DE2449685C3

DE2449685C3 - Einrichtung zum Anbringen eines Einlaßventils an einer Vorrichtung zum Zuteilen von flüssigem Metall

Info

Publication number: DE2449685C3
Application number: DE2449685A
Authority: DE
Inventors: Ivar Heimdal; Ivar Skreosen
Original assignee: Norsk Hydro ASA
Current assignee: Norsk Hydro ASA
Priority date: 1973-10-19
Filing date: 1974-10-18
Publication date: 1978-06-15
Also published as: JPS5078527A; NO130221B; DE2449685A1; FR2248104A1; IT1021841B; JPS5223856B2; DE2449685B2; US3929263A; SE7413034L; FR2248104B1; GB1473195A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Anbringen eines Einlaßventils an einer Vorrichtung zum Zuteilen von flüssigem Metall, die einen Zuteilungsbehälter aufweist, der eine Druckgaszuführung und einen Metallauslaß besitzt sowie mit einer abnehmbaren Einlaßventileinrichtung versehen ist, die im Bodenteil des Zuteilungsbehälters angeordnet ist und ein Ventilgehäuse hat, das sich durch eine öffnung im Bodenteil des Zuteilungsbehälters in dessen Inneres erstreckt und mit einer äußeren, allgemein konischen Berührungsfläche versehen ist, die in Berührung mit einer allgemein konischen Sitzfläche an bzw. in der öffnung im Bodenteil des Zuteilungsbehälters steht.

Der Vorgang des Zuteilens des flüssigen Metalls wird mittels eines vorzugsweise inerten Druckgases ausgeführt, das dem Zuteilungsbehälter von einer äußeren Druckquelle zugeführt wird. Wenn das Metall von einem in die Schmelze eingetauchten Zuteilungsbehälter, der in seinem Bodenteil eine Einlaßöffnung für die Zufuhr von geschmolzenem Metall aus dem Vorratsbehälter besitzt, nach aufwärts gedrückt werden soll, dann drückt der Gasdruck tatsächlich das Metall vom Zuteilungsbehälter zurück in den Vorratsbehälter (beispielsweise den Warmhalteofen), wenn keine Maßnahmen getroffen sind, um eine derartige Rückströmung zu verhindern. Schon seit langem wurde vorgeschlagen, zur Verhinderung einer solchen Rückströmung Ventile zu benutzen. Jedoch wurden brauchbare Ergebnisse bei der Verwendung von Ventilen in der Praxis bisher nicht erzielt, da diese Ventile für Funktionsdefekte anfällig sind. Nach einiger Betriebszeit tritt eine unbefriedigende Dichtung auf, und weiterhin kann die Rückströmung durch die Ventilöffnung variieren. Der Grund hierfür liegt in erster Linie in dem Niederschlag und der Ablagerung von nichtmetallischen Verbindungen, die an dem Stahl der Ventilkugel und am Ventilsitz haften. Infolgedessen entstehen allmählich Funktionsdefekte, und zwar anfänglich in Form von Leckagen und schließlich infolge vollständigem Anfressen bzw. vollständiger Belegung des Ventilkörpers. Diese Schwierigkeit herrscht insbesondere bei Magnesium vor.

Eine natürliche Lösung bestände hier darin, eine ein Ventilgehäuse und eine Kugel umfassende Einheit zu verwenden, die leicht entfernbar und ersetzbar ist, so daß die Ventilkugel und/oder das Ventilgehäuse ersetzt bzw. ausgetauscht oder gereinigt werden kann. Das wurde bereits in der DE-PS 11 94 104 vorgeschlagen, wonach ein offenes Ventilgehäuse verwendet werden soll, das einen unteren Teil besitzt, der auf den oberen Teil des Ventilgehäuses aufgeschraubt ist, wobei das Gehäuse gleichzeitig in eine sich nach abwärts verengende, konisch geformte öffnung im Bodenteil des Zuteilungsbehälters eingebracht wird. Jedoch ist selbst diese Anordnung bei ihrer Verwendung in der Praxis nicht befriedigend. Die gesamte Ausrüstung muß bei einem Vorgang des Auseinandernehmens aus dem Warmhalteofen entfernt werden, was zu Oxydation und Feuergefahr führt. Nach und nach wird das Schraubengewinde der erwähnten Ventilteile zusammengeschweißt bzw. -gelötet, und bei wiederholtem Auseinander- und Zusammenschrauben wird das Gewinde zerstört. Infolgedessen ist auch diese früher vorgeschlagene Lösung bei ihrer Anwendung in der Praxis unbefriedigend.

