BRPI0610783B1 - Haste tampão - Google Patents

Description

“HASTE TAMPãO” Esta invenção diz respeito a uma haste tampão para controlar o fluxo de metal em fusão de uma panela ou de um distribuidor.

Como é bem sabido, hastes tampão usadas no vazamento de metais em fusão são conectadas, em uso, por uma haste de suporte metálica a um dispositivo de elevação que é arranjado para mover a haste tampão na direção de seu eixo longitudinal de maneira a controlar o fluxo de material fundido através de uma saída no vaso em que a haste tampão é recebida. É também de conhecimento prover a haste tampão com um canal de gás para introduzir gás inerte na haste tampão. As condições extremas nas quais a haste tampão opera em uso tomam difícil garantir que a haste tampão esteja sempre conectada seguramente na haste de suporte quando a temperatura aumenta, e garantir que exista uma hermeticidade a gás para que não haja perda significativa de gás inerte e nenhuma penetração de ar atmosférico na haste tampão, este último causando oxidação do metal fundido e reduzindo a qualidade do produto final. DE4444617A1 e EP1140393 ambas abordam os problemas supramencionados, entre outros, e revelam cada qual o uso de um inserto cilíndrico ou camisa disposta em tomo da haste de suporte para compensar o efeito da dilatação da haste de suporte.

Um objetivo da invenção é prover uma haste tampão melhorada com elementos para compensar a dilatação da sua haste de suporte.

De acordo com a presente invenção, é provida uma haste tampão compreendendo um corpo alongado de material refratário, uma passagem que estende-se longitudinalmente no corpo de uma extremidade do mesmo que é mais superior em uso, uma haste de suporte que tem uma parte recebida fixamente na dita passagem e uma parte adicional externa à passagem para anexação, em uso, a um dispositivo de elevação da haste tampão, a passagem tendo uma parte ampliada que define uma superfície de vedação espaçada da dita extremidade do corpo, um inserto em tomo da haste de suporte tendo pelo menos uma parte do mesmo recebida na dita parte ampliada, elementos de retenção na haste de suporte, caracterizada em que o elemento expansível fica disposto entre o inserto e o dito elemento de retenção, o material do inserto tem um coeficiente de dilatação térmica não superior ao da haste de suporte, e a dilatação do dito elemento expansível, em uso, é maior que a da haste de suporte.

Preferivelmente, o elemento expansível compreende duas arruelas entre as quais fica disposta uma composição grafítica expansível.

Mais preferivelmente, a composição grafítica expansível foi pré-aquecída antes de ser disposta entre as duas ditas arruelas para remover parte mas não toda sua água intersticial dela. Acima de tudo preferivelmente as arruelas são coladas na composição grafítica.

Em uma modalidade alternativa, o elemento expansível compreende uma arruela rebaixada dentro da qual uma arruela padrão pode deslizar, uma composição grafítica expansível sendo disposta entre as arruelas. Desejavelmente, a composição de grafite expansível foi pré-aquecida antes de ser disposta entre as ditas arruelas para remover parte mas não toda sua água intersticial.

Convenientemente, o inserto comprime uma vedação assentada na dita superfície de vedação, a superfície e a vedação preferivelmente sendo anulares.

Vantajosamente, o elemento de retenção compreende uma arruela, contra a qual o elemento expansível encaixa, e uma porca que é encaixada nas roscas na haste de suporte e apertada, em uso, para realizar o encaixe da arruela com o dito elemento expansível. A invenção será agora descrita, a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, em que: A figura 1 é uma seção transversal fragmentada esquemática de uma extremidade superior de uma haste tampão da invenção; A figura 2 é uma vista similar de uma modalidade alternativa de uma haste tampão; A figura 3 é uma vista como da figura 1 ainda de uma modalidade alternativa adicional; A figura 4 é uma vista seccional transversal de uma forma alternativa adicional do elemento expansível, usado na modalidade da figura 3;e A figura 5 é uma vista seccional transversal ainda de uma modalidade alternativa adicional. A haste tampão 10 mostrada esquematicamente na figura 1 tem vários de seus componentes de forma conhecida. Ela compreende um corpo alongado de material refratário 11 através do qual estende-se longitudinalmente uma passagem do eixo central 12 a partir da extremidade do corpo que é mais superior em uso. Recebida na passagem fica uma parte inferior de uma haste de suporte metálica 13. A haste 13 é fixa no corpo no dito furo por qualquer elemento adequado, por exemplo, um pino transversal, como em DE4040189, ou um inserto rosqueado intemamente pressionado, como em EP1140393. A haste de suporte 13 pode ter uma passagem axial que estende-se centralmente através dela para suprir gás inerte na passagem 12, e a extremidade inferior do corpo 11 pode ser provida com elementos para introduzir tal gás inerte no vaso no qual a haste tampão fica disposta em uso.

