CS209476B2 - Elastic element of the slide valve closure of the pouring ladles - Google Patents

Description

(54) Pružný prvek šoupátkového uzávěru licích pánví

Vynález řeší problém zvýšení životnosti a provozní spolehlivosti pružných prvků, jež přitlačují spodní posuvnou keramickou desku šoupátkového uzávěru k vrchní pevné keramické desce tohoto uzávěru, což je základní podmínkou těsnosti tohoto šoupátkového uzávěru.

Problém je řešen tím, že pružný prvek obsahuje uzavřenou, plynem naplněnou válcovou komoru s opěrnou plochou, která je vytvořena buď na čele pístu, uspořádaného uvnitř tuhé uzavřené, plynem naplněné válcové komory, nebo na vrchní straně čelní desky uzavřené, plynem naplněné válcové komory, jejíž plášť je tvořen plášťovým kovovým vlnovcem. Se stoupající teplotou se plyn uvnitř uzavřené válcové komory rozpíná a přítlačná síla pružného prvku vzrůstá. Je celá řada provedení takového pružného prvku.

Vynález Je vhodný pro modernizaci šoupátkových uzávěrů licích pánví.

VJ·· sg. 2 O 9 4 7 6

Vynález - se týká -pružného prvku šoupátkového uzávěru licích pánví pro tekuté kovy, zvláště pro -ocel, - složeného z pevné vyjímatelné - keramické desky a pod ní umístěné posuvné keramické desky, uchycené vyjímatelně v ocelovém posuvném rámu se spodní keramickou výlevkou, přičemž posuvná -keramická -deska je přltlačována -k pevné keramické desce pružnými prvky.

Takto vytvořené šoupátkové uzávěry jsou trvanlivé. Průtočné kanály v pevné i v posuvné keramické desce. - a i v dolní - výlevce jsou -ohraničeny keramickou hmotou, která je jak mechanicky pevným, tak i tepelně odolným materiálem. - Jak keramická pevná deska, tak i posuvná keramická deska -s keramickou -spodní výlevkou a při děleném provedení posuvné keramické desky i keramická spodní výlevka sama, vytvořená -samostatně, jsou snadno vyměnitelné v případě jejich - - poškození nebo nadměrného -opotřebení.

Pro bezpečnou funkci šoupátkového uzávěru, jakož i pro dlouhou životnost keramické pevné -desky, keramické posuvné desky a -keramické spodní výlevky, je důležité správné - - - přitlačování . - keramické - posuvné desky a keramické -spodní výlevky -na čelní plochu - - keramické pevné -desky pomocí pružných - prvků. Tyto· pružné prvky mají jednak zabezpečit dostatečně velikou přítlačnou sílu, která je nutná při plné licí - pánvi, kdy na šoupátkový uzávěr působí velký hydrostatický tlak tekutého kovu, jednak zajistit, aby velikost přítlačné síly nepřekročila mez, která by mohla poškodit keramickou pevnou desku -nebo keramickou posuvnou desku zejména tehdy, když na -styčných plochách -mezi keramickými deskami vzniknou - vlivem provozu nerovnosti.

Pro- vyvození potřebné přítlačné -síly -se používají pružné prvky, u nichž- - je přítlačná síla vyvolávána -vinutou pružinou, - umístěnou pod zesílenou hlavou čepu. Celní - plocha hlavy čepu podchycuje, podepírá -a předepíná keramickou posuvnou - desku, případně keramickou - spodní - výlevku. Takto vytvořené pružné prvky splňují podmínky pro -rozsah vytvářeného' -tlaku a při -omezeném zdvihu čepu lze - keramickou posuvnou desku snadno vyměňovat. Praxe však ukázala, že vlastnosti pružin -se působením žáru časem mění a jejich přítlačná síla se zmenšuje. Proto- je nutho- pružné prvky za provozu kontrolovat a vyměňovat po poměrně krátké -době.

Této nepříznivé okolnosti se čelí tím, že vinuté pružiny se vyrábějí - z pružinových ocelí, - odolných - proti vysokým teplotám, přídavným chlazením pružných prvků, - jakož i vytvářením - - - malých styčných ploch - - mezi pružným prvkem a pohyblivou keramickou deskou, aby se snížilo množství převáděného -tepla. Tím - se trvanlivost pružných prvků poněkud prodlouží, avšak nikoliv podstatně.

