CN109843472B - 用于检测金属熔体的水位的立管组件 - Google Patents

Abstract

本申请涉及立管组件(1)，其用于检测金属熔体(23)的水位。所提出的立管组件(1)包括：立管(2)，该立管具有：在该立管(2)的下部区域中的用于金属熔体(23)的入口(3)；在该立管(2)的上部区域中的用于金属熔体(23)的出口(5)；该立管(2)的壁中的开口(17)；和设计为长形空心体的气体管道(8)。气体管道(8)的内腔能与气源和压力测量设备连接。另外立管组件(1)具有贴靠在立管(2)的壁的外侧面上的底座(11)。底座(11)由贯通的并在第一通道端部与第二通道端部之间延伸的通道(18)穿过。第二通道端部通入立管(2)的壁中的开口(17)中。另外立管组件(1)具有夹紧圈(12)，该夹紧圈将立管(2)的壁和底座(11)围住并且为了密封而将底座(11)压向立管(2)的方向。气体管道(8)与底座(11)如下地连接，即，该气体管道(8)的内腔通入第一通道端部中。

Description

用于检测金属熔体的水位的立管组件

技术领域

本申请涉及一种用于检测金属熔体的水位的立管组件。另外，本申请还涉及一种具有立管组件的系统和一种计量给料炉。

背景技术

例如由公开文献DE 196 47 713 A1公知如下：在计量给料炉中设置一种用于检测液态金属的水位的系统。在这种情况下，在计量给料炉的立管壁中设置有孔。管的一端被压入或粘入这个孔中。此外，所述管与气源连接，通过该气源产生向着该管端部的方向和因此向着位于立管中的液态金属的方向的气流。另外，所述管与压力测量设备连接。孔与液态金属的水位之间的接近导致可通过压力测量设备测量的压力变化，这允许对立管中的金属熔体的水位进行检测。

发明内容

本申请的目的是：提出一种改进的立管组件。特别地本申请的目的是：提出一种立管组件，其允许对液态金属的水位进行检测并且通过该立管组件实现改进的密封效果。此外，特别是应该在较长时间运行计量给料炉的情况中实现提高的经济性。另外，本申请的目的是：提出一种相应有益的系统和一种相应有益的计量给料炉。

所述目的通过根据本发明的立管组件得以实现。另外，所述目的还通过根据本发明的系统和计量给料炉得以实现。

所提出的立管组件适于检测金属熔体的水位。该立管组件包括：立管，该立管具有：在该立管的下部区域中的用于金属熔体的入口；在该立管的上部区域中的用于金属熔体的出口；在该立管的壁中的开口；和设计为长形空心体的气体管道。该气体管道的内腔可与气源和压力测量设备连接。另外，立管组件具有贴靠在立管的壁的外侧面上的底座。该底座由贯通的并在第一通道端部与第二通道端部之间延伸的通道穿过。第二通道端部通入立管的壁中的开口中。另外，立管组件具有夹紧圈，该夹紧圈将立管的壁和底座围住并且为了密封将底座压向立管的方向。气体管道与底座如下地连接，即，该气体管道的内腔通入第一通道端部中。

另外，本申请涉及一种系统，其具有：如上和/或如下所述的立管组件；与气体管道的内腔连接的气源；以及与气体管道的内腔连接的压力测量设备。此外，本申请还涉及一种用于对金属熔体进行计量的计量给料炉。该计量给料炉包括如上和/或如下所述的立管组件。

通过气源、例如压缩空气源可以将气体通过气体管道的内腔、通道和开口吹入立管的内部中。在这种情况下，流动情况与立管内部中的金属熔体的水位相关联，因而气体管道内部中的压力情况与所述水位相关联。可以由压力测量设备检测压力情况并且由此能够推断出金属熔体的水位。压力测量设备可设置在气源与开口之间。

