DD296627A5 - Gas injektor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung schafft einen Gas-Injektor fuer ein Gefaesz mit geschmolzenem Metall mit folgenden Bauelementen: einer Gaseinlaszkammer mit einer Einlaszoeffnung und einer Auslaszoeffnung, wobei an der Auslaszoeffnung gasdicht vermittels eines Druckdichtungs-Verbindungsteils eine stranggepreszte Stange befestigt ist, die sich zu einem Gasausstroemende des Injektors erstreckt, wobei die stranggepreszte Stange aus einem praktisch gasundurchlaessigen feuerfesten Material gefertigt ist und wenigstens einen axial verlaufenden Gaskanal aufweist, der Kanal mit der Gaseinlaszkammer in Verbindung steht und derart kleine Abmessungen besitzt, dasz bei der Anwendung die Schmelze praktisch nicht in der Lage ist, in den oder jeden Kanal einzudringen, die Stange und das Druckdichtungs-Verbindungsteil in einem feuerfesten Koerper des Injektors mit Ausnahme des Ausstroemendes der Stange eingebettet sind.{Gas-Injektor; Gefaesz; Gaseinlaszkammer; stranggepreszte Stange; feuerfestes Material; Schmelze; Kanal; geschmolzenes Metall}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen verbesserten Gas-Injektor für das Einführen von Gasen in Flüssigkeit mit erhöhten Temperaturen, insbesondere-jedoch nicht ausschließlich-geschmolzene Metalle.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Gase werden oft in geschmolzene Metalle in Gefäßen, wie Gießpfannen, für die verschiedensten Zwecke eingeführt. Beispielsweise kann ein Gas in den unteren Teil eines Gefäßes eingeführt werden, um von dem relativ kühlen Boden erstarrenden Produkte zu lösen, z. B. dieselben aus der Nahe eines Bodenausgusses zu entfernen, wenn das Gefäß einen solchen Auslaß besitzt. Gas kann weiterhin zum „Spülen" oder Homogenisieren der Schmelze thermisch oder der Zusammensetzung nach oder zum Dispergieren von Legierungszusätzen innerhalb der Schmelze eingeführt werden. Gewöhnlich wird ein inertes Gas verwandt. Es können Reaktionsgase verwendet werden, z. B. reduzierende oder oxidierende Gase, wenn die Zusammensetzung der Schmelze oder deren Bestandteile einer Modifizierung bedürfen.

Die bisher bekannten Gas-Injektoren erforderten den Einbau eines festen, porösen feuerfesten Stopfens oder Steins in die feuerfeste Auskleidung des Gefäßes. Dies war einfach, jedoch mit verschiedenen Nachteilen behaftet. Wenn sie nicht sehr porös waren und somit sehr schwach, konnten sie die Gasmenge, die die Schmelze erreichte, wesentlich begrenzen. Wenn übermäßig hohe Gasdrücke zur Anwendung kamen, um den Schwächungseffekt des porösen feuerfeste η Materials zu kompensieren, ergaben sich Probleme mit dem Verschließen. Es gab bemerkenswerte und oft kostspielige Gasverluste. In dem Versuch, die Arbeitsweise derartiger fester Injektorkörper zu verbessern, sind einschlägige Fachleute auf diesem Gebiet zu Richtungs-Porösitäts-Verfahren übergegangen. Sie haben versucht, feuerfeste Injektorkörper mit einer Vielzahl gerader kapillarartiger Kanäle zu schaffen, die sich von dem Einlaß- zum Auslaßende der Körper erstreckten. Derartige Kanäle wurden durch Gießen oder Pressen von feuerfestem Material in einer Gießform über gespannten Kunststoff- oder Metall-Strängen geschaffen, die anschließend durch Verbrennen oder durch Herausziehen aus der feuerfesten Masse entfernt wurden.