Jiným známým- řešením, jímž se· -má -obejít ztráta pružnosti vinutých pružin, je použití pružných plynových prvků, jež jsou tvořeny známými tlakovými válci, -napojenými na tlakový zásobník. Rovněž je- známo - použití hydraulických válců ve funkci pružných - prvků. - V obou případech nejsou příslušná těsnění přizpůsobena vysokým provozním -teplotám. Příslušná - tlaková - vedení jsou nákladná, -ztěžují údržbu i -kontrolu, zejména pak výměnu. Použití tlakových zásobníků, umožňující -strmou -charakteristiku pružení, značně komplikuje - celé zařízení.

Účelem -vynálezu je odstranit - uvedené nedostatky. - Úkolem vynálezu je -vytvořit pružný prvek šoupátkového - uzávěru licích pánví pro - tekuté kovy, zejména ocel, zajišťující dlouhodobě -spolehlivý provoz šoupátkového uzávěru, bez nutnosti - tento pružný prvek často kontrolovat, případně často- měnit. Snadná - - vyměnitelnost jednotlivých - pružných prvků -musí být zachována.

Úloha je- řešena vytvořením pružného- prvku šoupátkového uzávěru licích pánví pro tekuté kovy, zejména pro- ocel, sleženého z pevné vyjímatelné keramické desky -a pod ní umístěné posuvné keramické - desky, uchycené vyjímatelně v ocelovém posuvném rámu, se spodní keramickou - výlevkou, přičemžposuvná keramická deska je přitlačována - k pevné - - keramické desce pružnými prvky, vloženými -doi kluzného- rámu, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom·, že pružný prvek obsahuje uzavřenou, plynem naplněnou válcovou -komoru a -opěrnou plochu, -axiálně -odpruženou -tlakem plynu v uzavřené, plynem naplněné válcové komoře.

Konkrétní provedení pružných prvků po^dle vynálezu -může být velmi rozmanité.

Podle jednoho· z možných provedení vynálezu - je uvnitř - uzavřené, - - plynem naplněné válcové - - komory, která - je tuhá, - uložen -axiálně vedený píst, jehož - tělo vyčnívá nad čelnídesku - uzavřené, - plynem - -naplněné - válcovékomory a na jehož čele je vytvořena, opěrná plocha.

Dokonalé utěsnění pístu je podle vynálezu zajištěno tím, - že píst je plynotěsně - utěsněn kovovým vlnovcem, - jehož dolní konec - - - - je spojen - s dolním koncem - pístu - - a horní -konec s čelní - deskou uzavřené, plynem - naplněné válcové - - komory. Tělo - - pístu - - je přitom - - podle' vynálezu - souosé - s kovovým vlnovcem a volný konec těla pístu - - je -osazen a veden- otvorem v -čelní - desce uzavřené, plynem naplněné válcové komory.

Pro- přesné -- vedení - pístu - - je podle - vynálezu . -: uzavřená, plynem -naplněná - válcová - - komora opatřena základní deskou,- do - níž je vsazenvodicí čep -pro- vedení pístu.

Zvláště jednoduché provedení pružného prvku je podle - vynálezu vytvořeno -tak, - - - že uzavřená, plynem naplněná válcová komora je složena ze -základní desky a -čelní desky s opěrnou plochou, jež jsou vzájemně plynotěsně spojeny plášťovým kovovým vlhnovcem.

Zdvih takto vytvořeného pružného prvku je podle vynálezu omezen tím, že základní deska a čelní deska jsou vzájemně spojeny ohebným kovovým· vláknem.

Ochranu takového pružného prvku je možno podle vynálezu vytvořit tím, že na základní desce je upevněna plášťová trubka okolo plášťového kovového vlnovce. Přitom podle vynálezu je plášťová trubka výhodně kruhovým vedením čelní desky.

-J-estě dokonalejší vzájemné vedení obou desek je podle vynálezu vytvořeno tím, že z dvojice desek, tvořených základní deskou a čelní deskou vždy jedna je opatřena vzpěrou a druhá vodicí trubkou, uspořádanou okolo vzpěry, přičemž vzpěra i vodicí trubka jsou upevněny na vzájemně k sobě přivrácených stranách základní desky a čelní desky, jsou vzájemně soustředné a volný konec vzpěry je zasunut do otvoru vodicí trubky.