通过所提出的立管组件实现一种连接，该连接即使在由于必要时对立管组件反复的加热和冷却之故出现热应力和热膨胀时依然可靠地保持密封。在这种情况下，即使在较长时间使用计量给料炉的情况中也能够防止密封性减弱，如其例如可能在直接注入、压入或粘入立管壁中的开口中的气体管道中发生的那样。通过底座贴靠在立管的壁的外侧面上并且通过夹紧圈为了密封将底座压向立管的方向，产生在底座的密封面与立管的密封面之间的密封连接，所述立管的密封面构成立管外侧面的区域。在这种情况下，与已知的组件相比，能够产生比较大的密封面。此外，气体管道与底座密封地连接。为了这个目的，气体管道例如可以构成与底座的螺纹连接。在这种情况下，气体管道具有例如外螺纹，而底座则具有相应的内螺纹。作为可选方案或补充方案，气体管道也可以通过温度升高时的热膨胀与底座密封连接。例如一个或者所述气体管道的下端部的热膨胀系数为此可以大于底座的热膨胀系数。热膨胀系数是指体积膨胀系数和/或线膨胀系数。在这种情况下，在与温度相关的热膨胀系数的情况中参照室温时的值。

立管组件的模块化结构提高了经济性。通过所提出的立管组件特别是可以减少材料消耗。立管通常是磨损件。底座、夹紧圈和/或气体管道通常可简单松脱地与立管连接。所以能够通过简单方式将所述立管组件分解为零件，由此可以大大简化对计量给料炉的维护。当需要更换立管组件的各个零件时，立管组件的简单的装配和拆卸例如会是有益的。特别是可以规定：在更换磨损的立管之后，继续使用立管组件的另外的零件连同更换的立管。另外，当需要对立管组件的零件进行清洁时，所提出的立管组件可以带来益处。例如可能出现的是：立管的壁中的开口由于计量给料炉的运行而被由金属熔体构成的物质堵塞。在这种情况中，所提出的立管组件通过如下方式允许对开口的简单清洁，即，将夹紧圈和底座移除并且接着将开口疏通。接着能够以简单的方式重新装配立管组件。

在典型的实施方式中，立管组件包括法兰，该法兰在立管壁中的开口上部与立管连接。立管组件可以经由该法兰与计量给料炉的壁连接。立管典型地插入计量给料炉的壁中的开口中并且接着经由法兰与该壁连接。由此能够通过特别简单的方式更换立管并且能够附加地使对立管组件的维护更加容易。

气体管道典型地穿过法兰，并且气源和压力测量设备典型地在法兰上部与该气体管道连接。气体管道例如是管。气体管道可以含有金属、特别是钢或者由其制成。在典型的实施方式中，气体管道构造为一体的。

此外，底座可以具有比立管的壁更大的热膨胀系数。由此实现了：在对立管组件加热时由于底座的热膨胀之故将底座的密封面可靠地压向立管的壁的外侧面，从而保障了可靠的密封效果。底座可含有金属、特别是钢和/或陶瓷或者由其制成。在典型的实施方式中，底座构造为一体的。底座典型地为基本上方形的。然而许多另外的形状同样是适宜的。

立管组件在典型的实施方式中设计为：夹紧圈向底座上的压紧能够通过如下方式自主再调节，即，该夹紧圈和/或另外的元件在立管组件被加热时由于重力和夹紧圈的热膨胀之故而相对底座和/或所述开口滑移。通过这种方式在对立管组件反复加热和冷却之后也能够保障良好的夹紧效果。由于加热的原因，夹紧圈和/或所述另外的元件典型地处于更低的位置。所述另外的元件例如可以是楔形的。所述另外的元件可设置在夹紧圈与底座之间和/或在夹紧圈与立管之间。