Obgleich ein Injektorkörper mit Richtungs-Porosität durch Kapillarkanäle besser als ein gewöhnlicher poröser Stein oder Stopfen ist, ist seine Wirksamkeit immer noch wenig ideal. Wenn unter Druck stehendes Gas angewandt wird auf ein Einlaßende eines derartigen Körpers, geht nicht der gesamte Gasfluß an den Kanälen entlang. Etwas Gas geht seinen Weg durch die poröse feuerfeste Masse und verschwindet. Da die Kapillarkanäle in der Praxis alles andere als perfekt sind, kann Gas seitlich durch sie in das umgebende feuerfeste Material entweichen. Der durch die Kanäle austretende Gasdruck in die Schmelze kann auf einen Wert verringert werden, bei dem Gasblasen anstelle von Gasströmen in die Schmelze eintreten. Wenn das Gas aus einem Kanal als eine Gasblase austritt, kann die Schmelze unverzüglich in den Kanal eindringen und ihn verstopfen.

Ein weiteres und sehr bedenkliches Problem besteht in der Verbindung des feuerfesten Materials des Injektionskörpers mit der Gaszufuhr unter Ausbilden einer gasdichten Dichtung. Bekannte Injektoren wiesen eine Metallumkleidung, wie oben erwähnt, auf, wobei die Umkleidung gasdicht befestigt war (z. B. durch eine Gewindebefestigung) an der Gaszufuhr, und der feuerfeste Körper wurde in die Metallumkleidung festgebacken. Diese Befestigung zwischen dem feuerfesten Körper und dem Metall führt jedoch zu einer Schwächung. Wenn auch die Metallumkleidungskammer von Inneren des Gefäßes für das geschmolzene Metall im Abstand gehalten wird durch den feuerfesten Körper, wird die Umkleidung niemals extrem hohen Temperaturen ausgesetzt. Eine thermische Differentialausdehnung der Metallumkleidung, des Haftmittels und des feuerfesten Körpers kann dazu führen, daß die Umkleidung von dem feuerfesten Körper wegbricht und damit die gasdichte Dichtung zerstört und das Gas ausweichen läßt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es wurde nun gefunden, daß dieses Problem durch die Anwendung einer feuerfesten Stange überwunden werden kann, die aus einem praktisch gasundurchlässigen Material besteht, der Gasfluß durch die Stange über enge Kanäle längs ihrer Länge geführt wird, die Stange gasdicht an einer Gaseinlaßkammer durch ein Druckdichtungs-Verbindungsteil befestigt ist. Somit schafft die Erfindung einen Gas-Injektor für ein Gefäß mit geschmolzenem Metall, der durch die Kombination der nachfolgenden Bauelemente gekennzeichnet ist: eine Gaseinlaßkammer mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung, wobei an der Auslaßöffnung gasdicht vermittels eines Druckdichtungs-Verbindungsteils eine stranggepreßte Stange befestigt ist, die sich zu einem Gasausströmende des Injektors erstreckt, wobei die stranggepreßte Stange aus einem praktisch gasundurchlässigen feuerfesten Material gefertigt ist und wenigstens einen axial verlaufenden Gaskanal aufweist, der Kanal mit der Gaseinlaßkammer in Verbindung steht und derart kleine Abmessungen besitzt, daß beider Anwendung die Schmelze praktisch nicht in der Lage ist, in den oder jeden Kanal einzudringen, die Stange und das Druckdichtungs-Verbindungsteil in einem feuerfesten Körper des Injektors mit Ausnahme des Ausströmendes der Stange eingebettet sind. Wenn es auch bei einem Injektor möglich ist, daß dieser nur eine feuerfeste Stange besitzt, ist es zweckmäßiger, eine Reihe von Stangen vorzusehen, beispielsweise in einer speziellen Konfiguration, wie einem Kreis.

