JP3590746B2 - 溶融金属供給管の接続構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融金属供給管の接続構造に係り、より詳しくは、マグネシウム合金等の溶融金属を溶解保温炉から炉体に供給する溶融金属供給管の接続構造に関する。
【０００２】
【背景技術】
マグネシウム合金は、軽くて、比強度が高く、圧縮強さやエネルギー吸収性に優れ、しかも高切削が可能とされており、このような特性を有することから、マグネシウム合金を用いたダイカスト鋳造に用いられ、電気製品やカメラ、自動車等の部品が作られている。
マグネシウム合金ダイカストでは、溶解保温炉の坩堝でマグネシウム合金を溶解するとともに保温し、この溶融したマグネシウム合金を、溶解保温炉に隣接配置された炉体の例えばグースネックに供給するようになっている。そして、プランジャチップ等により溶融したマグネシウム合金をグースネックから金型に射出して製品を作り出している。
【０００３】
溶解保温炉から炉体のグースネックにマグネシウム合金を供給するには、従来、図６に示すような溶融金属供給管により行われていた。
すなわち、溶融金属供給管６０は、炉体７５側に設けられた第１の配管６１と、溶解保温炉側に設けられた第２の配管６２とを含み構成され、両者６１，６２の先端部同士が当接され両者は接合されている。
【０００４】
第１の配管６１の先端にはフランジ部６１Ａが形成されており、このフランジ部６１Ａには、その先端面から窪んだ位置に形成された凹部平坦面６１Ｂと、この凹部平坦面６１Ｂに連続するとともにそこから内側に先細りとなるテーパ部６１Ｃとが形成されている。
第２の配管６２の先端部には、フランジ部６２Ａが形成されており、このフランジ部６２Ａにおいて前記第１の配管６１側の面は、前記凹部平坦面６１Ｂに対応する平坦面６２Ｂとなっている。このフランジ部６２Ａの先端には、そこから突出側に先細りとなり、かつ、前記第１の配管６１のテーパ部６１Ｃに対応するテーパ部６２Ｃが形成されている。
【０００５】
両テーパ部６１Ｃ、６２Ｃ間には、シール部材７２が装着され、またはＴｉＢ（硼化チタン）等のセラミック粒子を分散させた粒子強化型チタン基複合材料がコーティングされており、両平坦面６１Ｂ、６２Ｂ間には、アルミナを主成分とするパッキン６５が装着されている。また、第１の配管６１の外周の例えば４箇所には、付勢手段６６を構成するボルト６７が均等に設けられており、このボルト６７には押さえ部材６８が設けられている。
そして、ボルト６７の外周には、ボルト６７の軸部かつ頭部側に装着されたワッシャ６９と押さえ部材６８とに挟み込まれてばね部材７０が装着されている。押さえ部材６８は、前記第２の配管６２のフランジ部６２Ａと係合可能となっており、これにより、第１の配管６１と第２の配管６２とは相対的に引きつけ合う方向に付勢されていることになる。
なお、第１の配管６１および第２の配管６２の外周には、配管を暖め内部の溶融マグネシウム合金の冷却を防止するためそれぞれヒータ６３，６４が巻かれている。また、各配管６１，６２の内部は、溶融マグネシウム合金の流れる矢印Ａの流路となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の溶融金属供給管の接続構造では、配管の内部を流れる溶融マグネシウム合金の温度が６３０℃〜７００℃と高温のため、長期使用にわたると付勢手段６６を構成するばね部材７０のばね力が弱まることにより、接合部のシール性が弱まってしまう。その結果、溶融マグネシウム合金が漏れ、シール面６１Ｃ、６２Ｃや配管外周に付着する。付着した溶融マグネシウム合金は速やかに取り除かないと、供給効率が悪くなるという問題と、漏れ出した溶融マグネシウム合金が大気に触れて燃焼する恐れもあることから、常時注意をはらい、頻繁にメンテナンスを行わなければならない。
【０００７】
また、シール面６１Ｃ等に付着した溶融マグネシウム合金の除去作業は、第１、第２の配管６１，６２の接合部分を分離し、それぞれの部分の付着合金を取り除かなければならないので、面倒であり多大な時間を要する。特に、テーパ部６１Ｃ、６２Ｃから、付着合金を取り除く際は、シール面に傷や打痕等を残すと、それが容易に溶融漏れに結びつくので慎重に行わなければならなかった。そして、このような付着合金の除去作業は、頻繁に行う必要があった。
【０００８】
ここで、溶融マグネシウム合金の漏れ防止には黒鉛パッキン部材を使用することが最適であるとされているが、黒鉛パッキン部材は、空気に触れると短時間で酸化し灰化するという問題がある。そのため、前述のような従来の構造では、ばね力が弱まること等からパッキン６５の押さえが弱くなったり、頻繁に付着合金の除去作業等を行う関係等から、パッキン６５が空気に触れる機会が多く、パッキン６５部への空気の侵入を防止することが困難となる。従って、パッキン６５を黒鉛材で形成すると、上述の酸化、灰化という問題に直面する。そうすると、パッキンとしての用をなさず、溶融漏れを生じてしまう。結局、従来の構造では、黒鉛パッキン部材を使用したくても使用できないものであった。
【０００９】
本発明の目的は、配管シール面からの溶融金属の漏れを確実に防止することができる溶融金属供給管の接続構造を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、溶融金属を保持する溶解保温炉と、この溶解保温炉から供給される前記溶融金属を収容しかつ金型に供給する炉体とにわたって設けられ前記溶融金属を前記溶解保温炉から前記炉体に供給する溶融金属供給管の接続構造であって、溶融金属供給管は、溶解保温炉に設けられる第１の配管と、炉体に設けられる第２の配管とを備えて構成され、第１の配管における第２の配管側先端部には、先端面から窪んで形成された凹部平坦面と、当該凹部平坦面に連続するとともに先端面側に広くなるテーパ形状のガイド部とが形成され、第２の配管における第１の配管側先端部には、凹部平坦面と対向する先端平坦面と、ガイド部に対向しかつそのガイド部のテーパ形状とは逆のテーパとなったテーパ部とが形成され、第１の配管の凹部平坦面と第２の配管の先端平坦面との間には、黒鉛パッキン部材が挟み込まれ、ガイド部とテーパ部との間には、当該ガイド部およびテーパ部の硬度より硬度の低い金属製シールが装着され、この金属製シールは、当該金属製シールを押圧する押圧手段により第１の配管の凹部平坦面側に押圧され塑性変形していることを特徴とする溶融金属供給管の接続構造である。
