CZ295142B6 - Zařízení na přemísťování tekutého kovu a způsob ochrany proudu tekutého kovu - Google Patents

Abstract

Zařízení je určeno na přemísťování tekutého kovu z horní nádoby (2) do spodní nádoby (10) přes vypouštěcí hubici (28), vymezenou sestavou žáruvzdorných prvků, z nichž každý má alespoň jednu lícující plochu (22) pro spojení s odpovídající lícující plochou přilehlého žáruvzdorného prvku. Zařízení je opatřeno plášťovým kanálem (18, 40), umístěným kolem vypouštěcí hubice (28) alespoň částečně v úrovni lícující plochy (22). Plášťový kanál (18, 40) je opatřen vstupem (44). Zařízení obsahuje prostředky pro přivádění těsnicího činidla v nosné tekutině, zejména v inertním plynu, do plášťového kanálu (18, 40). Způsob ochrany proudu tekutého kovu ve vypouštěcí hubici (28), vymezené sestavou žáruvzdorných prvků a plášťovým kanálem (18, 40), umístěným kolem vypouštěcí hubice (28), spočívá v tom, že se do plášťového kanálu (18, 40) přivádí těsnicí činidlo.ŕ

Description

Zařízení na přemísťování tekutého kovu a způsob ochrany proudu tekutého kovu

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení na přemísťování tekutého kovu z horní nádoby do spodní nádoby přes vypouštěcí hubici, vymezenou sestavou žáruvzdorných prvků, z nichž každý má alespoň jednu lícující plochu pro spojení s odpovídající lícující plochou přilehlého žáruvzdorného prvku, opatřené plášťovým kanálem, umístěným kolem vypouštěcí hubice alespoň částečně v úrovni lícující plochy, přičemž tento plášťový kanál je opatřen vstupem.

Vynález se dále týká způsobu ochrany proudu tekutého kovu ve vypouštěcí hubici, vymezené soustavou žáruvzdorných prvků a plášťovým kanálem, umístěným kolem vypouštěcí hubice.

Dosavadní stav techniky

Žáruvzdorným prvkem je nutno rozumět monolitickou součást, sestávající z jednoho nebo z více typů žáruvzdorného materiálu, která může obsahovat i další složky, například kovový plášť.

Průtokovým regulátorem je třeba rozumět jakýkoliv typ zařízení, používaného v této technické oblasti, jako je zátková tyč, smykové stavidlové šoupátko a rovněž jednoduché omezení.

U zařízení tohoto typu přítomnost průtokového regulátoru ve vypouštěcí hubici znamená, že když zde tekutý kov proudí, dochází k poklesu tlaku. Pokud není vypouštěcí hubice důkladně utěsněna, může do ní být nasáván vzduch právě v důsledku tohoto sníženého tlaku. To je obecně případ zejména lícujících ploch mezi různými žáruvzdornými prvky, které vytvářejí vypouštěcí hubici, jejichž utěsnění lze jen velmi obtížně dosáhnout a udržovat. V důsledku netěsností je pak dovnitř nasáván vzduch, což vede ke zhoršování kvality odlévaného kovu.

Za účelem řešení tohoto problému je známo prostřednictvím ochranného plášťového kanálu vytvářet přetlak inertního plynu kolem vypouštěcí hubice, a to v úrovni každé kritické lícující plochy.

Inertním plynem je zde nutno rozumět takový plyn, který neovlivňuje nežádoucím způsobem kvalitu odlévaného kovu. Mezi běžně užívané takové plyny mohou být zařazeny vzácné plyny, jako například argon, avšak rovněž i jiné plyny, jako například dusík nebo oxid uhličitý.

V souladu se známým provedením je alespoň na jedné z lícujících ploch mezi sousedními přiléhajícími žáruvzdornými prvky vytvořena drážka. Do této drážky je přiváděn stlačený inertní plyn, čímž je vytvářen uzavřený prstencovitý ochranný plášťový kanál, který obklopuje vypouštěcí hubici. Takovéto provedení je známo například z patentového spisu US 4 555 050 nebo z patentového spisu EP 0 048 641.

U takového případu, kdy za sebou následující žáruvzdorné prvky jsou schopny se vzájemně vůči sobě pohybovat, je používání ochranného plášťového kanálu rovněž známo. Francouzský patentový spis FR 2 227 073 popisuje smykové stavidlové šoupátko, které má dvě desky, z nichž každá tato deska je opatřena otvorem, kterým tekutý kov prochází, přičemž posouváním jedné desky vůči druhé desce je umožněno, aby byl regulován průtok tekutého kovu. Tyto dvě desky jsou obě podél své společné lícující roviny opatřeny drážkou ve tvaru písmene U, která je umístěna svým předním koncem k zadnímu konci další drážky tak, že ramena jedné z drážek ve tvaru písmene U přesahují ramena druhé drážky ve tvaru písmene U, čímž vytvářejí uzavřený prstencovitý ochranný plášťový kanál, který je nezávislý na vzájemné poloze obou desek.

V souladu s jinou známou konstrukcí je provedena uzavřená komora, která obklopuje vnější část lícujících ploch, přičemž je do této komory přiváděn stlačený inertní plyn. Takováto konstrukce je známa například z patentového spisu US 4 949 885.

Všechna tato známá uspořádání jsou využívána k tomu, aby nahradila přívod vzduchu přívodem inertního plynu, což má za účel odstranění problémů z chemického hlediska, které jsou spojeny s tím, že se tekutý kov dostává do styku se vzduchem.

Tato známá řešení však mají několik nevýhod.

Vstupu plynu do vypouštěcí hubice není zabráněno. Je dokonce zvýšen, protože v ochranném plášťovém kanálu panuje přetlak. To je velký nedostatek, zejména v případě přemísťování kovu mezi mezipánví a formou pro kontinuální lití.

Plyn, přiváděný do vypouštěcí hubice, končí ve formě a způsobuje zde poruchy, jako je turbulence, pohyb krycího prášku a zachycování tohoto prášku v tekutém kovu. Plyn, přiváděný do formy, se může dále dokonce rozpouštět v tekutém kovu a způsobit tak následné vady ve ztuhlém kovu. Tyto poruchy mohou potom vést ke snížení kvality vyráběného kovu.

