CH673239A5

CH673239A5 -

Info

Publication number: CH673239A5
Application number: CH487187A
Authority: CH
Inventors: Karl-Otto Dr-Ing Hornung
Original assignee: Stopinc Ag
Priority date: 1987-12-15
Filing date: 1987-12-15
Publication date: 1990-02-28
Also published as: DE3842121A1; DE3842121C2

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft einen Drehverschluss für schmelzflüssige Werkstoffe gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei ortsfesten oder kippbaren Schmelzegefässen wie z. B. Warmhalte- oder Schmelzöfen für Nichteisenmetalle sind sogenannte Stichlochverschlüsse üblich, bei denen eine Anstichöffnung von aussen mittels eines Stopfens manuell geöffnet bzw. verschlossen wird. Solche Verschlüsse sind zwar recht einfach, jedoch zum Bedienen mühsam und nicht ungefährlich, weil um den Stopfen herum häufig Schmelze erstarrt und die keramischen Teile «verklebt». Ausserdem sind Stopfenverschlüsse praktisch nicht regulierbar, und es entsteht beim Abstich ein unregelmässiger, oft «sprudelnder» Strahl, welcher die Schmelzequalität beeinträchtigt.

Ein gattungsgemässer Drehverschluss ist aus der DE-OS 33 42836 bekannt. Bei jener Konstruktion verläuft der Durchflusskanal senkrecht zur Kegel-Drehachse diametral durch den Verschlusskörper und wird im Stator durch geschlossene, ebenfalls diametrale Bohrungsabschnitte fortgesetzt. Ein solcher Verschluss eignet sich allenfalls für den Einbau zwischen Abschnitte einer Rohrleitung, die beidseits am Stator fest anzuschliessen sind. Beim Einbau als Ab-stichverschluss an einem Gefäss ergibt sich dagegen eine ungünstige Lage für den Drehantrieb des Verschlusskörpers, wodurch eine aufwendige mechanische Einbau- und Antriebskonstruktion erforderlich wird, die zudem starker Hitzebelastung ausgesetzt ist.

Bei einem weiteren, für den Abstich von Schmelzegefässen bestimmten Drehverschluss gemäss DE-OS 33 06 670 ist der konische Verschlusskörper als Hohlkörper mit radialer Eintrittsbohrung ausgebildet, an welchem ein durch die Gefässauskleidung verlaufendes Abflussrohr angeformt ist. Hierbei ist nachteilig, dass der Drehantrieb des Verschlusskörpers über das langgestreckte, keramische Rohr erfolgen muss; bei einem Bruch oder Festsitzen des Rohres wird der Verschluss somit unbedienbar. Ausserdem ist bei dieser Anordnung ein Weiterleiten der aus der Rohrmündung austretenden Schmelze «unter Niveau» nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drehverschluss der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dessen Einbau am Schmelzegefäss sich günstige Verhältnisse sowohl für den Drehantrieb als auch bezüglich Strömungsverlauf der abfliessenden Schmelze ergeben. Diese Aufgabe wird durch eine Verschlussgestaltung gemäss den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Indem dadurch die Schmelze zwischen den die Drehachse des Verschlusskörpers schneidenden Aussenflächen des Statorkörpers geführt wird, ergibt sich ein Einbau am Gefäss derart, dass der Drehantrieb auf einfache Weise von der Aussenseite her erfolgen kann. Der Abfluss aus dem Durchflusskanal lässt sich strömungsgünstig in eine feststehende, an die Gefässwand anschliessende Rinne od. dgl. überleiten. Ausserdem ist der Eingangsbereich des Verschlusses — und zwar sowohl der Statorteil wie auch der drehbare Verschlusskörper — dauernd der Hitze des Schmelzebades im Gefäss ausgesetzt und entsprechend beheizt, wodurch ein selbstöffnender Abfluss beim Öffnen des Verschlusses gewährleistet ist.

Verschiedene zweckmässige weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Ansprüchen 2 bis 6 angegeben. Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäs-sen Drehverschlusses als Auslaufverschluss eines Schmelzegefasses in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch den Drehverschluss und das Gefäss in der Öffnungsstellung, und

Fig. 2 ist eine Stirnansicht zur Fig. 1 von der Aussenseite gesehen (einzelne Teile zwecks deutlicherer Darstellung weggebrochen).

Der Drehverschluss 10 für schmelzflüssige Werkstoffe nach Fig. 1 und 2 ist in Bodennähe eines Schmelzegefässes 1 in dessen feuerfeste Ausmauerung 2 eingebaut; beim Schmelzegefäss 1 kann es sich beispielsweise um einen Warmhalte- oder Schmelzofen für Nichteisenmetalle, z. B. Aluminiumlegierungen, handeln. Im Stahlmantel 3 ist für den Einbau des Verschlusses eine Aussparung 4 vorgesehen.

