DK142692B - Lukkeplademekanisme til styring af udstrømningen af flydende metal gennem en udstøbningsåbning i en beholder. - Google Patents

Description

(11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 142692 (j|n DANMARK <»<)1m.CI.3 B 22 D 41/08 (21) Ansøgning nr. 2816/72 (22) Indleveret den 6. jun. 1972 f, (24) Løbedag g. jun. 1972 (44) Ansøgningen fremlagt og fremlæggelsesskriftet offentliggjort den 22 . dec . 198Ο

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET <3°) Prioritet begæret fra den

7. jun. 197U 150585, OS

On USS ENGINEERS AND CONSULTANTS INC., 600 Grant Street, Pittsburgh, Penn= sylvanla, US.

(72) Opfinder: Earl Page Shapland, 5108 1/2 South First Street Road, Chara= paign, Illinois, US: James Thomas Shapland, 115 Penhurst Drive, Pitts= burgh, Pennsylvania, US.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Ingeniørfirmaet Budde, Schou & Co.

(64) Lukkeplademekanistne til styring af udstrømningen af flydende metal gennem en udstøbningsåbning i en beholder.

Den foreliggende opfindelse angår en lukkeplademekanisme til styring af udstrømningen af flydende metal gennem en udstøbningsåbning i en beholder, og som har en ildfast lukkeplade, der er indrettet til ved hjælp af en frem- og tilbagebevægelig stempelstang at kunne forskydes langs en stationær overplade omkring beholderens udstøbningsåbning mellem funktionsstillinger, i hvilke henholdsvis en åbning i lukkepladen tillader gennemstrømning af flydende metal, eller en massiv del af lukkepladen standser gennemstrømningen af flydende metal, og en hovedramme, der er befæstet til beholderen og un- 2 142592 derstøtter lukkepladen og har fjederorganer med tryksko, der er anbragt i en holder nedenunder lukkepladen, og som nedefra eftergiveligt trykker lukkepladen i kontakt med overpladen omkring beholderens udstøbningsåbning.

Kendte mekanismer af denne art er f.eks. omhandlet i USA--patentskrifterne nr. 311.902 og nr. 3.352.465 samt i fransk patentskrift nr. 1.599.949. Ved de heri omhandlede konstruktioner er lukkepladerne understøttet i de langsgående, dvs. med bevægelsesretningen parallelle, kantområder. En sådan understøtning medfører som følge af konstruktionselementernes og lukkepladens elasticitet et uensartet fordelt tætningstryk over tætningsarealet og dermed en uensartet nedslidning af de arbejdende anlægsflader indenfor dette område, hvilket igen fører til lækageproblemer og bevirker, at brugslevetiden for de ildfaste anlægsflader, herunder lukkepladen, formindskes.

Formålet for den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en lukkeplademekanisme af den indledningsvis anførte art, hvor disse ulemper i vid udstrækning er undgået, idet tætningstrykket er mere ensartet fordelt over tætningsarealet, således at den uensartede nedslidning af de ildfaste anlægsflader og de deraf følgende lækageproblemer undgås, og brugslevetiden forøges.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at fjederorganerne er anbragt ved positioner, som er i hovedsagen ensartet fordelt i en ring omkring beholderens udstøbningsåbning og beliggende indenfor såvel den stationære overplades som lukkepladens omkreds.

Fordi der er et antal fjederbelastede tryksko omkring omkredsen af den stationære udstøbningsåbning mellem denne og overpladens kant frembringer de konstant en ringformet belastningszone, som fordeler tætningstrykket ensartet på de ildfaste overflader og bøjer den bevægelige lukkeplade, så den tilpasser sig den stationære overplades overflade.

