FI120385B - Sulkumekanismi sulan metallin annostelemiseksi ja menetelmä sulkumekanismin valmistamiseksi - Google Patents

Description

Sulkumekanismi sulan metallin annostelemiseksi ja menetelmä sulkumeka- nismin valmistamiseksi

Keksinnön kohteena on pohja-aukollisen säiliön sulkumekanismi sulan metallin an-5 nostelemiseksi ja menetelmä vastaavan sulkumekanismin valmistamiseksi.

Sulaa metallia sisältävän valuastian pohjasta alkavan valukanavan sulkimena käytettiin ennen nostettavaa ja laskettavaa tulppaa, joka oli kytkettynä metallisulan pinnan yli ulottuvaan nostotankoon. Vaikeutena on saada tulppa osumaan valuaukkoon suljettaessa kanavaa metallisulan laskun jälkeen. Lisäksi tulppa kului käytössä no-10 peasti.

Näiden ongelmien johdosta valuaukon tulpat ovat sittemmin korvautuneet liukusul-kimilla, jollainen on esitetty mm. FI-kuulutusjulkaisussa 92022. Liukusulkimen muodostaa pystysuoran valukanavan alapäätä vasten sijaitseva vaakasuora, pystysuoran akselin ympäri kierrettävä levy, jossa oleva aukko on saatettavissa kanavan 15 pään kohdalle, jolloin kanava on auki, ja kierrettävissä sivuun kanavan kohdalta, jolloin kanava on suljettu. Liukusulkimen muodostava levy on kannatettuna suurikokoiseen kehykseen, jonka välityksellä levylle kiertäminen tapahtuu. Tällainen rakenne on vaikea valmistaa, kömpelöjä käytössä epävarma

Toisaalta tekniikan tasoon kuuluvassa julkaisussa EP 0 332 867 AI on esitetty säili-20 ön pohjaan liitetty sulkumekanismi, jossa valukanava sulan metallin valuttamiseksi ulos pohjan aukon kautta aikaansaadaan kiertämällä pyöreässä tapissa sijaitseva reikä samankeskiseksi muun sulkurakenteen läpäisevän reiän kanssa. Tällainen rakenne on monimutkainen ja hankala sekä valmistuskustannuksiltaan kallis.

Lisäksi tunnetaan julkaisusta WO 2005/042190 AI metallirakenteinen liukulevyistä 25 koostettu laitteisto, jossa kolmesta levystä koostuvan levynipun keskimmäistä levyä pystytään liuottamaan suhteessa ylempään ja alempaan paikallaan pysyviin levyihin siten, että levyjen läpi oleva aukko on suljettavissa ja avattavissa. Teräksestä valmistettu levynippu on kasattu yhteen erillisellä koottavalla suurikokoisella teräs-kehikolla, joka pitää koko paketin kasassa. Tällainen rakenne on monimutkainen ja 30 varsin raskas sekä suurikokoinen.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada metallivaluastian aukolliseen pohjaan sovitettava sulkumekanismi, jossa ei ole edellä mainittujen sulkimien haittoja, vaan se toimii hyvin myös metallivalun vaatimissa korkeissa lämpötiloissa.

2

Keksinnön mukainen ratkaisu mahdollistaa taloudellisesti edullisen sulkumekanis-min valmistamisen ja joka sulkumekanismi on integroitu yhdeksi kappaleeksi.

Keksinnön etuja ovat rakenteen yksinkertaisuus, alhaiset valmistuskustannukset ja sen helppo vaihdettavuus.

5 Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viittaamalla oheisiin kuviin, joissa kuva 1 esittää erästä keksinnön mukaista suoritusmuotoa sulkumekanismista, ja kuva 2 esittää toista keksinnön mukaista suoritusmuotoa sulkumekanismista.

Kuvassa 1 on esitetty sulkumekanismi 1 poikkileikkauskuviona. Sulkumekanismi 1 koostuu kolmesta päällekkäin asetetusta keraamisesta levystä 2, 3 ja 4, joissa kussa-10 kin on reikä 5. Sulkumekanismi 1 on kuvan 1 mukaisesti täysin avoinna kun kaikki kolme reikää 5 ovat kohdistettuina samalle akselille 6. Siirtämällä keskimmäistä levyä 3 suhteessa päällimmäiseen ja alimmaiseen levyyn 2 ja 4 nuolen 14 mukaisesti sulkumekanismin sisään saadaan levyjen läpi kulkeva reikä 5 suljettua ja sulan massan juoksutus pohja-aukollisesta valuastiasta pysäytettyä.