Der in der Auskleidung 2 des Gefässes eingemörtelte Stator 11 des Verschlusses 10 sowie der darin drehbare Verschlusskörper 21 in Form eines Kegelstumpfes sind aus geeignetem feuerfestem Material gefertigt. Der Verschlusskörper 21 sitzt mit seiner Mantelfläche 25 dicht in einer entsprechenden konischen Sitzfläche des Stators 11. An der Aussenseite des Verschlusses 10 befindet sich koaxial zur Drehachse 20 des Verschlusskörpers ein Drehbolzen 30, welcher mit einem als Vierkant geformten Ende 31 in eine passende Ausnehmung in der grossen Kegelstumpf-Fläche 22 eingreift. Eine Traverse

7 greift mit einer mittleren Bohrung über den Bolzen 30 und liegt auf dessen Schulter 36 auf. Indem die Traverse 7 z. B. mittels Schrauben

8 an der Gefässwand befestigt ist, wie in Fig. 2 vereinfacht dargestellt, hält sie den Bolzen 30 im Eingriff mit dem Verschlusskörper

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21, wodurch dieser in der Sitzfläche des Stators 11 geführt und zentriert ist.

Quer durch den Yerschlusskörper 21 verläuft ein Durchflusskanal 24, welcher in den Fig. 1 und 2 in der Öffnungsstellung dargestellt ist. Durch Drehung des Verschlusskörpers um vorzugsweise 90c wird der Durchflusskanal 24 in die Schliessstellung gebracht, welche in Fig. 2 strichpunktiert angedeutet und mit 24a bezeichnet ist. Für den Drehantrieb des Verschlusskörpers 21 ist ein Hebel 34 vorgesehen, welcher über Schlüsselflächen 32 mit dem Drehbolzen 30 drehfest verbunden und auf diesem mittels einer Schraube 33 gesichert ist. Die Betätigung des Hebels 34 erfolgt vorzugsweise mechanisch, z. B. über eine angelenkte Stange 35 von einem hydraulischen Kolben/Zylinder-Aggregat (nicht dargestellt). Die Richtung des Hebels 34 in der Schliessstellung ist in Fig. 2 strichpunktiert eingetragen und mit 34a bezeichnet.

Der Durchflusskanal 24 wird vorzugsweise, wie dargestellt,

durch eine gerade Bohrung gebildet, welche die Drehachse 20 des Verschlusskörpers unter einem schiefen Winkel schneidet. Wesentlich ist, dass der Durchflusskanal 24 zwischen zwei Mündungen 26, 27 in der Mantelfläche 25 verläuft, welche Mündungen in Richtung der Drehachse 20 versetzt sind; vorzugsweise sind die Mündungen 26 und 27, wie aus Fig. 1 ersichtlich, den beiden Kegelstumpf-Flächen 22 bzw. 23 des Verschlusskörpers 21 benachbart.

Am Stator 11 geht von jeder der beiden gegenüberliegenden, die Drehachse 20 schneidenden Aussenflächen 12 und 13 eine Ausnehmung 14 bzw. 15 aus. Die Ausnehmungen 14 und 15 sind so angeordnet, dass in der Öffnungsstellung des Verschlusses die Ausnehmung 14 mit der Mündung 26 und die Ausnehmung 15 mit der Mündung 27 des Durchflusskanals 24 kommuniziert. Dadurch besteht für den Abstich ein durchgehender Strömungsweg vom Innern des Gefässes 1 über die Ausnehmung 15, Mündung 27, Strömungskanal 24, Mündung 26 und Ausnehmung 14. Aussen am Gefäss 1 schliesst an die Ausnehmung 14 eine Rinne 6 dicht an. Bei geeigneten Abflussbedingungen und Gestaltung der Rinne 6 ist es möglich, dass die über den Kanal 24 abfliessende Schmelze unter das Schmelzeniveau in der Rinne 6 direkt und ohne freien Fall eingeleitet wird.

Die Anordnung wird zweckmässigerweise so getroffen, dass die grosse Kegelstumpf-Fläche 22 des Verschlusskörpers 21 die Antriebsseite bildet, während die kleine Kegelstumpf-Fläche 23 im Betrieb ständig der im Gefäss 10 enthaltenen Schmelze ausgesetzt ist; indessen ist grundsätzlich auch die umgekehrte Anordnung denkbar. Ferner ist es zweckmässig, die «Breite» der beiden Ausnehmungen 14 und 15 verschieden zu bemessen, so dass sie über verschieden grosse Drehwinkel des Verschlusskörpers 21 mit den betreffenden Mündungen 26, 27 kommunizieren. Aus Fig. 2 ist ersicht-5 lieh, dass die antriebsseitige Ausnehmung 14, d. h. die ausgangsseiti-ge, unten liegende Ausnehmung, «breiter» ist als die andere Ausnehmung 15. Beim Schliessen des Verschlusses ist dann in einer Zwischenstellung des Verschlusskörpers (Stellung 24b des Kanals, Fig. 2) die eingangsseitige Kanalmündung 27 bereits nicht mehr in io Verbindung mit der Ausnehmung 15, d. h. von der Schmelze abgetrennt, während die auslaufseitige Mündung 26 noch mit der Ausnehmung 14 kommuniziert. Dadurch entleert sich der Kanal 24 beim Schliessen vollständig und bleibt für den nächsten Abstich frei. In der Schliessstellung bleibt die Ausnehmung 15 mit Schmelze 15 gefüllt und die Kegelstumpf-Fläche 23 und damit der nahe Bereich des Durchflusskanals 24 dauernd von der Schmelze im Gefäss 1 beheizt, so dass die Gewähr besteht, dass beim Öffnen des Verschlusses die Schmelze frei abfliessen kann.