Daher wurde die Entwicklung von ventillosen Zuteilungssystemen in der jüngsten Zeit forciert, wie beispielsweise die US-PS 28 46 740 und die norwegische Patentschrift 1 23 618 zeigen. Die in diesen Systemen verwendeten Einrichtungen besitzen keine beweglichen Teile innerhalb der Schmelze, und dadurch wird infolgedessen eine kontinuierliche und stabile Betriebsweise sowie eine hohe Zuteilungsgenauigkeit sichergestellt Jedoch tritt hier eine andere Schwierigkeit auf. Ohne eine sehr genaue Steuerung des Gasdrucks kann nämlich ein Ausblasen von Gas durch das ventillose Rohr, durch welches das Metall in den Zuteilungsbehälter gezogen wird, auftreten. Bis zu einem gewissen Ausmaß kann dieser Erscheinung durch eine genaue Überwachung des Enddrucks gegengesteuert werden, jedoch führt dieses in der Praxis zu einem Betrieb mit derart niedrigen Drücken, daß die Zuteilungsgeschwindigkeit bzw. -rate zu niedrig wird.

In der DE-AS 10 55 764 ist eine Vorrichtung zum

Gießen von Metallkörpern, insbesondere Metallplatten, beschrieben, bei der zwei hintereinandergeschaltete und durch eine Leitung verbundene Einlaßventile vorgesehen sind, von denen das zweite Ventil, welches das flüssige Metall unmittelbar in das Dosierungsgefäß einströmen läßt, durch eine vorbestimmte Höhe des Metallspiegels im Dosierungsgefäß gesteuert wird. Hier sind die Ventileinheiten in die Seitenwand bzw. den Bodenteil des Behälters eingeschraubt, so daß es ebenfalls in nachteiliger Weise erforderlich ist, zum Auswechseln der Ventile die gesamte Einrichtung aus dem Metallbad und dem Warmhalteofen zu entfernen.

Bei der Einrichtung nach der DE-AS 14 83 620 ist ebenfalls ein eingeschraubtes Ventilgehäuse vorgesehen, so daß zur Auswechslung des Ventils ebenfalls eine Entfernung der gesamten Einrichtung aus dem Metallbad notwendig ist. Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß der Gesamtdruck in einer Einrichtung, wie sie in der DE-AS 14 83 620 beschrieben ist, sehr hoch ist, nämlich 2000 bis 3000 kg/cn Λ so daß eine sichere Befestigung des Ventilgehäuses erforderlich ist, und selbst wenn diese Befestigung nicht mit einem Schraubengewinde erfolgen würde, so müßte sie doch in äquivalenter Weise vorgenommen werden, so daß keinesfalls eine Entfernung des Ventilgehäuses ohne Herausnahme der gesamten Einrichtung aus dem Metallbad möglich wärt.-.