【００１１】
このような本発明においては、第１の配管のガイド部と第２の配管のテーパ部との間に装着された金属製シールが、押圧手段により押圧され塑性変形するので、その部分で、ガイド部とテーパ部との部位から侵入する空気を遮断できる。そのため、第１の配管の凹部平坦面と第２の配管の先端平坦面との間に設けられた黒鉛パッキン部材に空気が触れず、その黒鉛パッキン部材の酸化、灰化を防止することができるので、シール性に優れた黒鉛パッキン部材を使用することができ、配管シール面からの溶融金属の漏れを確実に防止することができる。
【００１２】
以上において、押圧手段は、金属製シールを塑性変形させることができればよく、どのような構造のものでもよい。例えば、ばねを用いた構造、ねじ部材とナット部材との螺合を利用した構造等が挙げられる。また、押圧手段は、第１の配管、第２の配管のいずれに設けてもよく、あるいは、溶解保温炉および炉体のいずれかに設けてもよい。また、金属製シールは、第１の配管のガイド部および第２の配管におけるテーパ部の硬度よりも硬度が低く、容易に塑性変形するような、例えば、ベリリウム銅（Ｃｕ―Ｂｅ）等を使用することが好ましいが、上記条件を満たすものであれば、どのような金属材料でもよい。
また、第１の配管のガイド部および第２の配管のテーパ部には、その部位の硬度を上げるために、ステライト溶射を行うことが好ましい。
さらに、本発明は、マグネシウム合金や亜鉛合金アルミ合金等の溶融金属を供給する際に適用することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の溶融金属供給管の接続構造において、押圧手段は、一端が第１の配管の長手方向に沿いかつ円周上に均等配置された複数本の棒状部材と、これらの棒状部材にスライド可能に設けられ一部が金属製シールと当接する押し付け部材と、棒状部材の他端にねじ結合されるとともに押し付け部材を、押し付け力を調整しかつ金属製シール側に押圧するナット部材とを備えて構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
このような本発明では、ナット部材をねじ込むことで、押し付け部材を金属製シールに押圧することができる。従って、第１の配管と第２の配管とを接合した時点で金属製シールを塑性変形させた場合でも、試運転に入り昇温した状態では金属製シールの塑性変形に変化が生じるおそれがあるので、昇温後に再度ナット部材をねじ込み、押し付け部材を金属製シールに押圧してその金属製シールの塑性変形状態を確実に維持することができ、黒鉛パッキン部材側への空気の侵入を防止することができ、これにより、配管シール面からの溶融金属の漏れを確実に防止することができる。
【００１５】
以上において、押圧手段はバランスよく配置されていればよく、３箇所または４箇所に設けられることが好ましい。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の溶融金属供給管の接続構造において、金属製シールを常時第１の配管の凹部平坦面側に付勢する付勢手段を備え、この付勢手段は、一端が第１の配管の長手方向に沿いかつ円周上に均等配置された複数本の支持部材と、これらの支持部材にスライド可能に設けられ一部が金属製シールと当接する付勢部材と、支持部材の外周に装着され付勢部材を金属製シール側に付勢するばね部材と、支持部材の他端に位置調整可能に設けらればね部材のばね力を調整するばね力調整部材とを備えて構成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
このような本発明では、金属製シールを常時押し付け側に付勢しているので、押し付け部材の押圧力を定期的に調整するためにナット部材をねじ込む増し締め作業を行えなかった場合でも、金属製シールの塑性変形を維持することができる。
【００１８】
以上において、押圧手段および付勢手段は、バランスよく配置されていればよく、それぞれが交互に３箇所または４箇所設けられることが好ましい。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の溶融金属供給管の接続構造において、溶融金属は、マグネシウム合金であることを特徴とするものである。
【００２０】
このような本発明では、金属製シールが塑性変形することにより、黒鉛パッキン部材側への空気の侵入が防止され、その黒鉛パッキン部材の酸化、灰化を防止することができるので、シール性に優れた黒鉛パッキン部材により確実にシールすることができ、配管シール面からのマグネシウム合金の漏れを確実に防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜３には、第１実施形態の溶融金属供給管の接続構造が示されている。
溶融金属供給管１０は、炉体７５側に設けられる第１の配管１１と、溶解保温炉側に設けられる第２の配管１２とを備えて構成され、両者１１，１２の先端同士が当接され、かつ、接合されるようになっている。
【００２２】
第１の配管１１の先端にはフランジ部１１Ａが形成され、このフランジ部１１Ａの先端には突出部１１Ｄが設けられている。そして、この突出部１１Ｄには、その先端面から凹んだ位置に形成され配管シール面を形成する凹部平坦面１１Ｂと、この凹部平坦面１１Ｂから当該凹部平坦面１１Ｂに直角に立ち上がった立上部１１Ｅと、この立上部１１Ｅに連続するとともにその端部から突出部１１Ｄの先端面に向かって広がるテーパ状のガイド部１１Ｃとが形成されている。
【００２３】
