DE1162034B - Vakuumrezipient, insbesondere zum Entgasen von Metallen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: B22d

Deutsche Kl.: 31c -12/02T^ ^{tJl IM<}*

Pat. B!. va 12. ι. e?

Nummer: 1162 034 μι,

Aktenzeichen: B 50631VI a / 31 c

Anmeldetag: 7. Oktober 1958

Auslegetag: 30. Januar 1964

Bei industriellen Vakuumanlagen sind Rezipienten in Form von Hauben und Glocken, die auf eine Grundplatte aufgesetzt werden können, bekannt. Weiter gibt es Rezipienten, die eine feststehende vertikale Abschlußwand und eine auf diese Wand zu- bzw. von ihr abfahrbare Glocke aufweisen. Es sind auch tunnel- bzw. röhrenförmige Vakuumrezipienten bekannt, bei denen die zu behandelnden Güter bzw. die Gießformen mit Wagen auf Schienen aus- und eingefahren werden können, wobei vakuumdicht verschließbare Türen vorgesehen sind.

Die bekannten Rezipientenkonstruktionen befriedigen bei Metallstrahlentgasungsanlagen nicht, denn soweit diese bekannten Konstruktionen, wie z. B. die nach oben abhebbaren Hauben oder die wegfahrbaren Glocken, eine schnelle Beschickung und Entleerung des Rezipienten zulassen, ist es andererseits schwierig oder gar unmöglich, an diesen Anlagen die Zuleitungen für außerhalb des Vakuumraumes geschmolzene flüssige Metalle in den Vakuumraum ortsfest anzuordnen. Notwendigerweise müssen diese Zuleitungen sich nämlich an einem oberen feststehenden Teil einer solchen Anlage befinden; einen solchen feststehenden oberen Teil gibt es aber z. B. bei den nach oben abhebbaren Rezipientenhauben nicht. Bei den bekannten Anordnungen mit horizontal verfahrbaren Glocken dagegen ist die Zuleitung schwierig anzubringen, während bei Vakuumtunneln die Zuleitung von oben zwar leicht erfolgen kann, dafür aber Dichtungsprobleme der notwendigerweise vorhandenen vakuumdichten Türen Schwierigkeiten bereiten.

Es ist auf dem Gebiet der industriellen Vakuumentgasung von Metallen bekannt, die Gießkokillen der Reihe nach vermittels Schleusen in den Rezipienten ein- und wieder auszufahren. Es ist auch bekannt, die einzelnen Kokillen unter die Gießvorrichtung zu fahren, sie dort anzuschließen, zu evakuieren und anschließend in die evakuierten Kokillen hinein zu vergießen, wobei entweder die einzelne Kokille selbst als fahrbares Vakuumgefäß ausgebildet sein kann oder in einem evakuierbaren, fahrbaren Behälter Aufstellung finden muß. Die Zeiten für das Öffnen und Schließen von Flanschverbindungen spielen bei diesen Einrichtungen aus Gründen des Wärmehaushaltes der Schmelze bereits eine erhebliche Rolle. Hierfür, wie für alle Anwendungsfälle, bei denen es auf rasches Beschicken und Entleeren eines Vakuumrezipienten ankommt, stellt die Erfindung eine neue Rezipientenkonstruktion zur Verfügung.

Der Vakuumrezipient nach der Erfindung, bei dem ein oberer Wendungsteil feststehend angeordnet ist, welcher Teile der Inneneinrichtung des Rezipien-Vakuumrezipient, insbesondere zum Entgasen
von Metallen

Anmelder:

Balzers Vakuum G. m. b. H.,

Frankfurt/M. Süd 10, Seehofstr. 11

Als Erfinder benannt:

Dipi.-Ing. Hermann Wild, Vaduz (Liechtenstein)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 12. September 1958 (Nr. 63 853) --

ten, Vakuumanschlüsee, MaterialzuigabevoTrichtiungen u. dgl. tragen kann, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein in vertikaler Richtung bewegliches Ringtor vorgesehen ist, welches in geschlossenem Zustand ebenfalls einen Teil-der'Rezipientenwand bildet.

Am Beispiel von Strahlentgasungsanlagen wird die Erfindung an Hand der Figuren erläutert.

In F i g. 1 bedeutet 1 eine auf Stützen 2 und 3, die im Beispiel gemauert sind, aufgesetzte Gießpfanne, welche eine Bodenabgußöffnung 4 aufweist, wobei der Abguß mittels eines Stopfens 5 reguliert werden kann. Der Guß erfolgt durch eine an der Unterseite der Pfanne 1 vakuumdicht angesetzte, in Längsrichtung elastisch bewegliche Rohrverbindung 6 (Wellrohr) hindurch in den Rezipienten, der in geschlossenem Zustande von den (mit bekannten Mitteln nötigenfalls geeignet gekühlten) Wandungsteilen 7 a, Ib und 8 gebildet wird. Im Rezipienten ist die Gießform 10 aufgestellt.