Obgleich es im Prinzip möglich ist, jede feuerfeste Stange mit ihrem eigenen Gasrohr zu verbinden, ist eine derartige Anordnung höchst unpraktisch und würde die Herstellung der Injektoren unnötig komplizieren, wobei sich die Kosten der Injektoren erhöhen würden. Es ist deshalb bevorzugt, eine Verteileranordnung vorzusehen, bei der eine Einlaßkammer mit einer einzigen Einlaßöffnung für die Verbindung mit einem Gaszufuhrrohr vorliegt, jedoch eine Vielzahl an Auslaßöffnungen vorgesehen ist. Der Gasinjektor wird allgemein in ziemlich regelmäßigen Intervallen ersetzt und kann somit als kurzlebiges Gut betrachtet werden. Es ist wichtig, die Kompliziertheit eines Injektors kleinstmöglich zu halten, um die Kosten auf einem annehmbaren Wert zu halten. Somit ist eine Verteileranordnung, wie sie hier beschrieben wird, mit einem einfachen Aufbau ideal, die bei ihrer Herstellung relativ wenig Handgriffe erfordert. Ein weiteres Erfordernis für eine derartige Verteileranordnung ist, daß sie Deformierung durch die Kombination hoher Drücke und Temperaturen widersteht, denen sie bei der Benutzung ausgesetzt ist. Wenn auch die zur Anwendung kommende Verteileranordnung nicht direkt mit dem geschmolzenen Metall durch die Abschirmung durch das feuerfeste Material in Berührung kommt, wird sie dennoch sehr hohen Temperaturen ausgesetzt, und kann bei derartigen Temperaturen formbar werden und somit durch höhere Gasdrücke leichter deformiert werden. Diese Probleme können durch das Anwenden einer gegossenen und/oder geschweißten Metallumkleidung als Einlaßkammer oder Verteileranordnung überwunden werden, die eine hintere Wand mit einer Einlaßöffnung, eine vordere Wand mit einer oder mehreren Auslaßöffnungen, und eine mit den vorderen und hinteren Wänden verbundene Seitenwand besitzt, wobei die vorderen und hinteren Wände weiterhin durch eine oder mehrere Tragstützen zwischen denselben verbunden sind. Vorzugsweise bildet die Tragstütze ein Gasrohr mit einem geschlossenen Ende, das gasdicht an der vorderen Wand (beispielsweise durch Verschweißen)- verbunden ist, und ein offenes Ende aufweist, das die Einlaßöffnung darstellt, wobei die Seitenwände des Rohrs Löcher aufweisen, die einen Gasfluß zwischen der Einlaßöffnung und der oder jeder Auslaßöffnung gestatten.

Die stranggepreßte feuerfeste Stange ist gasdicht an dem Halsteil der Auslaßöffnung durch ein Druckdichtungs-Verbindungsteil befestigt. Das Druckdichtungs-Verbindungsteil weist ein kompressibles Dichtungselement auf, gewöhnlich in Form eines Rings, durch den die feuerfeste Stange eingesetzt werden kann, und einen Gewindeflansch, der über der feuerfesten Stange vorliegt. Der Gewindeflansch kann in oder auf die Auslaßöffnung, gegebenenfalls durch einen Adapter, geschraubt werden, um das

Dichtungselement dazwischen zusammenzudrücken, um es gegen die feuerfeste Stange zu drücken, wodurch sich eine gasdichte Dichtung ergibt.

Aus dem obigen ergibt sich, daß das Dichtungselement extrem hohen Temperaturen widerstehen muß und somit vorteilhafterweise aus Graphit gefertigt ist. Eine Art eines flexiblen, graphitischen Materials, das insbesondere für die erfindungsgemäßen Zwecke geeignet ist, ist als blättrige Graphitflocken bekannt. Blättrige Graphitflocken sind unter dem Warenzeichen „Flexicarb" von der Flexicarb Graphit Products Ltd., Heckmondwike, Yorkshire, England, handelsgängig.

Die feuerfesten Stangen werden aus einem gasundurchlässigen Material gefertigt, beispielsweise aus Mullit, einem gebrannten Aluminium-Silikat oder umkristallisiertem Aluminiumoxid. Diese Stangen sind zur Verwendung als Thermoelement-Umkleidung im Handel.

Da das feuerfeste Material aus einem gasundurchlässigen Material besteht und gasdicht mit der Auslaßöffnung über ein Dichtungselement verbunden ist, und da unter Druck stehendes Gas somit direkt in die Kanäle der gasundurchlässigen feuerfesten Stange eingeführt wird, kann das Gas nicht in den feuerfesten Injektor-Körper entweichen. Es ergibt sich somit ein wirksamer Transport des Gases in das geschmolzene Metall.

Vorzugsweise weist die feuerfeste Stange eine Mehrzahl an Kanälen in Form kapillarer Löcher oder Schlitze auf. In jedem Fall sind die Kanäle ausreichend schmal, daß ein Eindringen der Schmelze in dieselben in der Praxis praktsich nicht eintritt.