Es kann zweckmässig sein, den Drehverschluss in Abweichung 20 vom dargestellten Ausführungsbeispiel so zu gestalten, dass die Kegel- bzw. Drehachse 20 — und entsprechend natürlich die Achse der Sitzfläche im Stator 11 — nicht senkrecht, sondern schief zu den Aussenflächen 12 und 13 des Stators stehen. Bei Neigung der Achse 20 gegen die Innenseite des Gefässes kommen dadurch die Ausneh-25 mung 15 und die Kanalmündung 27 tiefer zu liegen.

Beim dargestellten Einbau des Verschlusses kann das Gefäss 1 über den Verschluss nicht vollständig entleert werden, sondern es bleibt ein Schmelzesumpf bestehen, was aus betrieblichen und metallurgischen Gründen oft erwünscht ist. Für Unterhaltsarbeiten am

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Verschluss, beispielsweise Ersatz des Verschlusskörpers, ist es dann zweckmässig, wenn das Gefäss nach hinten gekippt werden kann, damit der Verschluss vom Schmelzesumpf frei bleibt.

Es ist aber auch möglich, den Drehverschluss am Gefässboden 35 mit vertikaler Drehachse einzubauen. Bei Bedarf kann dann das Gefäss über den Verschluss vollständig entleert werden.

Der Durchflusskanal 24 muss nicht notwendigerweise als Bohrung mit rundem Querschnitt ausgeführt sein; ein Kanal mit z. B. elliptischem Querschnitt — wobei die grosse Querschnittsachse 40 in einer die Drehachse 20 enthaltenden Ebene liegt — würde einen grösseren Durchflussquerschnitt ohne Vergrösserung des für die Schliessung erforderlichen Drehwinkels ergeben.

R

1 Blatt Zeichnungen

Claims

673 239 PATENTANSPRÜCHE

1. Drehverschluss für schmelzflüssige Werkstoffe, insbesondere Metallschmelzen, mit einem als Kegelstumpf ausgebildeten Verschlusskörper, welcher drehbar in einem Stator angeordnet ist und einen durch Drehung in eine Schliessstellung und eine Öffnungsstel-lung bringbaren Durchflusskanal enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusskanal (24) des Verschlusskörpers (21) zwischen zwei in Richtung der Drehachse (20) versetzten Mündungen (26, 27) in der Mantelfläche (25) verläuft und der Stator (11) zwei von gegenüberliegenden, die Drehachse (20) schneidenden Aussenflächen (12, 13) ausgehende Ausnehmungen (14, 15) aufweist, welche in der Öffnungsstellung mit je einer der genannten Mündungen (26, 27) kommunizieren.

2. Drehverschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungen (26,27) des Durchflusskanals (24) den Kegelstumpf-Flächen (22, 23) des Verschlusskörpers (21) benachbart sind.

3. Drehverschluss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusskanal (24) gerade und die Drehachse (20) schiefwinklig schneidend verläuft.

4. Drehverschluss nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ausnehmungen (14, 15) im Stator (11) über verschieden grosse Drehwinkel des Verschlusskörpers (21) mit den betreffenden Mündungen (26, 27) kommunizieren.

5. Drehverschluss nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die grosse Kegelstumpf-Fläche (22) des Verschlusskörpers (21) als Antriebsseite und die kleine Kegelstumpf-Fläche (23) zum Einbau mit Schmelzeberührung bestimmt ist.

6. Drehverschluss nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die antriebsseitige Ausnehmung (14) über den grösseren Drehwinkel kommuniziert als die schmelzeseitige Ausnehmung (15).

7. Als Kegelstumpf ausgebildeter Verschlusskörper (21) für einen Drehverschluss nach Anspruch 1, mit zur Mantelfläche (25) koaxialer Drehachse (20) und einem Durchflusskanal (24), dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusskanal (24) zwischen zwei in Richtung der Drehachse (20) versetzten Mündungen (26, 27) in der Mantelfläche (25) verläuft.

8. Verschlusskörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungen (26, 27) den Kegelstumpf-Flächen (22, 23) des Körpers jeweils benachbart sind.

9. Verschlusskörper nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusskanal (24) gerade und die Drehachse (20) schiefwinklig schneidend verläuft.

10. Stator mit einer konischen Sitzfläche zur Aufnahme eines Verschlusskörpers (21) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (11) zwei von gegenüberliegenden, die Drehachse (20) schneidenden Aussenflächen (12,13) ausgehende Ausnehmungen (14,15) zur Kommunikation mit den Mündungen des Ver-schlusskörper-Durchflusskanals (24) aufweist.

11. Stator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (14,15) sich über verschieden grosse Umfangswin-kel der Sitzfläche erstrecken.