Kromě toho za účelem snížení rychlosti tekutého kovu při jeho vstupu do formy, a tím za účelem snížení turbulencí ve formě, má celá řada proudových ochranných trubic výstupní průřez větší, než je jejich vstupní průřez. Rychlost toku tekutého kovu tak postupně klesá. Přítomnost velkého množství plynu v trubici může zabránit správnému provozu tohoto typu trubice. Tok se totiž může oddělit od stěn trubice, takže tekutý kov poté padá jako proud do formy.

Kvalita lícujících ploch mezi dvěma žáruvzdornými prvky se může určitým způsobem změnit, pokud je použito vypouštěcí hubice. Mohou se objevit vady a kazy. Zejména v případě žáruvzdorných prvků, které se mohou vzájemně vůči sobě pohybovat, může opotřebení lícujících ploch vést ke značným netěsnostem.

K zařízením, která jsou opatřena pohyblivými žáruvzdornými příslušenstvími, je možno počítat regulační smyková stavidlová šoupátka a zařízení pro výměnu proudové ochranné trubice.

Jednou z možností je regulování proudu inertního plynu, přiváděného do ochranného plášťového kanálu. V tomto případě, pokud dojde k výrazným utěsňovacím závadám, se může stát, že průtokové množství inertního plynu již není dostatečně vysoké k tomu, aby do vypouštěcí hubice vstupoval pouze inertní plyn. V tomto případě se tlak v ochranném plášťovém kanálu stane záporným, takže do vypouštěcí hubice může být nasáván okolní vzduch.

Na druhé straně však, pokud je utěsnění dobré, je pevný stálý proud inertního plynu přesto přiváděn do ochranného plášťového kanálu, tlak zde poté vzrůstá a inertní plyn vstupuje do vypouštěcí hubice, aniž by to bylo skutečně nezbytné.

Jinou možností je regulovat tlak inertního plynu, který je přiváděn do vypouštěcí hubice.

V tomto případě pak, pokud se vady v utěsnění stanou příliš velkými, je průtokové množství inertního plynu, přiváděného do vypouštěcí hubice, příliš vysoké, což vede ke shora uvedeným nedostatkům.

V praxi pak, pokud dojde k příliš velkým netěsnostem, je nezbytné využít těchto dvou způsobů regulace v alternaci, přestože to znamená připuštění nasávání určitého množství vzduchu, spíše než příliš velké nadměrné množství inertního plynu. Z toho vyplývá, že řízení regulace je komplexní a nezbytně zahrnuje kompromisy mezi dvěma typy nevýhod.

-2 CZ 295142 B6

Používaným inertním plynem je obvykle argon. Využívání argonu způsobuje vysoké náklady, neboť ochranný plášťový kanál musí být neustále zásobován, aby netěsnosti byly přijatelné. To platí zejména tehdy, pokud ochranný plášťový kanál sestává z vnější komory, která nemůže být snadno utěsněna a která vyžaduje vysoké průtočné množství plynu za účelem udržování přetlaku v této komoře. Tento nedostatek je významný zejména při uplatňování kontinuálního lití mezi pánví a mezipánví.

Prostředky pro přívod mazné tekutiny mezi dvě desky, obsahující smykové stavidlo, jsou známy z francouzského patentového spisu FR 2 529 493. Kromě toho jsou žáruvzdorné opotřebitelné součásti rovněž známy z francouzského patentového spisu FR 2 560 085, kde je umožněno přivádět na skutečný žáruvzdorný materiál impregnační substanci, která ucpe póry v žáruvzdorném materiálu. Tímto způsobem lze zamezit infiltraci tekutého kovu do pórů žáruvzdorného materiálu. Avšak přestože je možno do určité míry zlepšit vzduchotěsnost spojů mezi žáruvzdornými prvky, tak ani jeden ze shora zmíněných dokumentů nepopisuje způsoby, jak zabránit vstupu vzduchu do vypouštěcí hubice.

Podstata vynálezu

Úkolem tohoto vynálezu je zejména vyvinout zařízení na přemísťování tekutého kovu, které netrpí shora uvedenými nedostatky.

Úkolem tohoto vynálezu je rovněž vyvinout způsob ochrany proudu tekutého kovu, jakož i způsob zdokonalení těsnění lícujících ploch mezi žáruvzdornými prvky během používání vypouštěcí hubice.

V souladu s předmětem tohoto vynálezu bylo proto vyvinuto zařízení na přemísťování tekutého kovu z horní nádoby do spodní nádoby přes vypouštěcí hubici, vymezenou sestavou žáruvzdorných prvků, z nichž každý má alespoň jednu lícující plochu pro spojení s odpovídající lícující plochou přilehlého žáruvzdorného prvku, opatřené plášťovým kanálem, umístěným kolem vypouštěcí hubice alespoň částečně v úrovni lícující plochy, přičemž tento plášťový kanál je opatřen vstupem, přičemž předmětné zařízení obsahuje prostředky pro přivádění těsnicího činidla v nosné tekutině, zejména v inertním plynu, do plášťového kanálu.

Prostředky pro přivádění těsnicího činidla s výhodou obsahují vložku, uspořádanou na potrubí, připojeném ke vstupu plášťového kanálu.

Prostředky pro přivádění těsnicího činidla rovněž s výhodou obsahují prostředky pro přivádění předem stanovených dávek těsnicího činidla do plášťového kanálu.

Plášťový kanál je s výhodou opatřen výstupem pro unikání materiálů.

Plášťový kanál má s výhodou první konec a druhý konec, přičemž vstup je na prvním konci a výstup je na druhém konci.

Ochranný plášťový kanál je s výhodou kontinuální.

Prostředky pro udržování tlaku na výstupu z plášťového kanálu jsou s výhodou připojeny k výstupu plášťového kanálu pro unikání přebytečného těsnicího činidla.

Prostředky pro udržování tlaku na výstupu plášťového kanálu pro unikání přebytečného těsnicího činidla s výhodou tvoří kalibrované redukční tlakové zařízení, ukončené odvětrávacím výstupem.

