DE7907081U1

DE7907081U1 - Probennahmevorrichtung fuer metallschmelzen

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Publication number: DE7907081U1
Application number: DE19797907081U
Authority: DE
Original assignee: Electro Nite NV
Current assignee: Electro Nite NV
Priority date: 1978-03-30
Filing date: 1979-03-14
Publication date: 1979-06-28
Also published as: FR2421373B1; FI69706C; EP0004688A3; US4211117A; ZA791387B; EP0004688A2; BR7901910A; JPS54131511A; FI69706B; FR2421373A1; FI791021A; JPS5736517B2

Description

Probennahmevorrichtung für Metallschmelzen

Die Erfindung betrifft eine Probennahmevorrichtung für

Metallschmelzen mit einem Probebehälter, der eine Kammer |

aufweist, in die ein Eingangskanal mündet und die an I

ihrem entgegengesetzten Ende in einen Ausgang übergeht. I

In der Metallurgie ist es üblich, zur Analyse des ge- k schmolzenen Metalls Proben aus der Metallschmelze zu entnehmen. Für diese Zwecke benutzt man eine für eine ein- j malige Verwendung bestimmte Probennahmevorrichtung, die I im wesentlichen aus einem Probebehälter besteht, der vor- ξ übergehend am Ende einer im allgemeinen hohlen Betätigungs4 lanze befestigt wird. Mit Hilfe dieser Lanze wird die Vor- jj· richtung und damit der Probebehälter kurzzeitig in die i Metallschmelze eingetaucht. f

Der Probebehälter enthält eine Kammer mit einem Eingangs- § kanal und einem auf der gegenüberliegenden Seite befind- | liehen, vorzugsweise zylindrischen Ausgang, durch den die | Luft austritt, wenn sich die Kammer beim Eintauchen der § Vorrichtung in die Schmelze mit flüssigem Metall füllt. :' Für eine einwandfreie Probennahme ist es wichtig, daß Jiie
Kammer des Probekörpers vollständig mit Metallschmelze gefüllt ist. Hierbei muß verhindert werden, daß zuviel flüs-

C siges Metall in den Probebehälter eindringt und aus dem f

$ Ausgang ausfließt. Auf der anderen Seite ist es erforder- $ lieh, daß die Probennahmevorrichtung genügend tief in die I Metallschmelze eingetaucht wird. Das Ausfließen von Metallg ist insofern nachteilig, als dadurch das öffnen dej Probe-i behälters erschwert wird und als Folge hiervon eine uner- j wünschte Verlängerung in der Zeitdauer der Probennahme % eintritt. |

Zur Vermeidung der vorstehend geschilderten. Schwierigkei- "·

— 4· —

ten ist bereits vorgeschlagen worden, den Querschnitt der Austrittsöffnung bzw. der öffnungen relativ klein zu halten und den Ausgang entsprechend zu verlängern, um eine Abbremsung und damit eine genügende Abkühlung der Schmelze zu erreichen. Durch diese Vorkehrungen wird jedoch die Vorrichtung komplizierter, und als weiterer Nachteil kommt hinzu, daß sich der Zeitaufwand für die Probennahme vergrößert. Diese Vorkehrungen stehen damit der allgemeinen Forderung entgegen, die Herstellungskosten einer solchen Probennahmevorrichtung im Hinblick

auf ihre einmalige Verwendung besonders niedrig zu halten. Auf der anderen Seite darf bei der Festlegung des Querschnittes der Austrittsöffnungen ein bestimmter Wert nicht unterschritten werden, welcher unter anderem von der ' 15 Größe des Volumens der Kammer im Probebehälter abhängt, damit der Vorgang des Füllens der Vorrichtung nicht unnötig verlängert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Probennahmevorrichtung für Metallschmelzen dahingehend auszubilden, daß die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten vermieden werden, d.h. es soll eine Probennahmevorrichtung geschaffen werden, die einfach zu handhaben ist, alle gestellten Forderungen erfüllt und kostengünstig herstell- f ) bar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Probennahmevorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Ausgang eine Schranke angeordnet ist, die eine An- | zahl von öffnungen für das Austreten von Gas während der Füllung der Kammer mit Metallschmelze aufweist und deren Masse und Oberfläche so bemessen ist, daß die Metallschmelze abkühlt und erstarrt, wenn sie mit der Schranke | in Berührung kommt.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Schranke aus einer aus einem Metallband gewickelten Spirale bestehen, die koaxial im Ausgang angeordnet ist. Die Schranke kann ebensogut in anderer Weise ausgebildet sein; beispielsweise kann sie aus einem zu einem Sternkörper gefalteten bzw. geknickten Metallband oder aus einem aus Draht gewickelten Körper in Form einer bikonischen Spirale bestehen. Ebensogut kann die Schranke im Querschnitt kreuzförmig ausgebildet sein.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung besteht das