Schließlich ist in der DE-AS 12 38 161 eine Ein-ichtung zum Zuführen von flüssigem Metall zu dem zylindrischen Füllraum einer Druckgießmaschine beschrieben, bei der die Zuführung des flüssigen Metalls über ein Saugrohr erfolgt, dessen unteres Ende, welches in das flüssige Metallbad eintaucht, von einem konischen Ventilkörper verschlossen wird, der durch ein Gestänge gegen das Saugrohr gedrückt wird. Da der Sitz des Ventilkörpers von dem Saugrohr selbst gebildet wird, ist es zur Erneuerung bzw. Überholung des Ventils in nachteiliger Weise erforderlich, das gesamte Saugrohr zusammen mit dem Ventilkörper aus dem Metallbad herauszunehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, gegenüber diesem Stand der Technik eine Anbringung eines Einlaßventils zu schaffen, die es ermöglicht, das gesamte Ventil ohne Entfernung der zugehörigen Einrichtung aus dem Metallbad und dem Warmhalteofen wegzunehmen und durch ein neues bzw. überholtes Ventil zu ersetzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Durchmesser des sich in das Innere des Zuteilungsbehälters erstreckenden oberen Teils des an einem Hebel dreh- bzw. schwenkbar gelagerten Ventilgehäuses kleiner als der lichte Durchmesser der öffnung im Bodenteil des Zuteilungsbehälters ist, wobei die konische Berührungsfläche ebenso wie die konische Sitzfläche sich nach aufwärts zu verengend ausgebildet ist.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den F i g. 1 bis 4 der Zeichnung im Prinzip dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch einen Warmhalteofen mit eingefügter Zuteilungspumpe und in ihrer Lage befestigten Einlaßventileinrichtung,

Fig. 2 den Warmhalteofen mit der erwähnten Ausrüstung von oben gesehen,

Fig.3 vergrößerte Einzelheiten der Einlaßventileinrichtung und einer Einrichtung zu ihrem Anbringen in einer Seitenansicht, und

F i g. 4 einen Schnitt durch die Bodenabdeckungsplatte des Abgießbehälters mit der Einlaßventileinrichtung und der Einrichtung zu ihrem Anbringen, die auseinandergenommen und teilweise im Schnitt gezeigt sind.

Die Fig.!, die einen Schnitt durch einen Warmhalteofen darstellt, zeigt eine Ausrüstung zum Abgießen bzw. Ausströmenlassen des flüssigen Metalls, wobei diese Ausrüstung in den Warmhalteofen eingefügt und mit einer Einrichtung versehen ist, mit der ein Einlaßventil in seiner vorgesehenen Position montiert ist. Die Ventileinrichtung ist mit einem nach aufwärts offenen Ventilgehäuse 15 (F i g. 3 und 4) versehen, in dem eine Ventilkugel 6, z. B. eine Stahlkugel, vorgesehen ist. Die Ventilkugel 6 wird durch einen Querriegel 7 od. dg!, in ihrer Lage gehalten. Der untere Teil eines Hebels 2 ist drehbar mit dem Ventilgehäuse 5 verbunden, und der obere Teil dieses Hebels geht in einen langgestreckten Stiel über, der sich oberhalb der Schmelze erstreckt und mittels einer Befestigungsvorrichtung in Form einer Flügelmutter od. dgl. an einer Platte 8 befestigt ist, die ihrerseits starr mit zwei Aufhängungsstreben 19 verbunden ist, welche den Zuteilungsbehälter, der mit 5 bezeichnet ist, in der richtigen Tiefe in der Schmelze halten.

Die Fig. 1, die einen Schnitt durch den Warmhalteofen darstellt, neigt die Ausrüstung zum Abgießen bzw. Ausströmenlassen des flüssigen Metalls, wobei diese Ausrüstung in den Warmhalteofen eingefügt und mit der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung versehen ist, die in ihrer vorgesehenen Position montiert ist. Die Ventileinrichtung ist mit einem nach aufwärts offenem Ventilgehäuse 15 (Fig.3 und 4) versehen, in dem eine Ventilkugel, beispielsweise eine Stahlkugel 6, vorgesehen ist. Die Ventilkugel 6 wird durch einen Querriegel 7 od. dgl. in ihrer Lage gehalten. Der untere Teil eines Hebels 2 ist drehbar mit dem Ventilgehäuse 5 verbunden, und der obere Teil dieses Hebels geht in einen langgestreckten Stiel über, der sich oberhalb der Schmelze erstreckt und mittels einer Befestigungsvorrichtung in Form einer Flügelmutter od. dgl. an einer Platte 8 befestigt ist, die ihrerseits starr mit zwei Aufhängungsstreben 19 verbunden ist, welche den Zuteilungsbehälter, der mit 5 bezeichnet ist, in der richtigen Tiefe in der Schmelze halten.