Prosnazší plnění uzavřené válcové komory plynem je tato komora podle vynálezu - opatřena - - základní - deskou, v níž je buď vytvořen plnicí otvor, uzavřený uzávěrem, nebo je opatřen tlakovou přípojkou pro přived tlakového- - plynu.

Jako- pružící médium lze podle -vynálezu použít buď inertní plyn, například dusík, .nebo· argon, nebo páry kapaliny, jejíž bod varu je nad teplotou -okolní atmosféry, avšak pod provozní - teplotou -šoupátkového uzávěru.

Pružný prvek - šoupátkového uzávěru licích pánví - - na tekuté kovy, zvláště - ocel, vytvořený podle vynálezu, má tu výhodu, že je- odolný --vůči -vysokým - provozním teplotám, jeho výrobní náklady jsou přiměřené a lze jím snadno - manipulovat. - Další jeho výhoda spočívá v tom, - že -síly, jež se projevují při jeho nasazování, jsou podstatně menší, než -síly dosahované při vlastním provozu.

Příklady- - provedení pružného- prvku šoupátkového - uzávěru -lících - pánví na tekuté kovy, vytvořeného- podle vynálezu, - jsou uvedeny na výkresu, kde na Obr. 1 je znázorněn šoupátkový uzávěr v řezu, -na obr. 2 pružný prvek, -opatřený pístem, zobrazený v řezu, a na -obr. - 3 pružný; prvek, opatřený plášťovým kovovým vlnovcem, zobrazeným rovněž v řezu.

Na -spodku - licí pánve 1 je pomocí montážní desky 2 upevněn šoupátkový uzávěr 3, jehož těleso -4 je k montážní desce 2 -přitlačeno n-eznáz-orněným závěsem.

V tělese - 4- šoupátkového - uzávěru 3 je uložen kluzný - rám 5, posuvný podélně, do nějž je vložen - plechový límec 6, obepínající keramickou - spodní výlevku 7. V kluzném -rámu 5 - Je rovněž vložen -ocelový posuvný rám8, - v němž Je usazena keramická - posuvná deska 9. Ve - vybíráních kluzného rámu 5 - Jsou usazeny pružné prvky 10, které svými hlavami podepírají - Jednak přírubu plechového límce 6, jednak -ocelový posuvný -rám 8. Tímpředepínají keramickou -spodní výlevku 7 proti keramické posuvné desce 9 a keramickou posuvnou desku 9 směrem k výtokovému otvoru licí pánve 1, pod níž je- uspořádána keramická pevná deska 12, zatmele-ná do ocelového rámu 11. Pružné prvky 10 přitla čují keramickou posuvnou desku 9 ke keramické pevné desce 12 tak, že kluzné plochy obou keramických -desek na sebe přiléhají. Keramická spodní výlevka 7 je utěsněna vzhledem ke- keramické posuvné desce 9 pomocí .kruhového pera a drážky. Stejně je utěsněna keramická pevná deska 12 - vzhledemk výtokovému otvoru licí pánve - 1.

Šoupátkový - uzávěr 3 je zespoda kryt - ochrannou deskou. Těleso· 4 šoupátkového závěru 3 i kluzný rám 5 jsou opatřeny připojovacími prvky pro upevnění neznázorněného -hydraulického válce, který je použit - jako posouvací ústrojí.

