DE3409995C1

DE3409995C1 - Steigrohr, insbesondere für eine Niederdruck-Gießvorrichtung

Info

Publication number: DE3409995C1
Application number: DE19843409995
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl.-Ing. Allgeier (FH), 4300 Essen
Original assignee: Norsk Hydro Magnesium GmbH
Current assignee: Norsk Hydro Magnesium GmbH
Priority date: 1984-03-19
Filing date: 1984-03-19
Publication date: 1985-03-14

Description

Bei einem weiteren, aus dem Stand der Technik bekannten Steigrohr (vgl. die Zeitschrift »Gießerei« 1983, Seiten 50 bis 55) ist ein Schutzgas in das Gießmundstück über Vcntile einleitbar. Hier treten ähnliche Probleme wie bei dem zuvor erläuterten Steigrohr auf, wobei hier noch erschwerend hinzukommt, daß die Ventile zur Zu- führung von Schutzgas als solche leicht durch Oxidbildung verschlossen werden.
Ausgehend von dem zuvor erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Steigrohr der in Rede stehenden Art anzugeben, das leicht gereinigt werden kann, bei dem also Oxidansätze leicht entfernt werden können.
Das erfindungsgemäße Steigrohr, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr am oberen Ende einen umlaufenden Auflageflansch aufweist und das Innenrohr am oberen Ende einen gleichfalls umlaufenden, auf dem Auflageflansch aufliegenden Tragflansch aufweist und daß das Innenrohr nur vermittels seines Eigengewichts mit dem Außenrohr verbunden ist. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß die Reinigung von Steigrohren der in Rede stehenden Art sich in der Vergangenheit insbesondere deshalb so schwierig gestaltet hat, weil das Auseinandernehmen des Steigrohrs mit dem Lösen von Schraubverbindungen verbunden ist. Diese Schraubverbindungen sind häufig nach längerem Gebrauch nur noch schwer Iösbar, was zu zusätzlichem Arbeitsaufwand führt. Erfindungsgemäß ist nun ferner erkannt worden, daß auf Schraubverbindungen bei dem erfindungsgemäßen Steigrohr zumindest bezüglich des Innenrohrs verzichtet werden kann, daß es nämlich ausreicht, wenn das Innenrohr vermittels seines Eigengewichts mit dem Außenrohr verbunden ist. Daß dazu das Innenrohr ein ausreichendes Eigengewicht aufweisen muß, ist selbstverständlich. Wesentlich ist für die Erfindung also die Erkenntnis, daß die bislang für unumgänglich notwendig gehaltenen Schraubverbindungen auch aus abdichtungstechnischen Gründen keineswegs notwendig sind. Erfindungsgemäß wird anstatt dessen eine passende Auflagefläche des Innenrohrs am Außenrohr geschaffen, und zwar durch die einander zugeordneten Flansche.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist auch das außenrohr nicht mehr mittels einer Schraubverbindung mit einem Tiegeldeckel des Tiegels einer Niederdruck-Gießvorrichtung der in Rede stehenden Art verbunden.
Das erfindungsgemäße Steigrohr ist dazu dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr mit dem Auflageflansch auf einen Auflagerand eines Tiegels bzw. eines Tiegeldeckels einer Niederdruck-Gießvorrichtung aufsetzbar ist und daß das Außenrohr nur vermittels seines Eigengewichts mit dem Tiegel bzw. dem Tiegeldeckel verbunden ist. Die zuvor hinsichtlich des Innenrohrs erläuterten Erkenntnisse, die der Erfindung zugrundeliegen, gelten auch für diese Ausgestaltung der Erfindung.
Ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Steigrohr läßt sich zu Reinigungszwecken mit wenigen Handgriffen auseinandernehmen. Das führt dazu, daß die Reinigungsintervalle kürzer werden können, so kurz, daß bleibend nachteilige Oxidansätze im Außen rohr nicht mehr entstehen können.
Das Innere des Steigrohrs einerseits und das Innere des Tiegels, in den das erfindungsgemäße Steigrohr hineinragt, andererseits sind mit Schutzgas unter einem bestimmten Druck gefüllt. Dieses Schutzgas soll natürlich nicht austreten können. Dementsprechend empfiehlt cs sich, zwischen dem Auflageflansch und dem Tragflansch und/oder an der Unterseite des Auflageflansches eine bzw. jeweils eine umlaufende Dichtung anzuordnen.
