DE3026721A1

DE3026721A1 - Geschlossener induktionsschmelz- und -giessofen mit auswechselbarem schmelztiegel

Info

Publication number: DE3026721A1
Application number: DE19803026721
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ing.(grad.) 6361 Niddatal Reuter
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1980-07-15
Filing date: 1980-07-15
Publication date: 1982-02-11
Also published as: CH653122A5; DE3026721C2

Description

" Geschlossener Induktionsschmelz- und -Gießofen
mit auswechselbarem Schmelztiegel Die Erfindung betrifft einen geschlossenen Induktionsschmeiz-und -Gießofen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Ofen ist durch die DE-AS 23 00 666 bekannt, dort bilden allerdings Schmelzkammer und Schmelztiegel eine bauliche Einheit, außerhalb welcher eine Induktionsspule angeordnet ist.
Die Schmelzkammer bzw. der Schmelztiegel ist unter Zwischenschaltung eines nicht näher beschriebenen Dichtungskörper auf eine Trennwand aufgesetzt, welche als Oberteil der Gießkammer ausgebildet ist. Bei dem bekannten Ofen hat der Dichtungs- körper maximal die Druckdifferenz zwischen dem Atmosphärendruck und dem Vakuum in der Gießkammer auszuhalten. Es ist dabei problematisch, eine derartige Dichtung auch für größere Druckdifferenzen auszubilden, insbesondere dann, wenn die Notwendigkeit besteht, durch den ~Dichtungskörper zusätzlich das Gesamtgewicht der Schmelzkammer aufzu-Fangen, der m,t dem Schmelztiegel eine Einheit bildet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen geschlossenen Induktionsschmelz- und -Gießofen der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der die Abdichtwirkung auch gegenüber einer höheren Druckdifferenz als dem Atmosphärebdruck sowie bei häufigem Auswechseln des Schmelztiegels erhalten bleibt. Der Erfindungsgegenstand soll dabei insbesondere Anwendung finden bei derartigen Ufen der eingangs beschriebenen Art, bei denen Schmelzkammer und Schmelztiegel getrennte Bauteile bilden, so daß der Dichtungskörper. ausschileßlich das geringe Gewicht des Schmelztiegels aufnehmen muß.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen Ofen erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Mit dem Erfindungsgegenstand sind folgende Vorteile verbunden: Durch die Verwendung eines Dichtungskörpers aus einem mineralischen Werkstoff mit geschliffener Konusfläche, die in eine gleichfalls geschliffene, komplementäre Konusfläche eingesetzt ist, wird trotz leichter Auswechselbarkeit eine zuverlässige Abdichtung in der Trennwand erreicht, insbesondere dann, wenn in die Kegelschliffpassung noch eine streichfähige Masse (Paste) eingebracht wird, die gleichzeitig Trenn- und Dichtmittel ist. Hierbei ist zu barücksichtigen, daß in der Gießkammer ein Feinvakuum herrschen kann, während in der Schmelzkammer zur Reguierung des Scnmexzenstromes ein überdruck von 100 bis 400 mbar erzeugbar ist. Der erfindungsgemäße Dichtungskörper läßt sogar noch wesentlich höhere Druckdifferenzen zu, ohne die Dichtwirkung und/oder die Lösbarkeit des Dichtungskörpers zu gefährden. Durch die Starrheit und den genauen S tz des Dichtungskörpers kann dieser ohne weitere Befestigungsmittel als sogenannter "Tiegelständer" verwendet werden. Der Tiegel ist dann lediglich unter Zi s chenschal tung eines zweiten, elastischen Dichtungskörpers au den ersten, starren Dichtungskörper aufgesetzt.
Es ist besonders vortelhaft, als Werkstoff für den ersten star-Aen Dichtungskörper einen Hohl körper aus Korund-Mullit zu verwenden, wie er beispielsweise von der Firma Koppers Fabriken feuerfester Erzeugnisse GmbH, in Düsseldorf, BRD, unter der Bezeichnung KR 80 ZA angeboten wird. Ein derartiges Material ist außerordentlich temperaturwechselbeständig. Als Material für den zweiten elastischen Dichtungskörper kommt bevorzugt eine elastische Flachdichtung in Frage, die aus einem Material besteht, welches unter der Bezeichnung ;v grafl "Sigrãflex-Laminat" von der Firma Sigri Elektrographit mbH in Meitingen bei Augsburg hergestellt wird. Das betreffende Material ist aus mehreren Schichten einer dünnen, sehr flexiblen, bis 0,2 mm starken Folie aufgebaut, die aus reinem, kristallisiertem Graphit ohne Bindemittel ge-Fertigt werden. Die Dicke beträgt bis zu 5 mm. Die Dichtung ist bis ca. 400 0C an der Luft und unter Inertgas oder Vakuum bis über 3.000 °C beständig.
Als Trenn- und Dichtmittel in Pastenform kommt bevorzugt eine Festschmierstoffkombination aus Mineralöl und Molybdändisulfid in Frage, wie sie von der Firma Dow Corning unter der Bezeichnung MOLYKOTE G - n" angeboten wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den übrigen UnteransprUchen beschrieben.
Ein Ausführungsbeispiei des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand einer Figur näher erläutert, die einen Vertikalschnitt durch die wesentlichen Teile des erfindungsgemäßen Ofens zeigt.
In der Figur sind nur schematisch eine Schmelzkammer 1 und eine Gießkammer 2 dargestellt, die gasdicht eine Trennwand 3 zwischen sich einschliessen. Die erforderlichen Oberdrücke bzw. Vakua werden in den einzelnen Kammern durch nicht gezeigte Rohrleitungen eingestellt.
In der Trennwand 3 befindet sich eine Uffnung 4 mit einer geschliffenen ersten Konusfläche 5, in die ein erster Dichtungskörper 6 mittels einer geschliffenen zweiten Konusfläche 7 eingesetzt ist. Die Konusflächen 5 und 7 bilden zusammen eine Kegelschliffpassung. Der Dichtungskörper 6 besteht aus Korund-Mullit, während die Trennwand 3 eine Aluminium-Gußplatte ist, in welche eine Kühirohrschlange 8 aus Kupfer eingegossen ist. Der Uffnungswinkel der Konusflächen 5 und 7 beträgt 30 Winkelgrade.
An die Trennwand 3 ist von unten mittels einer nicht gezeigten Hubvorrichtung eine Gießform 9 anpreßbar, die gleichfalls nur schematisch und zum besseren Verständnis dargestellt ist.
Der erste Dichtungskörper 6 besitzt außer seiner Konusfläche 7 eine zylindrische Außenfläche 10 und eine konzentrische Bohrung 11, die zum Durchtritt der Schmelze dient. An seinem oberen Ende besitzt der erste Dichtungskörper 6 eine Kreisringfläche 12, die eine zylindrische Erweiterung 13 umgibt, welche die Fortsetzung der Bohrung 11 darstellt. Auf die Kreisringfläche 12 ist zunächst ein zweiter elastischer Dichtungskörper 14 in Form einer Flachdichtung aus einem Graphitfolien-Laminat aufgelegt, und auf diesen Dichtungskörper 14 ist wiederum ein Schmelztiegel 15 aufgesetzt, der mit einer verschließbaren Bodenöffnung 16 versehen ist. Der Schmelztiegel besteht beispielsweise aus Gephit und die Bodenöffnung 16 wird durch eine Stopfenstange 17 verschlossen, Schmelztiegel 15 und Stopfenstange 17 sind an ihrer gemeinsamen Berührungsfläche 18 mit einem in der Zeichnung nicht sichtbaren feinen Kegelschliff versehen.
Im Schmelztiegel 15 befindet sich beim Betrieb der Vorrichtung eine nicht gezeigte Schmelze, die nach dem Anheben der Stopfenstange 17 durch die Bodenöffnung 16 und die Bohrung 11 in die Gießform 9 abgelassen werden kann.
Um die gleiche Vorrichtung auch für die Granulierung von aufgearbeitetem Material verwenden zu rinnen, st n die Bodenöffnung 16 im Bereich des Dichtungskörpers s eine Granulierdüse 19 auswechselbar eingesetzt. Wird beispielsweise an die Stelle der Gießform 9 ein wassergenullter Behälter gesetzt, so läßt sich mittels der Granulierdüse 19 aufgeschmolzenes Abfall mater al granulieren und für neue Schmelzzwecke vorbereiten. Der Schmelztiegel 15 ist von einer Induktionsspule 20 umneben, die mit einem nicht gezeichneten Wechselspannungsgenerator verbunden und in eine Isolierstoffmasse 21 gebettet ist.