Der obere Wandungsteil des Rezipienten der F i g. 1 wird von einem zylindrischen Mantel 7 α und dessen Deckel 7 b gebildet. Dieser obere Wandungsteil ist auf Vorsprüngen 11 und 12 der Stützen 2 und 3 feststehend angeordnet. Der Rezipiententeil 9 bildet den Boden, auf welchen Schienen 13 für die Gießwagen 14 gelegt sind. Zwischen dem oberen Teil des Rezipienten Ia₁Ib und dem Boden 9 befindet sich in geschlossenem Zustand der in vertikaler Richtung bewegliche, einen Zylindermantel darstellende ringförmige Wandungsteil 8, der in seiner Vertikalbewegung durch Säulen 15 und 16 mittels der Arme 17 und 18 geführt wird. Das Heben und Senken der Säulen kann durch hydraulische Vorrichtungen 19 und 20 in bekannter Weise geschehen. Für die

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Hochziehen des Ringtores geschieht am einfachsten mittels Ketten 44 und 45, die an den Armen 46 und 47 des Ringtores 31 befestigt sind und über die Rollen 48 und 49 mit den Gegengewichten 50 und 51 5 laufen. 52 kann ein Schauglas oder eine an sich bekannte Materialzugabevorrichtung bedeuten. Eine besondere Ausführungsform der Vorrichtung nach F i g. 2 ergibt sich, wenn die Plattform 33 anstatt von einer Säule 32 getragen, am oberen feststehenden

Zwecke der Beschreibung vorliegender Erfindung
wird jeder in vertikaler Richtung bewegliche Wandungsteil, der in geöffnetem Zustand den Rezipienten
ringsum frei zugänglich macht, als Ringtor bezeichnet
— im Gegensatz zu einem gewöhnlichen Tor, welches
stets nur eine Seite eines Rezipienten eröffnet.

Weitere Einzelheiten der Fig. 1 betreffen die an
den beiden Enden des vertikal beweglichen Ringtores
bzw. am oberen und unteren feststehenden Teil der

Rezipientenwandung vorhandenen Dichtungsflächen io Kesselteil 34 aufgehängt wird. In diesem Fall kann

21 bis 24 und die Dichtungen 25 und 26. Zweck- das nach unten absenkbare Ringtor 31 an seiner

mäßigerweise wird wenigstens eine der Dichtungs- Unterseite geschlossen sein, wobei dann die untere

flächen (Flansche 21 bis 24) z. B. mittels faltenbalg- Dichtung 39, 40, 42 entfällt.

ähnlicher Verbindungsteile elastisch federnd an- Ein anderes Ausführungsbeispiel für die Erfindung geordnet. Dadurch werden etwaige geringfügige 15 ist in F i g. 3 dargestellt. Mittels eines Rostes 55 ruht Unterschiede der Abstände der Dichtungsflächen der auf Vorsprüngen der gemauerten Stützen 56 die Gießfeststehenden Rezipiententeile, welche durch die pfanne 1 auf. Der obere, feststehend angeordnete Teil durch ungenaue Herstellung, ungleiche Wärmeaus- des Vakuumrezipienten ist hier als Zwischenpfanne dehnung od. dgl. verursacht sein können, ausgeglichen. 57 ausgebildet. Die Zwischenpfanne besitzt eine Aus-Die Lage, die das Ringtor in geschlossenem Zustande 20 kleidung 58 und eine Stopfenstange 59 für die Betätides Rezipienten einnimmt, ist in Fig. 1 mit unter- gung des Bodenabgusses 60. Die Stopfenstange 59 brochenen Linien 27 gezeichnet. kann von außerhalb des Vakuumraumes mittels eines Damit das Ringtor vakuumdicht geschlossen wer- vakuumdicht durch die Wand hindurchgeführten Beden kann, sind die Schienen an den Stellen, wo sie die tätigungsmechanismus 61 bedient werden. Unterhalb Dichtungsflächen kreuzen würden, für ein kurzes 25 der Zwischenpfanne 57 befindet sich der vom Ring-Stück unterbrochen (wie es bei Toreinfahrten in tor 63 umschlossene Raum, in welchen die Gießfor-Vakuumräume an sich bekannt ist). men, ζ. Β. ein Gespann 62, eingefahren werden.