也可以规定：夹紧圈和底座以相应的接触面相互紧靠。夹紧圈与底座的接触面如下地倾斜，即，接触面在该接触面的下部区域中比在该接触面的上部区域中距离立管的中轴线更远。

夹紧圈在一些实施方式中可以具有比立管的壁更大的热膨胀系数。在此，在对立管组件进行加热时，夹紧圈的膨胀大于立管的膨胀。例如夹紧圈的热膨胀系数可以相当于立管的壁的热膨胀系数的两倍、特别是五倍。在典型的实施方式中，夹紧圈由金属、特别是由钢制成。在典型的实施方式中，夹紧圈构造为一体的。夹紧圈典型地构成封闭的环，然而在一些实施方式中也可以是部分开放的。夹紧圈典型地为圆形。然而也可以考虑其它形状。例如夹紧圈可具有基本上矩形的或正方形的形状。夹紧圈典型地贴靠在立管的壁的外侧面上、特别是在立管的背离底座的那侧上。

由于夹紧圈与底座的接触面是倾斜的，所以存在以下可能性：在经加热的立管组件中膨胀的夹紧圈由于重力之故向下滑动并处于底座上的较低的位置。通过这种方式实现了夹紧效果的自主再调节，在该再调节中即使在对立管组件反复进行加热和冷却的情况中夹紧圈也将底座的密封面可靠地压向壁的外侧面。此外，由于倾斜的接触面可以通过如下方式使立管组件的装配更加容易，即，在装配时将夹紧圈从上部套到底座上并使其处于该底座上。

夹紧圈的接触面和底座的接触面典型地以小角(schwacher Winkel)倾斜。接触面可相对立管的中轴线的方向倾斜至少0.5度、优选至少1度，和/或最大45度、优选最大10度、特别优选最大5度。典型的角在这种情况下为3度。

在一些实施方式中可以设置有导管。在这种情况下，第二通道端部可通入该导管的内部中。在一些实施方式中，导管至少部分插入所述开口中。所述导管的端部例如可以与立管的内壁齐平或者甚至伸入到立管的内腔中。即使在导管或其它元件插入所述开口的情况中，第二通道端部也通入所述开口中。在这种情况下，开口的内壁没有必要同时构成流动通道的壁，该流动通道构造在立管的内腔与气源之间。也可以规定：壁中的开口和/或通道在底座的密封面的那侧上扩宽。所述导管可以插入一个或者多个相应的扩宽部中。这种实施方式允许立管组件的特别简单的装配，在所述立管组件中所述导管保障的是：壁中的开口与通道对准。

立管通常具有良好的耐温度变化性。在典型的实施方式中，立管是陶瓷管。立管可包含钛酸铝或由钛酸铝制成。

计量给料炉可以具有与压力测量设备连接的控制单元。该控制单元可设置为用于根据由压力测量设备提供的压力信号对液态金属进行计量。在用于运行计量给料炉的相应方法中借助所述压力信号对液态金属进行计量。

控制单元例如能够与气动单元可连接或已连接。气动单元典型地设置为，控制计量给料炉内部中的压力。通过对压力的这种控制，能够以本身已知的方式进行对金属熔体的计量，也就是说，控制液态金属从出口中流出的量。

立管壁和/或通道壁中的开口的直径在典型的实施方式中为至少0.5mm和/或最高5mm、例如2mm。

相互接触的底座和立管的密封面为了可靠的密封效果可以具有小的粗糙度。例如可以规定：底座的密封面和/或立管的密封面具有最高6μm、优选最高3μm的平均粗糙度(R_a)、例如1.6μm。

附图说明

下文借助插图对实施例进行说明。附图示出：

图1是立管组件的横剖视图；

图2是立管组件的区域的放大图；

图3是夹紧圈和底座的示意图；

图4是计量给料炉包括立管组件的示意性横剖视面。

具体实施方式

图1示出立管组件1。该立管组件1包括立管2和设置为如下地插入计量给料炉上侧上的开口中，即，该立管2的下端部伸入计量给料炉中并且伸入必要时位于该计量给料炉中的金属熔体中。立管2在典型的实施方式中由钛酸铝制成。