Der untere Teil des Hebels 2 erstreckt sich in eine Nut bzw. Ausnehmung 21 im unteren Bereich des Ventilgehäuses, wobei diese Nut bzw. Ausnehmung den Metalleinlaß zu dem Verteilungsbehälter 5 bildet. Der Hebel 2 ist mittels eines Stiftes oder Bolzens 3 drehbar am Ventilgehäuse 15 gelagert, und dieser Stift oder Bolzen 3 erstreckt sich durch koaxiale Löcher durch den unteren Teil des Hebels und die Wände, welche die Nut bzw. Ausnehmung 21 begrenzen. Zwischen dem Bolzen 3 und den erwähnten Löchern ist ein guter Spiel- bzw. Zwischenraum vorgesehen und ein ähnlicher bzw. gleichartiger Spiel- bzw. Zwischenraum ist zwischen den die Nut bzw. Ausnehmung 21 begrenzenden Wänden und dem sich in diese Nut bzw. Ausnehmung erstreckenden Teil des Hebels 2 vorhanden. Auf diese Weise ergibt sich eine einfache und wirkungsvolle Gelenkverbindung, die in allen Ebenen wirksam bzw. arbeitsfähig ist.

Das Ventilgehäuse 15 ist als zylindrisch ausgebildet dargestellt und weist einen oberen offenen Teil 16 auf, der einen genügenden S "aum relativ zu einem entsprechenden zylindrisc, Teil der Umfangswandung hat, welche die ö¹" ng 22 in der BodenabdecV

platte 4 des Verteilungsbehälters 5 begrenzt, so daß das Ventilgehäuse 15 relativ zur Vertikalen gekippt werden kann, wenn es in die öffnung 22 eingefügt ist, d. h. relativ zur Normalen auf der Bodenabdeckplatte 4.

Das zylindrische Ventilgehäuse weist weiterhin einen sich nach aufwärts verengenden konischen Flansch 17 auf, der einen äußeren Berührungsbereich besitzt, welcher so ausgebildet ist, daß er in Berührung mit einem konisch geformten Sitzbereich 14 gelangt, wobei letzterer vom unteren Teil der Wandung gebildet wird, welche die öffnung 22 in der Bodenabdeckplatte 4 begrenzt.

In der Zeichnung sind sowohl der Berührungsbereich des Flansches 17 als auch der Sitzbereich 14 als einfache konische Oberflächen dargestellt.

Der Konizitäts- oder Neigungswinkel des Flansches 17 und des Sitzbereichs der Bodenabdeckplatte 4 ist wichtig im Hinblick auf die Sicherstellung einer selbstzentrierenden Einführung des Ventilgehäuses 15. Wenn der Winkel mit der Horizontalebene zu klein ist, dann ist man nicht in der Lage, das Ventilgehäuse in die vorgesehene Position gleiten zu lassen, während hingegen ein zu großer Winkel keine zufriedenstellende Dichtung ergibt, wenn man mit dem Spielraum arbeitet, der zum »Treffen« beim Einführen des Ventilgehäuses 15 in die Arbeitsposition erforderlich ist. Es wurde in praktischen Tests festgestellt, daß man die besten Ergebnisse erzielt, wenn der Konizitätswinkel des Flansches 17 relativ zur Horizontalebene zwischen ungefähr 45° bis ungefähr 60° liegt, was einem Winkel relativ zur Achse des Ventilgehäuses von 30 bis 45° entspricht Selbst wenn das Ventilgehäuse schräg in die öffnung 22 in der Bodenabdeckplatte 4 eingeführt wird, wirkt dessen konische Berührungsfläche dahingehend, daß sie ein Gleiten des Ventilgehäuses in dessen vorgesehene Position zur Folge hat.