Pružný prvek, vytvořený - podle - - prvního příkladu provedení, znázorněného -na obr. 2 je- v kluzném Támu 5 uložen tak, že zasahuje -do kruhového vybírání v jeho základové desce 13 -a opírá se - o- prstencové osazení, - v ní vytvořené. Uzavřená, - plynem - naplněná' válcová komora pružného prvku- je tvořena plášťovou -trubkou 14, k níž je zespoda při- vařena základní -deska 15 a -svrchu čelní - - des-.- / ka 16. Uvnitř uzavřené, plynem - naplněné válcové komory je volně vložen píst 17, jehož tělo 18 je na volném konci 2fl ooazeno. Na čele volného -konce 28 těla 18 pístu 17 je vytvořena opěrná plocha 19. Osazením- volného konce 20 vzniká na těle 18 pístu 17 mezikruží. Volný - konec 20 těla 18 pístu - 17. prochází -otvorem 21, vytvořeném v zesílené'části čelní -desky 16. Pro utěsnění pístu - 17 je k vnitřní straně čelní -desky 16 plynotěs- ně připevněn jeden konec kovového- vlnovce 22, jehož druhý konec je rovněž plynotěsně připojen -k dolnímu konci těla 18 pístu 17. Prostor mezi kovovým vlnovcem 22 -a plášťovou trubkou 14, jakož i mezi dolním čelem pístu 17 a základní deskou 15, je naplněn inertním plynem pod tlakem plnicím otvorem 24, vytvořeným v základní desce 15 a uzavřeným uzávěrem 23. Tlak inertního plynu vytlačuje píst 17 -směrem· ven. Pokud pružný prvek není zatížen, vysune -se volný konec 20 těla - 18 pístu 17 dvorem - - 21 v čelní desce 16 natolik, až - - mezikruží na těle 18 pístu - 17, vzniklé osazením jeho· volného konce 20, dosedne zevnitř -na -čelní desku 16.

Při provozu dolehne neznázorněný plechový límec keramické dolní výlevky, nebo ocelový posuvný rám 8 keramické posuvné desky 9 -na opěrnou plochu 19, čímž -se - píst 17 zatlačí zpět a -mezikruží na tělu - 18 se vzdálí od čelní desky 16. Vlivem tepla, - přenášeného -z licí pánve 1, stoupá tlak plynu uvnitř pružného prvku, čímž -stoupá přítlačná síla pružného prvku na provozní - - hodnotu. - Pružný prvek není tedy nutno - chladit, ani - chránit před vlivem- teploty. - Šoupátkový uzávěr lze - uzavřít -snáze, než při - - použití pružných prvků s pružinami, protože přítlačná -síla pružného prvku, vytvořeného podle vynálezu, vzrůstá v závislosti na teplotě podle - stavové rovnice plynu.

Pružný prvek, vytvořený podle vynálezu lze různě obměňovat. Nejčastěji bývá pružný prvek plněn dusíkem. Je možno použít i jiného- .inertního plynu, například argonu. Rovněž je možno použít kapaliny, jejíž bod varu je mezi teplotou okolní atmosféry a provozní teplotou šoupátkového- uzávěru, takže pružný prvek je naplněn jejími parami. Objem plynu či par uvnitř pružného prvku je poměrně značný - a může být ještě dále zvětšen, je-li -čelní deska tenká. Velký objem plynu způsobuje, že charakteristika pružení je přibližně přímková. Kovový vlnovec 22 je vytvořen z pružného, vůči korozi odolného materiálu, například z nitroceli. Při vhodné volbě průměru těla 18 pístu 17 se zabrání . styku vln kovového - vlnovce 22 s tělem 18 a -zabrání se přílišnému vydutí jeho- vln.

Zvláště jednoduché provedení pružného prvku 29, znázorněné -na obr. 3, vznikne, když uzavřená, -plynem -naplněná válcová komora je tvořena základní -deskou 25 a čelní deskou 26, jež jsou vzájemně plynotěsně spojeny plášťovým kovovým vlnovcem

27. Celní -deska 26 plní přitom funkci -opěrné plochy -a -podepírá -ocelový posuvný rám 8 keramické posuvné desky 9. Aby při odlehčení pružného prvku 29 se plášťový kovový vlnovec 27 -nadměrně nevytáhl a -nedeformoval, jsou -základní -deska 25 a čelní 26 vzájemně spojeny -ohebným kovovým vláknem

28, jež omezuje jejich maximální vzájemnou vzdálenost. V základové desce 25 je· vytvořen plnicí -otvor 30, zavřený uzávěrem 31.

