DK165774B - Ventilplade til en forskydelig lukkeventil til brug ved stoebning af flydende metaller - Google Patents

Description

i

DK 165774 B

Den foreliggende opfindelse angår en ventilplade til brug ved støbning af flydende metaller og af den i indledningen til krav 1 angivne art.

De meget aggresive forhold, som sådanne lukkeventiler 5 er udsat for under støbning af flydende metal, er ugunstige for ventilpladerne, idet navnlig termiske chock og kemiske angreb eller erosion fra metal, der strømmer gennem lukkeventilen, bidrager til nedbrydningen af ventilpladerne.

Denne nedbrydning fremskyndes, når lukkeventilen f.eks. i 10 et strengstøbeanlæg betjenes på en drøvlende måde, og er naturligvis koncentreret om det område af ventilpladen, der kommer i berøring med det flydende metal.

Fra US patentskrift nr. 3 831 825 kendes en lukkeventil med en ventilplade af den indledningsvis nævnte art, 15 hvor den første ildfaste del, der kommer i direkte berøring med det flydende metal, med henblik på at forlænge ventilpladens brugslevetid er fremstillet af molybdændisilicid og på et lag af varmebeståndig, elastisk cementer er lejret i en reces i den anden ildfaste del, der består af et ildfast 20 aluminiumoxidbaseret materiale med et A^C^-indhold på ca.

80%. Om denne ventilplade anføres, at den kan holde til udstøbning af adskillige støbeskeer.

Uanset sådanne foranstaltninger er det imidlertid en kendsgerning, at ventilpladen efter et vist antal støbninger 25 vil være nedbrudt så meget, at den må udskiftes og renoveres ved, at den første ildfaste del fjernes fra ventilpladen og udskiftes med en ny del af samme art. Dette er ved den ovennævnte, kendte ventilplade en besværlig og tidsrøvende proces, idet den første ildfaste del må mejsles ud af recessen 30 i den anden ildfaste del med risiko for beskadigelse af denne.

Opfindelsens formål er at tilvejebringe en ventilplade af den indledningsvis nævnte art, hvor den første ildfaste del let og hurtigt kan løsnes og fjernes fra ventilpladen 35 uden risiko for beskadigelse af den anden ildfaste del, når ventilpladen skal renoveres.

DK 165774 B

2

Dette formål opnås ifølge opfindelsen ved det i den kendetegnede del af krav 1 angivne.

Herved opnås, at den første ildfaste del ved hjælp af værktøjet såsom en hammer, der angriber fortrinsvis direk-5 te på undersiden af den første ildfaste del, let kan løsnes og fjernes fra sin beliggenhed inden i den gennemgående åbning i den anden ildfaste del, uden at denne udsættes for skadelige påvirkninger.

Yderligere foretrukne udførelsesformer og træk hos 10 ventilpladen ifølge opfindelsen er angivet i de uselvstændige krav.

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere ud fra en udførelsesform, idet der henvises til tegningen, på hvilken 15 fig. 1 viser en stærkt forenklet gengivelse af de principale dele i en kendt forskydelig lukkeventil med to plader, og viser en forbedret ventilplade ifølge opfindelsen, fig. 2 set ovenfra en ydre pladedel i ventilpladen, og 20 fig. 3 set nedefra en indre pladedel i ventilpladen.

Forskydelige lukkeventiler, ved hvilke ventilpladen ifølge den foreliggende opfindelse kan anvendes, er velkendte og skal ikke omtales detaljeret her. En lineært betjent lukkeventil med to ventilplader er for eksempel omhandlet i 25 britisk patentbeskrivelse nr. 2.065.850 A. En på lignende måde betjent lukkeventil med tre ventilplader er omhandlet i britisk patentskrift nr. 1.590.775. I disse lukkeventiler bevæges de forskydelige elementer frem og tilbage for at åbne og lukke ventilerne. En anden art forskydelig lukke-30 ventil, ved hvilken opfindelsen kan anvendes, er gennemskyd-ningsventilen, ved hvilken perforerede og uperforerede forskydelige ventilplader i rækkefølge skydes ind i lukkeventilens udstøbningsakse for at åbne og lukke ventilen.

Opfindelsen er ligeledes anvendelig til drejelige og 35 halvdrejelige lukkeventiler. Ved'de førstnævnte er drejning mulig gennem 360*, og ved de sidstnævnte sker drejningen .3

DK 165774B

gennem en mindre vinkel, for eksempel 90° eller deromkring.

