HUT57278A - Gas injector - Google Patents

Description

A találmány tárgya olyan gáz injektor, amely lehetővé teszi, hogy az eddigieknél kedvezőbben lehessen gázt emelt hőmérsékletű folyadékba, előnyösen, de nem kizárólag, olvadt fémbe bevezetni.

Az olvadt fémet tartalmazó öntőüstbe vagy kemencébe gyakran kell gázt injektálni különböző okokból. Maga a gáz bevezethető az Öntőüst alján, ilyenkor általában az a cél, hogy megtisztítsa a viszonylag hidegebb alsó részt az ott lerakodott megszilárdult elemektől, azaz ezeket a részecskéket az öntőüst alján lévő öntőkimenet közeléből eltávolítsa, ha az öntőüstnek van itt kimenete. Egy másik ok, amiért gázt szoktak öntőüstbe bevezetni az, hogy a gáz öblítési feladatot lát el vagy pedig az olvadékot akár termikusán akár összetétel szempontjából megfelelően homogenizálja, vagy elősegíti valamilyen ötvöző anyagnak az elkeveredését az olvadékban. Gázként általában inért gázt szokás használni. Reaktív gázokat is lehet használni, például redukáló vagy oxidáló gázokat, erre akkor lehet szükség, ha az olvadék összetétele vagy egyes elemei módosításra szorulnak.

Az ismert megoldásoknál a gázinjektálást úgy végzik el, hogy az öntőüst tűzálló bélésébe tűzálló anyagból készült szilárd porózus dugót helyeznek el. Ez a megoldás rendkívül egyszerűen megvalósítható, azonban nem minden hátrány nélküli az alkalmazása. Azáltal, hogy porózusra van a dugó kialakítva adott esetben túlságosan gyenge, és adott esetben jelentősen csökkentheti azt a gázmennyiséget, amely végülis bejut az olvadékba. Ha a gázt igen magas nyomással vezetjük be annak érdekében, hogy a porózus tűzálló anyag csillapító hatását kompenzál• · · * · 4 · • · · · « 9 V • · « ···»·· · ·♦· « ♦· « ·· juk, a probléma a tömítéseknél jelentkezik. Mindenesetre rendkívül jelentős, és gyakran költséges is az a veszteség, ami ílymódon a gáznál kialakul. Lényegében minden tűzálló anyag porózus a gázok számára, hiszen a tűzálló anyagban véletlenszerűen hajszálrepedések sokasága van. Ezek a hajszálrepedések vagy pórusok a gázáramnak a kóborlását és rendezetlen áramlását teszik lehetővé a tűzálló anyagban. Az ilyen jellegű rendszertelen áramlás nem igazán segíti elő a fémöntőknek a munkáját. Ideális az lenne, ha a gázt a tűzálló injektáló egység egyik végén bevezetnék és az csak a másik végén távozna belőle, azon az oldalon, amely az olvadékkal szemben van, és magában az injektáló blokkban egy jól meghatározott gázáram lenne biztosítható. Sajnálatos módon a gyakorlatban ez nem így van, mivel a gáz minden rendelkezésére álló csatornán vagy nyíláson rendszertelenül mozog. Próbálkoztak olyan megoldással, hogy az injektor házát és testét tömör anyagból alakították ki és abban kétirányú átmeneteket alakítottak ki. Lényegében ezzel egy olyan tűzálló injektor házat próbáltak létrehozni, amelyekben számos, egyenes kapilláris méretű furat van a test kimeneti végétől kezdődően. Ilyen nyílásokat például úgy hoztak létre, hogy a tűzálló anyagot egy olyan öntőmintába tették, amelybe műanyag- vagy fémszálakat tettek, amely az égetéskor eltávozik, illetőleg kihúzható a tűzálló testből.

Jóllehet, az így kialakított injektor test, amelyben tehát kapilláris méretű kétirányú porozitásnak megfelelő nyílások vannak, jobb volt, mint a valóban porózus anyagból kialakított dugó, a hatásfoka azonban még mindig nem volt az ideális. Ha ugyanis nyomás alatt álló gázt vezettek a bemenetére, nem az ·· '_w.....*................- .

• · ♦ * · · · • * ♦ *«·*«· « ♦ · · 9 <♦ · · ·

- 4 összes gáz haladt át ezeken a nyílásokon. A gáznak egy része megtalálta az utat a porózus tűzálló test felé, és ott disszipálódott. Mivel az így kialakított kapilláris méretű járatok a gyakorlatban nem voltak tökéletesek, a gáz oldalirányba is eltávozott az őt körülvevő testbe. A gáznak a nyomása, amely a járatokon keresztül az olvadékba jut, olyan szintig csökkenhet, hogy a gáz már inkább buborékolva távozik mintsem belövel az olvadékba. Ennek az a veszélye, hogy ha a gáz buborék formájában távozik a járatokból úgy az olvadék bejuthat ezekbe a járatokba és azokat elzárhatja.

Egy további és igen komoly probléma, hogy hogyan lehet ezeknek az injektor testeknek a tűzálló anyagát a gáz tápvezetékhez megfelelően gáztömítetten csatlakoztatni. Az ismert injektoroknál egy fémbetétet alkalmaztak, és ez a fémbetét van azután gáztömítetten, például menetesen a gáz tápvezetékhez és a tűzálló testhez csatlakoztatva, úgy, hogy a vezeték illetőleg a menetes rész cementtel is rögzítve van. A tűzálló test és a fém közötti cement képezi ennek a csatolásnak a gyenge oldalát. Jóllehet, hogy a fémbetétnek a belső része az öntőüstben lévő olvadt fém belsejétől elég távol van, azonban a fémbetét mégis igen nagy hőhatásnak van kitéve. A fémbetét, a cement és a tűzálló anyagból készült test hőtágulási együtthatóinak a különbsége vezet oda az esetek nagy részében, hogy a fémbetét letörik és eltávolodik a tűzálló testtől, ezáltal megszakad a gáztömítettség és ezen az úton is tud gáz távozni.

