DE1816055C3

DE1816055C3 - Vakuum-Lichtbogenofen mit Schleusenkammer

Info

Publication number: DE1816055C3
Application number: DE19681816055
Authority: DE
Inventors: Klaus P. Dipl.-Ing. Monroeville Pa. Samietz (V.St.A.); Anton 6450 Hanau Wamser; Ernst 6462 Hailer Weingaertner
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1968-12-20
Filing date: 1968-12-20
Publication date: 1974-03-28
Also published as: FR2026756A1; GB1232510A; DE1816055A1; DE1816055B2

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einem Vakuumlichtbogenofen mit Abschmelzelektroden, mit einem einen Tiegel umschließenden Unterteil, einem bewegliehen Oberteil für die Aufnahme der Abschmelzelektroden und einer zwischen Unterteil und Oberteil angeordneten Schleusenkammer mit Schleusenventil.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1147 044 gehört ein Vakuum-Lichtbogenofen der eingangs beschriebenen Gattung zum Stande der Technik, bei dem Ofenober- und Ofenunterteil beidseitig an eine dazwischen befindliche Schleusenkammer anstoßen und während des Schmelzprozesses in einer der Höhe der Schleusenkammer entsprechenden Distanz halten werden. Nach Beendigung des Schmelzprozesses kann beispielsweise das Ofenunterteil durch das Schleusenventil abgesperrt werden, so daß das umgeschmolzene Metall unter Ausschluß der Atmosphäre abkühlen kann. Bei der vorbekannten Lösung ist jedoch der ringförmige Ventilsitz während des gesamten Umschmelzprozesses den Verunreinigungen bzw. Angriffen durch Schmelzspritzer und Staub ausgeseUt. Den sehr schematischen Zeichnungen Kt auch nicht zu entnehmen, daß die vorhandenen Y'entilbetätigungseinrichtungen ebenfalls einer starken Verschmutzung ausgesetzt sind. Schließlich liegt ein nicht zu unterschätzendes Problem darin, daß der Anpreßdruck des Schleusenventils zu Beginn des Flutens des Ofcnobenejls auf Grund des zu diesem Zeitpunkt vorhandenen, geringen Druckunterschieds sehr gering ist. Infolgedessen läßt sich ein Einsickern von Luft in den abzusperrenden Raum nur schwer vermeiden.

Durch die deutsche Patentschrift 1 169 617 gehört auch ein Vakuum-Lichtbogenofen zum Stande der Technik, bei dem der Tiegelrand durch einen besonderen Spritzschutzring vor Schmelzspritzem geschützt wird. Dieser Spritzschutzring, der mit einem zusätzlichen Antrieb ausgerüstet sein muß, kann aber nicht verhindern, daß während des gesamten Betriebes des I ichtbogeno.^fens Schmelzenspritzer und Stäube in die Schleusenkammer eindringen und diese sowie die in ihr enthaltenen Antriebe für das Schleuscnventil und den Spritzschutzring gefährden. Außerdem ist der Schutz des Tiegelrandes nur unvollkommen möglich. Schließlich ruht das Schleusenventil mn mit seinem Eigengewicht auf dem Tiegelrand, so daß die Dichtkräfte verhältnismäßig bescheiden sind. Die Unterstützung der Dichtwirkung durch den atmosphärischen Druck tritt beim Fluten der Schleusenkammer nur allmählich ein, so daß anfängliche Undichtigkeiten häufig bestehenbleiben.