Claims

A N 5 P R 0 C H E: '. Geschlossener Induktionsschmeiz- und -uieß.ofen mit einer Schmelz- und einer Meßkammer, zwischen denen sich eine Trennwand mit einer Uffnung befindet, koaxial zu welcher eine erste Konusfläche angeordnet ist, in die ein erster Dichtungskörper eingesetzt ist, auf den von oben ein induktiv beheizbarer, mit einer verschließbaren Bodenöffnung versehener keramischer Schizelztiegel auswechselbar und gasdicht aufgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Dichtungskörper (6) ein starrer Hohlkörper aus mineralischem Werkstoff ist, der mittels einer komplementären, geschliffenen zweiten Konusfläche (7) in die gleichfalls geschliffene erste Konusf1;äche (5) der Uffnung (4) eingesetzt ist, und daß der Schmelztiegel (15) unter Zwischenschaltung eines zweiten, elastischen Dichtungskörpers (14) auf den ersten starren Dichtungskörper (6) aufgesetzt ist.
2. Induktionsschmeiz- und Gießofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste starre Dichtungskörper (6) aus Korund-Mullit besteht und mittels einer Kegelschliffpassung in die erste Konusfläche (5) eingesetzt ist.
3. Induktionsschmeiz- und -Gießofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Uffnungswinkei der Konusflnchen (5 7) zwischen 20 und 35 Grad, vorzugsweise etwa 30 Grad, beträgt.
4. Induktionsschmelz- und -Gießofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da in die Bodenöffnung (16) des Schmelztiegels (15) im Bereich des Dichtungskörpers (6) eine Granulierdüse (19) auswechselbar eingesetzt ist.

t;. Induktionsschmelz- und Gießofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste starre Dichtungskörper (6) aus Quarz besteht und mittels einer Kegelschliffpassung in die erste Konusfläche (5) eingesetzt ist.