További problémát jelent a tűzálló anyagból készült bevonattal ellátott dugók alkalmazása, mivel szélsőséges körülmények között a használat során maga a fémbetét is eltörhet, és • · 9 9 * · · • · · · » ♦ ♦ • · · ·»·♦·· « így lehetővé válik, hogy a gáz a szomszédos tűzálló alakzatba, amely már az öntőüsthöz tartozik, távozzon.

Az előbbiekben leírt gáz disszipáció lényegében azt eredményezi, hogy a dugóban a kapilláris nyílásokon keresztül csökken a gáz áramlási sebessége, és adott esetben az olvadék bemenetnél a nyílás eltömődik, és lényegében lezárja a gázáram útj át.

Egy további ismert megoldás, amellyel a gáz áramlásának a minőségét, illetőleg a megfelelő gázáram biztosítását próbálták megoldani az, hogy a dugón keresztülvezettek hosszú fémcsöveket, úgy, hogy azt a dugónak a tűzálló anyagból készült testébe beágyazták. Ez a megoldás azonban számos hátrányos tulajdonsággal rendelkezik.

Előszöris, mivel a fémcsövek kapilláris méretű furatokat képeznek, ahhoz, hogy az olvadt fém ne tudjon bejutni ezekbe a furatokba, biztosítani kell, hogy a gáz folyamatosan áramoljon a csöveken keresztül. Ennek viszont az a következménye, hogy az injektálási művelet végén, ha a gáz tápvezetéket kikapcsoljuk, akkor azonnal beáramlik az olvadék ezekbe a nyílásokba, és adott esetben az összesét elzárhatja. ílymódon tehát a dugónak az újabb használata rendkívül nehézkes, ha nem lehetetlen. Másrészt, mivel igen kis furattal rendelkező fémcsöveket alkalmaztak, nagyon nehéz megvalósítani, hogy a gáz tápvezeték és a fémcső bemenete között a megfelelő gáztömített csatlakozás biztosítva legyen.

Egyértelműen látható a fentiekből, hogy egy olyan injektálásnál alkalmazott dugóra, amely gazdaságosan gyártható, egyszerűen előállítható, és amely lényegében szivárgásmentes gáz ·· J · « · i • 9 9 9 9 9 9 ' *· · · r ·*·< · · csatlakozást biztosít a gáz tápvezeték és az injektáló nyílás között, rendkívül nagy szükség van.

A találmány tehát feladatul tűzte ki, hogy egy lényegében szivárgásmentes rendszert dolgozzon ki, amelynek során egy olyan tűzálló anyagból készült rudat alkalmazunk, amely lényegében gázt át nem eresztő anyagból van és a gázáramot a rúdon keresztül a rúdban kialakított keskeny járatokkal biztosítjuk, úgy ezeket a járatokat a rudak hossza mentén képezzük ki, és a rudak gáztömítetten csatlakoztatjuk a gáz bemeneti kamrához.

A találmány tehát gáz injektor gáznak, előnyösen olvadt fémet tartalmazó, öntőüstbe történő bevezetésére, amely injektor gáz bemeneti kamrát tartalmaz, amely fémből van kiképezve és bemenete és legalább egy kimenete van, és az injektorban legalább egy tűzálló rúd van elhelyezve egészen a gázkivezető végéig, és amely a találmány értelmében úgy van kialakítva, hogy a tűzálló rudak alapvetően gáz át nem eresztő tűzálló anyagból vannak kiképezve, és legalább egy tengely irányú gázjárattal vannak ellátva, és a gázjárat a bemeneti kamrával öszsze van kapcsolva, és úgy van megválasztva a mérete, hogy az olvadék képtelen legyen ezekbe a járatokba behatolni, maga a tűzálló rúd gáztömítetten van a gáz bemeneti kamra kimenetéhez csatlakoztatva, és a gázkieresztő vége kivételével a tűzálló testbe is be van ágyazva.

Előnyös lehet a találmány azon kiviteli alakja is, ahol a tűzálló rúd tömítő nyomóelem segítségével van gáztömítetten a kimenethez csatlakoztatva.

Előnyös továbbá a találmánynál, ha a tömítő nyomóelem egy olyan tömítőelem, amely összenyomható grafit anyagot, például hasított grafitot tartalmaz.

A találmány kialakítható úgy is, hogy az extrudált rúd gáztömítetten van a kimenethez csatlakoztatva úgy, hogy egy gázzal szemben át nem járható anyagból készült csőben van elhelyezve, ez a cső gáztömítetten van a kimenethez csatlakoztatva, például menetesen. Maga a cső adott esetben az extrudált rúd teljes hossza mentén, vagy a hosszának csak egy része mentén van kialakítva, például a hosszának az 50 %-áig vagy 30 %-áig. Általánosságban elmondható, hogy az extrudált rúd cementtel van a csőben rögzítve.

A találmány szerinti injektor kialakítható úgy, hogy csak egyetlen tűzálló anyagból készült rudat tartalmaz, előnyösebb azonban, ha több rudat alkalmazunk, például úgy, hogy egy körív mentén helyezzük el egymás mellé őket.

Elvileg meg lehetne oldani a találmányt úgy is, hogy mindegyik tűzálló anyagból készült rúdhoz egy-egy saját gázcső van csatlakoztatva. Ez az elrendezés azonban egyáltalán nem praktikus, szükségtelenül bonyolult és előállításának költségei rendkívül magasak lennének, és így az injektor ára is rendkívül magas lenne. Éppen ezért előnyös lehet egy olyan megoldás, hogy a bemeneti kamrában egyetlen egy bemenet van kiképezve, amely a gáz tápvezetékhez van csatlakoztatva, de egy sor kimenet van az egyes rudakhoz kialakítva.