Pružný prvek, vytvořený - podle vynálezu, v provedení pružného prvku 29, znázorněného- na obr. 3, pracuje takto: Při -vnitřní ploše základní -desky 25 a čelní - desky 26 o velikosti -cca 0,9 -cm2 a plnicím přetlaku 2,95 MPa za teploty vnějšího prostředí, je kovové ohebné vlákno 28 namáháno silou 2,04 kN. Při -nasazení pružných prvků 29 do kluznéhoi rámu 5 a uzavření posuvného uzávěru se pružný prvek 29 · stlačí o 8,5 mm. Zmenšením objemu vznikne adiabatická komprese inertního plynu v pružném - prvku 29. Při stálé vnější teplotě -se tato- komprese může blížit kompresi izotermické. Tím stoupne vnitřní přetlak z -2,95 MPa na 3,68 MPa a předepínací -síla pružného prvku 29 z 2,04 kN - na 2,56 kN. Při uvedení licí pánve 1 do provozu stoupne teplota pružného prvku 29 z 293 K na 573 K, takže přetlak inertního plynu vzroste na 7,2 MPa a předepínací síla -na- 5,0 kN.

Z tohoto příkladného popisu funkce vyplývají přednosti pružného prvku, vytvořeného podle vynálezu. Při potřebné předepínací síle, například 5,0 kN, lze šoupátkový uzávěr zasouvat při přibližně poloviční předepínací síle pružného prvku. Není třeba -činit žádné úpravy pro chlazení pružného- prvku. Tepelným namáháním přítlačná -síla pružného prvku nejen -že neklesá, ale vzrůstá. Počet zkoušek pružných prvků za provozu lže podstatně snížit -a výměna pružných prvků není častá.

Protože pružný prvek je - ze - všech stran obklopen vybráním v kluzném rámu 5, je nebezpečí vzniku poškození pružného- prvku vnějšími vlivy minimální. Vzhledem k malým rozměrům pružného- prvku je snadné splnit bezpečnostní předpisy pro tlakové nádoby tak -malých -rozměrů. Podstatná výhoda je v tom, že pružné prvky jsou kompaktního provedení, navzájem nezávislé a snadno vyměnitelné. Rozměry pružných prvků, -vytvořených podle vynálezu, lze přizpůsobit -rozměrům dosud používaných pružných prvků pružinových, a tak -osadit již -existující šoupátkové uzávěry pružnými prvky podle vynálezu bez Jakýchkoliv úprav již exitu jících šoupátkových uzávěrů.

Je rovněž možné vybavit pružné - prvky podle vynálezu tlakovými přípojkami, spojenými s ústředním zdrojem tlakového- plynu. Použití pružných prvků -s individuální náplní inertního plynu nebo par je však - jednodušší a levnější.

Je - možno- vytvořit řadu různých provedení pružných prvků podle vynálezu. Tak například pružný prvek 29, znázorněný - na obr. 3 je možno vytvořit tak, že plášťový kovový vlnovec 27 se pohybuje ve vybrání kluzného - rámu 5 -s -malou vůlí, přičemž - - toto vybrání je vyloženo pouzdrem- se zvláště hladkým vnitřním povrchem. Rovněž je možno pružný prvek 29 opatřit vlastní· plášťovou -trubkou, spojenou -se záhadní deskou 25. Celní deska 26 -může být přitom vedena v plášťové trubce nebo -stěnami - vybrání v kluzném rámu 5. Pak může mít plášťový kovový vlnovec 27 -větší vzdálenost od vnitřní plochy plášťové trubky, případně vybrání - v kluzném - -rámu 5. Rovněž tělo 18 pístu 17 je možno -vytvořit tak, aby bránilo vybočení kovového vlnovce 22.

Jsou -možné ještě další úpravy prostředků, jež vedou pružný prvek, případně omezují jeho- zdvih. - Pokud ohebné kovové vlákno 28 •není příliš namáháno, je možno jeho- konce uchytit v kapsách, vytvořených na vnitřních stranách základní desky 25 a -čelní -desky - 26. Rovněž je možno z dvojice desek, tvořených základní deskou 25 -a čelní -deskou , 26, vždy jednu opatřit vzpěrou, kdežto druhou vodicí trubkou, uspořádanou okolo vzpěry, - přičemž vzpěra i vodicí trubka jsou upevněny -na vzájemně k sobě přivrácených - stranách - základní - desky 25 a čelní desky 26, jsou - vzájemně soustředné -a -volný konec vzpěry je zasunut do otvoru vodicí trubky. Vodicí trubku lze- využít i ke středění - plášťového kovového vlnovce - 27, případně k omezení zdvihu -pružného prvku 29.