Na sua extremidade superior fora do corpo 11, a haste de suporte é adaptada para ser conectada a um elemento de elevação para levantar e abaixar a haste tampão no vaso no qual ela fica disposta.

Para dentro de sua extremidade superior, a passagem 12 é alargada radialmente, para que a base da parte alargada sejam um degrau anular que define uma superfície de vedação plana 14 espaçada da extremidade superior do corpo. Suportada nesta superfície 14 fica uma vedação grafltica anular ou gaxeta 15, que é provida para impedir infiltração de ar ou perda de gás inerte, se provida. Um inserto metálico cilíndrico oco ou camisa 16 é encaixado em tomo da haste de suporte 13 e apóia-se na vedação 15 para mantê-la sob compressão. Uma parte superior do inserto 16 projeta-se acima do topo do corpo.

Na sua extremidade superior, fora da passagem 12, a haste de suporte 13 recebe de forma rosqueada uma porca 17 que por baixo dela retém uma arruela plana 18 recebida na haste de suporte, a porca 17 e a arruela 18 formando elemento de retenção para bloquear o componente dentro da parte ampliada, isto é, o inserto 16, e também um elemento elástico expansível anular 19 que apóia-se na superfície anular superior do inserto 16 e na superfície inferior da arruela 18. O elemento 19 compreende uma composição grafítica expansível 20 restrita entre duas arruelas anulares chatas planas 21, 22. As arruelas são preferivelmente coladas nas respectivas faces opostas da composição. Conforme descrito no pedido de patente copendente da requerente GB 050594.5 (referência do agente M073252PGB), a composição de grafite expansível 20 é produzida primeiramente pelo aquecimento de uma formulação de grafite expansível para remover uma proporção da sua água intersticial . Preferivelmente, 40% a 60% da água intersticial são removidos da formulação intumescente pelo aquecimento por aproximadamente 30 minutos a aproximadamente entre 230°C e 280°C. Depois deste tratamento térmico, a composição grafítica tem as arruelas presas nela para que ela fique restrita entre elas. A camisa metálica ou inserto 16 é de material que tem um coeficiente de dilatação térmica não superior, e preferivelmente igual, ao da haste de suporte 13, enquanto a composição grafítica pré-tratada do elemento elástico 19 fica arranjado de forma a expandir-se até um grau maior que a haste de suporte 13. Desejavelmente, a haste 13 e o inserto 16 seriam do mesmo material, para que não haja dilatação diferencial entre eles.

Acredita-se que o elemento elástico de dilatação seja particularmente vantajoso na compensação, em uso, da dilatação térmica da haste de suporte, e que tenha uma capacidade de dilatação muito maior que a camisa da haste tampão da tecnologia anterior da EP1140393B, com uma maior dilatação que a haste de suporte. Este é um benefício a um cliente com a provisão de uma maior capacidade de acomodar maiores variações no sistema por causa da maior dilatação linear e/ou variações na precisão dimensional, e pode exercer maior pressão na vedação 15. O elemento elástico expansível alternativo 23 mostrado na figura 2 é similar ao elemento elástico 19 da figura 1, em que ele compreende, em uma forma restrita entre duas arruelas, uma composição grafítica 24 que foi pré-tratada para remover uma porcentagem de água intersticial de uma formulação de grafite expansível inicial da mesma maneira descrita para a composição 20.

Em vez de arruelas planas 21, 22, o elemento elástico 23 da figura 2 tem uma arruela rebaixada superior 25 dentro da qual uma arruela chata padrão 26 fica arranjada para deslizar livremente para cima e para baixo à medida que a composição 24 expande-se (e contrai-se). As arruelas poderíam novamente ser anexadas na composição por qualquer meio adequado, por exemplo, por cola. O elemento elástico 23 expande-se relativamente mais que a haste de suporte 13 e assim, como na modalidade da figura 1, garante vedação e hermeticidade a gás. A haste tampão mostrada na figura 3 é como a haste tampão da figura 1, com partes iguais sendo enumeradas como na figura 1, mas com a adição do sufixo "a". A figura mostra uma porca padrão 17a encaixando uma arruela padrão 18a. A superfície inferior do elemento 19a apóia-se no topo de uma camisa metálica 16a, cuja extremidade inferior apóia-se na superfície superior de uma vedação de Graphoil padrão 15a. Nesta modalidade, existe uma porca cerâmica 27 pressionada contra o corpo do tampão e encaixando a haste 13a. Conforme mais bem mostrado na figura 4, o elemento 19a é formado com a composição de grafite 28 mantida dentro de um copo de metal pressionado 29, preferivelmente por cola. Isto garante que ela não será esmagada durante a montagem e aperto do tampão na porca 17a, etc.

Também, o elemento 19a não deve deformar-se em preferência à vedação 15a, caso contrário não será hermético a gás enquanto frio. O copo 29 pode também oferecer uma certa proteção contra oxidação da composição. A composição 28 seria fundida ou prensada no copo 29 e suprida como uma unidade simples. A figura 5 mostra uma modalidade adicional de uma haste tampão da invenção que tem recursos em comum com as modalidades tanto da figura 2 como da figura 3. Da mesma forma, partes iguais mas modificadas serão enumeradas como das figuras, mas como o sufixo "b".