Mivel a gáz injektorokat általában viszonylag szabályos időközönként cserélni kell, úgy tekinthetők tehát mint fogyóeszközök, ezért tehát rendkívül fontos, hogy a felépítése ne legyen túl bonyolult annak érdekében, hogy az árát elfogadható szinten lehessen tartani. Az előbb említett elrendezés, ahol

··· több rúd van egyetlen injektorhoz kialakítva, és egyetlen bemeneté van a bemeneti kamrának és több kimenete, viszonylag egyszerű konstrukció és mind a gyártásnál, mind a cserénél viszonylag kevés műveletet kell elvégezni. Ugyancsak követelmény, hogy egy ilyen elrendezés a nagy nyomás és a hőmérséklet együttes hatásának használat közben megfelelő módon ellenálljon.

Jóllehet a használat közben az elrendezés, elsősorban pedig a csatlakozás az olvadt fémmel nincsen közvetlen kapcsolatba, hiszen le van választva a tűzálló anyaggal, mégis igen nagy hőmérséklet hatásának van kitéve, és ilyen hőmérsékleten az elrendezés alakváltozást szenvedhet, különösen nagy gáznyomások esetén.

Ezen probléma úgy oldható meg, hogy a bemeneti kamrát, amelyből adott esetben többet is alkalmazunk, illetőleg amely egy többcsatlakozásos bemeneti kamra úgy alakítjuk ki, hogy egy öntvénybe és/vagy egy hegesztett fémdobozba van elhelyezve, amelynek a hátsó falán van a bemenet, az elülső falán pedig annyi kimenet van, amennyire szükség van, az oldalfal az elülső falat és a hátsó falat köti össze, és az elülső fal és a hátsó fal ezen kívül még egy vagy több tartóelemmel is össze van kapcsolva.

Előnyösen ezek a tartóelemek olyan gázvezetékekből is kialakíthatók, amelynek zárt vége gáztömítetten van lezárva, például hegesztve van az elülső falhoz, és a nyitott vége képezi a bemenetet, a vezetéknek pedig az oldalfalán furatok vannak, amelyek lehetővé teszik a gázáramot a bemenet és az egyes kimenetek között.

Az extrudált tűzálló rúd gáztömítetten csatlakoztatható • ·

- 9 a kimenet nyakrészéhez, erre a csatlakozásra például tömszelencés csatlakozó alkalmazható. A nyomó tömszelence egy összenyomható alátétet tartalmaz, előnyösen gyűrű alakú alátétet, amelyen keresztül a tűzálló anyagból készült rúd áttolható, és a gallér része menettel van ellátva, amely szintén el van helyezve a tűzálló rúd körül. Ez a menetes gallér csavarozható azután a kimenethez, adott esetben illesztőelemen keresztül, ha ez szükséges, és összenyomja a tömbszelencét úgy, hogy a tömszelence megtámaszkodik a tűzálló rúdon, ott összenyomódik és egy gáztömített tömítést képez.

A feladatából következik, hogy ennek a tömszelencés tömítésnek igen nagy hőmérsékletnek ellenálló anyagból kell készülnie, előnyös például, ha grafitból van kialakítva. A grafitnak egy megfelelően rugalmas formáját úgy állítják elő például, és ez a találmánynál is használható, hogy hasítással grafitpelyhet hoznak létre. Ez a hasítással létrehozott grafitpehely kereskedelemben is kapható Flexicarb” márkanév alatt, és a Flexicarb Products Ltd. gyártja Heckmondwikeból, Yorkshireből.

A tűzálló rúd gáz át nem eresztő anyagból van, készíthető például mullitból, alumínium-szilikátból vagy rekrisztalizált alumínium-oxidból. Ilyen rudak a kereskedelemben kaphatók és általában hőelem csatlakozások vagy hőelem borítására használják.

Mivel a tűzálló anyag gáz át nem eresztő anyag, és gáztömítetten van a kimenettel egy megfelelő tömítő alátéten keresztül csatlakoztatva, továbbá a nyomás alatt álló gáz közvetlenül van a gáz át nem eresztő anyagból készült tűzálló rúdban kialakított járatokon keresztülvezetve, a gáz nem tud a tűzálló anyagból készült injektor testébe bejutni, ilymódon a gáz igen jó hatásfokkal vezethető az olvadt fémbe.

Ugyancsak előnyös, ha maga a tűzálló anyagból készült rúd számos, azaz egynél több járattal van ellátva, amely járatok lehetnek kapilláris méretű furatok vagy rések. Mindkét esetben a járatok elegendően kicsiknek kellenek legyenek ahhoz, hogy a gyakorlatban ne fordulhasson elő, hogy az olvadék behatol ezekbe a járatokba. Tipikusnak tekinthető, ha az ilyen kapilláris furatoknak vagy nyílásoknak az átmérője vagy szélessége 0,2 - 0,6 mm.

Ugyancsak előnyös, ha ezek a rudak úgy vannak előre meghatározott számban és kialakításban elhelyezve, hogy minden esetben biztosítva legyen a gáznak a leghatásosabb továbbítása az olvadékba. A rudak elhelyezhetők például az injektor házának hossztengelyével párhuzamosan, egymástól azonos távolságra, elhelyezhetők például egy körív mentén is koncentrikusan.

A találmány szerinti injektor alkalmazható a W088/08041 számú bejelentésben ismertetett megoldásnál is. Ez az elrendezés, amelyet itt most ismertettünk, lényegében az abban a leírásban 312 számmal jelzett dugó szerepét veszi át.

