NO160568B - Dreiestengsel for smeltede, flytende materialer. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et dreiestengsel for smeltede, flytende materialer, spesielt metallsmelter, med et stengelegeme som er dreibart anordnet i en stator og forsynt med en gjennomstrømningsåpning som kan lukkes ved dreining og som trenger gjennom det dreibare stengelegemes mantel-flate. i

Stengeanordninger for smeltede, flytende materialer

skal i løpet av en rekke åpnings- og stengebevegelser og i nærvær av en smelte som har høy temperatur, sikre tetthet .langs stengelegemets glideflater og derved gjøre det mulig med forlengede driftsperioder uten vedlikeholdsarbeider eller utskiftning av stengeorganene. Hertil kommer den vanskelighet at stengeorganene ikke under noen omstendigheter på grunn av varmeutvidelser eller forskyvninger av stengelegemene må bli slik blokkert at de ikke lenger lar seg åpne eller endog stenge selv ved høy kraftinnsats. Hertil kommer den ytterligere vanskelighet at stengedelene (stator, dreibart stengelegeme) som består av et varmebestandig, ikke-metallisk materiale, utsettes for ukontrollerte deformasjoner ved de høye arbeidstemperaturer og ikke lar seg feste i et hus ved hjelp av de midler som er vanlige for maskinkonstruksjoner.

Fra britisk patentskrift 183241 er et dreiestengsel av den ovennevnte type kjent. For en rekke smelter, spesielt lettmetallsmelter, er imidlertid anvendelse av sand og kull som stengeplugger over det dreibare stengelegeme ikke praktisk. Dessuten består risiko for at smelte kan trenge inn i spal-ten som befinner seg mellom de i forhold til hverandre dreibare stengedeler og som har varierende størrelse på grunn av varmeutvidelse, idet smeiten størknerÆtg derefter vil blokkere stengslets bevegelse.

Fra vest-tysk patentskrift 2043588 er et dreiestengsel

på en beholder for flytende smelter kjent, hvor en kjeglestump er anordnet med en gjennomstrømningskanal som strekker seg i kjeglens lengderetning og utenfor dens midte. En slik konstruksjon er bare anvendbar for et fritt utstrømmende bunn-støpegods, men ikke for de tilfeller hvor en rørledning eller en lignende anordning er stivt tilkoblet til beholderen hhv. stengselhuset på utstrømssiden.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe et egnet stengsel for smeltede, flytende materialer, idet stengslet skal gi en feilfri tetning også under innvirkning av ivarmeutvidelser og i løpet av forlengede driftsperioder og dessuten sikkert skal kunne åpnes og lukkes og hvor inn-løpet og utløpet er faste i forhold til hverandre.

Denne oppgave er løst ved hjelp av de i krav l's karakteriserende del angitte trekk.

På grunn av at stengekjeglen ikke er stivt festet når den befinner seg i sin aksiale sétestilling og dessuten hva gjelder dens dreieakse, kan varmeutvidelser som forårsaker en stillingsforandring av den ene eller den annen stenge-del, ikke bevirke fastklemming. Da dreiestengslet på grunn av dets gjennomstrømningsåpning som forløper på tvers av dreieaksen, også kan være fast innbygget mellom to anleggsdeler, f.eks. mellom en ovnsvegg og et ledningsrør, med på forhånd gitt gjensidig avstand fra hverandre, er det mulig at gjennomstrømningskanalen for smeiten valgfritt også kan innta en tilnærmet horisontal stilling, f.eks. som forbind-else mellom to faststående beholdere.

På tegningene er utførelseseksempler på oppfinnelses-gjenstanden vist. Av disse viser:

Fig. 1 et lengdesnitt gjennom dreiestengslet,

Fig. 2 på venstre side et snitt tatt langs linjen A-A og på høyre side ét snitt tatt langs linjen B-B ifølge Fig. 1, og Fig. 3 et snitt analogt med det som er vist på Fig. 1, gjennom en annen utførelsesform.