Nach einer weiteren Lehre der Erfindung, der besondere Bedeutung zukommt, sind in dem Auflageflansch, in dem Tragflansch und/oder in einer zwischen dem Auflageflansch und dem Tragflansch angeordneten, ringförmigen Zwischenscheibe Strömungskanäle für das Schutzgas angeordnet. Die Anordnung der Strömungskanäle im Auflageflansch, im Tragflansch und/ oder in der Zwischenscheibe führt dazu, daß die Strömungskanäle gleichfalls leicht von Oxidansätzen befreit werden können. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn, wie nach einer weiteren Lehre der Erfindung empfohlen, als Strömungskanäle für das Schutzgas auf der Oberseite des Auflageflansches oder der Zwischenscheibe oder der Unterseite des Tragflansches eine ringförmige, zum Innenrand hin geöffnete Ausnehmung und/oder auf der Unterseite der Tragscheibe eine mit dem Anschluß verbundene Ringnut vorgesehen sind.
Bei auseinandergenommenem Steigrohr sind die Ausnehmung und/oder die Ringnut frei zugänglich und daher leicht zu reinigen.
Eine genaue-Ausrichtung des Innenrohrs gegenüber dem Außenrohr ist für ein Steigrohr der in Rede stehenden Art von wesentlicher Bedeutung. Hierzu geht eine weitere Lehre der Erfindung dahin, daß der Tragflansch und ggf. die Zwischenscheibe jeweils einen umlaufenden, nach unten abragenden, die darunter liegende Zwischenscheibe bzw. den darunter liegenden Auflageflansch am Umfang umfassenden Rand aufweisen. Das bedeutet natürlich, daß der Außendurchmesser der Zwischenscheibe kleiner ist als der Innendurchmesser des Randes des Tragflansches und der Außendurchmesser des Auflageflansches wiederum kleiner ist als der Innendurchmesser der Zwischenscheibe.
Bei dem Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, ist das Innenrohr stutzenartig ausgebildet und in einer Steigrohrkappe angeordnet. Bei normal mit Metallschmelze gefülltem Tiegel, d. h. noch nicht im Steigrohr aufgestiegener Metallschmelze, befindet sich hier das untere Ende des Innenrohrs weit oberhalb der Oberfläche der Metallschmelze. Das bedeutet, daß im Betrieb die Gefahr zur Bildung von Oxidansätzen auf der Innenseite des Außenrohrs relativ groß ist, da bei einem Zurückfallen des Spiegels der Metallschmelze im Steigrohr nach Abschluß eines Gießvorganges mitunter nicht schnell genug Schutzgas nachströmen kann. Hierzu lehrt nun die Erfindung, daß die Länge des Innenrohrs so bemessen ist, daß das untere Ende des Innenrohrs sich bei einem normal mit Metallschmelze gefüllten Tiegel knapp oberhalb der Oberfläche der Metallschmelze befindet. Diese Konstruktion hat überdies den erheblichen Vorteil, daß der für Oxidansätze kritischste Bereich, nämlich das untere Ende des Innenrohrs, weit entfernt vom Anschluß für die Zuführung des Schutzgases in den Ringraum angeordnet ist.
Nach einer weiteren Lehre der Erfindung, der besondere Bedeutung zukommt, und zwar insbesondere bei einem Steigrohr mit »langem« Innenrohr, weist der zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr vorgesehene Ringraum eine sich vom oberen zum unteren Ende hin vergrößernde Breite auf. Dies wird zweckmäßigerweise dadurch konstruktiv verwirklicht, daß das Außen rohr zylindrisch ausgeführt ist und das Innenrohr einen vom oberen zum unteren Ende hin abnehmenden Durchmesser aufweist. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Breite des Ringraums am unteren Ende am größten ist.
Dieser Bereich ist auch für die Bildung von Oxidansätzen der problematischste. Wegen der großen Breite des Ringraumes dort wird ein Blockieren des Ringraumes durch Oxidansätze praktisch sicher verhindert. Überdies führt eine gewissermaßen konische Ausgestaltung des Innenrohrs dazu, daß dieses auch bei starken Oxid- ansätzen stets leicht aus dem Außenrohr nach oben herausgezogen werden kann. Dies wiederum ist von besonderer Bedeutung, wenn, wie erfindungsgemäß empfohlen, das Innenrohr relativ »lang« ist.
Insgesamt ist mit dem erfindungsgemäßen Steigrohr eine konstruktiv außerordentlich einfache, reinigungstechnisch besonders zweckmäßige Lösung verwirklicht, die einen entscheidenden Fortschritt insbesondere beim Betrieb von Niederdruck-Gießvorrichtungen bringt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt im Schnitt ein erfindungsgemäßes Steigrohr.
Das in der einzigen Figur dargestellte Steigrohr 1 ist für eine Niederdruck-Gießvorrichtung für Magnesium bestimmt. Nicht dargestellt ist in der einzigen Figur, daß eine solche Niederdruck-Gießvorrichtung einen Tiegel mit einem Tiegeldeckel aufweist, an dem das dargestellte Steigrohr 1 befestigt ist.