A találmány elsősorban tehát olvadt fémet tartalmazó öntőüstöknél alkalmazható, amelynek minden esetben van egy szigetelő bélése, és maga az injektor a találmány értelmében olvadéktömítetten van a betét fogadó nyílásához csatlakoztatva.

A találmányt a továbiakban példaként! kiviteli alakjai segítségével a mellékelt ábrákon ismertetjük részletesebben. Az

1. ábrán: látható a gáz injektáló berendezés felerősítése egy öntőüst alsó falához, a

2. ábrán: a találmány szerint kialakított injektáló berendezés hosszmetszete látható, a

3. ábrán: a 2. ábrán bemutatott kiviteli alak egy részletének a kinagyított metszete látható, a

4. ábrán: a találmány egy további kiviteli alakjának kinagyí- tott részmetszete látható, az

5. ábrán: pedig a gáz csatlakozás egy példaként! kiviteli alakja látható, illetőleg a gáz táprendszer egy, a találmánynál alkalmazható kiviteli alakja van metszetben bemutatva.

Visszatérve az ábrákra, az 1. ábrán látható egy önmagában ismert injektáló berendezés kialakítása, amelynek segítségével gázt vezetnek például olvadt fémbe. Ez a berendezés a W088/08041 számú bejelentésben van ismertetve, és tartalmaz egy 310 csatlakozó csőcsonkot, amely a 12 öntőüst 10 falába van behelyezve. A 310 csatlakozó csőcsonk 311 járattal van ellátva, amelynek a gázkivezető végénél egy 312 dugó van elhelyezve, és ebben a 312 dugóban 313 kapilláris furatok vannak, továbbá maga a 312 dugó csatlakoztatva van a 316 gáz tápvezetékhez. A csatlakozás megfelelően gáztömített kell legyen. A 316 gáz tápvezeték a 312 dugótól indul, és a 324 bemeneti kamráig tart, amelynek segítségével lényegében a 316 gáz tápvezeték össze van kapcsolva a 324 bemeneti kamrával, amelyben a nyomás alatt álló gázt vezetjük.

Ahogyan az ábrán látható, maga a 12 öntőüst 14 fém köpennyel és 16 tűzálló béléssel van ellátva, és ezekben van egy 18 nyílás, amelybe a 310 csatlakozó csőcsonk van behelyezve. Az • ·

1. ábrán jól megfigyelhető, hogy a 310 csatlakozó csőcsonk A, B és C tűzálló elemekből van kialakítva ennél a példaként! kiviteli alaknál. Maga a 310 csatlakozó csőcsonk kialakítható természetesen egyetlen monolitikus elemként is.

A W088/08041 számú leírásban ismertetett megoldás kitanítása szerint a 316 gáz tápvezeték 340 tömítéssel van körülvéve, amely legalább részben tűzálló töltetet tartalmaz.

A W088/08041 számú leírásban ismertetett injektáló berendezésnek még egy további kiviteli alakjára is röviden utalunk.

Az előbb említett leírásban ismertetett injektáló berendezésnél a 312 dugó tűzálló anyagból van kialakítva, és benne 313 kapilláris furatok vannak. A nyomás alatt álló gáz a 312 dugó teljes alsó felületére fejti ki a hatását a 316 gáz tápvezetéken keresztül. Ez az elrendezés jóllehet praktikus, de kevésbé ideális, mint az elsőként ismertetett megoldás.

A továbbiakban a találmány szerinti berendezést ismertetjük elsősorban, amelynek azonban egyes elemei hasonlítanak a W088/08041 számú berendezéshez, és elsősorban ahhoz alkalmazható, de természetesen nem kizárólag ahhoz az elrendezéshez. Elvileg a találmány szerinti gáz injektorral helyettesíthető bármelyik öntőüst aljában lévő dugó, amely például porózus anyagból van.

A találmány szerinti berendezést a 2. és a 3. ábrákon részletesebben is bemutatjuk. Maga az 50 injektor el van látva egy gáztömített 51 bemeneti kamrával, amelynek van egy bemeneté, amelyhez 53 bemeneti illesztőelem van csatlakoztatva. Ez az 53 bemeneti illesztőelem az 51 bemeneti kamrának és a 316 gáz tápvezetéknek a megfelelő gáztömített csatlakozását biztosítja. Az 51 bemeneti kamra a példaként! kiviteli alaknál hegesztett fémből van kialakítva és az egyik oldalán van a bemenet. A bemenettel ellentétes oldalon az 51 bemeneti kamrában több 54 kimenet van kialakítva.

Mindegyik 54 kimenethez gáz át nem eresztő falból kialakított gázt továbbító 56 cső van csatlakoztatva. Ezek az 56 csövek a hozzájuk tartozó 54 kimenetekhez csavarelemek közbeiktatásával vannak csatlakoztatva, mégpedig 58 zárócsavarok segítségével. A tömítést a menetekre az 56 csőnek és az 51 bemeneti kamrának az összekapcsolása előtt viszik fel, ilymódon biztosítható ugyanis, hogy az 56 csövek és az 51 bemeneti kamra közötti csatolás gáztömített legyen. Az 56 csövek egészen az 50 injektor gázkivezető 59 végéig vannak elvezetve.

Mindegyik 56 csőben egy extrudált tűzálló anyagból készült 60 rúd van elhelyezve, amelyeket helyben cementtel rögzítenek az 56 csőben. A 3. ábrán 61 cementréteg is látható. A 60 rudak az 56 csövek 59 végéig tartóan vannak elrendezve. A példaként! kiviteli alaknál tehát ezek a 60 rudak az 56 cső teljes hossza mentén elnyúlóan vannak elhelyezve, azonban adott esetben ezek lehetnek rövidebbek is.