第２の配管１２の先端には、前記第１の配管１１の凹部平坦面１１Ｂに対応し配管シール面を形成する先端平坦面１２Ｂが形成されており、この先端平坦面１２Ｂには前記立上部１１Ｅに挿通可能な直線部１２Ｅが連続している。また、図３にも示すように、この直線部１２Ｅの長さは、立上部１１Ｅの長さよりも長くなっている。さらに、直線部１２Ｅの端部には、円弧部を経てそこから先端平坦面１２Ｂとは反対側に行くにつれて先細りとなるテーパ部１２Ｃが続いて形成されている。従って、第１の配管１１のガイド部１１Ｃと第２の配管１２のテーパ部１２Ｃとはテーパが逆向きとなっており、両者１１，１２を接合した際、第１の配管１１のガイド部１１Ｃと第２の配管１２のテーパ部１２Ｃとの間には、断面ほぼＶ字状の溝が形成されたようになっている。
なお、ガイド部１１Ｃおよびテーパ部１２Ｃには、その部位の硬度を上げるために、ステライト溶射が行われている。
【００２４】
このようなガイド部１１Ｃとテーパ部１２Ｃとの間には、テーパ部１２Ｃに装着された金属製シール部材である金属リング１３が設けられている。この金属リング１３は、ガイド部１１Ｃおよびテーパ部１２Ｃの硬度よりも硬度が低く、比較的容易に塑性変形するベリリウム銅（Ｃｕ―Ｂｅ）で形成されている。
また、第１の配管１１の凹部平坦面１１Ｂと第２の配管１２の先端平坦面１２Ｂとの間には、黒鉛パッキン部材１４が装着されている。
【００２５】
第１の配管１１のフランジ部１１Ａには、図２にも示すように、押圧手段１６を構成する棒状部材である４本のボルト１７が第１の配管１１の長手方向に沿って設けられ、これらのボルト１７には、押し付け部材１８と、この押し付け部材１８の押し付け力を調整し、かつ、押圧する押圧部材であるナット部材１９とがそれぞれ設けられ、これらのボルト１７、押し付け部材１８およびナット部材１９を備えて前記押圧手段１６が構成されている。
【００２６】
押し付け部材１８は、図２に示すように平面が長方形状に形成され、また、図１に示すように側面が略Ｌ字状に形成されている。押し付け部材１８には、ボルト１７に挿通可能となる孔１８Ａがあけられており、従って、押し付け部材１８は、ボルト１７に対してスライド自在である。押し付け部材１８における一方のＬ字の先端は、ガイド部１１Ｃとテーパ部１２Ｃとの間に挿入可能とされ、その先端面が前記金属リング１３と当接し、かつ、ナット部材１９とボルト１７との螺合により押圧するようになっている。その結果、金属リング１３は塑性変形し、第１の配管１１の凹部平坦面１１Ｂと第２の配管１２の先端平坦面１２Ｂとの部位、つまり、黒鉛パッキン部材１４部への空気の侵入が防止される。
【００２７】
ここで、ボルト１７の長さは、ナット部材１９を緩め、押し付け部材１８をガイド部１１Ｃとテーパ部１２Ｃとの間から抜き出し、図２に示すように、回動させることができるような寸法となっている。
【００２８】
次に、第１の配管１１と第２の配管１２との接合手順を説明する。
まず、第１の配管１１を炉体７５の炉壁に固定しておいて、その第１の配管１１に４本のボルト１７を取り付けた後、それぞれのボルト１７に押し付け部材１８を、その先端が第１の配管１１のガイド部１１Ｃに向くように取り付けるとともに、ボルト１７にナット部材１９を螺合させておく。
【００２９】
次に、第２の配管１２の先端を、第１の配管１１の凹部平坦面１１Ｂと、第２の配管１２の先端平坦面１２Ｂとが対向するように第１の配管１１の突出部１１Ａの内部に挿入する。この際、両配管１１，１２の平坦面１１Ｂ、１２ｂ間に黒鉛パッキン部材１４を挟み込む。
【００３０】
この後、第１の配管１１のガイド部１１Ｃと第２の配管１２のテーパ部１２Ｃとの間に金属リング１３をはめ込み、その金属リング１３を４個の押し付け部材１８の先端面で押さえ込む。そして、ナット部材１９のボルト１７に対する螺合を、４個の押し付け部材１８の押圧力を均一になるように、かつ、大きなトルクをかけて金属リング１３が塑性変形するまで締め付ける。金属リング１３が塑性変形することにより、第１の配管１１と第２の配管１２との平坦面１１Ｂ、１２Ｂへの空気の侵入が防止される。
【００３１】
なお、試運転等において昇温した後、再度ナット部材１９を締め付けて、運転状態での金属リング１３の塑性変形を維持しておく。
また、押し付け部材１８と金属リング１３との押圧関係は、例えば月に１回程度、ナット部材１９をそのときの状態からさらに締め付ける、いわゆる増し締め作業を行うことによって、金属リング１３の塑性変形状態を維持できるようになっている。
【００３２】
また、メンテナンス等のため、第１の配管１１と第２の配管１２との接合を解除する際は、ナット部材１９を緩め、押し付け部材１８をガイド部１１Ｃとテーパ部１２Ｃとの間から抜き出し、図２に示すように回動させ、先端部を第１の配管１１のフランジ部１１Ａ側に回しておく。
このような状態で、第２の配管１２を第１の配管１１から離せば、金属リング１３も第２の配管１２とともに取り出すことができる。また、黒鉛パッキン部材１４も容易に取り出すことができる。
【００３３】
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
▲１▼ナット部材１９を締め付けて押し付け部材１８を押圧し、金属リング１３を塑性変形させることで、 第１の配管１１と第２の配管１２との接合部への空気の侵入を防止することが可能となるので、溶融合金のシール性に優れた黒鉛パッキン部材を使用することができる。従って、その黒鉛パッキン部材が酸化、灰化することなく、確実にシールすることができ、これにより、配管シール面からの溶融マグネシウム合金の漏れを防止することができる。
【００３４】
▲２▼ナット部材１９を締め付けることにより押し付け部材１８を押圧し、金属リング１３を塑性変形させて第１の配管１１と第２の配管１２とを接合した後、試運転等で昇温した状態で、再度ナット部材１９を締め付けるので、運転状態での金属リング１３の塑性変形が維持され、これにより、確実に溶融マグネシウム合金の漏れを防止することができる。
【００３５】
▲３▼金属リング１３に対して、押し付け部材１８が、例えば月に１回程度、ナット部材１９をそのときの状態からさらに締め付ける増し締め作業により押圧されるので、金属リング１３の塑性変形状態が維持され、常に最適の状態でシールされ、溶融マグネシウム合金の漏れを防止することができる。
【００３６】
▲４▼例えば、金属リング１３の取り替え等のメンテナンスにおいては、ナット部材１９を緩め、押し付け部材１８を第１の配管１１のガイド部１１Ｃと、第２の配管１２のテーパ部１２Ｃとの間から抜き出すとともに、第１の配管１１のフランジ部１１Ａ側に回動させれば、押し付け部材１８等を取り付けたまま、第１の配管１１と第２の配管１２との接合を解除することができるので、手間が少なくてすみ、解体が容易となるとともに、再度の接合も容易である。
▲５▼金属リング１３は、第１の配管１１のガイド部１１Ｃと第２の配管１２のテーパ部１２Ｃとの間に設けられ、Ｖ字状の谷間に向かって押圧されるので、塑性変形しやすく、これにより、パッキン１４部への空気の侵入を確実に防止することができる。
【００３７】
次に、図４，５に基づいて、本発明の第２実施形態を説明する。
この実施形態は、前記第１実施形態の押圧手段１６の他に、金属リング１４を常時押し付け側に付勢する付勢手段２６を備えたものである。
なお、この実施形態では、前記第１実施形態と同様な構造および同一部材には同一符号を付すとともに、その詳細な説明は、省略または簡略化し、異なる部分のみ説明する。
【００３８】
前記付勢手段２６は、支持部材である長ボルト２７と、この長ボルト２７に取り付けられる付勢部材である押し付け部材２８と、長ボルト２７に取り付けられ、押し付け部材２８を金属リング１３に付勢するばね部材３０およびワッシャ２９、ばね力調整部材であるナット３１とを含んで構成されている。なお、押し付け部材２８は、前記押し付け部材１８とまったく同一部材である。
長ボルト２７は、前記フランジ部１１Ａの円周上３箇所に均等配置され、これらの長ボルト２７に対し、前記押圧手段１６のボルト１７は長ボルト２７の間の円周上３箇所に均等配置されている。
【００３９】
このような付勢手段２６は、金属リング１３を常時押し付け側に付勢しているので、押圧手段１６の押し付け部材１８を定期的に増し締めしなかった場合等でも、金属リング１３の塑性変形を維持することができるようになっている。
【００４０】
このような第２実施形態によれば、前記▲１▼〜▲５▼と同様の効果の他、
▲６▼付勢手段２６により金属リング１３が常時黒鉛パッキン部材１４側に付勢されているので、押圧手段１６の押し付け部材１８の定期的な増し締め作業が行われなかった場合等でも、金属リング１３の塑性変形を維持することができる、という効果を得ることができる。
【００４１】
なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲内での変形等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、金属リング１３をベリリウム銅（Ｃｕ―Ｂｅ）製としたが、これに限らず、押圧することによって容易に塑性変形し、第１の配管１１と第２の配管１２との平坦面１１Ｂ、１２Ｂに空気の侵入を防止できるものであれば別の金属部材を使用してもよい。
【００４２】
また、前記第１実施形態では、押圧手段１６の押し付け部材１８をフランジ部１１Ａの円周４箇所に均等配置し、第２実施形態では、押圧手段１６の押し付け部材１８をフランジ部１１Ａの円周３箇所、付勢手段２６の押し付け部材２８をフランジ部１１Ａの円周３箇所に均等配置したが、これらの配置はこれに限らない。金属リング１３を塑性変形させ、かつ、均等に押圧、付勢することができればよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の溶融金属供給管の接続構造によれば、第１の配管のガイド部と第２の配管のテーパ部との間に装着された金属製シールが、押圧手段により押圧され塑性変形するので、その部分で、ガイド部とテーパ部との部位から侵入する空気を遮断できる。そのため、第１の配管の凹部平坦面と第２の配管の先端平坦面との間に設けられた黒鉛パッキン部材に空気が触れず、その黒鉛パッキン部材の酸化、灰化を防止することができるので、シール性に優れた黒鉛パッキン部材を使用することができ、確実にシールすることができて配管シール面からの溶融金属の漏れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ矢視図である。
【図３】前記実施形態の要部を示す図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態を示す断面図である。
【図５】図４のＶ矢視図である。
【図６】本発明に係る従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 溶融金属供給管
１１ 第１の配管
１１Ｂ 凹部平坦面
１１Ｃ テーパ状のガイド部
１２ 第２の配管
１２Ｂ 先端平坦面
１２Ｃ テーパ部
１３ 金属製シールである金属リング
１４ 黒鉛パッキン部材
１６ 押圧手段
１７ 棒状部材であるボルト
１８ 押し付け部材
１９ ナット部材
２６ 付勢手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融金属供給管の接続構造に係り、より詳しくは、マグネシウム合金等の溶融金属を溶解保温炉から炉体に供給する溶融金属供給管の接続構造に関する。
【０００２】
【背景技術】
マグネシウム合金は、軽くて、比強度が高く、圧縮強さやエネルギー吸収性に優れ、しかも高切削が可能とされており、このような特性を有することから、マグネシウム合金を用いたダイカスト鋳造に用いられ、電気製品やカメラ、自動車等の部品が作られている。
マグネシウム合金ダイカストでは、溶解保温炉の坩堝でマグネシウム合金を溶解するとともに保温し、この溶融したマグネシウム合金を、溶解保温炉に隣接配置された炉体の例えばグースネックに供給するようになっている。そして、プランジャチップ等により溶融したマグネシウム合金をグースネックから金型に射出して製品を作り出している。
【０００３】
溶解保温炉から炉体のグースネックにマグネシウム合金を供給するには、従来、図６に示すような溶融金属供給管により行われていた。
すなわち、溶融金属供給管６０は、炉体７５側に設けられた第１の配管６１と、溶解保温炉側に設けられた第２の配管６２とを含み構成され、両者６１，６２の先端部同士が当接され両者は接合されている。
【０００４】
第１の配管６１の先端にはフランジ部６１Ａが形成されており、このフランジ部６１Ａには、その先端面から窪んだ位置に形成された凹部平坦面６１Ｂと、この凹部平坦面６１Ｂに連続するとともにそこから内側に先細りとなるテーパ部６１Ｃとが形成されている。
第２の配管６２の先端部には、フランジ部６２Ａが形成されており、このフランジ部６２Ａにおいて前記第１の配管６１側の面は、前記凹部平坦面６１Ｂに対応する平坦面６２Ｂとなっている。このフランジ部６２Ａの先端には、そこから突出側に先細りとなり、かつ、前記第１の配管６１のテーパ部６１Ｃに対応するテーパ部６２Ｃが形成されている。
【０００５】
両テーパ部６１Ｃ、６２Ｃ間には、シール部材７２が装着され、またはＴｉＢ（硼化チタン）等のセラミック粒子を分散させた粒子強化型チタン基複合材料がコーティングされており、両平坦面６１Ｂ、６２Ｂ間には、アルミナを主成分とするパッキン６５が装着されている。また、第１の配管６１の外周の例えば４箇所には、付勢手段６６を構成するボルト６７が均等に設けられており、このボルト６７には押さえ部材６８が設けられている。
そして、ボルト６７の外周には、ボルト６７の軸部かつ頭部側に装着されたワッシャ６９と押さえ部材６８とに挟み込まれてばね部材７０が装着されている。押さえ部材６８は、前記第２の配管６２のフランジ部６２Ａと係合可能となっており、これにより、第１の配管６１と第２の配管６２とは相対的に引きつけ合う方向に付勢されていることになる。
なお、第１の配管６１および第２の配管６２の外周には、配管を暖め内部の溶融マグネシウム合金の冷却を防止するためそれぞれヒータ６３，６４が巻かれている。また、各配管６１，６２の内部は、溶融マグネシウム合金の流れる矢印Ａの流路となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の溶融金属供給管の接続構造では、配管の内部を流れる溶融マグネシウム合金の温度が６３０℃〜７００℃と高温のため、長期使用にわたると付勢手段６６を構成するばね部材７０のばね力が弱まることにより、接合部のシール性が弱まってしまう。その結果、溶融マグネシウム合金が漏れ、シール面６１Ｃ、６２Ｃや配管外周に付着する。付着した溶融マグネシウム合金は速やかに取り除かないと、供給効率が悪くなるという問題と、漏れ出した溶融マグネシウム合金が大気に触れて燃焼する恐れもあることから、常時注意をはらい、頻繁にメンテナンスを行わなければならない。
【０００７】
また、シール面６１Ｃ等に付着した溶融マグネシウム合金の除去作業は、第１、第２の配管６１，６２の接合部分を分離し、それぞれの部分の付着合金を取り除かなければならないので、面倒であり多大な時間を要する。特に、テーパ部６１Ｃ、６２Ｃから、付着合金を取り除く際は、シール面に傷や打痕等を残すと、それが容易に溶融漏れに結びつくので慎重に行わなければならなかった。そして、このような付着合金の除去作業は、頻繁に行う必要があった。
【０００８】
ここで、溶融マグネシウム合金の漏れ防止には黒鉛パッキン部材を使用することが最適であるとされているが、黒鉛パッキン部材は、空気に触れると短時間で酸化し灰化するという問題がある。そのため、前述のような従来の構造では、ばね力が弱まること等からパッキン６５の押さえが弱くなったり、頻繁に付着合金の除去作業等を行う関係等から、パッキン６５が空気に触れる機会が多く、パッキン６５部への空気の侵入を防止することが困難となる。従って、パッキン６５を黒鉛材で形成すると、上述の酸化、灰化という問題に直面する。そうすると、パッキンとしての用をなさず、溶融漏れを生じてしまう。結局、従来の構造では、黒鉛パッキン部材を使用したくても使用できないものであった。
【０００９】
本発明の目的は、配管シール面からの溶融金属の漏れを確実に防止することができる溶融金属供給管の接続構造を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、溶融金属を保持する溶解保温炉と、この溶解保温炉から供給される前記溶融金属を収容しかつ金型に供給する炉体とにわたって設けられ前記溶融金属を前記溶解保温炉から前記炉体に供給する溶融金属供給管の接続構造であって、溶融金属供給管は、溶解保温炉に設けられる第１の配管と、炉体に設けられる第２の配管とを備えて構成され、第１の配管における第２の配管側先端部には、先端面から窪んで形成された凹部平坦面と、当該凹部平坦面に連続するとともに先端面側に広くなるテーパ形状のガイド部とが形成され、第２の配管における第１の配管側先端部には、凹部平坦面と対向する先端平坦面と、ガイド部に対向しかつそのガイド部のテーパ形状とは逆のテーパとなったテーパ部とが形成され、第１の配管の凹部平坦面と第２の配管の先端平坦面との間には、黒鉛パッキン部材が挟み込まれ、ガイド部とテーパ部との間には、当該ガイド部およびテーパ部の硬度より硬度の低い金属製シールが装着され、この金属製シールは、当該金属製シールを押圧する押圧手段により第１の配管の凹部平坦面側に押圧され塑性変形していることを特徴とする溶融金属供給管の接続構造である。
【００１１】
このような本発明においては、第１の配管のガイド部と第２の配管のテーパ部との間に装着された金属製シールが、押圧手段により押圧され塑性変形するので、その部分で、ガイド部とテーパ部との部位から侵入する空気を遮断できる。そのため、第１の配管の凹部平坦面と第２の配管の先端平坦面との間に設けられた黒鉛パッキン部材に空気が触れず、その黒鉛パッキン部材の酸化、灰化を防止することができるので、シール性に優れた黒鉛パッキン部材を使用することができ、配管シール面からの溶融金属の漏れを確実に防止することができる。
【００１２】
以上において、押圧手段は、金属製シールを塑性変形させることができればよく、どのような構造のものでもよい。例えば、ばねを用いた構造、ねじ部材とナット部材との螺合を利用した構造等が挙げられる。また、押圧手段は、第１の配管、第２の配管のいずれに設けてもよく、あるいは、溶解保温炉および炉体のいずれかに設けてもよい。また、金属製シールは、第１の配管のガイド部および第２の配管におけるテーパ部の硬度よりも硬度が低く、容易に塑性変形するような、例えば、ベリリウム銅（Ｃｕ―Ｂｅ）等を使用することが好ましいが、上記条件を満たすものであれば、どのような金属材料でもよい。
また、第１の配管のガイド部および第２の配管のテーパ部には、その部位の硬度を上げるために、ステライト溶射を行うことが好ましい。
さらに、本発明は、マグネシウム合金や亜鉛合金アルミ合金等の溶融金属を供給する際に適用することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の溶融金属供給管の接続構造において、押圧手段は、一端が第１の配管の長手方向に沿いかつ円周上に均等配置された複数本の棒状部材と、これらの棒状部材にスライド可能に設けられ一部が金属製シールと当接する押し付け部材と、棒状部材の他端にねじ結合されるとともに押し付け部材を、押し付け力を調整しかつ金属製シール側に押圧するナット部材とを備えて構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
このような本発明では、ナット部材をねじ込むことで、押し付け部材を金属製シールに押圧することができる。従って、第１の配管と第２の配管とを接合した時点で金属製シールを塑性変形させた場合でも、試運転に入り昇温した状態では金属製シールの塑性変形に変化が生じるおそれがあるので、昇温後に再度ナット部材をねじ込み、押し付け部材を金属製シールに押圧してその金属製シールの塑性変形状態を確実に維持することができ、黒鉛パッキン部材側への空気の侵入を防止することができ、これにより、配管シール面からの溶融金属の漏れを確実に防止することができる。
【００１５】
以上において、押圧手段はバランスよく配置されていればよく、３箇所または４箇所に設けられることが好ましい。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の溶融金属供給管の接続構造において、金属製シールを常時第１の配管の凹部平坦面側に付勢する付勢手段を備え、この付勢手段は、一端が第１の配管の長手方向に沿いかつ円周上に均等配置された複数本の支持部材と、これらの支持部材にスライド可能に設けられ一部が金属製シールと当接する付勢部材と、支持部材の外周に装着され付勢部材を金属製シール側に付勢するばね部材と、支持部材の他端に位置調整可能に設けらればね部材のばね力を調整するばね力調整部材とを備えて構成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
このような本発明では、金属製シールを常時押し付け側に付勢しているので、押し付け部材の押圧力を定期的に調整するためにナット部材をねじ込む増し締め作業を行えなかった場合でも、金属製シールの塑性変形を維持することができる。
【００１８】
以上において、押圧手段および付勢手段は、バランスよく配置されていればよく、それぞれが交互に３箇所または４箇所設けられることが好ましい。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の溶融金属供給管の接続構造において、溶融金属は、マグネシウム合金であることを特徴とするものである。
【００２０】
このような本発明では、金属製シールが塑性変形することにより、黒鉛パッキン部材側への空気の侵入が防止され、その黒鉛パッキン部材の酸化、灰化を防止することができるので、シール性に優れた黒鉛パッキン部材により確実にシールすることができ、配管シール面からのマグネシウム合金の漏れを確実に防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜３には、第１実施形態の溶融金属供給管の接続構造が示されている。
溶融金属供給管１０は、炉体７５側に設けられる第１の配管１１と、溶解保温炉側に設けられる第２の配管１２とを備えて構成され、両者１１，１２の先端同士が当接され、かつ、接合されるようになっている。
【００２２】
第１の配管１１の先端にはフランジ部１１Ａが形成され、このフランジ部１１Ａの先端には突出部１１Ｄが設けられている。そして、この突出部１１Ｄには、その先端面から凹んだ位置に形成され配管シール面を形成する凹部平坦面１１Ｂと、この凹部平坦面１１Ｂから当該凹部平坦面１１Ｂに直角に立ち上がった立上部１１Ｅと、この立上部１１Ｅに連続するとともにその端部から突出部１１Ｄの先端面に向かって広がるテーパ状のガイド部１１Ｃとが形成されている。
【００２３】
第２の配管１２の先端には、前記第１の配管１１の凹部平坦面１１Ｂに対応し配管シール面を形成する先端平坦面１２Ｂが形成されており、この先端平坦面１２Ｂには前記立上部１１Ｅに挿通可能な直線部１２Ｅが連続している。また、図３にも示すように、この直線部１２Ｅの長さは、立上部１１Ｅの長さよりも長くなっている。さらに、直線部１２Ｅの端部には、円弧部を経てそこから先端平坦面１２Ｂとは反対側に行くにつれて先細りとなるテーパ部１２Ｃが続いて形成されている。従って、第１の配管１１のガイド部１１Ｃと第２の配管１２のテーパ部１２Ｃとはテーパが逆向きとなっており、両者１１，１２を接合した際、第１の配管１１のガイド部１１Ｃと第２の配管１２のテーパ部１２Ｃとの間には、断面ほぼＶ字状の溝が形成されたようになっている。
なお、ガイド部１１Ｃおよびテーパ部１２Ｃには、その部位の硬度を上げるために、ステライト溶射が行われている。
【００２４】
このようなガイド部１１Ｃとテーパ部１２Ｃとの間には、テーパ部１２Ｃに装着された金属製シール部材である金属リング１３が設けられている。この金属リング１３は、ガイド部１１Ｃおよびテーパ部１２Ｃの硬度よりも硬度が低く、比較的容易に塑性変形するベリリウム銅（Ｃｕ―Ｂｅ）で形成されている。
また、第１の配管１１の凹部平坦面１１Ｂと第２の配管１２の先端平坦面１２Ｂとの間には、黒鉛パッキン部材１４が装着されている。
【００２５】
第１の配管１１のフランジ部１１Ａには、図２にも示すように、押圧手段１６を構成する棒状部材である４本のボルト１７が第１の配管１１の長手方向に沿って設けられ、これらのボルト１７には、押し付け部材１８と、この押し付け部材１８の押し付け力を調整し、かつ、押圧する押圧部材であるナット部材１９とがそれぞれ設けられ、これらのボルト１７、押し付け部材１８およびナット部材１９を備えて前記押圧手段１６が構成されている。
【００２６】
押し付け部材１８は、図２に示すように平面が長方形状に形成され、また、図１に示すように側面が略Ｌ字状に形成されている。押し付け部材１８には、ボルト１７に挿通可能となる孔１８Ａがあけられており、従って、押し付け部材１８は、ボルト１７に対してスライド自在である。押し付け部材１８における一方のＬ字の先端は、ガイド部１１Ｃとテーパ部１２Ｃとの間に挿入可能とされ、その先端面が前記金属リング１３と当接し、かつ、ナット部材１９とボルト１７との螺合により押圧するようになっている。その結果、金属リング１３は塑性変形し、第１の配管１１の凹部平坦面１１Ｂと第２の配管１２の先端平坦面１２Ｂとの部位、つまり、黒鉛パッキン部材１４部への空気の侵入が防止される。
【００２７】
ここで、ボルト１７の長さは、ナット部材１９を緩め、押し付け部材１８をガイド部１１Ｃとテーパ部１２Ｃとの間から抜き出し、図２に示すように、回動させることができるような寸法となっている。
【００２８】
次に、第１の配管１１と第２の配管１２との接合手順を説明する。
まず、第１の配管１１を炉体７５の炉壁に固定しておいて、その第１の配管１１に４本のボルト１７を取り付けた後、それぞれのボルト１７に押し付け部材１８を、その先端が第１の配管１１のガイド部１１Ｃに向くように取り付けるとともに、ボルト１７にナット部材１９を螺合させておく。
【００２９】
次に、第２の配管１２の先端を、第１の配管１１の凹部平坦面１１Ｂと、第２の配管１２の先端平坦面１２Ｂとが対向するように第１の配管１１の突出部１１Ａの内部に挿入する。この際、両配管１１，１２の平坦面１１Ｂ、１２ｂ間に黒鉛パッキン部材１４を挟み込む。
【００３０】
この後、第１の配管１１のガイド部１１Ｃと第２の配管１２のテーパ部１２Ｃとの間に金属リング１３をはめ込み、その金属リング１３を４個の押し付け部材１８の先端面で押さえ込む。そして、ナット部材１９のボルト１７に対する螺合を、４個の押し付け部材１８の押圧力を均一になるように、かつ、大きなトルクをかけて金属リング１３が塑性変形するまで締め付ける。金属リング１３が塑性変形することにより、第１の配管１１と第２の配管１２との平坦面１１Ｂ、１２Ｂへの空気の侵入が防止される。
【００３１】
なお、試運転等において昇温した後、再度ナット部材１９を締め付けて、運転状態での金属リング１３の塑性変形を維持しておく。
また、押し付け部材１８と金属リング１３との押圧関係は、例えば月に１回程度、ナット部材１９をそのときの状態からさらに締め付ける、いわゆる増し締め作業を行うことによって、金属リング１３の塑性変形状態を維持できるようになっている。
【００３２】
また、メンテナンス等のため、第１の配管１１と第２の配管１２との接合を解除する際は、ナット部材１９を緩め、押し付け部材１８をガイド部１１Ｃとテーパ部１２Ｃとの間から抜き出し、図２に示すように回動させ、先端部を第１の配管１１のフランジ部１１Ａ側に回しておく。
このような状態で、第２の配管１２を第１の配管１１から離せば、金属リング１３も第２の配管１２とともに取り出すことができる。また、黒鉛パッキン部材１４も容易に取り出すことができる。
【００３３】
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
▲１▼ナット部材１９を締め付けて押し付け部材１８を押圧し、金属リング１３を塑性変形させることで、 第１の配管１１と第２の配管１２との接合部への空気の侵入を防止することが可能となるので、溶融合金のシール性に優れた黒鉛パッキン部材を使用することができる。従って、その黒鉛パッキン部材が酸化、灰化することなく、確実にシールすることができ、これにより、配管シール面からの溶融マグネシウム合金の漏れを防止することができる。
【００３４】
▲２▼ナット部材１９を締め付けることにより押し付け部材１８を押圧し、金属リング１３を塑性変形させて第１の配管１１と第２の配管１２とを接合した後、試運転等で昇温した状態で、再度ナット部材１９を締め付けるので、運転状態での金属リング１３の塑性変形が維持され、これにより、確実に溶融マグネシウム合金の漏れを防止することができる。
【００３５】
▲３▼金属リング１３に対して、押し付け部材１８が、例えば月に１回程度、ナット部材１９をそのときの状態からさらに締め付ける増し締め作業により押圧されるので、金属リング１３の塑性変形状態が維持され、常に最適の状態でシールされ、溶融マグネシウム合金の漏れを防止することができる。
【００３６】
▲４▼例えば、金属リング１３の取り替え等のメンテナンスにおいては、ナット部材１９を緩め、押し付け部材１８を第１の配管１１のガイド部１１Ｃと、第２の配管１２のテーパ部１２Ｃとの間から抜き出すとともに、第１の配管１１のフランジ部１１Ａ側に回動させれば、押し付け部材１８等を取り付けたまま、第１の配管１１と第２の配管１２との接合を解除することができるので、手間が少なくてすみ、解体が容易となるとともに、再度の接合も容易である。
▲５▼金属リング１３は、第１の配管１１のガイド部１１Ｃと第２の配管１２のテーパ部１２Ｃとの間に設けられ、Ｖ字状の谷間に向かって押圧されるので、塑性変形しやすく、これにより、パッキン１４部への空気の侵入を確実に防止することができる。
【００３７】
次に、図４，５に基づいて、本発明の第２実施形態を説明する。
この実施形態は、前記第１実施形態の押圧手段１６の他に、金属リング１４を常時押し付け側に付勢する付勢手段２６を備えたものである。
なお、この実施形態では、前記第１実施形態と同様な構造および同一部材には同一符号を付すとともに、その詳細な説明は、省略または簡略化し、異なる部分のみ説明する。
【００３８】
前記付勢手段２６は、支持部材である長ボルト２７と、この長ボルト２７に取り付けられる付勢部材である押し付け部材２８と、長ボルト２７に取り付けられ、押し付け部材２８を金属リング１３に付勢するばね部材３０およびワッシャ２９、ばね力調整部材であるナット３１とを含んで構成されている。なお、押し付け部材２８は、前記押し付け部材１８とまったく同一部材である。
長ボルト２７は、前記フランジ部１１Ａの円周上３箇所に均等配置され、これらの長ボルト２７に対し、前記押圧手段１６のボルト１７は長ボルト２７の間の円周上３箇所に均等配置されている。
【００３９】
このような付勢手段２６は、金属リング１３を常時押し付け側に付勢しているので、押圧手段１６の押し付け部材１８を定期的に増し締めしなかった場合等でも、金属リング１３の塑性変形を維持することができるようになっている。
【００４０】
このような第２実施形態によれば、前記▲１▼〜▲５▼と同様の効果の他、
▲６▼付勢手段２６により金属リング１３が常時黒鉛パッキン部材１４側に付勢されているので、押圧手段１６の押し付け部材１８の定期的な増し締め作業が行われなかった場合等でも、金属リング１３の塑性変形を維持することができる、という効果を得ることができる。
【００４１】
なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲内での変形等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、金属リング１３をベリリウム銅（Ｃｕ―Ｂｅ）製としたが、これに限らず、押圧することによって容易に塑性変形し、第１の配管１１と第２の配管１２との平坦面１１Ｂ、１２Ｂに空気の侵入を防止できるものであれば別の金属部材を使用してもよい。
【００４２】
また、前記第１実施形態では、押圧手段１６の押し付け部材１８をフランジ部１１Ａの円周４箇所に均等配置し、第２実施形態では、押圧手段１６の押し付け部材１８をフランジ部１１Ａの円周３箇所、付勢手段２６の押し付け部材２８をフランジ部１１Ａの円周３箇所に均等配置したが、これらの配置はこれに限らない。金属リング１３を塑性変形させ、かつ、均等に押圧、付勢することができればよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の溶融金属供給管の接続構造によれば、第１の配管のガイド部と第２の配管のテーパ部との間に装着された金属製シールが、押圧手段により押圧され塑性変形するので、その部分で、ガイド部とテーパ部との部位から侵入する空気を遮断できる。そのため、第１の配管の凹部平坦面と第２の配管の先端平坦面との間に設けられた黒鉛パッキン部材に空気が触れず、その黒鉛パッキン部材の酸化、灰化を防止することができるので、シール性に優れた黒鉛パッキン部材を使用することができ、確実にシールすることができて配管シール面からの溶融金属の漏れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ矢視図である。
【図３】前記実施形態の要部を示す図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態を示す断面図である。
【図５】図４のＶ矢視図である。
【図６】本発明に係る従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 溶融金属供給管
１１ 第１の配管
１１Ｂ 凹部平坦面
１１Ｃ テーパ状のガイド部
１２ 第２の配管
１２Ｂ 先端平坦面
１２Ｃ テーパ部
１３ 金属製シールである金属リング
１４ 黒鉛パッキン部材
１６ 押圧手段
１７ 棒状部材であるボルト
１８ 押し付け部材
１９ ナット部材
２６ 付勢手段
Claims (4)
- 溶融金属を保持する溶解保温炉と、この溶解保温炉から供給される前記溶融金属を収容しかつ金型に供給する炉体とにわたって設けられ前記溶融金属を前記溶解保温炉から前記炉体に供給する溶融金属供給管の接続構造であって、
前記溶融金属供給管は、前記溶解保温炉に設けられる第１の配管と、前記炉体に設けられる第２の配管とを備えて構成され、
前記第１の配管における前記第２の配管側先端部には、先端面から窪んで形成された凹部平坦面と、当該凹部平坦面に連続するとともに先端面側に広くなるテーパ形状のガイド部とが形成され、
前記第２の配管における前記第１の配管側先端部には、前記凹部平坦面と対向する先端平坦面と、前記ガイド部に対向しかつそのガイド部のテーパ形状とは逆のテーパとなったテーパ部とが形成され、
前記第１の配管の凹部平坦面と第２の配管の先端平坦面との間には、黒鉛パッキン部材が挟み込まれ、
前記ガイド部とテーパ部との間には、当該ガイド部およびテーパ部の硬度より硬度の低い金属製シールが装着され、
この金属製シールは、当該金属製シールを押圧する押圧手段により前記第１の配管の凹部平坦面側に押圧され塑性変形していることを特徴とする溶融金属供給管の接続構造。 - 請求項１に記載の溶融金属供給管の接続構造において、
前記押圧手段は、一端が前記第１の配管の長手方向に沿いかつ円周上に均等配置された複数本の棒状部材と、これらの棒状部材にスライド可能に設けられ一部が前記金属製シールと当接する押し付け部材と、前記棒状部材の他端にねじ結合されるとともに前記押し付け部材を、押し付け力を調整しかつ金属製シール側に押圧するナット部材と、を備えて構成されていることを特徴とする溶融金属供給管の接続構造。 - 請求項１または２に記載の溶融金属供給管の接続構造において、
前記金属製シールを常時前記第１の配管の凹部平坦面側に付勢する付勢手段を備え、この付勢手段は、一端が前記第１の配管の長手方向に沿いかつ円周上に均等配置された複数本の支持部材と、これらの支持部材にスライド可能に設けられ一部が前記金属製シールと当接する付勢部材と、前記支持部材の外周に装着され前記付勢部材を前記金属製シール側に付勢するばね部材と、前記支持部材の他端に位置調整可能に設けられ前記ばね部材のばね力を調整するばね力調整部材とを備えて構成されていることを特徴とする溶融金属供給管の接続構造。 - 請求項１〜３のいずれかに記載の溶融金属供給管の接続構造において、
前記溶融金属は、マグネシウム合金であることを特徴とする溶融金属供給管の接続構造。
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