Band bzw. der Draht, aus dem die Schranke gebildet ist,

(. ) aus Federstahl, so daß die Halterung der Schranke im Aus

gang durch eigene, radial nach außen gerichtete Federkraft bewirkt wird. Besondere Befestigungsmittel werden auf dies Weise nicht benötigt.

Zweckmäßigerweise wird der Gesamtdurchtrittsquerschnitt der öffnungen der Schranke so gewählt, daß dieser Durchtritt squerschnitt wenigstens 50 bis 70 % des Innenquerschnittes des Ausgangs beträgt.

Die nach der Erfindung ausgebildete Probennahmevorrichtung zeichnet sich durch eine Reihe von Vorteilen aus. Ein wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, daß durch eine aus verhältnismäßig einfachen konstruktiven Mitteln gebildete Schranke im Ausgang des Probebehälters einerseits für den Gasaustritt ein relativ großer Austrittsquerschnitt gegeben ist, der ein schnelles Füllen der Kammer ermöglicht, und daß andererseits durch diese Schranke ein selbsttätiger Abschluß des Ausgangs durch das Erstarren der Metallschmelze bewirkt wird, sobald diese mit der Schranke in Berührung kommt. Das Ausfließen überflüssiger Metallschmelze wird auf diese Weise zuverlässig verhindert.

Durch die nach der Erfindung vorgesehene Verwendung einer

I - 6 -

ί, Schranke mit einem relativ großen Entlüftungsquerschnitt

.j ist auf der anderen Seite gewährleistet, daß die Kammer

j des Probebehälters und der Ausgang, welcher durch ein

I Quarzröhrchen gebildet sein kann, vollständig mit Metall-

I 5 schmelze gefüllt ist, bevor die Metallschmelze erstarrt.

I In der Metallurgie werden in einigen Fällen Proben be-

I nötigt, die aus einem kugeligen Teil und einem anschließen-

I den Stift bzw. Schaft bestehen. Ein solcher Schaft dient

■i dazu, mit Hilfe einer Schleifscheibe Schnittproben anzu-

''. 10 fertigen. Bislang war es schwierig_f bei Proben mit einem

I anschließenden Schaft, ein vorzeitiges Erstarren der

I Metallschmelze in dem Ausgangsröhrchen, in dem der Schaft

I ' entsteht, zu verhindern. Bei Verwendung einer nach der

■ Erfindung ausgebildeten Schranke am Ausgang des Röhrchens

,1 -15 ist eine schnelle Entlüftung der Kammer des Probebehälters

gewährleistet und damit sichergestellt, daß auch das

I Röhrchen mit Metallschmelze vollständig angefüllt ist,

* bevor die Erstarrung einsetzt. Aus diesem Grunde eignet

sich die Probennahmevorrichtung nach der Erfindung in be-20 sonderem Maße auch für die Erzeugung von Proben, die aus einem kugeligen Körper mit anschließendem zylindrischen Schaft bestehen.

Die Schranke, die in verschiedener Weise ausgebildet

: \ sein kann, ist ohne besondere Vorkehrung im Ausgang an-

25 zubringen und wird durch eigene Federkraft in ihrer Lage

ϊ gehalten. Durch die erfindungsgemäße Lösung werden die

I Schwierigkeiten, wie sie von anderen Vorrichtungen be-

■l kannt sind, auf einfache Weise vermieden, wobei als

weiterer Vorteil der sehr geringe Kostenaufwand hinzu-30 kommt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

" _ 7 —'

Figur 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer |j Probennahmevorrichtung,

!Figur 2 einen Querschnitt eines Ausgangsröhx-chens der ^

Vorrichtung in der Ebene der Linie II-II der ;