Těsnicí činidlo s výhodou obsahuje rozmělněný materiál.

-3 CZ 295142 B6

Rozmělněný materiál s výhodou obsahuje prášek.

Prášek s výhodou obsahuje částice různých rozměrů.

Prášek s výhodou obsahuje tavný materiál pro utěsnění netěsností v plášťovém kanálu změknutím tavného materiálu.

Těsnicím činidlem je s výhodou netěkavý materiál, vybraný ze solí a kovů, které jsou při licí teplotě tekuté.

Těsnicí činidlo s výhodou obsahuje žáruvzdorný materiál.

Žáruvzdorný materiál s výhodou obsahuje grafit.

Plášťový kanál má vnitřní stěny s výhodou pokryty nepropustnou vrstvou, tvořenou těsnicím činidlem.

V souladu s dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu byl dále rovněž vyvinut způsob ochrany proudu tekutého kovu ve vypouštěcí hubici, vymezené sestavou žáruvzdorných prvků a plášťovým kanálem, umístěným kolem vypouštěcí hubice. Podstata tohoto způsobu spočívá v tom, že do plášťového kanálu se přivádí těsnicí činidlo.

Těsnicí činidlo se s výhodou přivádí ve formě drátu, který se po vstupu do plášťového kanálu taví.

Těsnicí činidlo se může s výhodou přivádět ve formě alespoň dvou látek, které jsou při okolní teplotě neaktivní a které spolu při licí teplotě reagují.

Těsnicí činidlo se s výhodou přivádí kontinuálně, popřípadě přerušovaně.

Způsob podle tohoto vynálezu je dále s výhodou charakterizován následujícími znaky nosná tekutina se přivádí při konstantním tlaku, průtokové množství přiváděné nosné tekutiny se měří, těsnicí činidlo se přivádí, pokud průtokové množství překročí předem stanovenou hodnotu.

U dalšího výhodného provedení předmětu tohoto vynálezu je způsob dále charakterizován následujícími znaky nosná tekutina se přivádí do plášťového kanálu při konstantním průtokovém množství, tlak nosné tekutiny v plášťovém kanálu se měří, těsnicí činidlo se přivádí, pokud tlak poklesne pod předem stanovenou hodnotu.

U jiného výhodného provedení předmětu tohoto vynálezu je způsob charakterizován následujícími znaky proud nosné tekutiny se přivádí do vstupu plášťového kanálu při konstantním vstupním průtokovém množství,

-4CZ 295142 B6 výstupní průtokové množství nosné tekutiny se měří na výstupu plášťového kanálu, vstupní průtokové množství se nastavuje pro udržování výstupního průtokového množství na kladné hodnotě, rozdíl mezi vstupním průtokovým množstvím a výstupním průtokovým množstvím se zjišťuje, a těsnicí činidlo se přivádí do plášťového kanálu, pokud rozdíl přesáhne povolenou mez.

Průtokové množství inertního plynu na výstupu z ochranného plášťového kanálu je s výhodou určováno měřením tlakové diference, vznikající průtokem inertního plynu v kalibrovaném redukčním tlakovém zařízení, připojeném k výstupu z ochranného plášťového kanálu. Jelikož tlaková ztráta ve vlastním ochranném plášťovém kanálu je nízká, potom tlak, měřený na vstupu do ochranného plášťového kanálu, je prakticky stejný, jako tento tlakový rozdíl. Tento způsob bývá uplatňován tehdy, pokud je zařízení na přemísťování tekutého kovu opatřeno na výstupu z ochranného plášťového kanálu prostředky, které jsou schopny udržovat tlak, jako je například kalibrované redukční tlakové zařízení.

Přehled obrázků na výkresech

Další charakteristické znaky a výhody předmětu tohoto vynálezu budou zřejmé z následujícího popisu jeho příkladných provedení, který bude podán s přihlédnutím k přiloženým výkresům, kde:

obr. 1 znázorňuje ve svislém řezu celkový pohled na zařízení na přemísťování tekutého kovu, které je známo z dosavadního stavu techniky;

obr. 2 znázorňuje ve svislém řezu detailní pohled na zařízení na přemísťování tekutého kovu podle tohoto vynálezu, a to včetně prostředků pro přivádění utěsňovacího činidla;

obr. 3 znázorňuje ve svislém řezu detailní pohled na takové zařízení podle tohoto vynálezu, u kterého prostředky pro přivádění utěsňovacího činidla obsahují dutinu, vytvořenou v příslušném žáruvzdorném prvku;

obr. 4 znázorňuje ve svislém řezu detailní pohled na zařízení na přemísťování tekutého kovu podle tohoto vynálezu, u kterého lineární ochranný plášťový kanál sestává z drážky, která má vstup a výstup a která je vytvořena v žáruvzdorném prvku;

obr. 5 znázorňuje pohled, který je obdobný pohledu na obr. 4, a kde ochranný plášťový kanál sestává z komory;

obr. 6 představuje schematické znázornění zařízení podle tohoto vynálezu a jeho pomocných okruhů, včetně prostředků pro přivádění inertního plynu a pro přivádění utěsňovacího činidla;

obr. 7 znázorňuje půdorysný pohled seshora na detail zařízení podle tohoto vynálezu, ukazující žáruvzdorný prvek, u kterého lineární ochranný plášťový kanál sestává z drážky, která má vstup a výstup;

obr. 8 a obr. 9 znázorňuje pohled seshora respektive čelní pohled na dvě desky smykového stavidlového šoupátka u zařízení na přemísťování tekutého kovu podle tohoto vynálezu, přičemž smykové stavidlové šoupátko je v úplně otevřené poloze; a

-5 CZ 295142 B6 obr. 10 a obr. 11 znázorňuje pohled seshora respektive čelní pohled na stejné dvě desky, jako u vyobrazení podle obr. 8 a obr. 9, přičemž smykové stavidlové šoupátko je zde v úplně uzavřené poloze.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněno zařízení na přemísťování tekutého kovu podle známého dosavadního stavu techniky.