Mostrado na figura 5 está um corpo 11 que tem haste de suporte 13 fixa nele por uma porca cerâmica 27 pressionada no corpo do tampão em uma posição para dentro da parte radialmente alargada da passagem da haste tampão 12. Na dita parte radialmente alargada fica uma vedação Graphoil 15b e um colar metálico 16b (preferivelmente aço), que apóia-se na vedação e projeta-se além da extremidade aberta adjacente do corpo da haste tampão.

Fora do corpo da haste tampão, a haste de suporte é encaixada de forma rosqueada por uma porca 17a que encaixa uma arruela tipo Beleville metálica 25b, que apóia-se na superfície de extremidade (superior) do corpo da haste tampão. Dentro da arruela 25b fica disposta uma composição grafítica expansível 30, da mesma forma das composições 20 e 24. A composição é mantida, preferivelmente por cola, dentro de uma camisa metálica 31, que é aberta onde ela fica voltada para a arruela 25b. A composição estende-se além da dita parte aberta da camisa e encaixa a superfície interna da arruela 25b. A superfície externa da base da camisa 31 encaixa a extremidade do colar 16b que estende-se para fora do corpo da haste tampão.

Claims (13)

1. Haste tampão (10), compreendendo um corpo alongado (11) de material refratário, uma passagem (12) que estende-se longitudinalmente no corpo (11) de uma extremidade do mesmo que é mais superior em uso, uma haste de suporte (13) que tem uma parte recebida fixamente na passagem (12) e uma parte adicional externa à passagem (12) para afixação, em uso, a um dispositivo de elevação da haste tampão (10), a passagem (12) tendo uma parte ampliada que define uma superfície de vedação (14) espaçada da extremidade do corpo (11), um inserto (16) em tomo da haste de suporte (13) tendo pelo menos uma parte do mesmo recebida na parte ampliada, um elemento de retenção (17, 18) na haste de suporte (13), caracterizada pelo fato de que: um elemento expansível (19, 19a, 23) fica disposto entre o inserto (16) e o elemento de retenção (17, 18); o material do inserto (16) tem um coeficiente de dilatação térmica não superior ao da haste de suporte (13); e, a dilatação do elemento expansível (19, 19a, 23), em uso, é maior que a da haste de suporte (13).

2. Haste tampão (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento expansível (19) compreende duas arruelas (21, 22) entre as quais fica disposta uma composição grafitica expansível (20).

3. Haste tampão (10) de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que as arruelas (21, 22) são coladas na composição grafitica (20).

4. Haste tampão (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento expansível (23) compreende uma arruela rebaixada (25) dentro da qual uma arruela padrão (26) pode deslizar, estando uma composição grafitica expansível (24) disposta entre as arruelas (25, 26).

5. Haste tampão (10) de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que as arruelas (25, 26) são coladas na composição grafítica (24).

6. Haste tampão (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento expansível (19a) compreende uma composição grafítica expansível (28) mantida dentro de um copo metálico (29), uma extremidade aberta do copo (29) encaixando uma arruela plana (18a) do elemento de retenção (17, 18), e uma extremidade fechada do copo (29) encaixando o inserto (16).

7. Haste tampão (10) de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o elemento expansível (19a) é mantido dentro do copo (29) por meio de cola.

8. Haste tampão (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento expansível (19, 19a, 23) compreende uma composição grafítica expansível (30) mantida dentro de uma camisa metálica (31), uma extremidade aberta da qual encaixa a superfície interna de uma arruela tipo Beleville (25b), uma extremidade aberta da arruela tipo Beleville (25b) encaixando a extremidade do corpo (11) da haste tampão, e uma extremidade fechada da camisa (31) encaixando o inserto (16).

9. Haste tampão (10) de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o elemento expansível (19, 19a, 23) é mantido na camisa (31) por meio de cola.

10. Haste tampão (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que a composição grafítica expansível (20, 24, 28, 30) foi pré-aquecida antes de formar parte do elemento expansível (19, 19a, 23) para remover parte, mas não toda sua água intersticial.

11. Haste tampão (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que o inserto (16, 16b) comprime uma vedação (15,15a, 15b) assentada na superfície de vedação (14).

12. Haste tampão (10) de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que a (15, 15a, 15b) vedação e a superfície de vedação (14) são anulares.

13. Haste tampão (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento de retenção (17, 18) compreende uma arruela (18, 18a), contra a qual o elemento expansível (19, 23,19a) encaixa, e uma porca (17, 17a) que é encaixada em roscas na haste de suporte (13) e apertada, em uso, para realizar o encaixe da arruela (18) no elemento expansível (19,23, 19a).