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: DE3842121C2; DE3842121A1

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft einen Drehverschluss für schmelzflüssige Werkstoffe gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. The invention relates to a screw cap for molten materials according to the preamble of claim 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. For stationary or tiltable melting vessels such as B. holding or melting furnaces for non-ferrous metals are so-called tap holes, in which a tap opening is opened or closed manually from the outside by means of a plug. Such closures are quite simple, but difficult to operate and not harmless, because around the stopper melt often solidifies and the ceramic parts «stick». In addition, stopper closures are practically not adjustable, and an irregular, often "bubbling" jet is produced when tapping, which affects the melt quality.

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. A generic twist lock is known from DE-OS 33 42836. In this construction, the flow channel runs diametrically through the closure body perpendicular to the cone axis of rotation and is continued in the stator through closed, likewise diametrical bore sections. Such a closure is at best suitable for installation between sections of a pipeline which are to be firmly connected to the stator on both sides. When installed as a tap-off closure on a vessel, on the other hand, there is an unfavorable position for the rotary drive of the closure body, as a result of which a complex mechanical installation and drive construction is required, which is also exposed to severe heat.

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. In another twist lock designed for tapping melt vessels according to DE-OS 33 06 670, the conical closure body is designed as a hollow body with a radial inlet bore, on which a drain pipe running through the vessel lining is formed. The disadvantage here is that the rotary drive of the closure body must take place via the elongated, ceramic tube; if the pipe breaks or becomes stuck, the closure becomes inoperable. In addition, this arrangement does not allow the melt emerging from the pipe mouth to be passed on “below level”.

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. The object of the invention is to provide a twist lock of the type mentioned, when it is installed on the melt vessel, favorable conditions result both for the rotary drive and with respect to the flow of the flowing melt. This object is achieved by a closure design according to the characterizing features of claim 1. By guiding the melt between the outer surfaces of the stator body that intersect the axis of rotation of the closure body, this results in an installation on the vessel in such a way that the rotary drive can be carried out in a simple manner from the outside. The outflow from the flow channel can be flow-favorably transferred into a fixed channel or the like adjoining the vessel wall. In addition, the entrance area of the closure - both the stator part and the rotatable closure body - is continuously exposed to the heat of the molten bath in the vessel and is heated accordingly, which ensures a self-opening drain when the closure is opened.

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. Various expedient further developments of the subject matter of the invention are specified in claims 2 to 6. An exemplary embodiment of a rotary closure according to the invention as an outlet closure of a melting vessel is explained in more detail in connection with the drawing.

Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch den Drehverschluss und das Gefäss in der Öffnungsstellung, und Fig. 1 is a vertical section through the screw cap and the vessel in the open position, and

Fig. 2 ist eine Stirnansicht zur Fig. 1 von der Aussenseite gesehen (einzelne Teile zwecks deutlicherer Darstellung weggebrochen). Fig. 2 is an end view of Fig. 1 seen from the outside (individual parts broken away for clarity).

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. The screw cap 10 for molten materials according to FIGS. 1 and 2 is installed near the bottom of a melting vessel 1 in its refractory lining 2; the melting vessel 1 can be, for example, a holding or melting furnace for non-ferrous metals, e.g. B. aluminum alloys. A recess 4 is provided in the steel jacket 3 for the installation of the closure.

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 The stator 11 of the closure 10 mortared in the lining 2 of the vessel and the closure body 21 rotatable therein in the form of a truncated cone are made of suitable refractory material. The closure body 21 sits with its outer surface 25 tightly in a corresponding conical seat surface of the stator 11. On the outside of the closure 10 there is coaxial to the axis of rotation 20 of the closure body a pivot pin 30 which has a square end 31 in a suitable recess in the engages large truncated cone surface 22. A 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 7 engages with a central bore over the bolt 30 and rests on its shoulder 36. By the traverse 7 z. B. by means of screws

8 an der Gefässwand befestigt ist, wie in Fig. 2 vereinfacht dargestellt, hält sie den Bolzen 30 im Eingriff mit dem Verschlusskörper 8 is attached to the vessel wall, as shown in simplified form in FIG. 2, it holds the bolt 30 in engagement with the closure body

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

673 239 673 239

21, wodurch dieser in der Sitzfläche des Stators 11 geführt und zentriert ist. 21, whereby this is guided and centered in the seat of the stator 11.

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. A flow channel 24 runs through the closure body 21 and is shown in the open position in FIGS. 1 and 2. By rotating the closure body by preferably 90c, the flow channel 24 is brought into the closed position, which is indicated by dash-dotted lines in FIG. 2 and is designated by 24a. For the rotary drive of the closure body 21, a lever 34 is provided, which is non-rotatably connected to the pivot pin 30 via key surfaces 32 and is secured thereon by means of a screw 33. The actuation of the lever 34 is preferably carried out mechanically, for. B. via a hinged rod 35 from a hydraulic piston / cylinder unit (not shown). The direction of the lever 34 in the closed position is shown in dash-dot lines in FIG. 2 and is designated 34a.

Der Durchflusskanal 24 wird vorzugsweise, wie dargestellt, The flow channel 24 is preferably, as shown,

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. formed by a straight bore which intersects the axis of rotation 20 of the closure body at an oblique angle. It is essential that the flow channel 24 runs between two openings 26, 27 in the lateral surface 25, which openings are offset in the direction of the axis of rotation 20; 1, the orifices 26 and 27 are preferably adjacent to the two truncated cone surfaces 22 and 23 of the closure body 21.