Zur vorliegenden Erfindung sind weiterhin die britische Patentschrift 1 091 627, die USA -Patentschrift 1610819 und die USA.-Patentschrift 3 202751 bekanntgeworden. Die britische Patentschrift 1 091 627 bezieht sich auf das Sachgebiet des Kristallziehens und hat infolgedessen mit dem Erfindungsgegenstand keine Berührungspunkte. Gleichfalls liegen auch die genannten USA-Patentschriften 1610 819 und 3 202 751 dem Erfindungsgegenstand ferner als die übrigen genannten Druckschriften.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ofen zu schaffen, bei dem der Tiegelinhalt unter Vakuum bei abgenommenem Ofenoberteil abkühlen kann, ohne daß bei längerem Gebrauch des Ofens bzw. Tiegels die erforderliche Dichtwirkung zwischen Tiegclrand und Schleusenventil nachläßt. Gleichzeitig soll auch dei Antrieb des Schleusenventils vor Beschädigungen und Verunreinigungen geschützt werden. Bekanntlich sind sowohl die Dichtfläche des Tiegelrandes als auch der Antrieb des Schleusenventils durch Schmelzenspritzer gefährdet, die während des Ofenbetriebs nach oben geschleudert werden.

Schließlich soll auch der Anpreßdruck des Schleusenvcntils auf dem Tiegclrand zu Beginn des Flutens des Ofenoberteils erhöht werden, um das bei geringen Druckdifferenzen auf beiden Seiten des Schleusenventils mögliche Eindringen von Luft von Anfang an zu verhindern.

Die Beseitigung der der bekannten Lösung anhaftenden Nachteile und die Erfüllung der gestellten Aufgabe erfolgen bei dem eingangs beschriebenen Vakuum-Lichtbogenoferi erfindungsgemäß dadurch, daß bei geöffneten Schleusenventil das Oberteil des Ofens durch die Schleusenkammer hindurchführbar und auf dem Tiegelrand absetzbar ist und bei geschlossenem Schlcusenventil das Oberteil des Ofens auf dem Schleusenventil absetzbar ist. Da hierzu das Ofenoberteil gegenüber der oberen Begrenzungswatid

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der Schleusenkammer bei völliger Gasdichtheit Fig.2 zeigt den Vakuumofen nach Be

länasverschiebücli angeordnet sein muß, wird zur des Schmelzvorganges mit zurückgezogenem

Vermeidung einer Feinstbearbeitung ties Ofenober- denstummel. Das Ofenoberteil 2 ist in ang

teils und der Schleusenkammer an der Durchdrin- Position dargestellt, wobei sich der Kesse.ti

cungsstelle gemäß der weiteren Erfindung vorge- 5 so weit vom Tiegelrand 15 entfernt hat, aau u

schlagen, daß zwischen dem Oberteil und der Schleu- Schleusenventil 23 in den Zwischenraum einianrodi

senkümmer ein gasdichtes elastisches Zwischenglied ist. Nur für den kurzen Zeitraum des fcmtanrens uc

ι.. :„. ...„i~u.~ „: ι ν: ι_:.ι -j.. ο-i-i «;i<. :<.t Hör Tipeplrand 15 der Oetanr aei

senkümmer ein gasdichtes elastisches Zwischenglied ist. Nur für den kurzen Zeitra angeordnet ist, welches eine Längsverstrebung des Schleusenventils ist der Tiegelrand 15 der Oberteils ohne Aufhebung des Vakuums zuläßt. Verunreinigung ausgesetzt. Durch das nur Ip»

Durch das Absetzen des Oberteils auf dem Tiegel- io gige Anheben des Ofenoberteils 2 bleibt jeaocnι u rand wird erreicht, daß außer dem Tiegelrand der ge- Tnnenraum der Schleusenkammer 11 vor; =>cnrnei"r¹ samie, außerhalb des Ofenoberteils liegende Raum Spritzern und Stäuben weitgehend geschützt, "«nc innerhalb der Schleusenkammer gegenüber den Ein- wegung des Ofenoberteils wird durch me vmui flüssen des Umschmelzverfahren* geschützt ist. mung des gasdichten elastischen Zwisctiengneue=> Durch die Absetzbarkeit des Oberteils auf dean 15 ermöglicht, ohne daß das Vakuum im Uten ^oa" Schleusenventil kann erreicht werden, daß das ge- der Schleusenkammer aufgehoben werden J™»¹*· samte Gewicht des (schweren) Oberteils zur Erzeu- Die Ringdichtung 8 erhält das Vakuum im υκη.« guns des Anpreßdrucks dient, =0 daß ein Eindringen nern mittels der Anpressung des t»ewej;uu w von Luft während oder nach dem Fluten des Ofen- Flanschrings7 über die Federelemente!» weiiernin oK-rteils praktisch ausgeschlossen ist. ao aufrecht. cMwwnvfn-