15 Kolmen levyn 2, 3, ja 4 levypaketti on koottu yhteen valamalla se keraamiseen run- ; korakenteeseen 7, joka kiertää yhtenäisenä levypaketin ympäri tässä esitetyssä suo- ! ritusmuodossa viidellä sivulla lukuun ottamatta alapuolella olevaa juoksutusaukkoa ί 8, joka on keskitetty samalle akselille 6 alimman ja päällimmäisen kiinteästi asennetun levyn reiän 5 kanssa sekä päällimmäisen levyn 2 yläpintaa 9, joka tulee vasten i 20 valuastian pohjaa (ei esitetty kuvassa). Keraamisesta massasta valettavan runkorakenteen 7 ympärillä on sen metallinen valumuotti/ulkopcsä 10, johon levypaketti ja tulenkestävä valumassa on sulkumekanismin 1 valmistusvaiheessa asennettu. Valu-astian alapintaa ja sen valuaukkoa vasten tulee tässä suoritusmuodossa suoraan ylin levypaketin levy 2. Sulkumekanismi 1 voi olla kiinnitetty valuastian pohjaan esi-25 merkiksi pulteilla 11 ja niiden yhteyteen sijoitetuilla tuki/aluslevyillä 12. Sulku mekanismin 1 keskimmäistä levyä 3 liikutellaan valuaukon avaamiseksi ja sulkemiseksi ohjauskappaleen 13 avulla nuolen 14 mukaisesti. Koska valettu rakenne on oleellisesti ilmatiivis, on keskimmäisen levyn 3 liikuttamisen mahdollistamiseksi tyhjästä tilasta 16 valmistettu ilmakanava 17, joka ulottuu keraamisen runkorakenteen 7 ja 30 metallisen valumuotin 10 läpi. Tätä samaa kanavaa 17 pitkin saadaan poistettua valun aikana käytetty aine, ns. täyteaine/tulppausaine, joka estää valun pääsyn tietyille alueille (keskimmäisen levyn liikkuma-alueelle). Tällaisena täyteaineena voidaan käyttää jotain valutekniikassa tunnettua ainetta, kuten esimerkiksi uretaania, mehi-läisvahaa, tms.

3

Toisena vaihtoehtona sulkumekanismin 1 kiinnitykseen valuastian alapinnalle on esimerkiksi kiinteästi valuastian alapinnalle kiinnitetyt puristinmekanismit, jotka avaamalla ja sulkemalla saadaan koko sulkumekanismi yksinkertaisesti vaihdettua.

Keksinnön kannalta oleellista on yksinkertainen sulkumekanismi 1, joka on helposti 5 kokonaisuudessaan vaihdettavissa.

Keraaminen valu 7 on valettu ainakin kahdelle levynipun sivulle. Tällöin kyseessä olisivat levynipun sivut, jotka ovat kuvatasossa. Tästä voidaan edetä asteittain eri I

variaatioilla siten, että levynippu on kaikilta kuudelta sivulta valun sisällä, lukuun ottamatta tietysti käytön kannalta oleellisia kohtia (ilmakanava 16, juoksutusaukko 10 8, sulan massan sisääntuloaukko levynipulle rakenteen yläosassa ja keskimmäisen levyn liikuttamiseen vaadittava aukko).

Kuvassa 2 on esitetty toinen suoritusmuoto keksinnön mukaisesta sulkumekanis-mista 1. Haluttaessa voidaan keraamisten levyjen 2, 3 ja 4 sivuille asentaa vielä keraamiset oleellisesti pystysuorat tukipalat 15, jotka helpottavat levypaketin asennus-15 ta ja sulkumekanismin 1 valmistusta. Kummassakaan esitetyssä suoritusmuodossa ei tarvita erillisiä jousia painamaan levyjä 2, 3 ja 4 toisiaan vasten, kuten aikaisemmissa, tekniikan tason mukaisissa ratkaisuissa on tehty. Keraamisten levyjen 2, 3 ja 4 asennuksen helpottamiseksi ne voidaan ainakin osittain kiinnittää toisiinsa jollain tunnetulla menetelmällä kuten liimalla tai mekaanisella liitoksella.