Dreiestengslet er beregnet for å skulle samarbeide med en beholder for smeltede, flytende materialer, spesielt lettmetallsmelter. Dreiestengslet har et i det vesentlige sylindrisk eller kasseformig hus 2 og rager inn i et hulrom som er avgrenset av ildfaste formstener 4 og en hullplate 3 i den ildfaste beholderforing (ikke vist). En flens 5 ut-gjør en komponent av den metalliske beholdervegg og tjener tii befestigelse av dreiestengslet. Hullplaten 3 er forsynt med en åpning 6 gjennom hvilken flytende smelte strømmer fra det over åpningen anordnede beholderrom.

I husets 2 indre befinner en stengekjegle 7 seg i form av en kjeglestump med en kjeglevinkel av ca. 30°. Denne stengekjegle 7 rager inn i en stator 8 hvis sentrale åpning er utformet som en hulkjegle, slik at en passende seteflate 9 for kjeglen 7 fås. Kjeglen 7 består fortrinnsvis av et keramisk materiale. Statoren 8 er fortrinnsvis fremsjtilt fra et varmebestandig grafittmateriale. Stengekjeglen 7 er forsynt med en sylindrisk gjennomstrømningsåpning 10 som for-løper med rett vinkel i forhold til kjeglens akse. I statoren 8 finnes også en gjennomstrømningsåpning 11 som ved tilsvarende dreiestilling for stengekjeglen 7 kan bringes på linje med kjeglens gjennomstrømningsåpning 10, slik at det fås en gjennomstrømningsforbindelse mellom åpningen 6 i hullplaten 3 og en boring 12 i et utstøpningsrør 13. Utstøpningsrøret 13 som er åpent nedentil, består av ildfast materiale og er utskiftbart festet ved hjelp av en hylse 17 og skruer 19.

Som antydet ved den stiplede linje på Fig. 1 kan også en renne eller en rørledning være flensetilkoblet istedenfor utstøpningsrøret 13.

På kjeglens 7 frontside med den mindre diameter befinner et varmeisolerende innlegg 14 seg som via en holdeplate 15 kan presses mot statoren 8 ved hjelp av skruer 16. Disse skruer 16 sitter i en husvegg 18. Lignende varmeisolerende innlegg 14' befinner seg på statorens 8 sider og til dels også avstøttet mot huset 2 via en holdeplate 15" (Fig. 2).

På oversiden er statoren 8 hhv. hele stengslet skilt fra hullplaten 3 ved hjelp av en varmebestandig tetning 20, f.eks. en keramisk fibermatte som dessuten oppviser varme-sperrevirkning. På statorens 8 motstående frontside befinner en varmeisolerende ring 22 seg i hvis åpning en mellomplate 24 rager inn med radial klaring. Denne mellomplate 24 ligger an mot kjeglens 7 frontside 26, og for å overføre dreiebevegelsen er tre sylindriske skiver 28 som hver er forskutt med 120° i forhold til hverandre, til stede som hver griper inn i en tilsvarende utformet utsparing i stengekjeglens 7 frontside 26 og i mellomplaten 24. Skivene 28 holdes hver på plass i mellomplaten 2 4 ved hjelp aV en skrue 30. Mellomplaten er forsynt med to utsparinger 32 som befinner seg diametralt motsatt i forhold til hverandre og som fortrinnsvis er utformet som lange hull eller som en diametralt forløpende spalte. I disse lange hull 32 griper to medførerbolter 34 med sfæriske hoder inn. Disse medførerbolter 34 sitter fast i en metallisk koblingsplate 36. To ytterligere medførerbolter 35 rager henimot den annen side. Disse befinner seg i en stilling som i forhold til medførerboltene er forskutt med 90°. Dermed vil plan som legges mellom medførerboltenes 34 lengdeakser på den ene side og gjennom medførerboltenes 35 lengdeakse på den annen side,» krysser hverandre i midten av koblingsplaten 36. Medfører boltene 35 griper hver inn i en utsparing 38 i et skive-formig drivorgan 40. Disse utsparinger er fortrinnsvis likeledes utformet som lange hull eller som diametrale spalter.

De lange hull 32 og 38 hhv. de diametrale spalter for-løper på kryss i forhold til hverandre, dvs. at deres lengdeakser er forskutt med 90° i forhold til hverandre. Mellom koblingsplaten 36 og mellomplaten 24 foreligger en spalte 42 som også strekker seg rundt koblingsplatens omkrets.

En ytterligere spalte 44 foreligger mellom koblingsplaten

33 og drivorganet 40.

