DE19823990A1 - Stopfen für den Verschluß von Metallschmelze aufnehmenden Behältnissen - Google Patents
Stopfen für den Verschluß von Metallschmelze aufnehmenden BehältnissenInfo
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf einen Stopfen für den Verschluß von Metallschmelze aufnehmenden Behältnissen, mit einem z. B. stangenförmigen Stopfenkörper aus feuerfestem Material mit einer Einsatzhülse aus feuerfestem Material angrenzend an das obere Ende des Stopfenkörpers, welche mit diesem im wesentlichen koaxial angeordnet ist und eine Bohrung für den lösbaren Eingriff einer z. B. metallenen Haltestange für das Anbringen an einem Hubmechanismus aufweist, wobei die Einsatzhülse und der Stopfenkörper einstückig durch gemeinsames Formen, ggf. isostatisches Pressen und Brennen, hergestellt sind und der Stopfenkörper im Bereich der Einsatzhülse im wesentlichen aus einem feuerfesten keramischen Material höherer Qualität gebildet ist als der übrige Teil des Stopfenkörpers.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Stopfen für den Verschluß von
Metallschmelze aufnehmenden Behältnissen, mit einem z. B. stangenförmigen
Stopfenkörper aus feuerfestem Material mit einer Einsatzhülse aus feuerfestem
keramischen Material angrenzend an die obere Stirnseite des Stopfenkörpers,
welche mit diesem im wesentlichen koaxial angeordnet ist und eine Bohrung füt
den lösbaren Eingriff einer z. B. metallenen Haltestange für das Anbringen an
einem Hubmechanismus aufweist.
Aus der DE-U-91 09 532 ist ein derartiger Stopfen als Regelventil für Ausgüsse
in metallurgischen Schmelzgefäßen bekannt, bei welchem die
Durchgangsbohrung des Stopfenkörpers am gaseinlaßseitigen oberen Ende
eine ringförmige Stufe aufweist, auf der Stufe eine Dichtung aus
temperaturbeständigem Werkstoff liegt, eine metallene Stopfenstange von
oben in die Durchgangsbohrung ragt und mit einem erweiterten Abschnitt auf
der Dichtung aufliegt, eine zylinderförmige, feuerfeste, keramische Manschette
mit einem Außengewinde in dem oberen erweiterten Abschnitt der
Durchgangsbohrung in ein korrespondierendes Innengewinde des
Stopfenkörpers eingeschraubt und unter Preßsitz gegen den Haltering der
Stopfenstange festgelegt, und die Stopfenstange mit ihrem oberen freien Ende
den Stopfenkörper überragt und mit ihrem unterhalb des Halteringes laufenden
freien Ende über eine Teilstrecke in die Durchgangsbohrung des
Stopfenkörpers eingeführt ist. Diese Ausführung erfordert eine
Gewindeverbindung zwischen der keramischen Manschette und dem
Stopfenkörper, welche die Montage erschwert.
Bei einem Stopfen nach der EP-A-0 358 535 muß die metallene Einsatzhülse in
einem Abstand von dem oberen Ende des stangenförmigen Stopfenkörpers
verpreßt und gebrannt werden sowie eine Gewindebohrung koaxial zu der
Bohrung des Stopfenkörpers aufweisen, in welcher eine mit Außengewinde
versehene metallene Haltestange einzuschrauben ist. Hinsichtlich Fertigung
und Montage ist dieser Stopfen daher in mehrfacher Hinsicht aufwendig und
teuer.
Bei dem aus der US-A-4 791 978 bekannten Stopfen wird ein mit
Außengewinde versehenes rohrförmiges Paßstück in eine konische und mit
Gegengewinde versehenen Aussparung am oberen Ende des Stopfens
unmittelbar eingeschraubt. Eine derartige Befestigung des Stopfens an einer
Hubvorrichtung ist problematisch, weil der verhältnismäßig dünnwandige
Bereich des oberen Endes des Stopfenkörpers den bei Betätigung des
Hubmechanismus auftretenden Kräften nicht standhalten kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stopfen der eingangs
genannten Art vorzuschlagen, welcher bei sicherer Befestigungsmöglichkeit
einfacher montierbar ist und ohne Verwendung einer gesonderten metallenen
Einsatzhülse auskommt.