20 Keksinnön mukaisesta sulkumekanismista 1 on myös mahdollista valmistaa suoritusmuotoja, joissa on yksi tai useampia seuraavassa kuvatuista piirteistä: - valumassaa 7 voi olla sijoitettuna vain kahdelle sivulle, jotka ovat levypaketin molemmat pitkät sivut, - valumassaa 7 voi olla sijoitettuna näiden kahden sivun lisäksi vapaavalintai- , 25 sesti yhdelle tai useammalle lisäsivulle, mukaan lukien levypaketin alapuolen ja yläpuolen, - sulkumekanismin 1 juoksutusaukko 8 ulos keraamisesta valusta 7 ja metallisesta valumuotista/ulkokuoresta 10 voi olla valmistettu myös keraamisesta hoikista 18 ja sijoitettu valmiiksi kiinni alimpaan keraamilevyyn 4, jolloin ke- 30 raamista valua 7 ei tarvitse välttämättä ulottaa juoksutusaukon suulle asti (holkki 18 kuvattu kuvioon katkoviivalla), - tukipaloja 15 voi olla asennettuina 1-4 keraamisten levyjen levytasoa kohtisuorassa olevalle pystysuoralle sivulle vapaavalintaisesti.

----- I

4

Keraamiset levyt 2, 3 ja 4 voidaan valmistaa polttamalla tai valamalla ja ne integroidaan yhtenäiseksi kokonaisuudeksi valamalla ne tulenkestävään valumassaan 7 käyttäen apuna metallista ulkopesää 10. ;

Keksinnön mukainen sulkumekanismi 1 soveltuu erityisesti sulan teräksen yhtey-5 dessä käytettäväksi (lämpötila n. 1500 °C ), mutta on luonnollisesti käytettävissä minkä tahansa sulan metallin yhteydessä (sula sinkki 370 °C). Rajoittavana tekijänä on keraamilcvyjen lämmönkesto, joka tavallisilla teräsvalujen yhteydessä käytettävillä kaupallisilla tuotteilla on n. 1600 °C. Toisaalta käytettäessä levyjen valmistuksessa erikoiskeraameja päästään tästä vieläkin korkeampiin lämpötiloihin.

10 Menetelmä sulkumekanismin 1 valmistamiseksi käsittää seuraavat vaiheet: - kasataan kolmen valmiin levyn 2, 3 ja 4 levypaketti mittatarkasti työstetyistä terästeollisuudessa käytetyistä sulkulevyistä ja valinnaiset pystytuet käyttäen kasaamiseen tarvittaessa esimerkiksi liimaa, mekaanista liitosta tms. vaihtoehtoa, 15 - asemoidaan kolmen levyn 2, 3 ja 4 levypaketti valumuotin 10 sisään oikeaan j- paikkaan käyttäen tarvittavia valutukia, - asennetaan levypakettiin tarvittavat tulppaukset, joilla estetään keraamisen va lun 7 pääsy ei haluttuihin paikkoihin (ilmatila 16 keskimmäisen levyn 3 päässä, ilmayhteys 17 ulos keskimmäisen levyn 3 ilmatilasta 16, juoksutusaukko 8) ; 20 käyttäen valutekniikassa tunnettuja menetelmiä, - suoritetaan keraamisen massan 7 valu huoneenlämmössä, joko kuvan 1 esittä mässä asennossa tai vaihtoehtoisesti ylösalaisessa asennossa, - kuivatetaan/kovetetaan keraamista valumassaa 7 huoneenlämmössä valumassan tarvitseman ajan (tyypillisesti n. viikon ajan) tai vaihtoehtoisesti käytetään 25 kuivapuristettavaa valumassaa, Näiden vaiheiden lisäksi menetelmä voi tarvittaessa sisältää yhden tai useamman seuraavista vaiheista: - mikäli keraaminen valu 7 suoritetaan kattamaan myös sulkumekanismin 1 yläpuoli (ylin levy 2) voidaan asentaa juoksutusaukon alkupäähän valmiiksi sul- 30 kumekanismin ja valuastian väliin tarvittavia liitoskappaleita/tiivisteitä upotettavaksi ainakin osittain valuun, j 5 ! - suoritetaan valmistuksen loppuvaihe korottamalla lämpötila n. 400°C:sta, jolloin poistetaan valumassasta 7 mahdollinen vesi (valumassa voi olla myös alun perin ilman vettä tai voidaan käyttää esimerkiksi massoja, jotka soveltuvat kuivapuristukseen) ja/tai muotissa käytetty ns. täyte-/tulppausaine.