Toto zařízení zahrnuje horní nádobu 2. Ve znázorněném příkladném provedení je touto horní nádobou 2 mezipánev, která je opatřena ocelovou spodní stěnou 4, pokrytou vrstvou žáruvzdorného materiálu 6. Ve dně mezipánve je uspořádán odpichový otvor. Tento odpichový otvor je vymezen vnitřním kanálem 8, který je uspořádán v tloušťce žáruvzdorného materiálu a který prochází ocelovou spodní stěnou 4. Zařízení rovněž obsahuje spodní nádobu 10. Ve znázorněném příkladném provedení tato spodní nádoba 10 představuje formu pro kontinuální lití.

Vnitřní kanál 8 končí na své dolní části v desce 12. Pod vnitřním kanálem 8 je proudová ochranná trubice 32, ukončená na své horní části v desce 16, která lícuje s deskou 12 vnitřní hubice. Tyto desky 12 a 16 jsou proti sobě vzájemně známým způsobem přitlačovány s pomocí známých prostředků za účelem jejich pokud možno co nejúplnějšího utěsnění.

Uzavřený ochranný plášťový kanál 18 sestává z prstencovité drážky 20, vytvořené v lícující ploše 22 mezi deskou 12 a deskou 16. K této prstencovité drážce 20 je připojeno potrubí 24 pro přívod inertního plynu. Prostředky pro regulování průtoku kovu jsou v tomto případě tvořeny zátkovou tyčí 26. Vnitřní kanál 8 a proudová ochranná trubice 32 vymezují vypouštěcí hubici 28, kterou proudí kov z horní nádoby 2 do spodní nádoby 10.

U znázorněného příkladného provedení má zařízení pouze dva žáruvzdorné prvky (a to vnitřní kanál 8 a proudovou ochrannou trubici 32), avšak může jich mít daleko víc, například v případě zařízení, vybaveného smykovým stavidlovým šoupátkem, majícím tři desky. Každý žáruvzdorný prvek, tvořený například vnitřním kanálem 8 a proudovou ochrannou trubicí 32, vymezující vypouštěcí hubici 28, má alespoň jednu plochu, vytvářející lícující plochu 22 s korespondující plochou sousedního přilehlého žáruvzdorného prvku.

Na obr. 2 je znázorněn ve zvětšeném měřítku detailní pohled na část zařízení pro přemísťování tekutého kovu podle tohoto vynálezu.

Na tomto obr. 2 je znázorněna sběrná hubice 30, vložená do proudové ochranné trubice 32, která tak vytváří vypouštěcí hubici 28. Spojení mezi dvěma žáruvzdornými prvky má lícující plochu 22. Uzavřený ochranný plášťový kanál 18 sestává z prstencovité drážky 20, vytvořené v lícující ploše 22 proudové ochranné trubice 32, který lícuje se sběrnou hubicí 30. Potrubí 24 pro přívod inertního plynuje připojeno k této prstencovité drážce 20.

K přivádění utěsňovacího činidla do potrubí 24 pro přívod inertního plynu je použito vložky 33, obsahující utěsňovací činidlo, a odměřovacího zařízení 34. Tímto odměřovacím zařízením 34 může být rotační výdejní ústrojí, obsahující válec, při jehož každém otočení je přiváděno předem stanovené množství utěsňovacího činidla do potrubí 24 pro přívod inertního plynu.

Toto odměřovací zařízení může být řízeno manuálně. Jeho provoz však může být rovněž automatizován. Přívod činidla může být nepřetržitý nebo přerušovaný. Utěsňovací činidlo je u tohoto provedení dopravováno proudem inertního plynu, který tak působí jako nosná tekutina. Utěsňovací činidlo poté vstupuje do uzavřeného ochranného plášťového kanálu 18 a je inertním plynem dodáváno do štěrbin nebo spár mezi žáruvzdornými prvky, kterými jsou sběrná hubice 30

-6CZ 295142 B6 a proudová ochranná trubice 32, čímž dojde k uzavření těchto štěrbin nebo spár. V důsledku toho má toto řešení následně dvě výhody. Za prvé se snižuje průtokové množství plynu, přiváděného do vypouštěcí hubice 28 a narušujícího odpichování tekutého kovu. Za druhé se snižuje spotřeba plynu, což představuje významný ekonomický faktor.

U příkladného provedení, znázorněného na obr. 2, je utěsňovacím činidlem prášek, dopravovaný nosným plynem. Tento prášek může s výhodou sestávat z částic různých rozměrů. Takže hrubší částice zabrání těm největším únikům, zatímco jemnější částice dokončí proces utěsňování menších úniků a spár mezi hrubšími částicemi. S výhodou je využíváno plochých částic, jako jsou například vločky. Vločky mají následující výhody: vločky je možno mnohem snadněji přepravovat v proudícím nosném plynu, přičemž se vločky snadno deformují, čímž se přizpůsobují tvaru spáry, kterou mají utěsnit. Práškový materiál může sestávat z grafitu nebo z jiného žáruvzdorného materiálu, který nezhoršuje kvalitu kovu.

Předmět tohoto vynálezu se rovněž týká jiných forem utěsňovacího činidla a jiných způsobů přivádění tohoto utěsňovacího činidla. Způsob přivádění činidla může rovněž zahrnovat inertní plyn jako nosné médium. Utěsňovací činidlo může být rovněž přiváděno do ochranného plášťového kanálu 18 bez pomoci nosného média.

Utěsňovacím činidlem rovněž může být kapalina. Zejména jím může být takový produkt, jako je například mazací tuk nebo olej, které mohou být přiváděny v kapalné nebo vazké viskózní formě. Takovéto produkty vytvářejí štěpením pevné produkty, které zabezpečí uzavření veškerých úniků, a dále těkavé produkty, které jsou vypouštěny. U této varianty je vhodné uspořádat v ochranném plášťovém kanálu 18 alespoň jeden výstupní otvor, aby mohly těkavé produkty unikat ven ze zařízení a nikoli do vypouštěcí hubice 28.

Utěsňovacím činidlem může rovněž být pevný produkt, jako je například kovový drát. Takové utěsňovací činidlo je pevné při teplotě okolního prostředí, avšak taví se při teplotě, která panuje uvnitř ochranného plášťového kanálu 18.