Ved en sådan halvdrejelig ventil sker åbning og lukning ved en svingende bevægelse frem og tilbage af den forskydelige ventilplade i dens plan. Eksempelvis er en drejelig lukke-5 ventil, som kan drejes frem og tilbage gennem vinkler op til 360", omhandlet i britisk patentskrift nr. 1.358.327.

Fig. 1 viser de to principale dele i en lineært betjent topladeventil 10. Ventilhuset, rammesystemet, organer til at trykke de to ventilplader 11 og 12 til væsketæt kon-10 takt flade mod flade og organer til at bevæge den forskydelige ventilplade 12 frem og tilbage er alle udeladt af hensyn til overskueligheden. I fig. 1 er pladen 11 den stationære øvre plade, som er monteret lækagetæt til tapåbningen i en metalstøbebeholder såsom en støbeske. Pladen 12 er den frem 15 og tilbage forskydeligt bevægelige ventilplade. Begge plader 11 og 12 er forsynet med åbninger ved 13 og 14. Ventilen 10 er vist i en lukket stilling, hvor åbningerne 13 og 14 ligger helt forskudt for hinanden.

Den forskydelige ventilplade 12 er en aflang genstand, 20 hvorfra et metalomsluttet mundstykke 16 rager ned. Selve pladen omfatter en lav, åbningsforsynet metalkappe eller -bakke 17, f.eks. af stål, med et pladeelement 18, der er lejret deri på et lag af ildfast cement 19. Pladeelementet er en sammensat struktur omfattende to ildfaste dele 20 og 25 21, som passer tæt ind i hinanden. Den første ildfaste del 20 har åbningen 14, som ligger ud for eller koncentrisk med åbningen 22 i kappen 17. Den ildfaste del 20 er aflang med åbningen 14 anbragt centralt i længderetningen. Den anden ildfaste del 21 har en central gennemgående åbning 23, der 30 er dimensioneret og formgivet efter det plane omrids af delen 20, så at den sidstnævnte kan optages tætsluttende inden i delen 21. Delen 21 fylder et temmeligt snævert bånd langs omkredsen af kappen 17.

De blottede overflader af delene 20 og 21, som kommer 35 i berøring med den stationære øvre plade 11, ligger i samme plan og er parallelle med bunden 24 af kappen 17.

DK 165774 B

4

Som vist i fig. 1 er metalkappen 26 for støbemundstykket 16 fastgjort inden i kappeåbningen 22. Kapperne 26 og 17 kan være svejsede, slagloddede eller på anden måde fastgjort til hinanden. Mundstykket 16 er koblet til den 5 ildfaste del 20 med en af en krave og muffe bestående forbindelse. Denne forbindelse består af en nedadrettet krave 29 på delen 20, som strækker sig omkring åbningen 14, og en reces 30 i den overfor liggende øvre ende af mundstykket 16. Kraven 29 tjener som beklædning for den øvre ende af 10 mundstykket og tjener til at beskytte den sårbare øvre ende af mundstykkeboringen eller -kanalen 31 mod nedbrydning af metal, som strømmer gennem ventilien. Tværsnits faconen og -størrelsen af i hvert fald den nedre ende af åbningen i kraven 29 vil normalt være identisk med faconen og størrelsen 15 af mundstykkekanalen 31. Som vist er åbningen 14 og kanalen 31 cirkulære i tværsnit og er af samme diameter overalt.

I sin bund nedenunder den ildfaste del 20 har kappen et antal åbninger 32 med et formål, som skal beskrives i det følgende.

20 Opbygningen af den forskydelige plade 18 som et sam mensat emne omfattende to pladeelementer 20 og 21 med et særskilt formet mundstykkelegeme 16 muliggør valg af forskellige ildfaste materialer for bedre at udnytte deres forskellige fordelagtige egenskaber. Den forskydelige plade 25 18 kan derfor opbygges efter ønske til det metal, som skal støbes, under hensyntagen til de særlige vanskeligheder, som man venter at møde i praksis. Ydermere egner den sammensatte opbygning sig til omkostningsgunstig brug. Man kan for eksempel fremstille delen 21 af en billig ildfast mørtel 30 og delen 20 af et dyrere, brændt ildfast materiale og så gentagne gange udskifte delen 21. Delen 21 behøver aldrig at komme i berøring med flydende metal, og kan derfor have en forlænget levetid. Delen 21 kunne af denne grund være et billigt ildfast emne. Delen 20 kunne fremstilles af et dyrt, 35 brændt ildfast materiale, hvis dette tillader opnåelse af en passende forlænget brugslevetid. Det materiale, hvoraf 5

DK 165774B

mundstykket 16 er fremstillet, kan vælges ud fra tilsvarende almindelige betragtninger, og kan for eksempel omfatte en chamotteblanding.