Die Evakuierung des geschlossenen Rezipienten er- Das Ringtor ermöglicht es, die vom Ofen heranfolgt über die Vakuumleitung 28 mittels nicht ge- geführte Gießpfanne 1 bewegungslos an ihrem Ort zu zeichneter Pumpen. 29 stellt ein Schauglas zur Beob- 30 belassen, bis der Gießvorgang beendet und die letzte achtung der Vorgänge im Vakuumraum dar. Kokille oder das letzte Gespann abgefüllt ist. Das Ein solcher Vakuumrezipient nach der Erfindung Ringtor ermöglicht es auch, ohne daß eine untragbare ist insbesondere für Metallentgasungszwecke beson- Abkühlung der Schmelze entsteht, eine Doppelentders geeignet. Ohne irgendwelche verschraubten gasung in den voneinander getrennten Vakuumkam-Flanschverbindungen (wie bei vorbekannten Verfah- 35 mern 57 und 64 vorzunehmen. Dabei kann der obere ren) öffnen oder schließen zu müssen, kann ein Gieß- Entgasungsraum 57 gleichzeitig als Legierpfanne diewagen nach dem andern in den Rezipienten ein- nen, in welche Zusätze wie Mangan und Silizium, die gefahren werden, wobei Schließen des Rezipienten etwa aus technologischen Gründen im Endprodukt und anschließendes Evakuieren mittels leistungs- anwesend sein müssen, erst dann in die Schmelze zufähiger Pumpen nur kurze Zeit in Anspruch nimmt. 40 gegeben werden, wenn diese infolge der Entgasung Gegenüber den bekannten Vakuumtunneln bzw. Rezi- des Gießstrahles bereits sauerstoffarm geworden ist. pienten mit liegenden Kesseln hat die Anordnung Auf diese Weise wird die Bildung von nichtmetalnach der Erfindung den konstruktiven Vorteil, daß lischen Korngrenzensubstanzen weitgehend vermieden, bei gleicher Größe der Gußformen ein geringerer Die Haube 65 der Zwischenpfanne 57 ist mittels einer Durchmesser des zylindrischen Kesselteils erforder- 45 Schnellanschlußmanschette 6 an die Pfanne 1 angelich ist, wodurch sich eine wesentlich höhere Stabilität schlossen, weiter sind eine Materialzugabe mit Schütgegenüber dem Atmosphärendruck ergibt. Besonders telrinne 66 und Schaugläser 67 vorgesehen. Unterhalb bei schlanken Gußformen fällt dieser Vorteil ins Ge- der Pfanne 57 befindet sich ein Vakuumschiebeventil wicht. 68. Letzteres sichert den Pfannenraum 57 gegen ein Ein weiteres Beispiel für die Ausführung der Erfin- 50 Einströmen von Luft bei geöffnetem Ringtor. Auf dung ist in F i g. 2 dargestellt. diese Weise kommt dieser Raum während des ganzen In Fig. 2 sind gleiche Teile gleich wie in Fig. 1 Gießprozesses nicht mit der Atmosphäre in Berühbezeichnet. Von dem Beispiel der F i g. 1 abweichend rung. Das Beispiel sieht den Abguß einer Gießpfanne 1 ist jedoch gemäß F i g. 2 ein nach unten absenkbares mit 80 bis 90 t Inhalt vor, aus der nacheinander vier-Ringtor 31 vorgesehen, welches von einer Säule 32 55 mal in die 20-t-Legierpfanne 57 und aus dieser wieder geführt wird. Die Plattform 33 trägt das innerhalb des unter Vakuum in ein Gespann 62 mit vier Kokillen Rezipienten befindliche Stück der Schienen 13 und zu je 5 t Inhalt in einer Wärme vergossen wird. Die den daraufstehenden Gießwagen 14 mit der Gußform Gesamtdauer des Prozesses beträgt je nach der Gieß-10. Der obere feststehende Wandungsteil wird durch geschwindigkeit etwa 35 bis 50 Minuten, bei welch den Kesselteil 34 gebildet, welcher an den Stützen 2 60 letzterer Zeit z. B. die Gießgeschwindigkeit etwa 3 Vs und 3 bei 35 und 36 befestigt ist. Es sind die Dich- bis 41 je Minute wäre.

tungsflächen 37 bis 40 mit Dichtungen 41 und 42 vor- Im Beispiel der F i g. 3 ist das System Legierpfanne-

handen. Das Schließen des Rezipienten erfolgt durch Ringtor mittels Rollen 68, 69 und Schienen 70, 71