5 Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön erilaiset sovellusmuodot eivät rajoitu edellä esitettyyn esimerkkiin, vaan voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten määrittelemän suojapiirin puitteissa.

Claims (13)

1. Sulkumekanismi (1) sulan metallin annostelemiseksi pohja-aukollisesta valu-astiasta, joka sulkumekanismi (1) sisältää kolme ainakin osittain päällekkäistä keraamista levyä (2, 3, 4), joissa kussakin levyssä (2, 3, 4) on reikä (5), tun- 5 nettu siitä, että mainitut kolme keraamista levyä (2, 3, 4) on valettu keraami seen massaan (7), jota massaa (7) on ainakin kahdella keraamisten levyjen (2, 3, 4) sivulla ja keraamiset levyt (2, 3, 4), keraaminen massa (7) ja valumuottina käytettävä metallikuori (10) muodostavat yhdessä integroidun rakenteen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sulkumekanismi (1), tunnettu siitä, että ke- 10 raamista massaa (7) on valinnaisesti 3-6 keraamisten levyjen (2, 3,4) kuudesta sivusta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sulkumekanismi (1), tunnettu siitä, että keraamisten levyjen (2, 3, 4) levytasoon nähden kohtisuoralla sivulla/sivuilla on 1-4 keraamista tukipalaa (15).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sulkumekanismi (1), tunnettu siitä, että ke raamisten levyjen (2, 3, 4) juoksutusreiän (5) jatkeeksi on asennettu vielä keraaminen holkki (18).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sulkumekanismi (1), tunnettu siitä, että keraamisen valumassan (7) käsittäessä ylimmän keraamisen levyn (2) yläpuolen 20 on keraamiseen massaan (7) valettu lisäksi liitoskappale ja/tai tiivistyskappale, joka tulee vasten valuastian pohja-aukkoa.

6. Menetelmä sulan metallin annostelemiseen käytettävän sulkumekanismin (1) valmistamiseksi, joka menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: - tuotetaan kolme keraamista levyä (2, 3, 4), joissa jokaisessa on juoksu- 25 tusaukon aikaansaamiseksi reikä (5), - asemoidaan levyt (2, 3, 4) siten, että siirtämällä keskimmäistä levyä (3) suhteessa päällimmäiseen ja alimmaiseen levyyn (2, 4) saadaan juoksu-tusaukko suljettua tai avattua, tunnettu siitä, että 30. estetään valumassan (7) pääsy ei toivotuille alueille tulppaamalla tai täyt tämällä ne, asemoidaan keraamiset levyt (2, 3, 4) metalliseen ulkopesään (10), joka toimii valumuottina, täytetään ulkopesä (10) tulenkestävällä valumassalla (7) siten että valu-massaa (7) tulee levyjen (2,3,4) ainakin kahdelle sivulle, 5. kovetetaan tulenkestävä valumassa (7), poistetaan tulppaus/täyttöaineet.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisäksi se käsittää tarvittavien valutukien asennuksen ennen ulkopesän (10) täyttöä valu-massalla (7).

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisäksi se kä sittää valumassan (7) valamisen 3-6 keraamisten levyjen (2, 3,4) sivulle.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valumassan (7) peittäessä ylimmän levyn (2) yläpinnan istutetaan valumassaan (7) valmiiksi liitoskappale ja/tai tiivistyskappale pohja-aukollista valuastiaa varten.

10. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viimeiseksi lämmitetään sulkumekanismi (1) n. 400 °C:sta veden poistamiseksi valumassasta (7).

11. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tulenkestävän valumassan (7) kovetus tapahtuu huoneenlämmössä käytettävästä massasta 20 riippuen noin viikossa.

12. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tulenkestävän valumassan (7) kovetus tapahtuu puristamalla, kun käytetään kuivapuristetta-vaa valumassaa.

13. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alimman ke- 25 raamisen levyn (4) aukon (5) jatkoksi on asennettu keraaminen holkki (18).