Zweckmäßigerweise werden die feuerfesten Stangen in einer vorherbestimmten Reihenfolge für eine optimal wirksame Injektion des Gases in die Schmelze angeordnet. Beispielsweise können die Stangen einheitlich im Abstand über eine Längsachse des Injektorkörpers, z. B. in Kreisform oder einer Vielzahl konzentrischer kreisförmiger Reihen angeordnet werden.

Der erfindungsgemäße Injektor kann in eine Gasinjektorvorrichtung-wie gemäß der internationalen Patentanmeldung W 088/08041 - eingebaut werden. Er ersetzt dann die Stopfen 312, die in den Zeichnungen dieser Patentanmeldung gezeigt sind.

Die Erfindung umschließt ein Gefäß für geschmolzenes Metall, beispielsweise einer Gießpfanne mit einer isolierenden Auskleidung und einem Injektor nach der Erfindung, der schmelzdicht in einer Aufnahmeöffnung der Auskleidung befestigt ist.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1: eine Gasinjektorvorrichtung nach dem Stand der Technik, eingebaut in der unteren Wand eines Gefäßes, wie einer

Gießpfanne; Fig. 2: eine teilweise längsseitige Teilansicht durch eine Injektorvorrichtung, die einen Gasinjektor gemäß der Erindung

aufweist, und Fig.3: eine längsseitige Teilansicht eines Gaszufuhrsystems, das in Verbindung mit dem in der Figur 2 gezeigten Injektor Verwendung finden kann.

Die Figur 1 zeigt eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik zum Einführen gasförmiger Substanzen in beispielsweise geschmolzenes Metall. Die Vorrichtung (siehe W088/08041) weist einen Düsenblock 310 zum Einbau in die Wand 10 eines Gefäßes 12 auf. Der Düsenblock 310 weist einen durch einen Stopfen an seinem Gasauslaßende verschlossenen Kanal 311 auf, wobei der Stopfen 312 mit Kapillarbohrungen 313 versehen ist und ein Beschickungsrohr 316 aufweist, das gasdicht hiermit verbunden ist. Das Beschickungsrohr 316 erstreckt sich längs des Kanals 311 von dem Stopfen 312 und endet in einem Einlaßteil 324, durch das das Rohr Gas aus einem äußeren Gasrohrsystem 315 erhält, das seinerzeit mit einer unter Druck stehenden Gasquelle verbunden ist.

Wiegezeigt, besitzt das Gefäß 12 eine Metallhülle 14 und eine feuerfeste Auskleidung 16, in diesem Fall, mit einer Bodenöffnung 18, um den Düsenblock 310 aufzunehmen. Aus der Figur 1 ergibt sich, daß der Düsenblock 310 eine Anordnung von drei feuerfesten Teilen A, B und C aufweist. Vorzugsweise kann der Block 310 jedoch ein einziges monolithisches Teil sein. Gemäß der Patentanmeldung W088/08041 kann das Beschickungsrohr 316 von einem Patronenelement 340 umgeben sein, das eine teilchenförmige, feuerfeste Füllung enthält.

Der in W088/08041 beschriebene Apparat besitzt einen Injektionsstopfen 312 aus feuerfestem Material, der eine Vielzahl kapillarer Bohrungen 313 aufweist. Weiterhin wird unter Druck stehendes Gas der gesamten unteren Endfläche des Stopfens 312 durch das Beschickungsrohr 316 zugeführt. Diese Anordnung ist praktisch, jedoch alles andere als ideal, wie weiter oben erläutert. Der hier beschriebenen Gas-Injektor wird hauptsächlich, jedoch nicht ausschließlich, für die Anwendung in einer Vorrichtung dieser Art oder ähnlich der Injektionsvorrichtung nach W088/08041 vorgesehen. Prinzipiell kann beispielsweise der vorliegende Gas-Injektor jeden porösen Stein oder Stopfenanordnung beispielsweise in der Bodenwand einer Gießpfanne ersetzen.

Die Figur 2 zeigt einen verbesserten Gas-Injektor gemäß der Erfindung.