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere ud fra udførelsesformer, idet der henvises til tegningen, på hvilken fig. 1 viser et perspektivbillede af en beholder til bund-udstøbning, som er ændret til at anvende en lukkemekanisme eller udtømningsventil med forskydelig kanal til udstøbning af flydende stål i en blokform, fig. 2 et længdesnit gennem den i fig. 1 viste udtømningsventil i lukket stilling, 3 U2692 fig. 3 det samme som fig. 2, men med ventilen i åben stilling eller støbestilling, fig. 4 et til dels adskilt perspektivbillede af den i fig. 1 viste ventil set nedefra og med ventilen åbnet for udskiftning af de ildfaste dele, fig. 5 et vandret tværsnit langs linien VII-VII i fig. 2, og især visende stilling og orientering af de eftergivelige organer, som anvendes for at sammenpasse de respektive ildfaste plader, og derved bevirker tætningen, fig. 6 et tværsnit gennem en indretning af kendt art, hvor en ildfast plade befæstes til en anden, med hvilken det ikke er muligt at opnå en ensartet tætningsvirkning mellem de ildfaste flader, fig. 7 en indretning som i fig. 6, men hvor tætning mellem de ildfaste flader er opnået ved anvendelse af eftergivelige organer ifølge den foreliggende opfindelse, som tilvejebringer en mellemflade med eftergiveligt tryk mellem de ildfaste flader, fig. 8 et tværsnit svarende til de i fig. 6 og 7 viste, hvoraf det ses, at forurening eller størknede dele ikke vil sætte udtømningsventilen ifølge den foreliggende opfindelse ud af drift, fig. 9 et tværsnit gennem midten af en af trykskoene, som viser denne i den normale arbejdsstilling, og fig. 10 som fig. 9 en tryksko i dens forbelastede stilling, idet grænserne for dens vandring er vist.

I grove træk er udseendet af og omgivelserne for lukkemekanismen ifølge den foreliggende opfindelse vist i perspektiv i fig. 1. Det ses, at en beholder V, i dette tilfælde vist som en støbeske til bundudstøbning, med en ydre metalkappe, har en grundplade 66 befæstet til bunden, til hvilken grundplade en kanalventil 5 er befæstet. Kanalventilen består i almindelighed af en hovedramme 13. Ragende frem fra den nedre del af kanalventilen 5 findes et ildfast udstøbningsmundstykke 22, som leder det flydende metal M til blokformen I.

Kanalventilen 5 aktiveres ved hjælp af en hydraulisk cylinder 16, der styres af styrekontakten 60. Styrekontakten 60 aktiverer på sin side de hydrauliske ledninger 62, der leverer hydraulisk trykfluidum til cylinderen 16, som, gennem en ikke vist stempelstang inden i stempelstangskærmen 64 driver de bevægelige elementer i kanalventilen 5. Luftslangen 61 er tilvejebragt for kontinuer- 142692 4 ligt at føre luft gennem ikke alene den hydrauliske cylinder 16 for køling af denne, men også gennem den indre del af kanalventilen 5.

Hele den konstruktionsdel, som omfatter den hydrauliske cylinder 16, luftslangen 61, de hydrauliske ledninger 62 og styringskontakten 60, kan fjernes ved drejning af konstruktionsdelen. For at opnå dette har stempelstangskærmen 64 for enden organer, der samvirker med en kobling 63 på kanalventilen 5 på en sådan måde, at drivelementet kan fjernes derfra. Denne lette borttagning er af betydning for udskiftning af de indvendige ildfaste dele i kanalventilen 5, idet denne svinges til åben stilling, da det er ønskeligt, at drivelementet ikke er i vejen. Ligeledes kan cylinderen fjernes under fyldning af beholderen V med dens smeltede charge for at forhindre beskadigelse forårsaget af spildt metal.

Af fig. 2 fremgår, at beholderen V har en ydre metalkappe 1 og et ildfast for 2. Som nævnt foran er denne beholder en bundud-støbningsbeholder, men det vil fremgå helt klart af den følgende beskrivelse, at kanalventilen 5 også let kan monteres til udstøb-ning gennem siden. En todelt brøndblok 3 er tilvejebragt i den midterste del af den ildfaste foring 2 og har i midten et arbejdsmundstykke 4, der forløber gennem bunddelen af brøndblokken 3, den ildfaste foring 2 og beholderen V's metalkappe 1.

Af fig. 4 ses at en overplade 9 passer inden i en reces i grundpladen 66. Dernæst er en forskydelig lukkeplade 12 anbragt inden i kanalventilen 5's hovedramme 13, og denne er lukket i driftstilstanden, som vist i fig. 2.

Af fig. 2 ses yderligere, at den stationære overplade 9 indeholder en centralt placeret, ringformet fordybning, som er dimensioneret til at optage sikkerhedsmundstykket 6's ring 8. Et metalhylster 10 omgiver den stationære overplade 9 og er ombukket langs omkredsen for at fastholde pladen. Der er tilvejebragt en åbning i metalhylsteret 10 op mod ringen 8, således at der tilvejebringes en keramisk forbindelse. Det er ønskeligt at indlægge en stampemasse mellem metalhysteret og overpladen 9 for at udligne uregelmæssigheder. Overpladens ildfaste materiale er således indkapslet, at det i tilfælde af revnedannelse vil blive fastholdt på plads.