Diese Aufgabe wird bei einem Stopfen der eingangs genannten Art z. B.
dadurch gelöst, daß die Einsatzhülse und der Stopfenkörper einstückig durch
gemeinsames Formen, ggf. isostatisches Pressen und Brennen hergestellt sind
und der Stopfenkörper im Bereich der Einsatzhülse im wesentlichen aus einem
feuerfestem Material höherer Qualität gebildet ist als der übrige Teil des
Stopfenkörpers.
Höhere Qualität bedeutet höhere Festigkeit zur Sicherung der
Gewindeverbindung zwischen Einsatzhülse und Haltestange.
Auf diese Weise sind sowohl eine mehrgängige Gewindeverbindung zwischen
zwei Teilen aus feuerfestem Material als auch eine gesonderte metallene
Einsatzhülse entbehrlich, wodurch die gestellte Aufgabe auf besonders
einfache Weise gelöst ist.
Im Bedarfsfalle kann der Stopfenkörper im Bereich der Einsatzhülse eine z. B.
netz- oder gitterartige Stahlarmierung aufweisen, welche in das
Feuerfestmaterial des Einsatzhülsenbereichs eingebettet und beim Formen,
ggf. isostatischen Pressen und Brennen des Stopfenkörpers in der
Einsatzhülse verankert wird.
Die Einsatzhülse hat bei einer besonderen Ausgestaltung des
Erfindungsgedankens ein Innengewinde und die Haltestange an ihrem
Befestigungsende ein dazu passendes Außengewinde, so daß die Montage
und Demontage der Haltestange durch einfaches Verschrauben erfolgen kann.
Der Befestigungssicherheit dient es dabei, wenn das Innengewinde mit
Abstand von der oberen Stirnseite der Einsatzhülse vorgesehen ist.
Es ist bekannt, der Metallschmelze über den Stopfen Gas, wie Argon,
zuzuführen, um in der Metallschmelze enthaltene nicht-metallene Einschlüsse
zu beseitigen und der Bildung von Aluminiumoxid entgegen zu wirken. Für
diesen Fall ist bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
daß neben der Einsatzhülse sowohl der übrige Teil des Stopfenkörpers als
auch die Haltestange eine durchgehende Längsbohrung für die Zuführung
eines Gases in die Metallschmelze aufweisen.
Um die erforderliche Dichtigkeit des Stopfens bei Gaszuführung nach außen zu
gewährleisten, kann die Bohrung der Einsatzhülse eine von ihrer oberen
Stirnseite ausgehende sacklochartige Erweiterung unter Bildung einer radialen
ringförmigen Dichtfläche aufweisen, gegen welche ein an der Haltestange
vorgesehener Kragen mit einer Gegendichtfläche, ggf. unter Zwischenlage
eines gesonderten Dichtungsringes, dichtend anliegt.
Zur weiteren Sicherung der Festlegung der Haltestange an dem Stopfenkörper
kann die Haltestange mittels einer Festspannmutter an dem Stopfenkörper
und/oder der Einsatzhülse festlegbar sein, welche auf ein Außengewinde der
Außenstange aufschraubbar und dazu geeignet ist, sich ggf. unter Zwischen
lage eines Unterlegringes an der oberen Stirnseite des Stopfenkörpers
und/oder der Einsatzhülse abzustützen. Auf diese Weise können weitere
Abdichtmittel entbehrlich sein.
Es ist aber auch möglich, daß zwischen den aneinandergrenzenden Flächen
von Stopfenkörper und/oder Einsatzhülse einerseits und Festspannmutter
und/oder Unterlegring andererseits gesonderte Dichtungsmittel, z. B. in Form
von keramischen Faserdichtungen, vorgesehen sind.
Damit sich die Festspannmutter großflächig abstützen kann, fluchtet
vorzugsweise die Einsatzhülse an ihrer oberen Stirnseite mit der oberen
Stirnseite des übrigen Teils des Stopfenkörpers.
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle
beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in
beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von
ihrer Zusammenfassung in einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigt die einzige Figur in einem Teilvertikalschnitt eine besondere
Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Stopfens.