Figur 1, I

Figur 3 einen der Figur 2 entsprechenden Querschnitt | einer anderen Ausführungsform und |

V Figur 4- eine weitere Ausführungsform eines Röhrchen- I

Verschlusses in einer perspektivischen Dar- f

stellung. ' ί

Die Probennahmevorrichtung nach Figur 1 besteht aus einem I Probebehälter 1 aus Metall, der aus zwei gleichen Schalen | zusammengesetzt ist, die mit ihren offenen Seiten vorein- | anderliegen und der in einem Träger 2 aus Formsand ge- §

lagert ist. Dieser Träger 2 ist in den Endabschnitt eines ΐ Rohres 3 aus Pappe oder dergleichen eingesetzt und in κ diesem befestigt. Das andere Ende des Rohres 3 ist so % ausgebildet, daß es mit einer nicht dargestellten Ver- ! längerungslanze in Verbindung gebracht werden kann, die

zur Handhabung der Vorrichtung, insbesondere zum Eintauchen derselben in flüssiges Metall dient.

Der Probebehälter 1 enthält einen Eingangskanal 4, der
an seinem inneren Ende in eine Kammer 5 mündet, die an
ihrem entgegengesetzten Ende durch einen zylindrischen _? Kanal 6 verlängert ist, der durch ein Quarzröhrchen 7 j gebildet wird, welches in einen Anschlußstutzen des Probe-J behälters 1 eingesetzt und in diesem durch ein Klebemittel! befestigt ist.

r Der Eingangskanal 4 des Probebehälters 1 ist durch eine | aus Metall bestehende Schutzkappe 8 abgedeckt, die beim ^f Eintauchen in das flüssige Metall schmilzt. Die aus den
vorstehend erwähnten Teilen bestehende Anordnung ist an I

* B Ψ

• » B

sich bekannt.

Gegenstand der Erfindung ist eine in "besonderer Weise ausgebildete Schranke im Ausgangskanal des Probebehälterε 1, der "bei dem Ausführungsbeispiel durch, ein Quarzröhrche 7 gebildet wird. Die Schranke und ihre räumliche Anordnung ist in Figur 1 durch das Bezugszeichen 9 allgemein gekennzeichnet.

Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform besteht diese Schranke aus einer Spiralfedei 10, die aus einem Stahlband gewickelt ist und in das frei (' j Ende des Röhrchens 7 eingesetzt ist.

Die Abmessungen des Stahlbandes der Spirale 10 sind in Abhängigkeit vom inneren Durchmesser des Röhrchens 7 derart gewählt, daß ein Durchtrittsquerschnitt von wenigstens 50 % des zur Verfügung stehenden Innenquerschnitte£ des Röhrchens 7 freibleibt. Vorzugsweise kann der Durchtritt squer schnitt bis zu 70 % des Innenquerschnittes betragen.

Die Länge des Stahlbandes der Spirale 10 ist so gewählt, daß die gesamte Oberfläche des Bandes etwa 5 bis 10 mal

größer ist als der Innenquerschnitt des ßöhrchens 7· Durc V diese Ausgestaltung ist sichergestellt, daß Gas, insbesondere Luft, aus dem Probebehälter 1 entweichen kann, W( sich dessen Kammer 5 beim Eintauchen der Vorrichtung in eine Metallschmelze mit flüssigem Metall füllt. Sobald das flüssige Metall die Spirale 10 erreicht hat, wird das Metall durch Berührung mit der Spirale 10 erstarren und dadurch das Röhrchen 7 verschließen, so daß verhinde] wird, das flüssiges Metall aus dem Probebehälter 1 austritt.

Es ist zu bemerken, daß es nicht notwendig ist, besonder«

Vorkehrungen zur Befestigung der Spirale Ί0 im fiöhrchen 7 zu treffen, da die elastische Federkraft der Spirale gegen die Innenwandung des Böhrchens 7 drückt und einen sicheren Halt der Spirale bewirkt. Die Spannkraft der Spirale im ungewiekelten Zustand "beträgt etwa 1,5 kg. In ihrer Form entspricht die Spirale 10 im wesentlichen der Spiralfeder einer Federwerkuhr.

Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Scnranke 9 aus einem Sternkörper 11, der aus einem mehrfach geknickten bzw. gefalteten Metallband gebildet ist. Dieser Sternkörper 11 ist so ausgebildet,

/Λ daß die gleichen Eigenschaften wie bei der vorstehend er

läuterten Spirale erreicht werden. Auch bei diesem Stern— körper 11 wird die Halterung innerhalb des Eöhrchens 7 durch seine eigene elastische Federkraft bewirkt.

Für die am Ende des Röhrchens 7 bzw. im Ausgang des Probebehälter-; 1 vorgesehene Schranke können auch noch andere Formkörper verwendet werden. So kann beispielsweise ein aus Draht gewickelter Federkörper 12 in Form einer bikonischen Spirale entsprechend der Darstellung in Figur

4 benutzt werden. Die Schranke kann ebensogut kreuzförmig ausgebildet sein und anstelle aus Metall auch aus einem anderen geeigneten Material bestehen.

Das bei der Verwendung einer Probennahmevorrichtung diesea Art erzielte Ergebnis wird durch eine Anzahl von Parametern beeinflußt, zu denen insbesondere die Art der Metallschmelze, die Temperatur des Metalls, die Eintauchgeschwindigkeit und -tiefe der Vorrichtung, die Viskosität der Schmelze und der Innendurchmesser des QuarzrÖhrchens 7 zu nennen sind. Für die verwendete Schranke ist eine ausreichende Masse und eine genügend große Oberfläche erforderlich, so daß das flüssige Metall, wenn

es mit der Schranke in Berührung kommt, nach etwa

5 Sekunden erstarrt ist.

Für die in Figur 2 dargestellte Spirale 10 wird vorzugsweise ein Band aus Federstahl nach DIM 17222 verwendet mit einer Stärke von etwa 0,2 mm und einer Breite von etwa 5 n™. Die Gesamtlänge des Bandes im ungewickelten Zustand beträgt etwa 40 mm. Bei Verwendung der Spirale in einem Röhrchen 7 mit einem Innendurchmesser von etwa

6 mm liegt der radiale Abstand zwischen benachbarten Windungen der Spirale zwisehen 0,5 und 1,5 nm.

Es braucht nicht besonders betont zu werden, daß die vorstehend beschriebenen Formkörper zum Verschluß des Röhr— chens 7 ebensogut bei Probennahmevorrichtungen eingesetzt werden können, die anders als die in Figur 1 als Beispiel veranschaulichte Vorrichtung ausgebildet sind.

Claims

II Radt Finkener, Emcsti Pdlcn lcinwällc \ Icinrich-König-Siraßd. Bochum lcinspicchcr (0ΪΪ4) J77S7/SB iacgrdmnidiJrcssc Rjdlpulcnl Bochum 79 111 WE/ÜS Schutzansprüche

1. Probennahmevorrichtung für Metallschmelzen mit einem Probebehälter, der eine Kammer aufweist, in die ein Eingangskanal mündet und die an ihrem entgegengesetzten Ende in einen Ausgang übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgang eine Schranke (9) angeordnet ist, die eine Anzahl von öffnungen für das Austreten von Gas während der Füllung der Kammer (5) mit Metallschmelze aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ^s 10 daß die Schranke aus einem zu einer Spirale (10) gewickelten Metairband besteht, die koaxial im Ausgang an

* seinem Ende angeordnet ist.

\ .

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der radiale Abstand zwischen benachbarten Windungen der Spirale (10) etwa 0,5 "bis 1,5 mm beträgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schranke aus einem zu einem Sternkörper (11) gefalteten bzw. geknickten Metallband besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schranke aus einem aus Draht gewickelten bikoni-

schen Spiralkörper (12) besteht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Band bzw. der Draht aus Feder-

** Ί. ρ — ■ ·

stahl besteht.

7* Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schranke (9) durch eigene radial nach außen gerichtete Federkraft in ihrer Lage im Ausgang gehalten ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schranke (9) im Querschnitt kreuzförmig ausgebildet ist.

9- Vorrichtung nach einem der Ansprüche ""· bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtdurchtrittsquerschnitt der öffnungen der Schranke (9) wenigstens 50 bis 70 % des Innenquerschnittes des Ausganges beträgt.