Derlnjektor 150 weist eine gasdichte Einlaßkammer 151 mit einer Einlaßöffnung auf, an der eine Einlaßarmatur 153 vorliegt, die zum Verbinden des Beschickungsrohres 316 und der Einlaßkammer 151 gasdicht miteinander dient. Die Einlaßkammer ist in diesem Fall eine geschweißte Allmetallkapsel mit einer Einlaßöffnung an jeder Seite. Die gegenüberliegende Fläche der Kammer 151 weist eine Mehrzahl an Auslaßöffnungen 154 auf.

Mit jeder Auslaßöffnung 154 ist durch miteinander in Eingriff stehende Schraubengewinde ein offenendiges, allgemein zylinderförmiges, röhrenförmiges Teil 155 aus schweißbarem Stahl verbunden, das hier als Adaptor bezeichnet wird, der ein Schraubengewinde auf der inneren Oberfläche eines Flansches 156 aufweist. Der Flansch kann ebenfalls aus schweißbarem Stahl bestehen. Die Verbindung zwischen der Auslaßöffnung 154 und dem Adapter 155 ist durch eine getemperte Kupferunterlegscheibe 157 gasdicht verschlossen. In dem Flansch 156 befindet sich eine feuerfeste Stange 158, deren Ende gegen ein abgestuftes Gebiet 59 der inneren Oberfläche des Adapters 155 anstößt. Ein weiteres abgestuftes Gebiet 160 an der inneren Oberfläche des Adapters nimmt ein Dichtungselementring 161 auf, der aus kompressiblem, blättrigem Graphit, der die feuerfeste Stange 158 umgibt. Während der Herstellung des Injektors wird der Gewindeflansch 156 fest in den Adapter 155 eingeschraubt, wobei der Dichtungselementring 161 zusammengepreßt wird, so daß sich eine gasdichte Dichtung gegen die feuerfeste Stange 158 ergibt.

Die stranggepreßten feuerfesten Stangen befinden sich vorzugsweise in gebranntem Zustand. Jede Stange wird stranggepreßt, um wenigstens einen und vorzugsweise mehrere, axial sich erstreckende Gaskanäle zu bilden. Der oder jeder Kanal weist ausreichend große Abmessungen auf, so daß das Gas frei in die Schmelze in dem Gefäß eintreten kann, die aber so klein gehalten sind, daß die Schmelze praktisch nicht in den Kanal eindringen kann.

Jede feuerfeste Stange weist vorzugsweise eine Mehrzahl an Gaskanälen auf. Sie können die Form von sich längsweise erstreckenden Kapillarbohrungen oder engen Schlitzen oder einer Kombination beider haben. Geeignete Stangen sind im Handel als Mehrfachkanal-Thermoelementrohre erhältlich.

Im Abstand von den Auslaßenden, die in der Figur 2 nicht gezeigt sind, sind die feuerfesten Stangen in einem feuerfesten Körper des Injektors eingebettet. Die Einlaßkammer 151 und die Dichtungselement-Verbindungen 155,156,161 sind ebenfalls teilweise in dem Körper 162 eingebettet.

Wie ersichtlich, kann die Gasbeschickung zu dem Injektor 150 über die Einlaßkammer 151 nur von dem Injektor 150 durch die Auslaßenden der Stangen 8 austreten. Deshalb besteht kein Anlaß, den Körper 162 per se zum Gastransport in die Schmelze zu verwenden, so daß viele der weiter obengenannten Probleme ausgeschaltet sind. Somit muß der Körper 162 nicht aus hochwertigen feuerfesten Materialien gefertigt werden und bedarf weiterhin keiner Metallummantelung. Es kann ein zementhaltiges, gießfähiges Material bequem und kostenwirksam für den Körper verwendet werden, das leicht um die Einlaßkammer und Rohre gegossen werden kann.

Der Injektor kann eine einzige Gaszuführungsstange aufweisen, besitzt jedoch vorzugsweise mehrere, z.B. 5 oder 10 identische Stangen. Die Stangen werden gemäß einer vorherbestimmten Reihenfolge angeordnet, die zur Erleichtung der Herstellung des Injektors gewählt wird und im Gleichgewicht mit einer optimal wirksamen Verteilung des Gases in der Schmelze steht. Beispielsweise werden die Stangen im gleichen Abstand von einer längsseitigen Achse des Injektors angeordnet, gleichmäßig im Abstand voneinander in einer kreisförmigen Folge. In Abhängigkeit von der Zahl der Stangen können sie um eine Mehrzahl konzentrischer Kreise über die Längsachse angeordnet sein.