Na obr. 3 je znázorněna varianta zařízení na přemísťování tekutého kovu podle tohoto vynálezu. U tohoto provedení je vložka 36, obsahující utěsňovací činidlo, umístěna v dutině desky 38. Tato vložka 36 může být opatřena tavitelným pláštěm, který se roztaví poté, kdy je deska 38 uvedena v zařízení do provozu jako smykové stavidlové šoupátko nebo trubkový výměník. Potrubí 24 pro přívod inertního plynu je připojeno k horní části vložky 36 takovým způsobem, že když se tavitelný plášť roztaví, je utěsňovací činidlo přiváděno do ochranného plášťového kanálu J_8.

Žáruvzdorný prvek tohoto typu může být velice snadno využíván u již existujících zařízení, aniž by je bylo nutno nějak modifikovat. Je pouze třeba namísto konvenční desky použít žáruvzdorné desky jako desky 38, opatřené integrovanou vložkou 36. Jediná dávka utěsňovacího činidla bude přiváděna do roviny lícující plochy 22 mezi desky 38 a 16 za účelem utěsnění mezi nimi existujících netěsností.

U obou provedení, znázorněných na obr. 1 a na obr. 3, je ochranným plášťovým kanálem 18 uzavřený prstencovitý kanál, opatřený přívodem inertního plynu. Přivádění utěsňovacího činidla do tohoto ochranného plášťového kanálu 18 umožňuje zlepšit a zdokonalit těsnění, a tím i ochranu tekutého kovu, poskytovanou ochranným plášťovým kanálem 18. Avšak tato dvě příkladná provedení neumožňují zaručit, že bude utěsňovací činidlo distribuováno stejnoměrně podél celé délky ochranného plášťového kanálu 18.

Na obr. 4 je znázorněno zařízení na přemísťování tekutého kovu podle jednoho provedení předmětu tohoto vynálezu. U tohoto provedení pak ochranný plášťový kanál 40 sestává z drážky 42, která není prstencovitá, avšak která je podélná, a která je opatřena vstupem 44 na svém konci, připojeném k potrubí 24 pro přívod inertního plynu, a výstupem 46 na opačném konci.

-7CZ 295142 B6

Toto otevřené uspořádání ochranného plášťového kanálu 40 umožňuje zaručit, že proud inertního plynu přivádí utěsňovací činidlo do celého ochranného plášťového kanálu 40. Všude v ochranném plášťovém kanálu 40 je rychlost proudění inertního plynu dostatečná a zabraňuje zablokování ochranného plášťového kanálu 40 utěsňovacím činidlem, a to zejména v takových citlivých částech tohoto ochranného plášťového kanálu 40, jako jsou ohyby, oblasti se změnami průřezu nebo stoupající úseky.

Výstup 46 zabraňuje tomu, aby mohl být v ochranném plášťovém kanálu 40 vytvářen přetlak inertního plynu. Zařízení může být připojeno k výstupu ochranného plášťového kanálu 40, který umožňuje, aby v tomto ochranném plášťovém kanálu 40 byl udržován mírný přetlak, přičemž ještě umožňuje, aby mohlo unikat veškeré přebytečné utěsňovací činidlo. Takovým zařízením je například jednoduché redukční tlakové zařízení.

U příkladného provedení, znázorněného na obr. 4, má ochranný plášťový kanál 40 šroubovicovitý či spirálovitý tvar. Toto provedení je zejména vhodné pro kuželové lícující plochy. U znázorněného příkladného provedení jsou drážka 42. vstup 44 a výstup 46 uspořádány do jediného žáruvzdorného prvku, kterým je proudová ochranná trubice 32. avšak tyto tři součásti mohou být rovněž uspořádány v jiném žáruvzdorném prvku, jako je sběrná hubice 30, a to celkově nebo zčásti, aniž by došlo k úniku z rozsahu ochrany předmětu tohoto vynálezu.

Na obr. 5 je znázorněn detailní pohled na část zařízení na přemísťování tekutého kovu podle tohoto vynálezu, který je podobný pohledům, vyobrazeným na obr. 2 a na obr. 4. Na rozdíl od ochranných plášťových kanálů 40 a 18, znázorněných na obr. 2 a na obr. 4, je ochranným plášťovým kanálem, znázorněným na obr. 5, komora 48, vytvořená prostřednictvím pláště 50, obklopujícího obvod lícujících ploch mezi sběrnou hubicí 30 a proudovou ochrannou trubicí 32.

V souladu s předmětem tohoto vynálezu může být do ochranného plášťového kanálu 40 přiváděno utěsňovací činidlo. Těsnění 52 zajišťuje, že komora 48 je utěsněna. Do této komory 48 může být přiváděn stlačený inertní plyn potrubím 24 pro přívod inertního plynu obdobným způsobem, jak již bylo shora popsáno. V tomto případě to není vzduch, co je přiváděno do vypouštěcí hubice 28, avšak inertní plyn, obsažený v komoře 48. Komora 48 může být prstencovitá a uzavřená, a může mít pouze jeden vstup 44.

V alternativním uspořádání může být komora 48 opatřena výstupem 46. V tomto případě má tato komora 48 s výhodou přímé a nepřetržité uspořádání, přičemž vstup 44 je umístěn na jednom konci a výstup 46 na druhém.

Nyní budou podrobněji popsány různé způsoby využití zařízení podle tohoto vynálezu a jeho žáruvzdorných prvků, a to s odkazem na vyobrazení podle obr. 6, přičemž v tomto případě je pro dopravu utěsňovacího činidla využito inertního plynu.

Přívod inertního plynu sestává ze zdroje, kterým může být například válec, z redukčního tlakového ventilu 54, z průtokoměru 56 a z regulátoru 58, který je používán pro regulaci průtokové rychlosti nebo tlaku.