Ved normal brug af ventilen 10 bevæges ventilpladen 5 18 lineært frem og tilbage for at åbne og lukke ventilen mellem stillinger, hvor åbningerne 13 og 14 henholdsvis falder sammen og er forsat for hinanden med åbningen 14 til højre for åbningen 13. Den øvre overflade af den ildfaste del 20 til venstre for åbningen 14 vil blive overstrøget af 10 flydende metal i åbningen 13, når pladen trækkes tilbage, og vil således gradvis nedbrydes. Endvidere vil overgangen mellem den venstre del af åbningen 14 og den nævnte øvre overflade slides bort under drøvling. Brugslevetiden af ventilpladen 18 er derfor begrænset, men kan fordobles, ved 15 at dreje den 180* i ventillen 10.

Metalkappen 17 og delen 21 kan stadig genanvendes, eftersom ingen af dem kommer i berøring med flydende metal. Renovering af ventilpladen 18 omfatter fjernelse og udskiftning af delen 20. For at fjerne delen 20 anvendes værktøj 20 såsom en pneumatisk eller hydraulisk hammer til at støde delen 20 ud af kappen 17, idet værktøjet centreres i hullerne 32 og drives derigennem. Efter frigørelse af delen 20 bortmejsles eventuel tilknyttet cement, som er tilbage i kappen 17. Så indsættes en ny del 20 på et lag af frisk cement og 25 bringes til at flugte med delen 21.

Om ønsket kan kappen 17 have yderligere huller nedenunder delen 21 for at lette fjernelse af sidstenævnte, hvis man ønsker at udskifte denne.

Når først delen 20 er fjernet, er det muligt at presse 30 mundstykket 16 opad ud af sin kappe. Mundstykket kan være fremstillet af et materiale, som har en brugslevetid, der er tilnærmelsesvis lig med pladedelen 20's, og kan derfor udskiftes rutinemæssigt sammen med delen 20.

Bredden af pladedelen 20 er større end bredden af 35 det spor, der overstryges af flydende metal i åbningen 13, når pladeelementet 18 bevæges frem og tilbage. Eksempelvis 6

DK 165774B

kan pladedelen 20 have en bredde på ca. 1,4 til 1,5 gange diameteren af åbningen 13. Pladeåbningen 14 er placeret centralt med hensyn til bredden af pladedelen 20.

Ventilpladen 18 er primært beregnet til brug som 5 forskydelig plade i en topladeventil eller som den stationære nedre plade i en trepladeventil. Ved passende udformning af taphulsområdet i en metalindeholdende beholder såsom en støbeske kan den samme pladeudformning tjene som den stationære øvre plade i en to- eller trepladeventil.

10 Opfindelsen behøver ikke at være udformet alene som en bilateralt symmetrisk ventilplade som vist og beskrevet i det foranstående. Ved én modifikation kan støbekanalen gennem ventilpladen være nær dens ene ende. Den aflange pladedel 20 vil så have sin åbning ved den ene ende.

15 Opfindelsen kan ligeledes anvendes til drejeligt betjente ventiler. Ved halvdrejelige ventiler, hvor den forskydelige plade bevæges frem og tilbage gennem en bue mellem åbnings- og lukkestillinger, kan ventilpladen ifølge opfindelsen for eksempel set ovenfra være segmentformet.

20 Den med åbning forsynede pladedel vil være af buet form (et afsnit af en ring eller nyreformet) og vil have sin åbning placeret i midten eller ved den ene ende. Naturligvis vil faconen af den åbningsforsynede pladedel være bestemt af, at kun denne pladedel bliver bestrøget af flydende metal 25 under ventilens funktion.

Nogle drejelige ventiler frembyder et valg mellem støbekanaler og mundstykker af forskelligt gennemstrømningstværsnit. Til sådanne ventiler er pladeelementer ækvivalente med ventilpladen 18 af cirkulær, plan form. Ifølge opfindel-30 sen kan opbygningen af disse pladeelementer udnytte et antal bueformede, åbningsforsynede pladedele som beskrevet i det foregående afsnit. Åbningerne ligger ud for tilsvarende åbninger tilvejebragt i en cirkulær metalkappe. Under brugen kan nogle af støbekanalerne blive brugt hyppigere end andre.