A 60 rudak, amelyek extrudált tűzálló anyagból vannak, általában égetett rudak és mindegyik 60 rúd legalább egy, de általában több tengelyirányú gázjárattal van kialakítva. Ennek a járatnak elegendően nagynak kell lennie ahhoz, vagy ha több járat van akkor a járatoknak, hogy biztosítsák a gáz szabad áramlását a 12 öntőüstben levő olvadék felé, azonban elegendően kicsinek is kell lennie ahhoz, hogy ne tudjon az olvadék ezekbe a járatokba behatolni.

Ahogyan már korábban is említettük, ezek a tűzálló anyagból készült 60 rudak több gázjárattal vannak kialakítva. Ezek lehetnek hosszirányban elnyúló kapilláris furatok vagy keskeny nyílások, vagy a kettőnek a kombinációja. Igen jól alkalmazható erre a célra a kereskedelemben kapható több nyílással ellátott hőelemekhez alkalmazott csatlakozócső.

Eltekintve az 56 csőnek attól a részétől, ahol a gázt az olvadékba továbbítja, maga az 56 cső be van ágyazva az 50 injektor 62 tűzálló testébe. Az 51 bemeneti kamra is legalábbis részben be van ágyazva ebbe a 62 tűzálló testbe.

Látható az ábrán, hogy az 50 injektorhoz az 51 bemeneti kamrán keresztül továbbított gáz csak az 56 csövön tud továbbmenni, és annak a kimeneti végén tud az olvadt fémhez áramolni. Ilyen formán természetesen a 62 tűzálló test maga nem szállít gázt az olvadékhoz, és így egy sor, a korábbi megoldásoknál felmerülő komoly probléma egyszeriben megoldódik. A 62 tűzálló testnek ugyanis nem kell igen jó minőségű tűzálló anyagból lennie és nem kell fém tömítőelemen keresztül csatlakoztatni. Egy cement jellegű öntőanyag igen jól használható az 51 bemeneti kamra és az 56 cső körül azoknak a rögzítésére. Ilyen anyag lehet például a CP26, amelyet a Hinckley Group of Companies gyárt Sheffieldben.

Az 50 injektor kialakítható természetesen egyetlen 56 csővel is, előnyösebb azonban ha több, öt vagy tíz azonos 56 csövet alkalmazunk. Maguk az 56 csövek előre meghatározott elrendezésben könnyen gyárthatók, megfelelően beállítható a gáz áramlása illetőleg az áramlási hatásfok, amellyel a gáz az ol- 15 vadékba jut. Ha például az 56 csöveket az injektor hossztengelye mentén egymás mellett egymástól adott távolságra, mi több egyenletes távolságra helyezzük el egy körív mentén, úgy ez egy előnyös elrendezés. Az 56 csövek számától függően, adott esetben több sorban koncentrikus körök mentén helyezhetők el az 56 csövek az 50 injektor hossztengelye körül.

Az extrudált tűzálló anyagból készült 60 rúd tetszőleges számú gázjárattal alakítható ki. Például kialakítható úgy, hogy mindegyiknek van tíz gázjárata, amely körkörösen van az adott 60 rúd hossztengelye körül elhelyezve.

Ahogyan ez az ábrákon is látható, az 51 bemeneti kamra egy hegesztett lágyacél. Lehet maga a kamra magöntvényeknél szokásos anyagból is előállítva.

A 62 tűzálló test, ahogyan erre már a korábbiakban is utaltunk, nem kell, hogy egy fém hüvelybe is el legyen helyezve. Lényegében a 62 tűzálló test a 310 csatlakozó csőcsonkba viszonylag lágy és könnyű cement alkalmazásával rögzíthető. A 62 tűzálló test az 56 csövekkel és az 51 bemeneti kamrával együttesen emelhető ki a 310 csatlakozó csőcsonkból, amikor cserélni kell. Általánosságban az 50 injektor menetes csatlakozással van ellátva, amely a 316 gáz tápvezetéken lévő bemeneti illesztőelemmel kapcsolódik aztán össze.

A 4. ábrán a találmány egy további kiviteli alakja látható. Az ábrán látható 150 injektor tartalmaz egy gáztömítetten kialakított 151 bemeneti kamrát, amely hasonló módon van kialakítva, mint a 2. és 3. ábrákon bemutatott kiviteli alak. A 151 bemeneti kamrának van egy bemenete, amelyhez 153 bemeneti illesztőelem van csatlakoztatva, és ezen 153 bemeneti illesztő16 elem szolgál arra, hogy a 316 gáz tápvezetéket és a 151 bemeneti kamrát egymással gáztömítetten csatlakoztassuk. A 151 bemeneti kamrán több 154 kimenet van.

A 154 kimenetek mindegyikéhez csavaros csatlakozással nyitott végű, általában henger alakú 155 elem van csatlakoztatva, amely lágyacélból készült, és amelyet adaptornak nevezünk. Ennek a belső felületén van egy menetes rész kiképezve, amelynek segítségével a 156 gallér külső menetéhez csatlakoztatható. Ez a 156 gallér szintén készíthető lágyacélból. A csatlakozás a

154 kimenet és a 155 elem között szintén gáztömítetten van megoldva, erre a célra szolgálnak a 157 alátétek, amelyek előnyösen rézből vannak kialakítva. A 156 gallérban van elhelyezve a 158 rúd, amely 158 rúd extrudált tűzálló anyagból van, és amelynek a vége 159 lépcsővel van ellátva, amely a 155 elemnek mint adaptornak a belső felületére fekszik föl. A 155 elemen egy további 160 lépcső is ki van képezve, amelyre 161 tömítőgyűrű van elhelyezve, amelyet összenyomható hasított grafitból készítettünk, és amely körülveszi a 158 rudat. A 150 injektor gyártása során a menetes 156 gallért szorosan rácsavarozzuk a

155 elemre. Ezen csavarozás során a 161 tömítőgyűrűt megfelelően összenyomjuk úgy, hogy az a 158 rúddal való csatlakozási helyen a csatlakozásnak megfelelően gáztömítettséget biztosít.