Die zeichnerisch dargestellten Stopfen für den Verschluß von Metallschmelze
aufnehmenden Behältnissen weist einen in diesem Fall stangenförmigen
Stopfenkörper 1 aus feuerfestem, z. B. keramischen Material auf. Angrenzend
an die obere Stirnseite 16 des Stopfenkörpers 1 ist ein koaxialer Bereich aus
feuerfestem, z. B. keramischen Material als Einsatzhülse 2 ausgebildet. Der
Bereich der Einsatzhülse 2 weist eine zentrische Bohrung 3 für den lösbaren
Eingriff einer z. B. metallenen Haltestange 4 für das Anbringen an einem
Hubmechanismus auf, so daß der Stopfenkörper 1 als Ventilkörper eines
Verschlusses im Boden eines Metallschmelze aufnehmenden Behältnisses
eingesetzt werden kann.
Die Einsatzhülse 2 und der Stopfenkörper 1 sind einstückig durch
gemeinsames Formen, ggf. isostatisches Pressen und Brennen hergestellt.
Dabei ist der Stopfenkörper 1 im Bereich der Einsatzhülse 2 im wesentlichen
aus einem feuerfestem Material höherer Qualität gebildet als der übrige Teil
des Stopfenkörpers 1. Höhere Qualität bedeutet, daß der Bereich der
Einsatzhülse 2 in der Lage ist, höheren Zug- und Druckkräften standzuhalten,
welche bei Betätigung des Hubmechanismus ohne ein ausreißen der
Gewindeverbindung zwischen Einsatzhülse 2 und Haltestange 4 aufzunehmen
sind, als der übrige Teil des Stopfenkörpers 1. Zur weiteren Stabilisierung des
Befestigungsbereiches des Stopfenkörpers kann dieser im Bereich der
Einsatzhülse eine (nicht dargestellte) z. B. netz- oder gitterartige Stahlarmie
rung aufweisen.
Die Einsatzhülse 2 hat ein Innengewinde 5 und die Haltestange 4 an ihrem
Befestigungsende ein dazu passendes Außengewinde 6, so daß zur Montage
die Haltestange 4 einfach in die Einsatzhülse 2 eingeschraubt werden kann.
Ebenso einfach ist die Demontage der Haltestange 4. Dabei ist das
Innengewinde 5 vorteilhafterweise mit Abstand von der oberen Stirnseite 7 der
Einsatzhülse vorgesehen.
Neben der Einsatzhülse 2 haben sowohl der übrige Teil des Stopfenkörpers 1
als auch die Haltestange 4 eine durchgängige Längsbohrung 17, 18 für die
Zuführung eines Gases in die Metallschmelze. Dabei weist die Bohrung 3 der
Einsatzhülse 2 eine von ihrer oberen Stirnseite 7 ausgehende sacklochartige
Erweiterung 8 auf, welche eine in diesem Fall schräg verlaufende radiale
ringförmige Dichtfläche 9 bildet. Gegen die Dichtfläche 9 liegt ein an der
Haltestange 4 vorgesehener Kragen 10 mit einer entsprechend schräg
geneigten Gegendichtffläche 11, ggf. unter Zwischenlage eines gesonderten
Dichtungsringes 12, welcher lediglich auf der linken Seite der zeichnerischen
Darstellung wiedergegeben ist, dichtend an.
Die Haltestange 4 ist ferner mittels einer Festspannmutter 13 an dem
Stopfenkörper 1 und damit der Einsatzhülse 2 festgelegt. Zu diesem Zweck hat
die Haltestange 4 ein Außengewinde 14, auf welche die Festspannmutter 13
aufschraubbar ist, um sich ggf. unter Zwischenlage eines Unterlegringes 15 an
den oberen Stirnseiten 16, 7 des Stopfenkörpers 1 und der Einsatzhülse 2
abzustützen. Zu diesem Zweck fluchtet die Einsatzhülse 2 an ihrer oberen
Stirnseite 7 mit der oberen Stirnseite 16 des übrigen Teils des Stopfenkörpers
1. Durch diese Art der Befestigung wird die Gewindeverbindung 5, 6 zwischen
Einsatzhülse 2 und Haltestange 4 entlastet.