Der Hebel 2 kann mittels eines Handgriffs 11 angehoben und abgesenkt werden. Wenn das Ventilgehäuse 15 in richtiger Position befestigt ist, wird der Hebel 2 in seine vorgesehene Position bewegt und an der Platte 8 befestigt. Diese Bewegung wird durch die Verbindung am Bolzen 3 ermöglicht.

Wie bereits oben erwähnt wurde, ist die Platte 8 starr mit zwei Streben 19 verbunden, welche den Zuteilungsbehälter 5 in einer geeigneten Tiefe in der Schmelze eingetaucht halten. Die gesamte Zuteilungs- bzw. Verteilungsausrüstung einschließlich des Hebels 2 und der Platte 8 kann längs Aufhängerarmen 10 rückwärts und vorwärts bewegt werden.

Die Flügelmutter 9 braucht nur von Hand festgezogen zu werden. Theoretisch dient die nach aufwärts wirkende Zugkraft nur als Gegenwirkung zum Überdruck auf die Ventileinrichtung während des Verteilens plus dem Gewicht des Hebels 2 und der Ventileinrichtung. Wenn die Flügelmutter 9 zu sehr angezogen wird, kann der Hebel 2 zu stark beansprucht und dauernd verformt werden, was tatsächlich nicht wünschenswert ist Praktische Tests haben gezeigt, daß das Ventil eine zufriedenstellende Dichtung ergibt, wenn die Flügelmutter 9 von Hand angezogen wird. Es ist wichtig, daß die Zugkraft dann längs der Längsachse des Verteilungsbehälters 5 wirkt, so daß das Ventil in Richtung auf die Mitte der öffnung 22 gezogen wird, um schließlich in dieser zentriert zu sein.

Wie die Fig.3 und 4 zeigen, ist der untere Teil des

Ventilgehäuses 15 so ausgebildet, daß sich ein ausreichender Durchgang für das Metall zu dessen Strömung durch das Ventil ergibt.

Die öffnung 22 in der Bodenabdeckplatte 4 ist weit genug hergestellt, um eine beim Reinigen des Inneren des Verteilungsbehälters 5 erforderliche Inspektion zu ermöglichen.

Der Hebel 2, der an der Platte 8 befestigt ist, wird so angebracht oder angeordnet, daß er kein Hindernis für ίο die während der Veteilungsvorgänge erwünschte Bewegung des Verteilungsrohres 13 bildet. Das Verteilungsrohr 13 muß in verschiedene Neigungswinkel einstellbar und nach jeder Seite dreh- bzw. schwenkbar sein. Die Verteilungsausrüstung ist so aufgebaut, daß auch das Verteilungsrohr 13 aus der Schmelze herausgenommen werden kann, ohne daß es nötig ist, irgendeinen anderen Teil der Ausrüstung zu bewegen.

Wenn die Ventileinrichtung eingefügt werden soll, wird der Hebel 2 einschließlich des Kugel- bzw. Rückschlagventils zunächst zur Vorerwärmung auf dem Rand des Ofens plaziert. Der Hebel 2 kann dann entweder auf der linken oder der rechten Seite des Gaszuführungsrohrs, das mit 12 bezeichnet ist, eingefügt werden, und die Ventileinrichtung wird unter die Bodenabdeckplatte 4 eingeführt. Wie oben bereits erläutert wurde, erfolgt eine Selbstzentrierung der Ventileinrichtung, wenn diese längs der Berührungsfläche 14 nach aufwärts gleitet.

Der Hebel wird an der Platte 8 befestigt Nach ungefähr 5 Minuten ist der Hebel heiß und hat die maximale Längserstreckung erreicht Die Flügelmutter 9 wird dann von Hand angezogen, und der Abgießapparat ist für den Gebrauch bereit.