U prvního způsobu je tlak Pj_n inertního plynu na vstupu 44 ochranného plášťového kanálu nastaven na předem stanovenou hodnotu, přičemž je měřeno odpovídající průtokové množství inertního plynu, injektovaného do ochranného plášťového kanálu. Tlakoměr či manometr 60 udává tento tlak. Průtokoměr 56 udává toto průtokové množství. Pokud toto průtokové množství přesáhne předem stanovenou hodnotu, což se zjistí tak, že nadměrné průtokové množství inertního plynu je dodáváno do vypouštěcí hubice 28, je přivedeno určité množství utěsňovacího činidla.

-8CZ 295142 B6

Hodnota tlaku P_in může být zhruba 20 kPa. Tento způsob je s výhodou uplatňován u zařízení, u kterých je ochranný plášťový kanál 40 a 18 uzavřen. Nebo u zařízení, kde je tento ochranný plášťový kanál 40 a 18 otevřen, avšak je na svém výstupu 46 opatřen redukčním tlakovým zařízením 61.

U druhého způsobu je průtokové množství inertního plynu na vstupu 44 do ochranného plášťového kanálu 40 a 18 nastaveno na předem stanovenou hodnotu, přičemž je měřen odpovídající tlak inertního plynu, injektovaného do ochranného plášťového kanálu 40 a 18. Pokud tento tlak poklesne pod předem stanovenou hodnotu, což se zjistí tím, že nadměrné průtokové množství inertního plynu je přiváděno do vypouštěcí hubice 28, je přivedeno určité množství utěsňovacího činidla.

Předem stanovená hodnota průtokového množství inertního plynuje zvolena takovým způsobem, že je větší, než maximální možné průtokové množství inertního plynu, přiváděného do vypouštěcí hubice 28, a takovým způsobem, že je tam tím pádem vždy přebytek inertního plynu. Tento způsob je s výhodou uplatňován u zařízení, u kterých je ochranný plášťový kanál 40 a 18 otevřen a je na svém výstupu 46 opatřen redukčním tlakovým zařízením 61.

Výstup 46 ve skutečnosti umožňuje vypouštět přebytečný inertní plyn a přebytečné utěsňovací činidlo ven z předmětného zařízení. Tento výstup 46 rovněž umožňuje udržovat tlak v ochranném plášťovém kanálu 40 na nízké hodnotě. Takže přestože je dosud jisté, že do vypouštěcí hubice 28 může být přiváděn pouze inertní plyn, je množství tohoto inertního plynu, přiváděného do vypouštěcí hubice 28, sníženo na minimum, odpovídající stavu lícující plochy 22, jelikož tlak v ochranném plášťovém kanálu 40 je snížen.

Tento způsob poskytuje výhodu vysoké jednoduchosti při jeho řízení a výhodu optimální efektivnosti. Přivádění utěsňovacího činidla může rovněž být nepřetržité, neboť nadměrné utěsňovací činidlo je automaticky odváděno ven výstupem 46 společně s nadměrným inertním plynem. Neexistuje zde žádné riziko zablokování potrubí 24 pro přívod inertního plynu nebo ochranného plášťového kanálu 40 v důsledku nahromadění utěsňovacího činidla.

Jiná výhoda tohoto způsobu spočívá v tom, že jelikož okruh nemá žádnou mrtvou zónu, proudí inertní plyn podél celé délky ochranného plášťového kanálu 40 takovou rychlostí, která je dostatečná k tomu, aby bylo zajištěno, že bude utěsňovací činidlo dopravováno na každé místo, kde jej může být potřeba.

Třetím způsobem je zdokonalení předcházejících způsobů, které umožňuje řídit přivádění utěsňovacího činidla, když průtokové množství inertního plynu, přiváděného do vypouštěcí hubice 28, přesáhne přípustnou mez.

V souladu s tímto způsobem je na výstup 46 ochranného plášťového kanálu 40 přidán druhý průtokoměr, určený k měření nadbytečného množství inertního plynu, unikajícího tímto výstupem 46. Tak je možno zjistit průtokové množství inertního plynu, skutečně přiváděného do vypouštěcí hubice 28, a to na základě rozdílu vůči průtokovému množství Q_in inertního plynu, injektovaného do ochranného plášťového kanálu. Průtokoměr je s výhodou vytvořen prostřednictvím kalibrovaného redukčního tlakového zařízení 61 a tlakoměru či manometru 60.

Průtokové množství Q_out, procházející kalibrovaným redukčním tlakovým zařízením 61, vytváří mírný přetlak P_in v ochranném plášťovém kanálu 40, který zaznamenává tlakoměr či manometr 60. Vzájemný vztah mezi tlakem P;_n, naměřeným tlakoměrem či manometrem 60, a průtokovým množstvím Q_out inertního plynu, unikajícího výstupem 62, je určen známým empirickým vztahem ve formě:

Qo_Ut = K*f (P_in)

-9CZ 295142 B6 kde K je kalibračním koeficientem kalibrovaného redukčního tlakového zařízení 61.

Jelikož je tlaková ztráta ochranného plášťového kanálu nízká, je tlak P_in, měřený tlakoměrem či manometrem 60 na vstupu ochranného plášťového kanálu 40, přibližně stejný, jako tlak, naměřený na výstupu 46 tohoto ochranného plášťového kanálu. Umístění tlakoměru či manometru 60 na vstup 44 ochranného plášťového kanálu 40 umožňuje vyhnout se potížím s jeho připojováním k výstupu 46. Tyto potíže se týkají prostředí v blízkosti vypouštěcí hubice 28 a nebezpečí zanášení či znečišťování tlakoměru či manometru 60 nadměrným utěsňovacím činidlem.

Vytvořením kalibrovaného redukčního tlakového zařízení 61 ve formě trubice o průměru od 3 do 4 mm a o délce od 1 do 4 m je vytvářen mírný přetlak (od 10 do 30 kPa), který může jenom stěží škodlivě ovlivňovat unikající množství. Toto uspořádání poskytuje takovou výhodu, že je možno dálkově měřit nadměrné proudění, unikající výstupem ochranného plášťového kanálu 40. Další výhoda tohoto způsobu spočívá v tom, že tato forma průtokoměru je mimořádně jednoduchá a robustní, přičemž může být instalována přímo na výstup žáruvzdorného prvku, nezávisle na potížích, způsobovaných znečištěným prostředím. Není potom nutno používat přídavného potrubí pro instalaci průtokoměru ve chráněném a pro obsluhu přístupném místě.