A szabad végtől eltekintve, amely a 4. ábrán nem látható, a 158 rudak a 150 injektor 162 testébe vannak beágyazva. A 151 bemeneti kamra, valamint a 155 elem, a 166 gallér és a 161 tömítőgyűrű szintén részben a 162 tűzálló testbe vannak beágyazva, ugyanúgy, ahogy a 2. és a 3. ábrán látott kiviteli alakoknál és kialakíthatók cement jellegű önthető anyagból. Az önthető anyag előnyösen fémszálakat, például acélszálakat, például rozsdamentes acélszálakat tartalmazhat, amellyel lényegében a 162 tűzálló testnek a merevsége növelhető. A 162 tűzálló test lehet égetett vagy égetetlen, előnyös azonban, ha ki van égetve, mert így a hirtelen hőváltozásnak sokkal jobban ellenáll. Kialakítható úgy is, hogy a 162 tűzálló testet préseléssel állítják elő és azután égetik.

A 4. ábrán látható kiviteli alak is kialakítható egyetlen 158 rúddal, előnyös azonban, hogy ha öt vagy tíz azonos rudat alkalmazunk. A 158 rudak előre megadott elrendezésben vannak általában kialakítva, így ugyanis könnyű gyártani, a 158 rudak elrendezésével biztosítható és állítható be a kívánt gázeloszlás az olvadékban. Ezek a 158 rudak elhelyezhetők az injektor hosszirányú tengelyétől azonos távolságra, és egymástól is azonos távolságra, például egy körív mentén. A 158 rudak számától függően adott esetben több koncentrikus kör mentén is elrendezhetők.

A 151 bemeneti kamra, amely 163 öntvényként van kialakítva, amely előnyösen lágyacél öntvény, 164 elülső fallal van ellátva és 165 oldalfallal. A 165 oldalfal kerületén képezett vájatba van behegesztve a szintén lágyacélból készült 166 hátlap, amely tehát a 151 bemeneti kamra hátlapját képezi. Az általában henger alakú üreges 167 elem, amely szintén lágyacélból készült, a 166 hátlapon és a 164 falon nyúlik át. A 167 üreges elemnek a 168 zárt vége a 164 elülső falhoz, és a 167 üreges elem középső része pedig a 166 hátlaphoz van hegesztve, így biztosítva egy gáztömített csatlakozást. A 167 üreges elemnek a 169 része úgy van kialakítva, hogy van rajta egy külső menet és

egy belső menet, és a belső menet segítségével van a 316 gáz tápvezetékhez csatlakoztatva. Ez a 167 üreges elem 170 üreggel van ellátva, amely lehetővé teszi, hogy a gáz az elem nyitott vége felől továbbáramoljon, és ez a 170 üreg a 154 kimenethez tartozó bemenetet képezi.

A 167 üreges elem, mivel mind a 164 elülső falhoz, mind a 166 hátlaphoz hegesztve van egyúttal megvezető és tartóelem szerepet is játszik, amelynek segítségével megakadályozható, hogy a 151 bemeneti kamra a nagy nyomás és a magas hőmérséklet hatására alakváltozást szenvedjen.

A korábbiakban már utaltunk arra, hogy az injektor ház nincsen fém hüvelyben. Maga az injektor ház tehát egyszerűen a 310 csatlakozó csőcsonkban van elhelyezve és egy viszonylag vékony cementréteggel itt rögzítve. A 162 tűzálló test a tűzálló 158 rudakkal, a 151 bemeneti kamrával együttesen távolítható el a 310 csatlakozó csőcsonkból, amikor azt ki kell cserélni. Általában a 150 injektor úgy húzható ki, hogy a 167 üreges elem külső menetes végére csatlakoztatunk valamit, miután arról leválasztottuk a 316 gáz tápvezetéket.

Mind a 2. és 3., mind pedig a 4. ábrán látható kiviteli alakok alkalmazhatók a W088/08041 számú bejelentésben ismertetett injektáló berendezéshez, alkalmazási körük azonban ennél szélesebb lehet. Alkalmazható például úgy is, hogy egy öntőüst tűzálló bélésén kiképezett nyílásba egyszerűen behelyezzük. Az 53 illetőleg 153 bemeneti illesztőelem egyszerűen kinyúlhat az öntőüst köpenyéből, és azután ez közvetlenül csatlakoztatható a 316 gáz tápvezetékre.

A találmány egyik előnyös konkrét kiviteli alakja kiala19 ·«« · · w··4 • » » » » *4 * · » · • · t *··« · · • · · · · · kítható úgy, hogy a 60 illetőleg 158 tűzálló rudakat egy 65 mm átmérőjű kör mentén helyezzük el és a 62, illetőleg 162 tűzálló test hossztengelye mentén vannak elhelyezve. Maga a 62, illetőleg 162 tűzálló test hossza 41 cm, és csonkakúp alakúan van kialakítva úgy, hogy az 51, illetőleg 151 bemeneti kamránál az átmérője 14,2 cm, míg az ürítő résznél 11 cm. A 60, illetőleg 158 tűzálló rudak átmérője 16 mm, és mindegyikben körív mentén vannak a 0,6 mm átmérőjű gázjáratok mint furatok kialakítva.

A 312 csatlakozó csőcsonk külső C tűzálló eleme, ahogyan az 1. ábrán is látható, egy központi üreggel van kialakítva, amelybe a 316 gáz tápvezeték disznóiarok-szerűen visszahajlítva van elhelyezve, és benne egy 340 töltőanyag található. A 316 gáz tápvezeték visszahajlításának, valamint a 340 töltőanyag alkalmazásának az az oka, hogy a 312 csatlakozó csőcsonk és a 324 bemeneti kamra közötti elmozdulás ne okozza a 316 gáz tápvezeték bármilyen fokú befeszülését és tegye bizonytalanná a gázvezetéknek a csatlakozását. így biztosítható az is, hogy szivárgásmentes maradjon a rendszer.