Die stranggepreßten feuerfesten Stangen können jede beliebige Anzahl an Gaskanälen aufweisen. Beispielsweise können sie 10 Kanäle in einer kreisförmigen Folge über die Längsachse der entsprechenden Stange besitzen.

Die Einlaßkammer 151 besteht aus einem ersten Gußstück 163 aus schweißbarem Stahl und bildet eine vordere Wand 164 und eine Seitenwand 155. Eingeschweißt in eine Umfangsausnehmung in der Seitenwand ist ein Kreis einer Platte 166 aus schweißbarem Stahl, die die Rückwand der Einlaßkammer bildet. Ein allgemein zylinderförmiges, hohles Teil 167 aus schweißbarem Stahl, erstreckt sich durch die Rückwand 166 und die vorderen Wände 164, wobei ein geschlossenes Ende 168 des zylindrischen Teils an der vorderen Wand 164 verschweißt ist, und ein mittlerer Teil des zylindrischen Teils mit der Rückwand 166 verschweißt ist, um eine gasdichte Abdichtung zu ergeben. Die äußeren und inneren Oberflächen des Teils 169 des zylindrischen Teils erstrecken sich nach außen von der Rückwand 166 und sind mit Gewinde versehen; die innere mit Gewinde versehene Oberfläche ermöglicht die Befestigung eines Gasbeschickungsrohrs 316. Das zylindrische Teil ist mit Löchern 170 versehen, um einen Gasfluß von dem offenen Ende des Teils zu ermöglichen, daß als Einlaßöffnung dient, zu den Auslaßöffnungen 154.

Um weiterhin als Gasrohr zu dienen, stellt das mit beiden vorderen und hinteren Platten verschweißte zylindrische Teil einen Stütze dar, um eine Deformierung der Einlaßkammer unter hohen Drücken und bei hohen Temperaturen zu verhindern. Gewöhnlich ist der Injektorkörper, wie beschrieben, nicht in eine Metallumkleidung gebettet. Er wird in den Düsenblock 310 unter Verwendung relativ leichten Zements installiert. Der Injektorkörper 162 vervollständigt mit seinen feuerfesten Stangen und Einlaßkammer 151 kann dann von dem Düsenblock 310 zur Auswechselung abgezogen werden. Üblicherweise wird der Injektor 150 vermittels eines Gewindeabziehers entfernt, der an der äußeren Gewindeoberfläche des zylindrischen Teils 167 nach Entfernung des Beschickungsrohrs befestigt ist.

Der Injektor 150 ist insbesondere für die Verwendung bei den Arten von Injektionsvorrichtungen ausgelegt, wie sie in der Patentanmeldung W088/08041 offenbart ist, kann jedoch weit gefächerter Verwendung finden. Er kann beispielsweise einfach in einer mit Löchern versehenen kleinen Stützanordnung in die feuerfeste Auskleidung eines Gefäßes eingesetzt werden. Die Einlaßarmatur 153 kann dann einfach aus der Hülle des Gefäßes für eine direkte Verbindung mit einer Gaszuführungsleitung herausspringen.

Bei einer spezifischen Ausführungsform liegen fünf feuerfeste Stangen, jeweils um einen Kreis herum mit einem Durchmesser von 65mm vor und erstrecken sich über die Länge des feuerfesten Körpers 162. Der Körper ist 41 cm lang und verjüngt sich von einem Durchmesser an dem Einlaßkammerende von 14,2cm auf 11cm an seinem Auslaßende. Die feuerfesten Stangen weisen Durchmesser von 16mm auf und jede enthält eine ringförmige Reihe von 10 Gaskanalbohrungen, mit einem jeweiligen Durchmesser von 0,6mm.