立管2在下端部上具有入口3。熔体通过该入口3到达立管2的内部4中。立管2在上端部上具有出口5和排出槽6。为了对熔体进行计量，可提高计量给料炉内部中的压力，使得立管2的内部4中的熔体上升并且通过出口5流出并到达排出槽6中。为了将立管组件1紧固在计量给料炉的壁上，该立管组件1具有法兰7，该法兰在立管2的上部区域中环形地环绕立管2的壁并且该法兰与立管2的壁连接。法兰7可以与计量给料炉的壁连接。

此外，立管组件1具有气体管道8。该气体管道8是钢管，该钢管在所示出的实例中基本上平行于立管2的中轴线9定向并且设置在立管2的外部。气体管道8穿过法兰7并且由此在立管组件1应用在计量给料炉中的情况中将该计量给料炉的内部与该计量给料炉的外部相连。气体管道8在该气体管道的上端部上具有接口10，其用于与压力测量装置和压缩空气源连接。

气体管道8的下端部具有外螺纹，该外螺纹与由底座11形成的内螺纹螺纹连接。底座11贴靠在立管2的壁的外侧面上。底座11例如由钢制成。在一些实施方式中可以规定：底座11的材料比气体管道8的材料具有更小的热膨胀系数。底座11和立管2的一个区域由夹紧圈12围住，该夹紧圈可以由钢制成并且该夹紧圈将底座11压向立管2的方向。夹紧圈12在立管2的壁的背离底座11的区域中贴靠在立管2上。

图2示出了立管组件1在图1中标注附图标记26的区域的放大图。重复的特征在这个和后续的插图中标注同样的附图标记。夹紧圈12以接触面13贴靠在底座11的接触面14上。这些接触面13、14并非平行于立管2的中轴线9延伸而是以弱角倾斜，例如以3度的角。

底座11以密封面16贴靠在立管2的壁的密封面15上。这些密封面15、16设计为比较平滑的并且例如分别具有1.6μm的粗糙度值Ra。

立管2在密封面15的区域中具有贯通的开口17。这个开口17设计为台阶式的孔。开口17的面朝立管2的内部4的直径为例如2mm，其中，开口17向着底座11的方向扩宽。

底座11具有通道18，该通道与气体管道8的内腔输送气体地连接。通道18穿过底座11并且通入立管2的开口17中。因此气体管道8的内腔直到接口10为止与立管2的内部4输送气体地连接。

通道18在面朝立管2的端部上是扩宽的。例如由钢制成的导管19插入通道18的和立管2的开口17的扩宽的区域中。为了更加容易地装配立管组件1，附加地设置有销钉20，该销钉插入底座11的和立管2的对准的盲孔中。

图3示出了底座11和夹紧圈12的示意性俯视图。此外示出了立管2的外壁。

图4示出了立管组件1与计量给料炉21的示意图。在所示出的实例中，计量给料炉21的内部22部分地填充有金属熔体23、例如铝熔体并且施加有压力。为了检测立管2中金属熔体23的水位，气体管道8的接口10与压力测量装置24和气源25、例如压缩空气源连接。通过气源25产生向着立管2的开口17的方向的气流。压力测量装置24检测气体管道8内部中的压力。这个压力取决于金属熔体23的水位。当金属熔体23例如将开口17覆盖时，通常通过压力测量装置24检测压力上升。

压力测量装置24附加地与未示出的控制单元连接，该控制单元典型地包括微处理器。压力测量装置24将通过该压力测量装置24求得的压力信号发送给控制单元。该控制单元设置为根据由压力测量装置24接收到的压力信号对计量给料炉21的内部22中的压力进行控制。通过这种方式，可以调节从出口5中流出的金属熔体的量并且由此调节金属熔体的计量给料。

仅在实施例中公开的不同实施方式的特征能够相互组合并且单独地得到权利保护。

Claims (19)

1.用于检测金属熔体(23)的水位的立管组件(1)，该立管组件包括：

立管(2)，该立管具有：在该立管(2)的下部区域中的用于金属熔体(23)的入口(3)；在该立管(2)的上部区域中的用于金属熔体(23)的出口(5)；在该立管(2)的壁中的开口(17)；和设计为长形空心体的气体管道(8)，其中，气体管道(8)的内腔能够与气源(25)和压力测量设备(24)连接，