35 De kraftigst brugte støbepositioner vil nedbrydes hurtigere end de andre, og opbygningen tillader selektiv udskiftning 7

DK 165774B

af deres tilknyttede pladedele. Der vil være tilvejebragt ét eller flere huller 32 for hver bueformet pladedel.

Alternativt kan den åbningsforsynede pladedel af et cirkulært pladeelement antage form af enten en cirkulær 5 skive eller en ring med et antal åbninger deri. Der vil være tilvejebragt et antal huller 32 i kappen under nævnte dél. Tre eller flere huller kan vise sig ønskelige.

Laget 19 af cement er vist med overdreven tykkelse i fig. 1. I praksis er tykkelsen af begge pladedele 20 og 21 10 tilnærmelsesvis lig med eller sammenlignelig med dybden af kappen. Den hulforsynede pladedel er lige så tyk som den anden del 21 med undtagelse af området ved åbningen. De heri beskrevne opbygninger er især velegnede til ventilplader, hvis ildfaste materialer er fremstillet ved støbning 15 af mørtel.

Sædvanligvis har mørtellaget 19 åbninger, som ligger ovenover åbningerne 32, så at værktøjet kan presse direkte på pladedelen 20 for at fjerne denne fra kappen 17. Når mørtellaget 19 er tyndt, kan åbninger deri imidlertid vise 20 sig unødvendige.

I den foranstående beskrivelse er det tilkendegivet, at pladedelene 20 og 21 er næsten lige så tykke som dybden af kappen, så at mørtellaget 19 er tyndt. Af hensyn til den størst mulige økonomi kan man imidlertid foretrække at gøre 25 mørtellaget væsentlig tykkere end i hvert fald pladedelen 20, om ikke begge pladedele 20 og 21, når denne eller disse består af dyrt, høj ildfast, brændt materiale. Pladedelen 20 kan derfor have form af en tynd, brændt sten med en åbning til metalgennemstrømning. Hvis mørtellaget 19 og mundstykket 30 16 er passende modstandsdygtige mod flydende metal, kan kraven 29 på pladedelen 20 undlades.

Ifølge den foranstående beskrivelse kan delene 20 og 21 fremstilles af brændte ildfaste materialer eller ildfast mørtel bestemt bl.a. af omkostningsgunstige udførelser.

35 Ligeledes kan som anført det materiale, hvoraf mundstykket 16 er fremstillet, vælges på grundlag af tilsvarende be- 8

DK 165774B

tragtninger. Nogle eksemplificerende kombinationer skal beskrives i det følgende: 1. Pladedelene 20 og 21 og mundstykket 16 er alle brændte, ildfaste legemer, der er sat eller lejret i det ildfaste 5 mørtel lag 19. Delen 20 kan være "stenlignende" og kendeligt tyndere end delen 21. Den sidstenævnte kan have en tykkelse, der er næsten lige så stor som dybden af kappen 17. De tre brændte legemer kan have samme eller forskellig sammensætning.

10 2. Pladedelene 20 og 21 kan være som beskrevet ovenfor under 1., mens mundstykket 16 er et ildfast mørtellegeme. Mundstykkemørtelen kan være den samme som mørtelen i laget 19, og mundstykket og laget kan være formet som et monolitisk eller sammenhængende støbeemne.

15 3. Pladedelen 20 kan være et brændt legeme, f.eks. en "sten", mens delen 21, mundstykket 16 og laget 19 alle er fremstillet af ildfast mørtel. Den samme mørtel kan danne disse tre elementer, og de kan formes i ét stykke med hinanden som et monolitisk eller sammenhængende støbeemne.

20 4. I en opbygning, som ligner den ovenfor under 3. be skrevne, er mørtelstøbeemnet omfattende delen 21, laget 19 og mundstykket 16 sammensat af mørtelblandinger med højere og lavere kvalitet. Blandingen med høj kvalitet, som er mere modstandsdygtig mod flydende metal, danner en indre 25 bøsning eller belægning omkring det område, der er udsat for flydende metal, hvilket omfatter mundstykkeboringen. Mundstykkeelementet er derfor en sammensat mørtelstruktur.

Den indre bøsning eller belægningen kan strække sig over hele længden eller over en overvejende del af længden af 30 boringen.

5. Tilsvarende kan den ovenfor under 2. beskrevne opbygning være sammensat på lignende måde: Laget 19 og den ydre del af mundstykkevæggen er sammensat af mørtel af mindre kvalitet, mens området, der er udsat for flydende metal 35 inklusive den indre del af mundstykkevæggen, er en mørtel af højere kvalitet.