Den forskydelige kanalplade 12 er på lignende måde indkapslet i en metalskærm 70, som fortrinsvis er ombukket ved nedre ende 19 og den øvre omkreds 18. Både den stationære overplade 9 og den forsky- 142692 5 delige kanalplade 12 er således metalomgivede, Ildfaste materialer.

En slidbestandig overplade 20 af et materiale, som svarer til det, hvoraf den stationære overplade 9 er dannet, er tilvejebragt på den forskydelige ventil 12.

Ifølge opfindelsen tilvejebringes en trykforbindelse mellem de to ildfaste overflader, der forskydes i forhold til hinanden i kanalventilen 5. Nærmere forklaret ses af fig, 4f af de ildfaste overflader, som er i forskydelig, tætnende kontakt med hinanden, og som er betegnet med henvisningsbogstavet R, findes på de modstående flader af den stationære overplade 9 og den forskydelige lukkeplade 12. Disse er de meget erosionsbestandige, ildfaste overflader, som er omtalt foran. For at opretholde trykforbindelsen mellem de to ildfaste overflader R er der i kanalventilen 5 tilvejebragt et antal tryksko 15. Disse tryksko ligger an mod den nedadvendende flade af hylsteret om den forskydelige lukkeplade 12 og, fordi der er et antal af sådanne tryksko 15 omkring omkredsen af den stationære udstøb-ningsåbning mellem denne og pladekanten, frembringer de konstant en ringformet belastningszone, som fordeler tætningstrykket ensartet på de ildfaste overflader R. Trykskoene 15, som ligger an neden under under-delen af den forskydelige lukkeplade 12 som vist i fig, 4 er anbragt i en holder 14, som omgiver den forskydelige lukkeplade 12, og som kan føres frem og tilbage inden i hovedrammen 13. Den ringformede belastningszone forløber omkring udstøbningsåbningen i den stationære overplade 9, som hviler mod grundpladen 66, og gom er indeholdt i den deri tilvejebragte reces, som det fremgår af fig. 4.

Opfindelsen kan anvendes over for en lukkemekanisme, som er baseret på gennemføringskanalplader, hvoraf hver anden er forsynet med en åbning og hver anden med en lukkedel. De enkelte plader fremføres i uafbrudt rækkefølge af den frem- og tilbagegående stempelstang, idet en ny plade anbringes foran den tilbagetrukne stempelstang, mens den forreste plade simpelt hen falder væk efter at være skudt frem af den efterfølgende plade. En sådan lukkemekanisme er også vist i USA patentskrift nr. 3.352.465. Når opfindelsen anvendes i forbindelse med denne art lukkemekanisme, har holderen en fikseret stilling i stedet for at blive bevæget frem og tilbage, og stempelstangen ligger an mod den ny plade. Kanalpladerne bevæges tværs gennem den fikserede holder.

142692 6

Enhver af trykskoene 15 omfatter, som det mere udførligt er vist i fig. 9, en trykbolt 69 med et hoved 69a, der er forsynet med en konveks anlægsflade 68. En skruefjeder 53 er anbragt under hovedet 69a og omgiver trykbolten 69. Fjederen 53 er spændt ved hjælp af en låsekrave 72. Låsekraven 72 har en ring 76, som under friktion ligger an mod væggen af udboringen i den forskydelige lukkepladeholder 14, og som hviler mod en ansats i udboringen på en sådan måde, at den kan presse trykbolten 69 opad. En låsering 73 er fastgjort i en not i den nederste del af trykbolten 69 og begrænser, som vist i fig. 10, fjederens udvidelse ved anlæg mod kraven 72, således at hovedet 69a af trykskoen 15 kun kan rage et vist stykke op over holderen 141 s overflade 74. Ved normal brug begrænser kraven 72 og låseringen 73 den største højde af trykskoen 15's hoved 69a1s overflade til 12 mm over overfladen 74 på holderen 14, idet de opretholder en forbelastning på fjederen 53. Den normale arbejdsstilling er på den anden side ca. 6 mm over overfladen 74. Skruefjederen 53 er valgt således, at den, ved sammentrykningen under arbejdsbetingelserne, pålægger en forud fastlagt belastning på den forskydelige kanalplade 12. De bedste resultater opnås, når denne belastning er ca. 500 kg pr. tryksko 15, og beregnet således i forhold til overfladearealet af den ildfaste overflade R på den forskydelige kanalplade 12, at trykket på fladen mellem de to legemer er ca. 7 kg pr. cm .