Das äußere feuerfeste Teil C des Düsenblocks 312, siehe Figur 1, weist eine mittlere Ausnehmung zur Aufnahme einer „schweineschwanzartigen" Schlaufe in dem Beschickungsrohr 316 und dem Patronenelement 340 auf. Der Zweck dieser Schlaufein dem Beschickungsrohr 316 besteht darin, jede Bewegung des Düsenblocks relativ zu dem Einlaßteil 324 der Gaszuführung zu absorbieren, wobei jede Spannung auf die Verbindungen in dem Gaszuführungssystem geringstmöglich gehalten oder verhindert wird, um so sicherzustellen, daß das System leckbeständig ist. Wie weiter oben angegeben, kann der erfindungsgemäße Injektor in Verbindung mit einem Düsenblock und Gaszuführungssystem gemäß Figur 1 verwendet werden. Der Injektor kann ebenfalls in Kombination mit dem in der Figur 3 dargestellten Gaszuführungssystem angewandt werden. In diesem Falle wird ein modifizierter Düsenblock angewendet. Das äußere feuerfeste Teil C wird durch ein Teil C ersetzt, das eine wesentlich kleinere mittlere Ausnehmung hat und die „schweineschwanzartige" Schlaufe und Patronen 340 werden in Fortfall kommen. In der Figur 3 erstreckt sich das Beschickungsrohr 316 durch eine Öffnung 271 in dem äußeren Teil C des Düsenblocks, wobei das Ende des Beschickungsrohrs 316 durch eine Dichtung 273,274,275 hindurchtritt, die einen blättrigen Graphitdichtungsring 74 aufweist. Der Zweck dieser Dichtung 273,274,275 besteht darin, eine gasdichte Dichtung über dem Ende des Beschickungs'rohres 316 aufrechtzuerhalten, während jede Bewegung des Düsenblockinjektors und Beschickungsrohrs aufgenommen wird, die als Ergebnis der Wärmeausdehnung während der Benutzung auftreten kann. Diese Anordnung ersetzt die „schweineschwanzförmige" Schlaufenanordnung wie in der Figur 1 gezeigt.

Das Gaszuführungssystem weist ein Rohr 276 und eine Einwegeventilanordnung auf, dem Gas von einer Quelle (nicht gezeigt) zugeführt wird. Die Ventilanordnung besitzt eine Ventilkammer 277, eine Ventilabdeckung 278 und eine Ventilauskleidung 279. Innerhalb der Ventilkammer befindet sich ein Kupfer-„Schwimmer" 280, der Gaskanäle 281 und 282 aufweist. Bei der Benutzung strömt Gas in die Ventilkammer 277, und drückt den Kupferschwimmer 280 gegen den Auslaßfilter 283, der zwischen der Ventilauskleidung 279 und einer Ventilabdeckplatte 284 an Ort und Stelle gehalten wird. Das Gas fließt durch die Gaskanäle 281 und 282 und über den Filter 283 durch eine Öffnung in der Ventilabdeckplatte 284 hinaus. Wenn die Gaszuführung ausgeschaltet wird, fällt der Schwimmer zurück gegen die Bodenwand der Ventilkammer.

Die Ventilabdeckung wird gegen eine Sicherungsplatte 285 mit einer Ventilabdeckungssicherung 286 gehalten, die dazwischen zusammengedrückt wird, um eine gasdichte Dichtung zu ergeben. In der Öffnung 287 in der Sicherungsplatte 285 befindet sich ein aus Kupfer hergestellter Einsatz 288. Das Ende des Beschickungsrohrs 316 erstreckt sich in die Öffnung 287

Schichtweise zwischen der Sicherungsplatte 285 und dem äußeren Teil C des Injektor-Düsenblocks befindet sich eine Stahlplatte 289, an die der Körper der Dichtung 273,274, 275 eingeschweißt ist.

Beim Auseinandernehmen der Injektorvorrichtung, beispielsweise um einen Injektorstopfen zu ersetzen, werden das Einwegeventil, die Sicherungsplatte 285 und die Sthalplatte 289 entfernt. Wenn dieselben wieder zusammengebaut werden, muß auf eine gasdichte Abdichtung geachtet werden. In der Praxis ist es aufgrund thermischer Differentialausdehnung bei der Benutzung sehr schwierig, eine gasdichte Dichtung zwischen den Platten 289 und 285 durch eine flache Dichtung sicherzustellen. Deshalb wird ein Dichtungsring verwendet, der aus einem beispielsweise aus schweißbarem Stahl gefertigten Dichtungsring 290 (Stahlqualität EN 3) und einer Dichtungsringdichtung 291 beispielsweise aus Asbestgarn besteht, das verstärkten, rostfreien Stahldraht umgibt und maximalen Temperaturenvon 815°C widersteht.

