. Hiezu werden im folgenden einige Beispiele gegeben.
Die Fig. 7 und 8 zeigen eine sechseckige Dichtung J2, die ebenfalls die beiden aus Wellpappenabschnitten zusammengesetzten Schichten A2 und B2 aufweisen, wobei die Wellenlinien jeweils parallel zu den entsprechenden Umrissseiten des Mittelausschnittes 3a verlaufen. Die beiden Schichten A2 und B2 sind gebildet aus gleichen trapezförmigen Abschnitten a2 und b2 und die Stosslinien c2 bzw. d2 liegen von Schicht zu Schicht gegeneinander versetzt. Die Kanäle 6 und 9 verlaufen parallel zu den Seiten des Mittelausschnittes 3a und münden wie beim ersten Beispiel an der Aussenseite 2 bzw. an den Stosslinien c2 und d2.
Das gleiche gilt für die Dichtung J3 der Fig. 9-12. Diese. Dichtung ist achteckig und die Schichten A3 und B3 sind in gleicher Weise wie bei den vorhergehenden Beispielen aus unter sich gleichen Wellpappenabschnitten a3 und b3 aufgebaut. Ebenfalls sind die Stosslinien c3 der einen Schicht gegen die Stosslinien d3 der andern Schicht versetzt angeordnet.
Die Fig. 13 und 14 zeigen eine andere achteckige Dichtung J4, bei der die Schichten A4 und B4 aus anders gestalteten, unter sich gleichen Abschnitten a4 und b4 aufgebaut sind, die an den von Schicht zu Schicht versetzten Stosslinien c4 bzw. d4 aufeinander treffen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel münden-einige an den Enden der Abschnitte gelegene Kanäle Ga und 9a in den Mittelabschnitt 3c. Diese Kanäle münden jedoch mit ihren andern Enden an den Stosslinien c4 und d4 und nicht am Aussenumfang 2c.. Die Dichtheit ist somit vollkommen gewährleistet.
DieFig. 15 und 16 zeigen eine zwölfeckigeDichtung J5 mit den Schichten A5 und B5. Die Abschnitte a5 und b5 haben keinen einzigen Kanal, der in den Mittelausschnitt 3d mündet.
Alle vorstehend beschriebenen Dichtungen haben zumindest zwei Schichten A1-A5 bzw. B1-B5.
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folgendermassen aufgebaut sein :
Die Schicht A aus Wellpappe mit beidseitiger ebener Decklage, d. h. mit den ebenen Decklagen 3 und 4 und der die Kanäle bildenden Wellenlage 5 ; die Schicht B aus einseitiger Wellpappe, bei der die ebene Lage 7 und die Wellenlage 8 die Kanäle 9 bilden.
Selbstverständlich kann man auch die umgekehrte Anordnung wählen, indem die Schicht A aus einseitiger Wellpappe und die Schicht B aus Wellpappe mit zwei Decklagen besteht, oder man kann beide Schichten aus Wellpappe. nit zwei Decklagen fertigen. Man kann auch für beide Schichten einseitige Wellpappe verwenden, wobei die ebenen Decklagen der beiden Schichten entwederdieAussenfläehebil- den oder die eine innen und die andere aussen liegt oder auch beide innen aufeinander liegen. Im letz- teren Fall kommen die Wellenlagen unmittelbar mit denDichtungsflächen der Kokille und der Bodenplatte bzw. des Aufsatzes in Berührung.
Man kann also bei dem Schichtenbeispiel der Fig. 17 entweder die Lage 4 oder die Lage 3 weglassen oder man kann bei Weglassung der Lage 3 die SchichtBumdrehen, so dass die Lage 7 im Innern der Dichtung auf die Lage 4 kommt.