Třetí způsob potom umožňuje vyhodnocovat v jakémkoliv okamžiku unikající množství inertního plynu, přiváděného do vypouštěcí hubice 28, a přivádět buď manuálně, nebo automaticky utěsňovací prostředek tehdy, pokud toto průtokové množství přesáhne přípustnou mez.

Kontinuální přivádění utěsňovacího prostředku je výhodné tehdy, kdy může být kvalita lícující plochy kdykoliv poškozena. To se týká zejména případu lícující plochy mezi deskami 64 a 66 smykového stavidlového šoupátka pro regulaci odpichového proudu, která podstupuje časté pohyby, čímž vzniká riziko vytváření nových úniků v kterémkoliv okamžiku. To je rovněž případ lícujících ploch mezi sběrnou hubicí 30 smykového stavidlového šoupátka pánve a proudovou ochrannou trubicí 32. Pohyby smykového stavidlového šoupátka a vibrace proudové ochranné trubice 32, které jsou způsobovány průtokem tekutého kovu, mohou v každém okamžiku způsobit zhoršení kvality lícující plochy 22.

Dále popsané uplatnění předmětu tohoto vynálezu bude s výhodou využito v případě lícujících ploch, které jsou pro většinu částí statické během odpichu, avšak které mohou být periodicky střídány. To je zejména příklad výměn trubice, které jsou popsány v patentovém spise US 4 569 528. U takové trubicové výměny je trubice v horní části opatřena deskou, která je pevně přitlačována na stacionární desku horní nádoby. Pokud je trubice opotřebena, je nahrazena novou trubicí, a to obvykle zasunutím nové trubice proti stacionární horní desce. Lícující plocha 22 bývá obvykle značně poškozena uvedenou operací výměny trubice, přičemž je však pouze zřídka poškozena během životnosti trubice, kdy je lícující plocha 22 statická.

Pro takové uplatnění pak výhodná varianta způsobu podle tohoto vynálezu spočívá v započetí přívodu utěsňovacího činidla pouze tehdy, pokud to vyžaduje kvalita lícující plochy 22. Pokud únikové množství přesáhne určitou předem stanovenou přijatelnou hodnotu, to znamená, pokud tlak, zaznamenávaný tlakoměrem či manometrem 60, poklesne pod předem stanovenou prahovou hodnotu, je spuštěn přívod utěsňovacího činidla. Co nejdříve poté, kdy dojde ke snížení unikajícího množství na předem stanovenou hodnotu, to znamená, že tlak, zaznamenávaný tlakoměrem či manometrem 60, stoupne nad prahovou hodnotu, je přívod utěsňovacího činidla zastaven.

Tento způsob může být velmi snadno automatizován přidáním tlakového detektoru 63, zaznamenávajícího dvě prahové hodnoty. Zdokonalení, které je uplatnitelné u každého ze shora uvedených způsobů podle tohoto vynálezu, spočívá v uspořádání přídavné přívodní linie inertního plynu, sestávající z ventilu 68, který je možno volitelně regulovat, z průtokového regulátoru 70

- 10CZ 295142 B6 a z průtokoměru 72. Ventil 68 se otevírá současně se spuštěním přívodu utěsňovacího činidla za účelem přivádění přídavného toku inertního plynu během přívodu utěsňovacího činidla.

Toto zdokonalení poskytuje výhodu, která spočívá v tom, zeje možno nastavit hlavní průtokové množství inertního plynu, dodávaného regulátorem 58, na poměrně nízkou hodnotu, například ION 1/min, což je postačující v průběhu běžné odpichovací operace, kdy je lícující plocha 22 správně utěsněna, a že je možno dosáhnout dostatečně vysokého průtočného množství tehdy, kdy došlo k poškození lícující plochy 22, například po výměně trubice, a to za účelem udržování přebytečného inertního plynu pro zajištění efektivní přepravy utěsňovacího činidla a pro zajištění odstraňování přebytečného utěsňovacího činidla výstupem 46.

Na obr. 7 je znázorněn pohled seshora na žáruvzdorný prvek 74 podle tohoto vynálezu. Vstup 44 a výstup 46 ochranného plášťového kanálu 40 sestává z drážky 42, která se vynořuje na obvodě žáruvzdorného prvku 74 prostřednictvím otvoru, vyvrtaného v tělese tohoto žáruvzdorného prvku 74. Žáruvzdorný prvek 74 může například tvořit spodní čelní plochu vnitřní hubice, horní čelní plochu proudové ochranné trubice, desku pro měnič trubek nebo obecněji jakýkoliv úsek vypouštěcí hubice 28.

Na obr. 8, obr. 9, obr. 10 a obr. 11 jsou znázorněny příklady provedení zařízení podle tohoto vynálezu, sestávajícího z horní desky 64, opatřené otvorem, vytvářejícím vypouštěcí hubici 28, z dolní desky 66, opatřené rovněž otvorem, přičemž jsou tyto desky 64 a 66 schopny vzájemně se vůči sobě vodorovně posouvat, což umožňuje provádění regulace průtoku tekutého kovu měněním velikosti otvoru vypouštěcí hubice 28.

Každá z obou uvedených desek 64 a 66 je opatřena drážkou 76 ve tvaru písmene U. Přestože jsou tyto drážky známy z dosavadního stavu techniky, například z francouzského patentového spisu FR 2 227 073, tak dvě nad sebou umístěné drážky ve tvaru písmene U se překrývají pouze jedním ze svých ramen, a to přes část jejich délky 78, která se může měnit v závislosti na relativní poloze obou desek 64 a 66.

Ramena 80 a 82 se nepřekrývají a jsou na svých příslušných koncích připojena jednak k výstupu 46 a jednak ke vstupu potrubí 24 pro přívod inertního plynu. Toto zařízení je tak vybaveno kontinuálním ochranným plášťovým kanálem 40, který je opatřen vstupem na jednom konci a výstupem na druhém konci a který obklopuje vypouštěcí hubici 28. Toto uspořádání tak umožňuje používat způsob regulace vstřikování inertního plynu podle tohoto vynálezu připevněním kalibrovaného redukčního tlakového zařízení buď k dolní desce 66, nebo k její vnější straně.