Zur Erzielung der erforderlichen Dichtigkeit bei Gaszufuhr durch die
Längsbohrungen 18, 3 und 17 können (auch) zwischen den
aneinandergrenzenden Flächen von Stopfenkörper 1 und/oder Einsatzhülse 2
einerseits und Festspannmutter 13 und/oder Unterlegring 15 andererseits
(nicht dargestellte) gesonderte Dichtungsmittel, z. B. in Form von keramischen
kompressiblen Faserdichtungen in Ringform, vorgesehen sein.
1
Stopfenkörper
2
Einsatzhülse
3
Bohrung der Einsatzhülse
2
4
Haltestange
5
Innengewinde der Einsatzhülse
2
6
Außengewinde der Haltestange
4
7
obere Stirnseite der Einsatzhülse
2
8
Erweiterung der Bohrung
3
9
Dichtfläche der Einsatzhülse
10
Kragen der Haltestange
4
11
Gegendichtfläche der Haltestange
4
12
Dichtungsring
13
Festspannmutter
14
Außengewinde der Haltestange
4
15
Unterlegring
16
obere Stirnseite des Stopfenkörpers
1
17
Längsbohrung des Stopfenkörpers
1
18
Längsbohrung der Haltestange
4
Claims (9)
1. Stopfen für den Verschluß von Metallschmelze aufnehmenden
Behältnissen, mit einem z. B. stangenförmigen Stopfenkörper (1) aus
feuerfestem Material mit einer Einsatzhülse (2) aus feuerfestem Material
angrenzend an das obere Ende des Stopfenkörpers (1), welche mit
diesem im wesentlichen koaxial angeordnet ist und eine Bohrung (3) für
den lösbaren Eingriff einer z. B. metallenen Haltestange (4) für das
Anbringen an einem Hubmechanismus aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Einsatzhülse (2) und der Stopfenkörper (1) einstückig durch
gemeinsames Formen, ggf. isostatisches Pressen und Brennen
hergestellt sind und der Stopfenkörper (1) im Bereich der Einsatzhülse
(2) im wesentlichen aus einem feuerfesten keramischen Material höherer
Qualität gebildet ist als der übrige Teil des Stopfenkörpers (1).
2. Stopfen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Stopfenkörper (1) im Bereich der Einsatzhülse (2) eine z. B. netz-
oder gitterartige Stahlarmierung aufweist.
3. Stopfen nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Einsatzhülse (2) ein Innengewinde (5) und die Haltestange (4) an
ihrem Befestigungsende ein dazu passendes Außengewinde (6) trägt.
4. Stopfen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Innengewinde (5) mit Abstand von der oberen Stirnseite (7) der
Einsatzhülse (2) vorgesehen ist.
5. Stopfen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
neben der Einsatzhülse (2) sowohl der übrige Teil des Stopfenkörpers
(1) als auch die Haltestange (4) eine Längsbohrung (17, 18) für die
Zuführung eines Gases in die Metallschmelze aufweisen.
6. Stopfen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bohrung (3) der Einsatzhülse (2) eine von ihrer oberen Stirnseite (7)
ausgehende sacklochartige Erweiterung (8) unter Bildung einer radialen
ringförmigen Dichtfläche (9) aufweist, gegen welche ein an der
Haltestange (4) vorgesehener Kragen (10) mit einer Gegendichtfläche
(11), ggf. unter Zwischenlage eines gesonderten Dichtringes (12),
dichtend anliegt.
7. Stopfen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Haltestange (4) mittels einer Festspannmutter (13) an dem
Stopfenkörper (1) und/oder der Einsatzhülse (2) festlegbar ist, welche
auf ein Außengewinde (14) der Haltestange (4) aufschraubbar und dazu
geeignet ist, sich, ggf. unter Zwischenlage eines Unterlegringes (15), an
der oberen Stirnseite (16, 17) des Stopfenkörpers (1) und/oder der
Einsatzhülse (2) abzustützen.
8. Stopfen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen den aneinandergrenzenden Flächen von Stopfenkörper (1)
und/oder Einsatzhülse (2) einerseits und Festspannmutter (13) und/oder
Unterlegring (15) andererseits gesonderte Dichtungsmittel, z. B. in Form
von keramischen kompressiblen Faserdichtungen, vorgesehen sind.
9. Stopfen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Einsatzhülse (2) an ihrer oberen Stirnseite (7) mit der oberen
Stirnseite (16) des übrigen Teils des Stopfenkörpers (1) fluchtet.
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