Nach ungefähr einer Woche fortlaufenden Betriebes ist es erforderlich, das Kugel- bzw. Rückschlagventil zu erneuern. Das Ventil muß unmittelbar nach seiner Herausnahme aus der Schmelze auseinandergenommen werden. Der Querriegel 7 wird herausgezogen, und die Kugel 6 wird durch die öffnung 20 herausgegossen, bevor sie aufgrund des Erstarrens des Restmetalls in dem Ventil bewegungsunfähig wird. Der Bolzen 3 wird dann herausgezogen, und das Kugel- bzw. Rückschlagventil kann durch ein neues Ventil ersetzt werden. Das oxydierte (eine Oxydschicht aufweisende) Kugel- bzw. Rückschlagventil wird durch Behandlung in verdünnter Salpetersäure gereinigt und kann erneut verwendet werden.

Nach einer längeren Betriebszeit muß auch der Verteilungsbehälter 5 zur Reinigung und Inspektion entfernt werden. Im Falle der nach dem Stande der Technik aufgeschraubten Ventile verhindert der Ventilkörper, daß das Metall aus dem Verteilungsbehälter herausläuft wenn letzterer aus der Schmelze gehoben wird. Auch ergibt sich bei diesen letzterwähnten bekannten Einrichtungen die Schwierigkeiten einer Oxydverstopfung des Einlasses der Ventileinrichtung, und es kann sehr schwierig sein, den Behälter zu entleeren.

Infolgedessen besteht ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung tatsächlich darin, daß die demontierbare Ventileinrichtung durch einfache Manipulationen entfernt werden kann und daß das Metall dann durch die weite öffnung 22 in der Bodenabdeckplatte ausläuft.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Anbringen eines Einlaßventils an einer Vorrichtung zum Zuteilen von flüssigem Metall, die einen Zuteilungsbehälter aufweist, der s eine Druckgaszuführung und einen Metallauslaß besitzt sowie mit einer abnehmbaren Einlaßventileinrichtung versehen ist, die im Bodenteil des Zuteilungsbehälters angeordnet ist und ein Ventilgehäuse hat, das sich durch eine öffnung im Bodenteil des Zuteilungsbehälters in dessen Inneres erstreckt und mit einer äußeren, allgemein konischen Berührungsfläche versehen ist, die in Berührung mit einer allgemein konischen Sitzfläche an bzw. in der öffnung im Bodenteil des Zuteilungsbehälters steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des sich in das Innere des Zuteilungsbehälters erstreckenden oberen Teils (t$) des an einem Hebel (2) dreh- bzw. schwenkbar gelagerten Ventilgehäuses (15) kleiner als der lichte Durchinesser der öffnung (22) im Bodenteil (4) des Zuteilungsbehälters (5) ist, wobei die konische Berührungsfläche (17) ebenso wie die konische Sitzfläche (14) sich nach aufwärts zu verengend ausgebildet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Berührungsfläche (17) des Ventilgehäuses (15) einen Winkel von 30 bis 45° mit der Achse des Ventilgehäuses bildet.

3. Einrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (15), in dem eine bewegliche Ventilkugel (6) vorgesehen ist, nach aufwärts offen ist und in seinem oberen Teil mit einem austauschbaren Querriegel (7) versehen ist

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Ventilgehäuses (15) über einen horizontal angeordneten Bolzen, Stift od. dgl. (3) an dem Hebel (2) dreh- bzw. schwenkbar gelagert ist, wobei sich der Bolzen, Stift od. dgl. (3) mit Spiel bzw. freiem Raum durch Bohrungen erstreckt, die in dem Hebel und in den Wänden des Ventilgehäuses (15) vorgesehen sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (2) mit einem oberen, nach einwärts gebogenen Teil versehen ist, der eine Befestigungsvorrichtung (9) längs einer Linie aufweist, die zentral durch das Ventilgehäuse verläuft.