Das in der einzigen Figur dargestellte Steigrohr 1 weist ein im wesentlichen die volle Länge definierendes Außenrohr 2 und ein vom oberen Ende des Außenrohrs 2 ausgehendes, koaxial in dem Außenrohr 2 angeordnetes Innenrohr 3 auf. Die Länge des Innenrohrs 3 ist geringer als die Länge des Außenrohrs 2. Von dem Außenrohr 2 und dem Innenrohr 3 ist ein nach unten geöffneter Ringraum 4 gebildet, dem über einen nahe dem oberen Ende angeordneten Anschluß 5 ein in der einzigen Figur nicht dargestelltes Schutzgas, beispielsweise ein Gemisch aus SF6, CO2 und Luft, zuführbar ist.
Deutlich zu erkennen ist in der einzigen Figur, daß das Außenrohr 2 am oberen Ende einen umlaufenden Auflageflansch 6 aufweist, daß das Innenrohr 3 am oberen Ende einen gleichfalls umlaufenden Tragflansch 7 aufweist und daß das Innenrohr 3 nur vermittels seines Eigengewichts mit dem Außenrohr 2 verbunden ist, und zwar dadurch, daß der Tragflansch 7 auf dem Auflageflansch 6 aufliegt. Aus der einzigen Figur ist ferner entnehmbar, daß das Außenrohr 2 mit dem Auflageflansch 6 auf einen nicht dargestellten Auflagerand eines Tiegels bzw. eines Tiegeldeckels einer Niederdruck-Gießvorrichtung aufsetzbar ist, so daß das Außenrohr 2 und damit das gesamte Steigrohr 1 nur vermittels seines Eigengewichts mit dem Tiegeldeckel bzw. dem Tiegel verbunden ist. Mit anderen Worten ist bei dem dargestellten Steigrohr keine einzige Schraubverbindung vorgesehen.
Zwischen dem Auflageflansch 6 und dem Tragflansch 7 ist eine umlaufende Dichtung 8 angeordnet. An der Unterseite des Auflageflansches 6 ist gleichfalls eine umlaufende Dichtung 9 angeordnet. Schließlich ist eine zwischen dem Auflageflansch 6 und dem Tragflansch 7 angeordnete, ringförmige Zwischenscheibe 10 vorgesehen, wobei zwischen der Zwischenscheibe 10 und dem Auflageflansch 6 eine dritte Dichtung 11 angeordnet ist.
Mittels der Dichtung 8 ist der Ringraum 4 nach außen hin abgedichtet. Mittels der Dichtung 9 ist das Innere eines nicht dargestellten Tiegels nach außen hin abgedichtet. Die Dichtung 11 schließlich dient gleichfalls der Abdichtung des Ringraumes 4, und zwar nur bei Vorhandensein einer Zwischenscheibe 10.
In dem Tragflansch 7 und in der zwischen dem Auflageflansch 6 und dem Tragflansch 7 angeordneten Zwischenscheibe 10 sind Strömungskanäle für das Schutzgas angeordnet. Als Strömungskanäle für das Schutzgas sind auf der Oberseite der Zwischenscheibe 10 eine ringförmige, zum Innenrand hin geöffnete Ausnehmung 12 und auf der Unterseite der Tragscheibe 7 eine mit dem Anschluß 5 verbundene Ringnut 13 vorgesehen.
Der Ringnut 13 gegenüber ist auf der Oberseite der Zwischenscheibe 10 eine weitere Ringnut 14 angeordnet. Im Bereich der Ringnuten 13, 14 ist die Dichtung 8 mit Durchtrittsmöglichkeiten für das Schutzgas versehen.
Zur koaxialen Ausrichtung von Außenrohr 2, Innenrohr 3 und Zwischenscheibe 10 weisen der Tragflansch 7 und die Zwischenscheibe 10 jeweils einen umlaufenden, nach unten abragenden, die darunter liegende Zwischenscheibe 10 bzw. den darunter liegenden Auflageflansch 6 am Umfang umfassenden Rand 15 bzw. 16 auf.
Schließlich ist in der einzigen Figur angedeutet, daß die Länge des Innenrohrs 3 so bemessen ist, daß das untere Ende des Innenrohrs 3 sich bei einem normal mit Metallschmelze gefüllten Tiegel knapp oberhalb der Oberfläche der Metallschmelze befindet, daß der zwischen dem Außenrohr 2 und dem Innenrohr 3 vorhandene Ringraum 4 eine sich vom oberen zum unteren Ende hin vergrößernde Breite aufweist und daß dazu das Außenrohr 2 zylindrisch ausgeführt ist und das Innenrohr3 einen vom oberen zum unteren Ende hin abnehmenden Durchmesser aufweist.
Das in der einzigen Figur dargestellte Steigrohr 1 kann außerordentlich einfach auseinandergenommen werden, so daß eine Reinigung außerordentlich einfach möglich ist. Oxidansätze können also leicht und häufig entfernt werden. Auch der Austausch einzelner Teile des Steigrohrs 1 ist ohne weiteres und schnell möglich.
Hinsichtlich der eingezeichneten Dichtungen 8,9 und 11 ist noch festzuhalten, daß diese nicht nur der zuvor erläuterten Abdichtung dienen, sondern auch eine Wärmeisolierung bewirken können.