Das Gaszuführungssystem nach der Figur 3 liefert eine leckfreie Zuführung von Gas zu dem in der Figur 2 gezeigten Injektor. Ein weiterer Vorteil des Gaszuführungssystems ergibt sich aus der Verwendung von Kupferkomponenten 280,284 und 288. Wenn auch der Vorteil der erfindungsgemäßen Injektoren in ihrer verbesserten Beständigkeit besteht, ergibt sich eindeutige, daß die feuerfesten Stangen und umgebender feuerfester Körper unter der Einwirkung ausgedehnten Verschleißes der Gießpfannenumkleidung brechen kann. Aber dies stellt ein seltenes Ereignis dar, sollte es geschehen, kann es daraus resultieren, daß geschmolzenes Metall in das Gaszuführungsrohr gelangt. Wenn sich dies ereignet, werden die Kupferkomponenten 280, 284 und 288 sofort Wärme von dem geschmolzenen Metall ableiten und es zum Erstarren bringen, wodurch das System gegen ein Lecken des geschmolzenen Metalls in die umgebenden Teile abgedichtet wird

Die Gaszuführungsvorrichtung gemäß der Figur 3 ist insbesondere für die Anwendung in einer Gießpfanne vorgesehen.

Claims (10)

1. Gas-Injektor für ein Gefäß mit geschmolzenem Metall, gekennzeichnet durch die Kombination der nachfolgenden Bauelemente: eine Gaseinlaßkammer mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung, wobei an der Auslaßöffnung gasdicht vermittels eines Druckdichtungs-Verbindungsteils eine stranggepreßte Stange befestigt ist, die sich zu einem Gasauströmende des Injektors erstreckt, wobei die stranggepreßte Stange aus einem praktisch gasundurchlässigem feuerfesten Material gefertigt ist und wenigstens einen achsial verlaufenden Gaskanal aufweist, der Kanal mit der Gaseinlaßkammer in Verbindung steht und derart kleine Abmessungen besitzt, daß bei der Anwendung die Schmelze praktisch nicht in der Lage ist, in den oder jeden Kanal einzudringen, die Stange und das Druckdichtungs-Verbindungsteil in einem feuerfesten Körper des Injektors mit Ausnahme des Ausströmendes der Stange eingebettet sind.

2. Gas-Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl an Auslaßöffnungen vorgesehen ist.

3. Gas-Injektor nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkammer eine Umkleidung aus Gußmetall und/oder geschweißtem Metall ist und eine hintere Wand mit einer Einlaßöffnung, eine vordere Wand mit einer oder mehreren Auslaßöffnungen und eine Seitenwand, die die vorderen und hinteren Wände verbindet, aufweist, wobei die vorderen und hinteren Wände weiterhin durch eine oder mehrere Tragstützen zwischen denselben verbunden sind.

4. Gas-Injektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragstütze ein Rohr ist mit einem geschlossenen Ende, das gasdicht an der vorderen Wand befestigt ist, und ein offenes Ende aufweist, das die Einlaßöffnung darstellt, wobei die Wand des Rohrs Löcher aufweist, um einen Gasfluß zwischen der Einlaßöffnung und der oder jeder der Auslaßöffnungen zu ermöglichen.

5. Gas-Injektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckdichtungs-Verbindungsteil ein Dichtungselement aufweist, das aus einem kompressiblen graphitischen Material besteht.

6. Gas-Injektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das kompressible graphitische Material aus blättrigem Graphit besteht.

7. Gas-Injektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jede der stranggepreßten Stangen eine Mehrzahl an Kanälen in Form kapillarer Bohrungen oder schmaler Schlitze aufweist.

8. Gas-Injektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektorkörper ein Gußstück ist, das aus einem gießfähigen, zementhaltigen, feuerfesten Material besteht.

9. Gas-Injektor-Vorrichtung für ein Gefäß mit geschmolzenem Metall, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe einen Gas-Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.

10. Gefäß für geschmolzenes Metall, wie eine Gießpfanne mit einer isolierenden Auskleidung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8 vorliegt, der schmelzdicht in einer Aufnahmeöffnung in der Auskleidung befestigt ist.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen