JP2012200732A - 溶融金属搬送路用継手 - Google Patents

Abstract

【課題】溶融金属の搬送路が振動や変位を受けても、それを吸収することが可能であり、しかも溶融金属の高温に耐えることが出来るという耐熱性と耐振動性の双方の耐性を備え、これにより溶融金属の漏れが起こり難い溶融金属搬送路用継手を提供する。
【解決手段】金属製のワイヤを芯材とし、この芯材に黒鉛を被覆したパッキン材１７により溶融金属の通路を囲む搬送路を形成し、且つそれらパッキン材１７が前記搬送路の長手方向に複数層重なるように積み重ねる。これらパッキン材１７により形成される筒状のパッキン部を耐熱性を有するセラミックからなる一対の配管接続用のフランジ１６、１６で挟持する。パッキン材１７の積み重ねからなるパッキン部の外側はステンレス製等のベローズ２０で覆い、このベローズ２０の両端を前記フランジ１６、１６に固定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、溶融アルミニウムや溶融亜鉛等の溶融金属を搬送するのに使用される溶融金属搬送路を接続するための継手に関し、特にダイキャストマシンの金型に溶融アルミニウム等の溶融金属を送り出す射出シリンダのように、振動や変位を伴う部分に接続する配管の接続に好適な振動吸収機能或いは変位吸収機能を有する溶融金属搬送路用継手に関する。

例えばダイキャスト鋳造の分野では、下記特許文献の特開平０７−２１４２９１号公報や特開９−２７８５６４号公報に記載されたように、溶融アルミニウム等の溶融金属を保持した溶融金属槽から電磁ポンプを用いてダクト管及びノズル管を通して溶融金属をダイキャストマシンの射出スリーブに送り、この射出スリーブ内の溶融金属をプランジャで金型に押し出し、鋳造することが行われている。

このようなダイキャストマシンでは、１回鋳造を行う毎に射出スリーブ内のプランジャが往復すると共に、金型の可動型の往復と鋳造物の脱型が繰り返し行われる。そのため、射出スリーブとそれに接続されたノズル管とは耐えず振動や変位を受ける。しかしながら、前記公報に記載されたように、従来のダイキャスト鋳造設備では、ノズル管と射出スリーブとが直接接続されており、前記振動や変位を吸収する機能は備えていなかった。それ故、ノズル管と射出スリーブとの接続部分がずれて、溶融金属が漏れ出す等のトラブルを生じることがある。このような問題はダイキャストマシンに限らず、振動や変位を伴う溶融金属の搬送路全般に起こり得る問題である。

特開平１０−０４３８４３号公報 特開平０９−２７８５６４号公報 特開平０７−２１４２９１号公報 特開平０５−１７７３２９号公報

本発明は、前記従来の溶融金属搬送路の接続部分における課題に鑑み、溶融金属の搬送路が振動や変位を受けても、それを吸収することが可能であり、しかも溶融金属の高温に耐えることが出来るという耐熱性と耐振動性の双方の耐性を備え、これにより溶融金属の漏れが起こり難い溶融金属搬送路用継手を提供することを目的とする。

本発明では、前記の目的を達成するため、カーボン素材と金属スプリングとを組み合わせたパッキンを使用し、このパッキンを多重に巻き付けてパッキン部を構成し、これを耐熱性および耐食性を有するセラミック製のフランジで挟み込み、その両側に溶融金属搬送路を接続可能とし、耐熱性及び耐振動性を有する継手を構成したものである。

すなわち、本発明による溶融金属搬送路用継手は、溶融金属搬送路を接続するための継手であって、パッキン材１７を円筒状に積み重ねて溶融金属の通路を囲む搬送路としてのパッキン部を形成し、このパッキン材１７により形成される筒状のパッキン部を耐熱性を有するセラミックからなる一対の配管接続用のフランジ１６、１６で挟持したものである。

パッキン材１７は金属製のワイヤを芯材２２とし、この芯材２２に黒鉛を被覆してなる。
芯材２２としては、例えば耐熱性、耐蝕性、耐酸化性、耐クリープ性などの高温特性に優れたニッケルをベースとし、鉄、クロム、ニオブ、モリブデン等の合金（商品名「インコネル」）の線材を用いるのがよい。この芯材２２に黒鉛２１を被覆してリング状としたパッキン材１７を複数個積み重ねて筒状のパッキン部とする。或いは長尺なパッキン材１７をらせん状に密巻きして筒状筒状のパッキン部ととする。このパッキン部を両側から耐熱性を有するセラミックからなる一対の配管接続用のフランジ１６、１６で挟持し、このフランジ１６、１６に溶融金属を搬送するノズル管等を接続可能とする。

前記パッキン材１７の積み重ねからなるパッキン部の外側はステンレス製等のベローズ２０で覆い、このベローズ２０の両端を前記フランジ１６、１６に固定する。このベローズ２０にマイクロヒータ等を組み込み、パッキン部の内側を通る溶融金属の凝固を防止する。

このような溶融金属流路用継手では、金属製のワイヤを芯材２２とし、この芯材２２に黒鉛２１を被覆したパッキン材１７が溶融金属の流路の長手方向に幾重にも重ね合わせられるため、その部分が撓んときに、パッキン材１７が少しずつずれて、その撓みを吸収する。また溶融金属の流路の長手方向への伸びや縮みに対しても、パッキン材１７がこれを吸収する。これにより、振動や変位を吸収しやすい継手となり得る。しかも、金属製のワイヤからなる芯材２２を黒鉛２１で被覆したパッキン材１７は、高い耐熱性と耐腐蝕性とを有する。

以上説明した通り、前記本発明による溶融金属流路用継手では、溶融金属の流路の長手方向や径方向の何れの振動や変位に対しても振動、変位吸収性を有し、よって振動や不定期の変位を吸収してそれらの柔軟に対応出来る。しかも、溶融金属の温度や腐蝕に対して高い耐性を有する継手が得られる。

溶融金属搬送路用継手が適用される溶融金属供給装置の一例として、溶融金属用電磁ポンプにより溶融金属槽から射出スリーブを経てダイキャスト金型に溶融アルミニウムを給湯する設備の概略を示す図である。 図１の要部拡大図である。 溶融金属流路用継手を給湯ダクト８の部分で断面した正面図 図３のＡ方向の半断面図である。 溶融金属流路用継手に使用されるパッキン材の例を示す断面図である。 溶融金属流路用継手に使用されるベローズの例を示す断面図である。

本発明では、前記の目的を達成するため、カーボン素材と金属スプリングとを組み合わせたパッキンを使用し、このパッキンを多重に巻き付けて溶融金属の流路となる円筒形のパッキン部を構成し、これを耐熱性を有するセラミック製のフランジで挟み込んだ。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、実施例をあげて詳細に説明する。

図１は、本発明の溶融金属搬送路用継手が適用される溶融金属供給装置の一例として、溶融金属用電磁ポンプ１により溶融金属槽３から射出スリーブ１１を経てダイキャスト金型２に溶融アルミニウムを給湯する設備の概略を示している。図２はその要部拡大図である。

図１に示すように、溶融金属槽３の溶融アルミニウムである溶融金属に溶融金属用電磁ポンプ１の下部が浸漬され、この溶融金属用電磁ポンプ１の下部に設けられた下部誘導子５の駆動により、溶融金属槽３の中の溶融金属が中心にコア７を配置したポンプダクト４の中に汲み上げられる。この下部誘導子５の駆動により溶融金属は上部誘導子６の高さまで汲み上げられ、この上部誘導子６の駆動により、溶融金属が給湯ダクト８を通して調整筒９まで送られる。図２にも示すように、この調整筒９は継手１０を介して射出スリーブ１２に接続されており、調整筒９から継手１０を通して溶融金属が送られる。

ポンプダクト４、給湯ダクト８、調整筒９及び射出スリーブ１２に至る溶融金属の通路は、何れも窒化珪素等の耐熱性及び溶融アルミニウムに対して耐蝕性のあるセラミックで作られている。給湯ダクト８、調整筒９は熔融アルミ等の溶融金属の溶損保護用コーティングした鉄材が使用されることもある。
図２に示すように、調整筒９はその手前の給湯ダクト８やその先の継手１０側より高く立ち上がっており、そこに溶融金属が或る程度の高さまで保持され、その湯面の上下により、溶融金属の射出スリーブ１１への供給を調整、緩衝する。調整筒９における湯面の高さは誘導コイル式の液面検知器１３により監視される。この液面検知器１３は、ケイ酸カルシウム等のボード１４により熱や溶融アルミニウムの蒸気等に対して保護されている。またこの調整筒９にはガスノズル１５が接続され、このガスノズル１５から調整筒９の中に窒素等の不活性ガスが注入され、調整筒９内の溶融金属の湯面における酸化が防止される。

継手１０を介して調整筒９に接続された射出スリーブ１１は、プランジャ機構を備え、その中でいわゆるチップ１２と呼ばれる耐熱性、耐蝕性を有する摺動子が図１と図２において紙面手前と奥側を往復駆動される。このチップ１２の摺動により、調整筒９側から送られてくる溶融金属が定量ずつ所定のサイクルでダイキャスト金型２のキャビティの中に送り込まれ、鋳造が行われる。射出スリーブ１１とチップ１２のスライド方向は、図１と図２で示した例では、紙面手前−奥方向であるが、上下方向、斜め上下方向等、必要に応じて任意のレイアウトが採用される。

図１と図２に示した溶融金属水路用継手１０については、図３に給湯ダクト８の部分で断面した正面図を示しており、図４に図３に矢印Ａで示した方向の半断面図を示している。この溶融金属水路用継手１０においては、図５に示すような金属線を芯材２２として用い、この芯材２２に黒鉛２１を被覆してリング状としたパッキン材１７を使用している。

図５（Ａ）に示すように、同一内外径のリング状のパッキン材１７を円筒形となるように複数個積み重ね、さらにその外側により大きな内外径のパッキン材１７を円筒形となるように複数個積み重ね、溶融金属の流路となる筒状のパッキン部を形成する。或いは図５（Ｂ）に示すように金属線を芯材２２として用い、この芯材２２に黒鉛２１を被覆したパッキン材１７をらせん状に密巻きコイル状とし、溶融金属の流路となる筒状のパッキン部を形成しても良い。何れの場合も隣接するパッキン材１７は相互に密に積み重ねて筒状のパッキン部を形成し、これを溶融金属の流路とする。

芯材２２としては、例えば耐熱性、耐蝕性、耐酸化性、耐クリープ性などの高温特性に優れたニッケルをベースとし、鉄、クロム、ニオブ、モリブデン等の合金（商品名「インコネル」）の線材が好適である。これに黒鉛２１を被覆し、前述のリング状或いは密巻きコイル状のパッキン材１７とする。

さらにこのパッキン部を両側から耐熱性を有するセラミックからなる一対の配管接続用のフランジ１６、１６で挟持する。このフランジ１６、１６は、窒化珪素等の耐熱性及び溶融アルミニウムに対して耐蝕性のあるセラミックで作られている。
前記パッキン材１７の外側に図６に示すようなステンレス等の薄い金属板からなるベローズ２０を被せ、このベローズ２０の両端をフランジ押え金具１９、１９と共に前記フランジ１６、１６を挟むベローズ押え金具１８、１８でフランジ１６、１６に固定している。

前記フランジ１６、１６に溶融金属を搬送する給湯ダクト８を接続する。これにより、例えば図１と図２に示すように、調整筒９と射出スリーブ１１と継手１０を介してが接続される。
射出スリーブ１１では、プランジャのチップ１２の摺動に伴い、溶融金属をダイキャスト金型２に毎回定量ずつ射出する度に振動又は変位し、この振動や変位が給湯ダクト８に及ぶ。このとき、金属線を芯材２２とし、これに黒鉛２１を被覆してリング状としたパッキン材１７が積み重ねられているため、パッキン材１７が相互に摺動して振動や変位を吸収し、その前後の給湯ダクト８に及ぼす振動や変位を小さくする。これにより、前記射出スリーブ１１内でプランジャのチップ１２が摺動しても、継手部分における溶融金属の漏れ等を未然に防止することが出来る。

本発明による溶融金属流路用継手は、溶融金属を搬送するダクト配管等の流路の振動や変位を吸収し、安定した流路の接続を可能とするので、前述したダイキャスト鋳造設備やその他振動や変位を伴う溶融金属の流路の接続に利用することが出来る。

１６ 配管接続用フランジ
１７ パッキン材
１８ 給湯ダクト
２１ 黒鉛
２２ 芯材

Claims (7)

1. 溶融金属搬送路を接続するための継手であって、パッキン材１７を円筒状に積み重ねて溶融金属の通路を囲む搬送路としてのパッキン部を形成し、このパッキン材１７により形成される筒状のパッキン部を耐熱性を有するセラミックからなる一対の配管接続用のフランジ１６、１６で挟持したことを特徴とする溶融金属搬送路用継手。
2. パッキン材１７が金属製のワイヤを芯材２２とし、この芯材２２に黒鉛を被覆してなることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属搬送路用継手。
3. 芯材２２が耐熱性、耐蝕性、耐酸化性、耐クリープ性などの高温特性に優れたニッケルをベースとし、鉄、クロム、ニオブ、モリブデン等の合金の線材からなることを特徴とする請求項２に記載の溶融金属搬送路用継手。
4. リング状のパッキン材１７を複数個積み重ねて筒状のパッキン部としたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の溶融金属搬送路用継手。
5. 長尺なパッキン材１７をらせん状に密巻きして筒状筒状のパッキン部としたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の溶融金属搬送路用継手。
6. パッキン材１７の積み重ねからなるパッキン部の外側をステンレス製等のベローズ２０で覆い、このベローズ２０の両端を前記フランジ１６、１６に固定したことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の溶融金属搬送路用継手。
7. ベローズ２０にマイクロヒータ等を組み込んだことを特徴とする請求項６に記載の溶融金属搬送路用継手。

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