Hochfahren des Ringtores 31 aus der Grube 43. Hier- fahrbar unter der Gießpfanne 1 angeordnet. Eine

bei legt sich die Dichtungsfläche 40 an die auf der 65 etwaige Störung während des Betriebes kann auf diese

Unterseite der Plattform 33 befindliche Dichtungs- Weise abseits von der Gießpfanne behoben werden;

fläche 39 an, gleichzeitig schließt die Dichtungsfläche auch kann man ein zweites Aggregat in Reserve hal-

mit der Dichtungsfläche 37 vakuumdicht. Das ten, um es bei einer solchen Störung unverzüglich

unter die Gießpfanne zu fahren. Sowohl bei einer Betriebsstörung als auch dann, wenn die Legierpfanne gelegentlich überholt werden muß, sind die Entfernung des Deckelteiles und die Arbeiten am Innern derselben abseits vom Traggerüst der großen Gießpfanne leichter zu bewerkstelligen, als wenn man durch letzteres behindert ist. Auch die erste Vorwärmung der Legierpfanne wird erleichtert, wenn diese an eine frei zugängliche Stelle gefahren wird, sei es, daß die Erwärmung nur durch Gasbeheizung usw. oder dadurch geschieht, daß man eine Heizcharge mit flüssigem Material macht, was sich bei der vorgesehenen Gesamtanordnung und dank des Ringtores leicht gestaltet. Spätere Zwischenerwärmungen der Legierpfanne erübrigen sich, weil deren Wandung infolge der durch das Ringtor ermöglichten raschen Folge der Güsse genügend warm bleibt.

In F i g. 3 sind weiter eine Leitung 72 mit entsprechenden Ventilen 73 und 74 und Zweigleitungen 75 und 76 zum Fluten der beiden Vakuumkammern 57 und 64 gezeigt. Die Vorrichtung zur Vertikalbewegung des Ringtores 63 in F i g. 3 an sich bekannter Art ist nicht dargestellt.

Die F i g. 4 und 5 zeigen Möglichkeiten zur Anordnung von zwei Ringtoren übereinander.

In Fig. 4 sind die beiden Ringtore 80 und 81 vorhanden, wovon das obere, 80, durch Absenken nach unten, das untere, 81, durch Aufziehen nach oben zu öffnen ist. In geöffnetem Zustand ist dann jeweils die eine der beiden Vakuumkammern von allen Seiten frei zugänglich. So können etwa in der unteren Kammer die Gießwagen — auch ganze Gespanne 82 — aus- und eingefahren werden, während in der oberen Kammer die Zwischenpfanne 83 sich befindet, welche ebenfalls, wenn Wert auf rasche Auswechselbarkeit gelegt wird, fahrbar angeordnet werden könnte. Für die Anordnung der Dichtungsflächen bei mehreren übereinander befindlichen Vakuumkammern mit Ringtoren gibt es verschiedene Möglichkeiten. Bei der Anordnung der F i g. 4 kann — wie ersichtlich — das obere Ringtor 80 geöffnet (abgesenkt) werden, ohne das Vakuum im Raum des unteren Ringtores 81 aufzuheben. Bei einer Anordnung der Dichtungsflächen nach Fig. 5 kann dagegen das untere Ringtor 81 durch Hochfahren geöffnet werden, ohne daß das Vakuum im oberen Ringtorraum gestört wird. Die Hilfsmittel zum Heben und Senken der Ringtore 80 und 81 sind nicht gezeichnet — sie können beliebiger Art sein.

Beide Möglichkeiten können ihre Bedeutung je nach dem Verwendungszweck der Anlage haben. Im gegebenen Falle wird der Fachmann leicht die für den gerade vorliegenden Verwendungszweck am besten geeignete Anordnung der Dichtungsflächen wählen.

Die Evakuierung der beiden voneinander getrennten Vakuumkammern erfolgt durch getrennte Vakuumleitungen 84 und 85.

Bei den einzelnen Ausführungsformen der Erfindung kann es je nach den Betriebsbedingungen zweckmäßig sein, eine Schutzvorrichtung vorzusehen, welche während des geöffneten Zustandes des Rezipienten die der Gefahr einer Beschädigung ausgesetzten Dichtungsflächen abzudecken gestattet. Eine solche Hilfsvorrichtung kann etwa aus einer Anzahl von Kreissegmenten bestehen, welche über die Dichtungsflächen geschoben werden. Die Bewegung der Segmente kann mit an sich bekannten Mitteln mit der Bewegung des Ringtores so gekoppelt werden, daß das Abdecken der Dichtungsflächen nach dem Öffnen und die Wiederfreigabe derselben vor dem Schließen des Rezipienten automatisch erfolgt. Auch Vorrichtungen nach Art einer Irisblende sind denkbar. Schließlich wird der Fachmann schon bei der Konstruktion einer Anlage bestrebt sein, die Dichtungsflächen und Dichtungen an den einzelnen Rezipiententeilen so anzuordnen, daß sie je nach den Arbeitsbedingungen im Einzelfalle der Gefahr einer Beschädigung möglichst wenig ausgesetzt sind.