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. On the stator 11, a recess 14 and 15 extends from each of the two opposite outer surfaces 12 and 13 that intersect the axis of rotation 20. The recesses 14 and 15 are arranged such that in the open position of the closure, the recess 14 communicates with the mouth 26 and the recess 15 communicates with the mouth 27 of the flow channel 24. As a result, there is a continuous flow path for the tapping from the inside of the vessel 1 via the recess 15, mouth 27, flow channel 24, mouth 26 and recess 14. Outside the vessel 1, a groove 6 is tightly connected to the recess 14. With suitable drainage conditions and design of the channel 6, it is possible for the melt flowing off via the channel 24 to be introduced below the melt level in the channel 6 directly and without free fall.

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. The arrangement is expediently such that the large truncated cone surface 22 of the closure body 21 forms the drive side, while the small truncated cone surface 23 is continuously exposed to the melt contained in the vessel 10 during operation; however, the reverse arrangement is also conceivable in principle. Furthermore, it is expedient to dimension the “width” of the two recesses 14 and 15 differently, so that they communicate with the relevant mouths 26, 27 via different angles of rotation of the closure body 21. From Fig. 2 ersicht-5 lent that the drive-side recess 14, i. H. the outlet-side recess at the bottom is “wider” than the other recess 15. When the closure is closed, in an intermediate position of the closure body (position 24b of the channel, FIG. 2), the inlet-side channel opening 27 is no longer in connection with the recess 15, d. H. separated from the melt, while the outlet-side mouth 26 still communicates with the recess 14. As a result, the channel 24 empties completely when it is closed and remains free for the next racking. In the closed position, the recess 15 remains filled with melt 15 and the truncated cone surface 23 and thus the vicinity of the flow channel 24 are continuously heated by the melt in the vessel 1, so that there is a guarantee that the melt can flow away freely when the closure is opened .

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. It may be expedient to design the twist lock in deviation 20 from the exemplary embodiment shown in such a way that the taper or rotational axis 20 - and, of course, the axis of the seat surface in the stator 11 - is not perpendicular, but oblique to the outer surfaces 12 and 13 of the stator stand. When the axis 20 is inclined towards the inside of the vessel, the recess 15 and the channel mouth 27 come to lie lower.

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 In the installation of the closure shown, the vessel 1 cannot be completely emptied via the closure, but a melt sump remains, which is often desirable for operational and metallurgical reasons. For maintenance work on

30 30th

Verschluss, beispielsweise Ersatz des Verschlusskörpers, ist es dann zweckmässig, wenn das Gefäss nach hinten gekippt werden kann, damit der Verschluss vom Schmelzesumpf frei bleibt. Closure, for example replacement of the closure body, it is then expedient if the vessel can be tilted back so that the closure remains free from the melt sump.

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. However, it is also possible to install the screw cap on the vessel bottom 35 with a vertical axis of rotation. If necessary, the vessel can then be completely emptied via the closure.

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. The flow channel 24 does not necessarily have to be designed as a bore with a round cross section; a channel with z. B. elliptical cross-section - the large cross-sectional axis 40 lying in a plane containing the axis of rotation 20 - would result in a larger flow cross-section without increasing the angle of rotation required for the closure.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

673 239 PATENT CLAIMS

1. Twist lock for molten materials, in particular metal melts, with a closure body designed as a truncated cone, which is rotatably arranged in a stator and contains a flow channel which can be brought into a closed position and an open position by rotation, characterized in that the flow channel (24) of the Sealing body (21) runs between two orifices (26, 27) offset in the direction of the axis of rotation (20) in the circumferential surface (25) and the stator (11) has two outer surfaces (12, 13) extending from opposite ones that intersect the axis of rotation (20) Has recesses (14, 15) which communicate in the open position with one of the said mouths (26, 27).

2. Twist lock according to claim 1, characterized in that the mouths (26, 27) of the flow channel (24) are adjacent to the truncated cone surfaces (22, 23) of the closure body (21).

3. Twist lock according to claim 1 or 2, characterized in that the flow channel (24) is straight and the axis of rotation (20) intersects at an oblique angle.

4. Twist lock according to one of the preceding claims, characterized in that the two recesses (14, 15) in the stator (11) communicate with the respective mouths (26, 27) via differently large angles of rotation of the closure body (21).

5. Twist lock according to one of the preceding claims, characterized in that the large truncated cone surface (22) of the closure body (21) as the drive side and the small truncated cone surface (23) is intended for installation with contact with the melt.

6. Twist lock according to claims 4 and 5, characterized in that the drive-side recess (14) communicates over the larger angle of rotation than the melt-side recess (15).

7. As a truncated cone closure body (21) for a twist lock according to claim 1, with the lateral surface (25) coaxial axis of rotation (20) and a flow channel (24), characterized in that the flow channel (24) between two in the direction of the axis of rotation ( 20) offset mouths (26, 27) in the lateral surface (25).

8. Closure body according to claim 7, characterized in that the mouths (26, 27) of the truncated cone surfaces (22, 23) of the body are each adjacent.

9. Closure body according to claim 7 or 8, characterized in that the flow channel (24) is straight and the axis of rotation (20) intersects at an oblique angle.

10. Stator with a conical seat for receiving a closure body (21) according to claim 7, characterized in that the stator (11) has two recesses (14, 15) extending from opposite outer surfaces (12, 13) intersecting the axis of rotation (20). for communication with the mouths of the closure body flow channel (24).

11. Stator according to claim 10, characterized in that the recesses (14, 15) extend over differently sized circumferential angles of the seat surface.