\ orteilhafte Ausführungsformen des Erfindungs- F i g. 3 zeigt den Ofen, nachdem das »MeusMven

gegenstandes sind in den Unteransprüchen genannt. til 23 seine Endstellung oberhalb des nege» 10

Her Erfindungsgegenstand wird in der nachfolgen- reicht hat. Die Rollen des Schleusenyentils smdaer den Beschreibung zu den einzelnen Figuren näher Einfachheit halber fortgelassen worden, üas uiener! iuicrt =5 oberteil 2 hat sich mittels des Kesselflansches 13 aut

is zeigen das Schleusenventil 23 gesetzt und preßt d.es mit sei-

Fig. 1 bis 4 Längsschnitte durch einen Vakuum- nem gesamten Gewicht über die Ringdichtung i* au lichtbogenofen im Bereich der Schleusenkammer in den Tiegelrand 15. Die Abdichtung des liege» ge verschiedenen Betriebsphasen, genüber der Atmosphäre ,st ™ⁿ™^h^"55eisttrt.

F ig. 5 einen Teilausschnitt von Titwlrand, Ofen- 30 so daß das Ofenoberteil 2 und mit ihm ufteraas oberteil und Schleusen ventil. Druckausgleichsrohr 12 die Schleusenkammer geflu-

1 ig. 1 zeigt den Vakuumofen in der Schmelzstel tet werden können. r»t,»rt*n 1

lune. Die Abschmelzelektrode 1 ist auf einem Teil ih- F i g. 4 zeigt den Ofen, nachdem das UberttU1 *

rer'Länge von einem Ofenoberteil 2 umgeben, das hochgefahren worden ist und sich von der Schleusen aus dem doppelwandig«! Kessel 3 und dem fest mit 35 kammer 11 und dem Ofenunterte.]8£™ⁿ* j£ ihm verbundenen Ofengehäuse 4 besteht. Am Ober- Hierbei wurde der bewegliche Flwwchnng 7 rrutge teil ist außerdem ein Gehäuseflansch 5 befestigt. Die nommen, was dadurch geschah daß j "« ser Gehäuseflansch steht über einem Faltenbalg6 mit Umfang des Ofenoberte.ls ^i¹^™?™^ dem beweglichen Flanschring 7 in Verbindung, der mit einer Schleppvorrichtung 25 kombiniert^ sich über eine Ringdichtung 8 unter dem Druck von 40 Diese Schleppvorrichtung best eh im vorli mehreren, auf den Umfang verteilten Federelemen- Fall, aus einer Hülse 26, "^_nJSa!- ten 9 gegen den festen Flanschring 10 der Schleusen- menten 9 ein Zuganker 27 langsverschieblich an kammer 11 abstützt. Zwischen dem Kessel 3 und der geordnet ist, der über ejnen^AnschlagJler 28 m ge Schleusenkammer 11 ist ein Druckausgleichsrohr 12 nommen wird, wenn die Hülse 26 ^eine" ß™™ angeordnet. Der Kessel 3 ist an seinem unteren Ende 45 vorherbestimmten Weg zuruckgelegJ ha t.Da1 to_Zug durch einen Kesselflansch 13 mit Schutzblech 14 ab- anker 27 am Flanschnng 7 befestigt .st, η mmt er geschlossen. Der Kesselflansch stützt sich auf den nach diesem Leerhub de" "anschnng mit. Hie Rand 15 des Tiegels 16 ab, der zur Aufnahme des durch wird eine mögliche ^'dehnung des elast. Schmelzbades 17 bzw. Ingots dient. Der Tiegel ist sehen Zwischengliedes 6 vermieden. In der in F ig. von einem Kühltoof 18 umgeben. Zwischen dem ₅o dargestellten Position kann das Schmelzbad 17 ab Kühltopf und dem auswechselbaren Tiegel befindet kühlen und das Ofenoberteil 2 entweder auf ein an sich Wasser als Kühlflüssigkeit. Der Kühltopf ist mit- deres Unterteil aufgesetzt oder mit einer zweiten Ab

häuseflansch 20 der Schleusenkammer 11 abgedich- 55 Fig. 1 in

tet. ist über <

In der Schleusenkammer befindet sich auf Rollen des Kuhltopfes 18

21 und Schienen 22 fahrbar das als Platte ausgebil- Kühltopf ist seiner

dete Schleusenventil 23. dem unteren GehLw.,«..