Im Vorstehenden wurde die Erfindung an Beispielen der Gießstrahlentgasung im Vakuum erläutert. Es ist für den Fachmann aber offensichtlich, daß dasselbe Vakuumrezipientensystem auch zu anderen Verwendungszwecken dienen kann. Beispielsweise können in einen Rezipienten nach der Erfindung anstatt der Gießformen Pfannen mit dem flüssigen, zu entgasenden Metall eingefahren und dort unter Umrühren mittels geeigneter Rührvorrichtungen entgast und anschließend wieder aus dem Rezipienten heraus zur Gießstelle in freier Atmosphäre gebracht werden. Außer für die Metallentgasung kann ein erfindungsgemäßer Vakuumrezipient auch für das serienweise Vakuumglühen von Werkstücken nützlich sein, die wiederum mit Wagen eingefahren werden können. Vakuumlötöfen stellen ein weiteres Anwendungsbeispiel dar. Bei Vakuumtrockenanlagen können die zu trocknenden Gegenstände, z. B. elektrische Kabel od. dgl., oder die zu trocknenden Lebensmittel oder pharmazeutische Produkte auf entsprechenden Gestellen in die Anlage gesetzt werden.

Wie bereits darauf hingewiesen, ist die Rezipientenkonstruktion nach der Erfindung vor allem nützlich, wenn es sich darum handelt, das Beschicken und Entleeren einer Vakuumanlage rasch durchzuführen oder dank der raumsparenden Konstruktion Pumpzeit zu sparen. Aber auch in Fällen, in denen rasches Beschicken und Einsparung von Pumpzeit keine so ausschlaggebende Rolle spielt (etwa bei länger dauernden Trockenprozessen), bietet die allseitige freie Zugänglichkeit bei geöffnetem Ringtor besondere arbeitstechnische Vorteile.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Vakuumrezipient, dessen oberer Behälterteil und Boden feststehend angeordnet sind und die feststehenden Anschlüsse wie Vakuumanschluß, Materialzugabevorrichtungen u. dgl. und gegebenenfalls Teile der Inneneinrichtung des Rezipienten tragen, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Behälterteil aus einem in vertikaler Richtung bewegbaren, unten und oben offenen Zylinder als Ringtor (8, 31, 63, 80, 81) besteht, das im geschlossenen Zustand, bei seinem gleichzeitigen Anpressen oben gegen den Behälteroberteil und unten gegen den feststehenden Boden, den vakuumdicht abgeschlossenen evakuierbaren Vakuumrezipienten bildet.

2. Vakuumrezipient nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere feststehende Behälterteil als teleskopartige Führung für das vertikal bewegliche Ringtor (8) ausgebildet ist.

3. Vakuumrezipient nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringtor (31) nach unten absenkbar ist.

4. Vakuumrezipient nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine fe-

dernde Anordnung wenigstens einer der Dichtungsflächen (21 bis 24, 37 bis 40) an den Enden des vertikal beweglichen Ringtores oder am oberen Behälterteil oder am feststehenden Boden.

5. Vakuumrezipient nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schutzvorrichtung für die in geöffnetem Zustand des Rezipienten der Gefahr einer Beschädigung ausgesetzten Dichtungsflächen vorgesehen ist.

6. Vakuumrezipient nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Vakuumbehälter (57, 64) übereinander angeordnet sind und daß wenigstens einer (64) der beiden mit einem Ringtor (63) versehen ist.

7. Vakuumrezipient nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden übereinander an-

10

geordneten Vakuumbehälter mit den Ringtoren (80, 81) getrennt evakuierbar sind.

8. Vakuumrezipient nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumanschluß (85) für den unteren Vakuumbehälter am Boden desselben mündet.

9. Vakuumrezipient nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Behandlung von flüssigen Metallen, dadurch gekennzeichnet, daß der obere feststehende Behälterteil eine Eingußöffnung für das flüssige Metall aufweist, während der feststehende Boden (9,33) als Standplatz für die Gießformen (10) ausgebildet ist.

10. Vakuumrezipient nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem als Standplatz für die Gießformen ausgebildeten Boden Schienen (13) für Gießwagen angeordnet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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