Die beiden übereinander gelagerten Schichten oder eine von diesen können selbst z. B. au meh- schichtiger Wellpappe zusammengesetzt sein und zwei oder mehrere übereinander angeordnete Reihen von Kanälen aufweisen. Zum Beispiel kann gemäss Fig. 18 eine Dichtung J6 eine obere Schicht A6 aufweisen, die aus dreischichtiger Wellpappe besteht, d. h. aus zwei Wellenlagen 5 und 10 mit einer ebenen Zwischenlage 4 und den zwei äusseren Decklagen 3 und 11. Vorzugsweise haben die Wellenlagen 5 und 10 verschiedene Wellenmasse. Zum Beispiel kann man mit Vorteil für die Wellenlage 5 eine Wellenhöhe zwischen 4 und 10 mm und eine Wellenlänge zwischen 8 und 20 mm und für die Wellenlage 10 eine Wellenhöhe zwischen 2 und 4 mm und einewellenlänge zwischen 4 und 8 mm wählen.
Bei solcher Wellpappe enthält die Schicht A6 zwei Reihen von Kanälen 6 bzw. 12.
Die untere Schicht B6 besteht ebenso wie im ersten Beispiel und gemäss Fig. 17 aus der ebenen Lage 7 und der Wellehlage 8, durch welche die Kanäle 9 gebildet werden.
Selbstverständlich kann man auch die umgekehrte Anordnung wählen, indem man die einseitige Wellpappe für die obere Schicht verwendet.
Bei der Ausführungsform der Fig. 19 bestehen beide Schichten A7 und B7 der Dichtung J7 aus dreischichtiger Wellpappe. Die Schicht A7 zeigt den gleichen Aufbau wie die Schicht A6 in der gleichen Reihenfolge der Lagen 3, 4, 5, 10 und 11. Die Schicht B7 hat die ebenen Lagen 7, 13 und 14 und die Wel- len1agen 8 und 15.
Bei dieser Ausführungsform sind die Seiten mit den kleineren Wellen 10 und 15 im Innern der Dichtung J7 gelegen, während bei der Dichtung J8 gemäss Fig. 20 die kleineren Wellen 10a und 15a mit ihren Decklagen 11a und 14a die Aussenflächen bilden.
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Die Anordnungen gemäss Fig. 19 und 20 führen in allen Anwendungsfällen zu ausgezeichneten Ergebnissen selbst dann, wenn die Unterseite der Kokille L und die Oberfläche der Bodenplatte oder die Oberseite der Kokille und die Unterfläche des Aufsatzes nicht den richtigen Winkel haben bzw. nicht eben sind. Hiedurch kann ein beachtlicher Spielraum in der Grössenordnung eines Zentimeters entstehen, der jedoch durch elastische Verformung der Dichtung ausgefüllt wird.
Bei den Anordnungen gemäss den Fig. 18-20 kann man gegebenenfalls ebenso wie beiFig. 17 einseitige Wellpappe zum Aufbau der einen oder der beiden zusammengesetzten Schichten mit zwei Wellenreihen verwenden.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es können alle möglichen Kombinationen von mehr oder weniger zusammengesetzten Wellenlagen verwendet werden. Grundbedingung ist, dass für jede Innenseite der Dichtung zumindest ein Teil der Kanäle parallel zu den grossen Flächen der Dichtung verlaufen und nicht gleichzeitig am Innenausschnitt und am Aussenumfang der Dichtung münden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Dichtung für Kokillen u. ähnl. Gussformen, die unter Verwendung von Wellpappe hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung aus mindestens zwei übereinander gelagerten Schichten (A, B) aus Wellpappe besteht, von denen jede zumindest eine ebene Decklage (3,7) aufweist und jede Schicht
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linien (c, d) von Schicht zu Schicht gegeneinander versetzt sind und anderseits in jedem Wellpappenabschnitt (a, b) die Mantellinien der Wellen bzw. die Wellenkanäle (6, 9) parallel zu der entsprechenden Innenseite (1) des Dichtungsabschnittes verlaufen und jedes der Kanalenden entweder nur am Innenumfang oder nur am Aussenumfang (2) der Dichtung mündet.