A találmány szerinti injektor az 1. ábrán látható gáz tápvezeték csatlakozással is használható, de alkalmazható egy olyan csatlakozás is, amely az 5. ábrán látható. Ennél a kiviteli alaknál a csatlakozás kissé módosítva van. A külső C tűzálló elemet egy C' tűzálló elemmel helyettesítettük, amelyben sokkal kisebb központi üreget kellett kialakítani, és elhagyható volt a 340 tömítés, illetőleg a 316 gáz tápvezeték disznófarok-szerű visszahajtása. Az 5. ábrán látható kiviteli alaknál a 316 gáz tápvezeték a C' tűzálló elemben kiképezett 271 nyíláson van bevezetve, áthalad 273, 274 és 275 tömszelencéken, amelyek • · · közül a 274 tömszelence egy hasított grafitból kialakított tömítőgyűrű. A 273, 274 és 275 tömszelencék szerepe, hogy a 316 gáz tápvezetéknek akkor is megmaradjon a gáztömített csatlakozása, ha az injektor csatlakozó csőcsonkja, illetőleg a tápvezeték például a hőmérséklet hatására bekövetkező tágulás miatt egymáshoz képest elmozdul. Ez az elrendezés lényegében helyettesíti a korábbi ábrákon bemutatott hurkot a 316 gáz tápvezetékben. A gáz tápvezeték rendszerhez tartozik még egy 276 cső is és egy egyutas szelep, amelyhez a gáz tápvezeték van csatlakoztatva. Ezt az ábrán nem lehet látni, csak a 276 csövet. A szelepelrendezés olyan, hogy van egy 277 szelepkamrája, egy 278 szelepfedele és egy 279 szelepburkolata. A 277 szelepkamra belsejében van egy rézből kialakított 280 úszó elhelyezve, amelyen 281 és 282 gázjáratok vannak kialakítva. Használat közben a gáz bemegy a 277 szelepkamrába, a 280 úszót a 283 kimeneti szűrő irányába kényszeríti, amely 283 kimeneti szűrőt a 279 szelepburkolat és a szelepnek a 284 fedőlapja tart a helyén. A gáz a 281 és a 282 gázjáratokon áramlik át, és a 283 szűrőn keresztül jut a 284 fedőlapban kiképezett nyíláshoz. Ha a gáz tápvezetéket kikapcsoljuk, a 280 úszó megint visszaesik a 277 szelepkamra aljára.

A 278 szelepfedelet egy 285 lemezhez rögzítjük, és a kettő között egy 286 tömítés van, amely így a csatlakozásnak megfelelő gáztömítettséget biztosít. A 285 lemezben egy 287 nyílás van kiképezve, és ebbe egy 288 betételem van elhelyezve rézből. A 316 gáz tápvezetéknek ebbe a 287 nyílásba torkollik a vége. A 285 lemez és az injektor külső C’ része között egy 289 lemez van szendvicsszerűen elhelyeze, amelyhez van azután a • <··» ·· * ··« * ♦· * · · · · • » ♦ · · » * • ·» ♦ ♦ ··♦·♦ · ··· · ·< » ·<

- 21 273, 274 és 275 elemeknek a teste hegesztve.

Az injektor szétszerelése, például akkor, ha cserélni kell az injektor dugó részét úgy történik, hogy az egyutas szelepet, a 285 lemezt, és a 289 lemezt eltávolítjuk. A csere során biztosítani kell minden esetben a gáztömítettséget is. A gyakorlatban a különböző hőtágulások következtében nagyon nehéz a 289 és a 285 lemezek közötti megfelelően tömített csatlakozást biztosítani a sík 286 tömitőélemmel. Ezért általában egy tömítőgyűrűt helyeznek oda, amely tartalmazza a 290 tömítőgyűrűt, amely például lágyacélból, EN3 acélból készül, és elhelyeznek egy 291 tömítőgyűrűt, amely például azbesztszálból van kialakítva, amely rozsdamentes acélhuzallal van megerősítve és amely 815 °C hőmérsékletet bír ki. A gáz tápvezeték rendszer, amely az 5. ábrán látható, szivárgásmentes csatolást biztosít a

4. ábrán látható elrendezéshez is. Az 5. ábrán látható gáz tápvezeték csatolásnak az előnye, hogy megtalálhatók benne a rézből készült 280, 284 és 288 elemek. Jóllehet a találmány szerinti injektornak a tartóssága rendkívül jó, előfordulhat az, hogy akár a tűzálló rudak, akár az őket körülvevő tűzálló test a bélés túlságos mértékű kopása miatt valahol eltörik. Ez nagyon ritkán fordul elő, de ha mégis megtörténik, úgy ennek eredményeként esetleg az olvadt fém belép a gáz tápvezetékbe. Ezekben az esetekben azonban a 280, 284 és 288 elemek, amelyek rézből vannak, igen gyorsan elvezetik a hőt, az olvadt fém a szivárgás helyén megdermed és ott szinte tömítés szerepet lát el. Az 5. ábrán látható elrendezés előnyösen öntő berendezésekhez alkalmazható.

A találmány tehát gáz bevezetésére alkalmazható magas

- 22 hőmérsékletű folyadékokba, például öntő berendezések vagy öntőüstökben lévő olvadt fémhez történő bevezetéshez. A találmány alkalmazásával a gázveszteségek az injektáláskor minimálisra csökkennek és optimális a gáznak a folyadékba való bevitele. A gázinjektálás alkalmas a folyadék megkeverésére, a folyadéknak a termikus vagy kompozíciós homogenizálására, ötvöző anyagoknak a bekeverésére, vagy adott esetben ha nem inért gázt vezetünk be, úgy a folyékony közeg kompozíciójának a változtatására a folyadék és a bevezetett gáz közötti reakció segítségével.