Claims

Patentansprüche: 1. Steigrohr, insbesondere für eine Niederdruck-Gießvorrichtung, mit einem im wesentlichen die volle Länge des Steigrohrs definierenden Außenrohr und einem vom oberen Ende des Außenrohrs ausgehenden, koaxial mit dem Außenrohr angeordneten Innenrohr, wobei die Länge des Innenrohrs geringer ist als die Länge des Außenrohrs, von dem Außenrohr und dem Innenrohr ein nach unten geöffneter Ringraum gebildet ist und dem Ringraum über einen nahe dem oberen Ende angeordneten Anschluß ein Schutzgas zuführbar ist, dadurch gekennz e ich n e t, daß das Außenrohr (2) am oberen Ende einen umlaufenden Auflageflansch (6) aufweist und das Innenrohr (3) am oberen Ende einen gleichfalls umlaufenden, auf dem Auflageflansch (6) aufliegenden Tragflansch (7) aufweist, und daß das Innenrohr (3) nur vermittels seines Eigengewichts mit dem Außenrohr (2) verbunden ist.
2. Steigrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (2) mit dem Auflageflansch (6) auf einen Auflagerand eines Tiegels bzw.

eines Tiegeldeckels einer Niederdruck-Gießvorrichtung aufsetzbar ist und daß das Außenrohr (2) nur vermittels seines Eigengewichts mit dem Tiegel bzw.