其特征在于：

设置有贴靠在立管(2)的壁的外侧面上的底座(11)，该底座(11)由贯通的并在第一通道端部与第二通道端部之间延伸的通道(18)穿过，其中，所述第二通道端部通入立管(2)的壁中的开口(17)中，

并且设置有夹紧圈(12)，该夹紧圈将立管(2)的壁和底座(11)围住并且为了密封而将底座(11)压向立管(2)的方向，

其中，气体管道(8)与底座(11)如下地连接，即，该气体管道(8)的内腔通入所述第一通道端部中。

2.根据权利要求1所述的立管组件(1)，其特征在于：设置有法兰(7)，该法兰在立管(2)的壁中的开口(17)上部与该立管(2)连接，并且立管组件(1)经由该法兰能够与计量给料炉(21)的壁连接。

3.根据权利要求1或2所述的立管组件(1)，其特征在于：夹紧圈(12)具有比立管(2)的壁更大的热膨胀系数。

4.根据权利要求1或2所述的立管组件(1)，其特征在于：底座(11)具有比立管(2)的壁更大的热膨胀系数。

5.根据权利要求1或2所述的立管组件(1)，其特征在于：夹紧圈(12)向底座(11)上的压紧能够通过如下方式自主再调节，即，该夹紧圈(12)和/或另外的元件在立管组件(1)被加热时由于重力和夹紧圈的热膨胀之故相对底座(11)和/或开口(17)滑移。

6.根据权利要求1或2所述的立管组件(1)，其特征在于：夹紧圈(12)和底座(11)以相应的接触面(13，14)相互贴靠，其中，夹紧圈(12)的和底座(11)的接触面(13，14)如下地倾斜，即，接触面(13，14)在这些接触面(13，14)的下部区域中比在这些接触面(13，14)的上部区域中距离立管(2)的中轴线(9)更远。

7.根据权利要求6所述的立管组件(1)，其特征在于：接触面(13，14)相对立管(2)的中轴线(9)的方向倾斜至少0.5度和/或最大45度。

8.根据权利要求7所述的立管组件(1)，其特征在于：接触面(13，14)相对立管(2)的中轴线(9)的方向倾斜至少1度。

9.根据权利要求7或8所述的立管组件(1)，其特征在于：接触面(13，14)相对立管(2)的中轴线(9)的方向倾斜最大10度。

10.根据权利要求1或2所述的立管组件(1)，其特征在于：设置有导管(19)，其中，所述第二通道端部通入该导管(19)的内部中。

11.根据权利要求1或2所述的立管组件(1)，其特征在于：立管(2)是陶瓷管。

12.根据权利要求1或2所述的立管组件(1)，其特征在于：立管(2)包括钛酸铝。

13.根据权利要求1或2所述的立管组件(1)，其特征在于：底座(11)含有金属和/或陶瓷或者由其制成。

14.根据权利要求13所述的立管组件(1)，其特征在于：底座(11)含有钢。

15.根据权利要求1或2所述的立管组件(1)，其特征在于：所述夹紧圈(12)由金属制成。

16.根据权利要求15所述的立管组件(1)，其特征在于：所述夹紧圈(12)由钢制成。

17.具有根据权利要求1至16之任一项所述的立管组件(1)的系统，该系统包括：与气体管道(8)的内腔连接的气源(25)以及与所述气体管道(8)的内腔连接的压力测量设备(24)。

18.用于对金属熔体(23)进行计量的计量给料炉(21)，该计量给料炉包括根据权利要求1至16之任一项所述的立管组件(1)或者根据权利要求17所述的系统。

19.用于对金属熔体(23)进行计量的计量给料炉(21)，其特征在于：设置有根据权利要求17所述的系统以及与压力测量设备(24)连接的控制单元，该控制单元设置为用于根据由所述压力测量设备(24)提供的压力信号对液态金属进行计量。

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