Af fig. 2 og 3 ses, at stempelstangen 17 aktiveres af den hydrauliske cylinder 16 og er direkte koblet til holderen 14, som indvendig har et antal forbundne luftkamre 75, og som understøtter trykskoene 15, der ligger an mod den underste flade af den forskydelige lukkeplade 12. I fig. 2 er stempelstangen 17 og det dermed forbundne stempel 54 i den hydrauliske cylinder 16 i den venstre stilling, og den bageste del af den forskydelige lukkeplade 12 lukker for åbningen i den stationære overplade 9.

Stillingen af den forskydelige lukkeplade 12 under støbning fremgår tydeligt af fig. 3. Det ses, at det hydrauliske stempel 54 er i en højre stilling, hvor stangen 17 har trukket den luftkølede holder 14--til en stilling, i hvilken alle udstøbningsmundstyk-keme aksialt ligger ud for hinanden. Under denne tilbagetrækning ligger trykskoene 15 konstant an mod den forskydelige lukkeplade 12 og omgiver dennes udstøbningsmundstykke langs omkredsen, således at de eftergiveligt presser den øvre overflade R af den forskydelige lukkeplade mod den indre flade R af den stationære overplade 9.

7 142692

Opfindelsens virkemåde vil forstås ved en sammenligning med den kendte teknik. Af fig. 6 ses, at konstruktioner ifølge den kendte teknik primært beror på kantunderstøtning 58 for at bringe de ildfaste overflader R af en stationær overplade 39 og en forskydelig lukkeplade 38 i berøring. Selv om eftergivelige understøtninger erstatter faste kantunderstøtninger 58, der er vist ved bolte, forbliver den væsentlige forbindelse mellem de ildfaste overflader den samme, nemlig en kantunderstøtning som vist ved punkterne 37. Ved at anbringe skruefjedre neden under underpladen 40 og omkring forlængede faste understøtninger 58 vil fjedrene på eftergivelig måde presse underpladen 40 mod de ildfaste elementer og et fast monteringselement 41, men der vil stadig være et mellemrum mellem de ildfaste overflader R (som vist overdrevent i fig. 6) på grund af understøtningen ved kanterne 37.

Den foreliggende opfindelse er rettet mod en tilpasning af de uregelmæssigheder i fluidtætningen, som forekommer mellem de ildfaste overflader R, der omgiver udstrømningsåbningerne som vist i fig. 7. Dette gøres ved at forhindre den faste eller stationære overplade 9 (se fig. 7) i at bevæge sig sammen med den forskydelige lukkeplade 12. De ildfaste mellemflader R bevæges således som vist i fig. 7 ind i og bort fra en stilling, som muliggør støbning eller lukning. Den primære forskel mellem den foreliggende opfindelse som vist i fig. 7 og den kendte teknik som vist i fig. 6 er et resultat af anbringelsen af et antal eftergivelige elementer eller tryksko 15, som på eftergivende måde presser de ildfaste overflader R mod hinanden. Yderligere skal det bemærkes, som det er angivet i fig. 7 og hvor som helst i fig. 1-5, at placeringen af de eftergivelige elementer eller tryksko er en sådan, at de omgiver udstrømningsåbningerne og befinder sig inden for omkredsen af den ydre kant af den faste, ildfaste overflade. Derved bøjes den bevægelige ildfaste overflade, således at den tilpasser sig til u-regelmæssighedeme i overfladen på det faste, ildfaste element.

Kastninger af den faste eller stationære overplade 9 og den forskydelige ventil eller lukkeplade 12 bliver således i det i fig. 7 skematisk gengivne apparat ifølge den foreliggende opfindelse udlignet ved trykket fra trykskoene 15, medens den tilsvarende kastning af den stationære overplade 39 og den forskydelige lukkeplade 38 i fig. 6 ikke udlignes på en sådan måde, at der tilvejebringes en konstant forbindelse mellem de ildfaste flader R.