Vzdálenost mezi rameny ve tvaru písmene U u horní desky 64 je odlišná od vzdálenosti mezi rameny ve tvaru písmene U u dolní desky 66. Alespoň jedno z těchto ramen ve tvaru písmene U je potom nesouměmé vzhledem k otvoru, vytvářejícímu vypouštěcí hubici 28.

Toto uspořádání je zejména vhodné pro použití u systému, známého jako hubice se smykovým stavidlovým šoupátkem. Toto uspořádání dokazuje, že předmět tohoto vynálezu může být uplatněn u velmi širokého počtu různých zařízení na přemísťování tekutého kovu.

Claims (24)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení na přemísťování tekutého kovu z horní nádoby (2) do spodní nádoby (10) přes vypouštěcí hubici (28), vymezenou sestavou žáruvzdorných prvků, z nichž každý má alespoň jednu lícující plochu (22) pro spojení s odpovídající lícující plochou přilehlého žáruvzdorného prvku, opatřené plášťovým kanálem (18, 40), umístěným kolem vypouštěcí hubice (28) alespoň částečně v úrovni lícující plochy (22), přičemž tento plášťový kanál (18, 40) je opatřen vstupem (44), vyznačující se tím, že obsahuje prostředky pro přivádění těsnicího činidla v nosné tekutině, zejména v inertním plynu, do plášťového kanálu (18, 40).
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že prostředky pro přivádění těsnicího činidla obsahují vložku (33), uspořádanou na potrubí (24), připojeném ke vstupu (44) plášťového kanálu (40,18).
3. 3. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že prostředky pro přivádění těsnicího činidla obsahují prostředky pro přivádění předem stanovených dávek těsnicího činidla do plášťového kanálu (18, 40).
4. 4. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků laž3, vyznačující se tím, že plášťový kanál (40) je opatřen výstupem (46) pro unikání materiálů.
5. 5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že plášťový kanál (18, 40) má první konec a druhý konec, přičemž vstup (44) je na prvním konci a výstup (46) je na druhém konci.
6. 6. Zařízení podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že ochranný plášťový kanál (40) je kontinuální.
7. 7. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 4 až 6, vyznačující se tím, že prostředky pro udržování tlaku na výstupu (46) z plášťového kanálu (40) jsou připojeny k výstupu (46) plášťového kanálu (40) pro unikání přebytečného těsnicího činidla.
8. 8. Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že prostředky pro udržování tlaku na výstupu (46) plášťového kanálu (40) pro unikání přebytečného těsnicího činidla tvoří kalibrované redukční tlakové zařízení (61), ukončené odvětrávacím výstupem (62).
9. 9. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků laž8, vyznačující se tím, že těsnicí činidlo obsahuje rozmělněný materiál.
10. 10. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků laž9, vyznačující se tím, že rozmělněný materiál obsahuje prášek.
11. 11. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že prášek obsahuje částice různých rozměrů.
12. 12. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 a 11, vyznačující se tím, že prášek obsahuje tavný materiál pro utěsnění netěsností v plášťovém kanálu (40, 18) změknutím tavného materiálu.

    - 12 CZ 295142 B6
13. 13. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že těsnicím činidlem je netěkavý materiál, vybraný ze solí a kovů, které jsou při licí teplotě tekuté.
14. 14. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků lažll, vyznačující se tím, že těsnicí činidlo obsahuje žáruvzdorný materiál.
15. 15. Zařízení podle nároku 14, vyznačující se tím, že žáruvzdorný materiál obsahuje grafit.
16. 16. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků lažl5, vyznačující se tím, že plášťový kanál (18, 40) má vnitřní stěny pokryty nepropustnou vrstvou, tvořenou těsnicím činidlem.
17. 17. Způsob ochrany proudu tekutého kovu ve vypouštěcí hubici (28), vymezené sestavou žáruvzdorných prvků a plášťovým kanálem (18, 40), umístěným kolem vypouštěcí hubice (28), vyznačující se tím, že do plášťového kanálu (18, 40) se přivádí těsnicí činidlo.
18. 18. Způsob podle nároku 17, vyznačující se tím, že těsnicí činidlo se přivádí ve formě drátu, který se po vstupu do plášťového kanálu (40, 18) taví.
19. 19. Způsob podle nároku 17 nebo 18, vyznačující se tím, že těsnicí činidlo se přivádí ve formě alespoň dvou látek, které jsou při okolní teplotě neaktivní a které spolu při licí teplotě reagují.
20. 20. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 17 až 19, vyznačující se tím, že těsnicí činidlo se přivádí kontinuálně.
21. 21. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 17 až 19, vyznačující se tím, že těsnicí činidlo se přivádí přerušovaně.
22. 22. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 17 až 21, vyznačující se tím, že nosná tekutina se přivádí při konstantním tlaku, průtokové množství přiváděné nosné tekutiny se měří, těsnicí činidlo se přivádí, pokud průtokové množství překročí předem stanovenou hodnotu.
23. 23. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 17 až 21, vyznačující se tím, že nosná tekutina se přivádí do plášťového kanálu (40, 18) při konstantním průtokovém množství, tlak nosné tekutiny v plášťovém kanálu (40, 18) se měří, těsnicí činidlo se přivádí, pokud tlak poklesne pod předem stanovenou hodnotu.

    -13 CZ 295142 B6
24. 24. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 17 až 21, vyznačující se tím, že proud nosné tekutiny se přivádí do vstupu plášťového kanálu (40) při konstantním vstupním průtokovém množství, výstupní průtokové množství nosné tekutiny se měří na výstupu (62) plášťového kanálu (40), vstupní průtokové množství se nastavuje pro udržování výstupního průtokového množství na kladné hodnotě, rozdíl mezi vstupním průtokovým množstvím a výstupním průtokovým množstvím se zjišťuje, a těsnicí činidlo se přivádí do plášťového kanálu (40), pokud rozdíl přesáhne povolenou mez.