DK 165774 B

9 6. Fra et omkostnings- og fremstillingsmæssigt standpunkt er en pladedel 20 i form af en tynd, flad sten uden nogen krave 29 attraktiv. En sådan flad del 20 kan samles med en brændt, ildfast bøsning, hvor mørtellaget 19 for enhver 5 pris må isoleres fra flydende metal. Bøsningen kan være placeret nedenunder og i anlæg imod delen 20, hvis dens indre diameter er lig med pladeåbningens diameter. Alternativt kan bøsningen strække sig gennem pladeåbningen og ende flugtende med pladens øvre overflade. Den brændte bøsning 10 kan forlænges, så at den afgrænser i hvert fald en forreste del af mundstykkeboringens væg 31.

Claims (10)

1. Ventilplade til en forskydelig lukkeventil (10) til brug ved støbning af flydende metaller og omfattende en åbningsforsynet metalkappe (17) indeholdende et åbningsfor-5 synet ildfast pladeelement (18) lejret på et lag (19) af mørtel, hvilket pladeelement (18) er en sammensat struktur dannet af en første (20) og en anden (21) sammenpasset ildfast del, iden den første ildfaste del (20) er indsat i en optagende åbning (23) derfor i den anden ildfaste del (21), 10 og de blottede overflader af de ildfaste dele (20, 21) er i det væsentlige parallelle med kappens (17) bund og ligger i samme plan, og den første del (20), som er et aflangt eller cirkulært formet element, har mindst én åbning (14), som ligger ud for en åbning (22) i kappen (17), kendete g-15 net ved, at åbningen (23) til optagelse af den første ildfaste del (20) i den anden ildfaste del (21) er en gennemgående åbning (23) i denne del (21), og at kappen (17) i sin bund nedenunder den første ildfaste del (20) har ét eller flere huller (32), der ved renovering af ventilpladen 20 giver adgang for et værktøj, f.eks. en pneumatisk eller hydraulisk hammer, som derigennem kan udøve en opadrettet 1 kraftpåvirkning fortrinsvis direkte på den første ildfaste del (20) for at løsne denne fra kappen (17) og fra den anden ildfaste del (21).

2. Ventilplade ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den første del (20) fer fremstillet af et brændt ildfast materiale, og at den anden del (21) er fremstillet af formet ildfast mørtel.

3. Ventilplade ifølge krav 2, kendetegnet 30 ved, at den anden del (21) er formet i ét stykke med det nævnte lag mørtel (19).

4. Ventilplade ifølge krav 1, kendetegnet ved, at et støbemundstykke (16) rager ned fra pladeelementet (18) gennem åbningen (22) i kappen (17) , og at mundstykket 35 (16) og den første del (20) har en af en krave og muffe bestående indbyrdes -forbindelse. DK 165774B

5. Ventilplade ifølge krav 4, kendetegnet ved, at den indbyrdes forbindelse omfatter en nedadvendende krave (29), der strækker sig omkring åbningen (14) i den første del (20), og en hertil svarende reces (30) i den 5 overfor liggende ende af mundstykket (16).

6. Ventilplade ifølge krav 5, kendetegnet ved, at nævnte åbning (14) strækker sig gennem den nedadvendende krave (29) og i hvert fald ved mundstykket (16) har tværsnitsdimensioner, der er identiske med tværsnitsdimen- 10 sionerne af mundstykkeboringen (31).

7. Ventilplade ifølge ethvert af kravene 1 til 6 og til en lineært betjent ventil, kendetegnet ved, at den første del (20) er aflang, og at åbningen (14) er placeret ved den ene ende deraf.

8. Ventilplade ifølge ethvert af kravene 1 til 6 og til en lineært betjent ventil, kendetegnet ved, at den første del (20) er aflang, og at åbningen (14) er placeret i midten deraf.

9. Ventilplade ifølge ethvert af kravené 1 til 6 og 20 til en drejeligt betjent ventil, kendetegnet ved, at den første del (20) er et aflangt, nyreformet element, og at åbningen (14) er placeret ved den ene ende eller i midten deraf.

10. Ventilplade ifølge ethvert af kravene 1 til 6 og 25 til en drejeligt betjent ventil, kendetegnet ved, at den første del (20) er af cirkulær eller ringformet form og har et antal åbninger (14) deri liggende ud for et tilsvarende antal åbninger (22) i kappen (17).