Claims (12)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Gáz injektor gáznak, előnyösen olvadt fémet tartalmazó öntőüstbe történő bevezetésére, amely injektor (50, 150) gáz bemeneti kamrát (51, 151) tartalmaz, amely fémből van kiképezve és bemenete és legalább egy kimenete (54) van, és az injektorban legalább egy tűzálló rúd (60, 158) van elhelyezve egészen a gázkivezető végéig, azzal jellemezve, hogy a tűzálló rudak (60, 158) alapvetően gáz át nem eresztő tűzálló anyagból vannak kiképezve, és legalább egy tengelyirányú gázjárattal vannak ellátva, és a gáz járat a bemeneti kamrával (51, 151) össze van kapcsolva, és úgy van megválasztva a mérete, hogy az olvadék képtelen ezekbe a járatokba behatolni, maga a tűzálló rúd (60, 158) gáztömítetten van a gáz bemeneti kamra (51, 151) kimenetéhez (54, 154) csatlakoztatva, és a gázkieresztő vége kivételével a tűzálló testbe (62, 162) is be van ágyazva.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti gáz injektor, azzal jellemezve, hogy a tűzálló rúd (60, 158) tömítő nyomóelem segítségével van gáztömítetten a kimenethez (54, 154) csatlakoztatva.
3. 3. A 2. igénypont szerinti gáz injektor, azzal jellemezve, hogy a tömítő nyomóelem egy olyan tömítőelem, amely összenyomható grafit anyagot, például hasított grafitot tartalmaz.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti gáz injektor, azzal jellemezve, hogy a tűzálló rúd (60) egy gáz át nem eresztő fallal kialakított csőben (56) van elhelyezve, amely cső lehet fémcső, rozsdamentes acélcső és a cső (56) gáztömítetten van a kimenethez (54) csatlakoztatva.

   ·♦*♦ ·· « ···· * · · ♦ · • · · · · · • · · ·ν«« « · • ·♦ · «·
5. 5. A 4. igénypont szerinti gáz injektor, azzal jellemezve, hogy a tűzálló rúd (60) a csőben (56) cementtel van rögzítve.
6. 6. Gáz injektor gáznak az olvadt fémbe történő beveeze- tésére előnyösen öntőüstökhöz, azzal jellemezve, hogy a gáz bemeneti kamra (51) egy bemenettel és egy kimenettel (54) van ellátva, a kimenet (54) a bemeneti kamrához (51) gáztömítetten van csatlakoztatva, a gáztömítő elem nyomó tömszelence, az injektornak a gáz kivezető végéig kinyúló tűzálló rúdja van, ez a tűzálló rúd (60) alapvetően gáz át nem eresztő tűzálló anyagból van, és legalább egy tengelyirányú gázjárattal van ellátva, amely járat a bemeneti kamrával (51) van kapcsolatban, és mérete úgy van megválasztva, hogy az olvadék ne tudjon behatolni a gázjáratba, maga a tűzálló rúd (60, 158) részben, a tömítőelemek pedig teljes egészében a tűzálló testbe (62, 162) vannak beágyazva.
7. 7. Gáz injektor öntőüstben lévő olvadt fémekhez , azzal jellemezve, hogy gáz bemeneti kamrája (51) van, amely bemenettel és kimenettel (54) van ellátva, és tartalmaz egy csövet (56) gáz át nem eresztő fallal, amely gáztömítetten van a kimenethez (54) csatlakoztatva, és az injektornak a gázkivezető végéig nyúlóan van kialakítva, a csőben (56) van a tűzálló rúd (60) egészen a gázkivezető végéig nyúlóan elhelyezve, és ebben a tűzálló rúdban (60, 158) legalább egy tengelyirányú, a gázt áteresztő, de az olvadékot be nem engedő gáz járat van, a cső (56) a tűzálló testben (62) van beágyazva a gázkieresztő vége kivételével.
8. 8. Az 1. — 7. igénypontok bármelyike szerinti gáz injek« ·

   - 25 tor, azzal jellemezve, hogy az extrudált tűzálló rúd (60, 158) kapilláris fürtként vagy keskeny résként kiképezett járatokkal van ellátva.
9. 9. Az 1. — 8. igénypontok bármelyike szerinti gáz injektor, azzal jellemezve, hogy a tűzálló test (62, 162) cement jellegű tűzálló anyagból készített öntvény.
10. 10. Az 1. - 9. igénypontok bármelyike szerinti gáz injektor, azzal jellemezve, hogy a bemeneti kamra (51, 151) több kimenettel (54, 154) van ellátva, és mindegyikhez gáztömítetten egy tűzálló rúd (60, 158) van csatlakoztatva.
11. 11. Az 1. - 10. igénypontok bármelyike szerinti gáz injektor, azzal jellemezve, hogy a bemeneti kamra (51) egy öntött és/vagy hegesztett fémdoboz, amelynek hátlapján van a bemenet, az elülső lapján pedig egy vagy több kimenet, az oldalfalai az elülső és a hátlapot összekapcsolóan vannak kialakítva, és az elülső láp és a hátlap további tartóelemekkel is össze van kapcsolva.
12. 12. A 11. igénypont szerinti gáz injektor, azzal jellemezve, hogy a tartóelemek csőből vannak kialakítva, amelynek egyik vége zárt és gáztömítetten van az elülső falhoz csatlakoztatva, a másik vége pedig a bemenetet képezi, és a cső falán üregek vannak kiképezve, amelyek a bemenet és a kimenet közötti gázáramlást teszik lehetővé.