F i g. 1 zeigt deutlich, daß ein wesentlicher Teil ies 60 mer 11 verschraubt. Das Schleusenventil 23 besitzt Tiegelrandes 15 durch das Ofenoberteil 2 bzw. den an seiner Unterseite eine Ringdichtung 24, die von Kessclflansch 13 abgedeckt und auf diese Weise ge- dem Dichtungshalter 31 gestützt wird. Diese Ringgen Schmelzenspritzer geschützt ist. Kesselflansch dichtung setzt sich nach dem Einfahren des Schleu- und Kessel3 verhindern aber ferner, daß der Innen- senventils 23 in die Position nach den Fig.3 und4 raum der Schleusenkammer H und der in ihm lie- 65 auf der Dichtfläche 32 des Tiegelrandes 15 ab. Auf gende, nicht dargestellte Antrieb für das Schleusen- beiden Seiten der Dichtfläche ist je eine Ringnut ventil 23 durch Schmelzenspritzer und Stäube verun- angeordnet. Die Dichtfläche selbst wird in dieser Poreinigt bzw. beschädigt werden. sition vom Schutzblech 14 U-förmig umschlossen

i bib

nd abgedeckt. Das Schutzblech ist am Kesselflansch 3 befestigt, der seinerseits mit dem doppelwandigen Lessei 3 des Ofenoberteils 2 verbunden ist. Die Abtülzung des Ofenoberteils auf dem Tiegelrand 15 erolgt außerhalb der Dichtfläche 32, so daß diese aus schließlich der Ringdichtung 24 vorbehalten bleibt. Es ist natürlich ratsam, das Schleusenventil 23 mit Hohlräumen und Anschlüssen für einen Kühlmittelkreislauf zu verschen, auf deren Darstellung jedoch verzichtet werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vakuum-Lichtbogenofen mit Abschmelzelektroden, mit einem einen Tiegel umschließenden Unterteil, einem beweglichen Oberteil für die Aufnahme der Abschmelzelektroden und einer zwischen Unterteil und Oberteil angeordneten Schleusenkammer mit Schleusenventil, d a durch gekennzeichnet, daß bei geöffnetem Schleusenventil (23) das Oberteil (2) des Ofens durch die Schleusenkammer (11) hindurchführbar und auf dem Tiegelrand (15) absetzbar ist und bei geschlossenem Schieusenventil (23) das Oberteil (2) des Ofens auf dem I?chleusenventil (23) absetzbar ist.

2. Vakuum-Lichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Oberteil (2) und der Schleusenkammer (11) ein gasdichtes, elastisches Zwischenglied (6) angeordnet ist.

3. Vakuum-Lichtbogenofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gasdichte, elastische Zwischenglied (6) einerseits fest mit dem Oberteil (2) des Ofens und andererseits mit einem Flanschring (7) verbunden ist, der unter Zwischenschaltung einer Schleppvorrichtung (25) am Oberteil befestigt und auf der Schleusenkammer (11) absetzbar ist.

4. Vakuumlichtbogenofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiegel (16) in dem Bereich, in dem das Oberteil (2) des Ofens aufsetzt, eine für das Schleusenventil (23) vorgesehene Dichtfläche (32) besitzt, die gegenüber dem Tiegelrand (15) versenkt angeordnet ist, und daß die Dichtfläche von zwei Nuten (33) umgeben ist, in die ein die Dichtfläche umgreifendes, U-förmig gestaltetes Schutzblech (14) eingreift.