Claims (14)

1. PŘEDMĚT vynálezu

   1. Pružný prvek šoupátkového uzávěru^ licích pánví pro tekuté kovy, zvláště pro* ocel, složeného z pevné vyjímatelné ke- j ramické desky a pod ní umístěné posuvné keramické desky, uchycené vyjímatelně v ocelovém posuvném rámu, se spodní keramickou výlevkou, přičemž posuvná keramická deska je přetlačována к pevné keramické desce pružnými prvky, vloženými do kluzného rámu, vyznačující se tím, že pružný prvek (10, 29) obsahuje uzavřenou, plynem naplněnou válcovou komoru a opěrnou plochu (19), osově odpruženou tlakem plynu v uzavřené, plynem naplněné válcové komoře.
2. 2. Pružný prvek podle bodu 1, vyznačující se tím, že uvnitř uzavřené, plynem naplněné válcové komory, která je tuhá, je uložen píst (17), vedený osově_ó jehož tělo (18) vyčnívá nad čelní desku (16) uzavřené, plynem naplněné válcové komory a ina jeho čele je vytvořena opěrná plocha (19).
3. 3. Pružný prvek podle bodu 2, vyznačující se tím, že píst (17) je plynotěsně utěsněn kovovým vlnovcem (22), jehož doliní konec je plynotěsně spojen s dolním koncem pístu (17) a horní konec je rovněž plynotěsně spojen s čelní deskou (16) uzavřené, plynem naplněné válcové komory.
4. 4. Pružný prvek podle bodu 3, vyznačující se tím, že tělo (18) pístu (17) je souosé s kovovým vlnovcem (22) a volný konec (20) těla (18) pístu (17) je veden otvorem (21) v čelní desce (16) uzavřené, plynem naplněné válcové komory.
5. 5. Pružný prvek podle bodů 2 až 4, vyznačující se tím, že uzavřená, plynem naplněná válcová komora je opatřena základní deskou (15), do níž je vsazen vodicí čep pro vedení pístu (17).
6. 6. Pružný prvek podle bodu 1, vyznačující se tím, že uzavřená, plynem naplněná válcová komora se skládá ze základní desky (25) a čelní desky (26) s opěrnou plochou, jež i jsou navzájem plynotěsně spo jeny plášťovým г kovovým vlnovcem (27).

   !·
7. 7. Pružný prvek podle bodu 6, vyznačující se tím, že základní deska (25) a čelní deska (26) jsou vzájemně spojeny ohebným kovovým vláknem (28).
8. 8. Pružný prvek podle bodů 6 a 7, vyznačující se tím, že na základní desce (25) je upevněna plášťová trubka okolo plášťového kovového vlnovce (27).
9. 9. Pružný prvek podle bodu 8, vyznačující se tím, že plášťová trubka je kruhovým vedením čelní desky (26).
10. 10. Pružný prvek podle bodu 6, vyznačující se tím, že z dvojice desek, tvořených základní deskou (25) a čelní deskou (26), vždy jedna je opatřena vzpěrou a druhá vodicí trubkou, uspořádanou okolo vzpěry, přičemž vzpěra i vodicí trubka jsou upevněny na vzájemně к sobě přivrácených stranách základní desky (25) a čelní desky (26), jsou vzájemně soustředné a volný konec vzpěry je zasunut do otvoru vodicí trubky.
11. 11. Pružný prvek podle bodů 1 až 10, vyznačující se tím, že v základní desce (15, 25) je vytvořen plnicí otvor (24, 30), uzavřený uzávěrem (23, 31).
12. 12. Pružný prvek podle bodů 1 až 10, vyznačující se tím, že uzavřená, plynem naplněná válcová komora, je opatřena tlakovou přípojkou pro přívod tlakového plynu.
13. 13. Pružný prvek podle bodů 1 až 11, vyznačující se tím, že uzavřená, plynem naplněná válcová komora je naplněna inertním plynem, například dusíkem nebo argonem.
14. 14. Pružný prvek podle bodů 1 až 11, vyznačující se tím, že uzavřená, plynem naplněná válcová komora je naplněna parami kapaliny, jejíž bod varu je nad teplotou okolnf atmosféry a pod provozní teplotou šoupátkového uzávěru.