dem Tiegeldeckel verbunden ist.
3. Steigrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Auflageflansch (6) und dem Tragflansch (7) eine umlaufende Dichtung (8) angeordnet ist.
4. Steigrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite des Auflageflansches (6) eine umlaufende Dichtung (9) angeordnet ist.
5. Steigrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Auflageflansch (6), in dem Tragflansch (7) und/oder in einer zwischen dem Auflageflansch (6) und dem Tragflansch (7) angeordneten, ringförmigen Zwischenscheibe (10) Strömungskanäle für das Schutzgas angeordnet sind.
6. Steigrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Strömungskanäle für das Schutzgas auf der Oberseite des Auflageflansches (6) oder der Zwischenscheibe (10) oder der Unterseite des Tragflansches (7) eine ringförmige, zum Innen rand hin geöffnete Ausnehmung (12) und/oder auf der Unterseite der Tragscheibe (7) eine mit dem Anschluß (5) verbundene Ringnut (13) vorgesehen sind.
7. Steigrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragflansch (7) und ggf. die Zwischenscheibe (10) jeweils einen umlaufenden, nach unten abragenden, die darunter liegende Zwischenscheibe (10) bzw. den darunter liegenden Auflageflansch (6) am Umfang umfassenden Rand (15,16) aufweisen.
8. Steigrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Innenrohrs (3) so bemessen ist, daß das untere Ende des Innenrohrs (3) sich bei einem normal mit Metallschmelze gefüllten Tiegel knapp oberhalb der Oberfläche der Metallschmelze befindet.
9. Steigrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem Au-Benrohr(2) und dem Innenrohr(3) vorhandene Ringraum (4) eine sich vom oberen zum unteren Ende hin vergrößernde Breite aufweist.
10. Steigrohr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (2) zylindrisch ausgeführt ist und das Innenrohr (3) einen vom oberen zum unteren Ende hin abnehmenden Durchmesser aufweist.

Die Erfindung betrifft ein Steigrohr, insbesondere für eine Niederdruck-Gießvorrichtung, mit einem im wesentlichen die volle Länge des Steigrohrs definierenden Außenrohr und einem vom oberen Ende des Außenrohrs ausgehenden, koaxial mit dem Außenrohr angeordneten Innenrohr, wobei die Länge des Innenrohrs geringer ist als die Länge des Außenrohrs. von dem Außenrohr und dem Innenrohr ein nach unten geöffneter Ringraum gebildet ist und dem Ringraum über einen nahe dem oberen Ende angeordneten Anschluß ein Schutzgas zuführbar ist.

Insbesondere beim Niederdruckgießen von Metallen, dabei insbesondere wiederum von Aluminium und Magnesium, treten häufig Oxidationen im Steigrohr auf, beispielsweise wenn der Spiegel der Metallschmelze im Tiegel absinkt, durch- einen Druckabbau im Steigrohr Metall in die Metallschmelze zurückläuft od. dgl. Oxidansätze im Steigrohr sind äußerst störend, da sie im Extremfall das ganze Steigrohr blockieren können. Aus diesem Grunde ist es bekannt, eine Schutzgasatmosphäre nicht nur im Tiegel einer Niederdruck-Gießvorrichtung oberhalb der Metallschmelze zu schaffen, sondern auch im Steigrohr oberhalb der Metallschmelze. Als Schutzgas kommt beim Magnesium-Niederdruckguß beispielsweise ein Gemisch aus SFe, C02 und Luft in Frage.

Bei dem bekannten Steigrohr, von dem die Erfindung ausgeht (vgl. die DE-OS 22 50 780), wird das obere Ende des Außenrohrs des Steigrohrs von einer Steigrohrkappe gebildet, die über eine Schraubverbindung mit dem eigentlichen Außenrohr verbunden ist und in die das stutzenartig nach unten ragende Innenrohr eingesetzt ist. Das Innenrohr bildet am oberen Ende des Außenrohrs ein Düsensystem. Der am oberen Ende des Außenrohrs, nämlich in der Steigrohrkappe gebildete Ringraum ist nach unten, zum Außenrohr hin geöffnet.

Durch einen radial in der Steigrohrkappe verlaufenden Anschluß ist diesem Ringraum ein Schutzgas zuführbar, auch dort ein Inertgas, das schwerer ist als Luft. Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß dieses bekannte Steigrohr trotz der Verwendung von Schutzgas mit der Zeit Oxidansätze zeigt. Besonders empfindlich ist dabei der Bereich des unteren Endes des ein Düsensystem bildenden Innenrohrs. Von Zeit zu Zeit muß dieses Steigrohr also gereinigt werden, d. h. Oxidansätze müssen entfernt werden. Dazu muß relativ umständlich die Verschraubung der Steigrohrkappe gelöst und die Steigrohrkappe abgenommen werden. Mitunter muß auch das Außenrohr, das mit einem Tiegeldeckel des Tiegels der Niederdruck-Gießvorrichtung verschraubt ist, zu Reinigungszwecken aus dem Tiegel entfernt werden. Auch das ist wegen der Schraubverbindung umständlich.