Drivorganet 40 er rundt sin omkrets utformet som en pinjong 46 som griper inn i tannrekken (ikke vist) for et motordrivverk. Drivorganets 40 midlere område som er vendt bort fra kjeglen 7,danner en sylindrisk lagertapp 48 som griper inn i en lagerbøssing 52 som bæres av en ringflens 50 som er festet til huset.

I drivorganet 40 befinner flere, fortrinnsvis tre, kranslignende anordnede, likt fordelte fjærbolter 54 seg som ligger an mot en ringribbe 56 på mellomplaten 24. En fjær 58 som fortrinnsvis har form av en forspent tallerkenfjærpakke, ligger an mot en ringskulder 60 på fjærbolten 54. Et sylindrisk fjærhus 62 er ved hjelp av skruer 64 forbundet med drivorganet 40. Fjærorganene 54, 58, 60 som løper rundt sammen med ■etengekjeglen 1 > sikrer at denne vil ligge tett an mot seteflaten 9.

Dreiestengslet danner én byggeenhet som i sin helhet kan være forbundet med hhv. kari løsnes fra en beholder som inne-holder en smelte, f,eks. en ovn, hhv. med renner eller rørledninger. Selve montasjen behøver ikke å være vertikal, men den kan også være liggende eller kan foreta tippebe-vegelser sammen med en støpeøse eller en lignende innretning.

Virkningsmåten er som følger:

Pinjongen 46 drives av en elektrisk, hydraulisk eller pneumatisk motor. Derved vil stengekjeglen 7 dreies i forhold til statoren 8, slik at gjennomstrømningsåpningen 10

kan innta en åpen eller lukket stilling i forhold til åpningene 11 i statoren 8. En på forhånd bestemt aksial kraft utøves ved hjelp av fjærboltene 5 4 mot stengekjeglen 7 som derved blir trykket mot seteflaten 9. Varmeutvidelser og små forskyvninger i aksial retning, f.eks. som følge av slitasje ved kontinuerlig drift, blir dermed tatt opp av fjærboltene 54 som er eftergivende opplagret.

Dersom vinkelavvik skulle inntreffe mellom pinjongens

46 dreieakse og stengekjeglens 7 dreieakse, blir disse utlignet ved hjelp av koblingen som befinner seg mellom disse og som samlet er betegnet med 31. Da medførerboltenes 34 og 35 hoder er sfærisk utformet og en spalte 42, 44 forekommer på begge sider av koblingsplaten 36, kan vinkelavvik tas opp uten at klemming av de i forhold til hverandre bevegbare deler vil oppstå. Dersom parallellforskyvninger mellom pinjongens 46 og stengekjeglens 7 dreieakser skulle forekomme, blir disse utlignet ved at medførerboltenes 34 hoder forskyver seg radialt og kryssvis i mellomplatens 24 lange hull 32 og ved at medførerboltenes 35 hoder forskyver seg radialt og kryssvis i drivorganets 40 avlange hull 38.

På denne måte vil også overlagrede vinkelavvik og parallellforskyvninger ikke hindre overføringen av dreiebevegelsen mellom pinjongen 46 og stengekjeglen 7, og det nøyaktige sete for kjeglen i statoren 8 blir sikret også ved en ikke nøyaktig reproduserbar fastholdelse av statoren i huset eller ved senere stillingsforandringer.

På Fig. 3 er en annen utførelsesform vist, idet de samme henvisningstall er blitt benyttet for de samme deler som dem som er vist på Fig. 1 og 2. Huset 2' er slik utformet at dreiestengslet lett kan bygges inn mellom avsnitt 70 av en rørledning, f.eks. for smeltet, flytende aluminium, idet ledningens foring 71 ved sin front kan tilkobles til statoren 8 på begge sider ved hjelp av et mørtelskikt eller en fiber-filtpakriing 72. Istedenfor tre kranslignende anordnede fjæranordninger 54, 58, 62 ifølge Fig. 1 er for utførelses-formen ifølge Fig. 3 bare en eneste, sentralt anordnet fjærbolt 5 4 tilstede som ved hjelp av sterkere fjærer 58, fortrinnsvis tallerkenfjærer, trykkes mot mellomplaten 24'. Dreieover-føringen fra mellomplaten 24' til stengekjeglen 7 oppnås her ved hjelp av en not- og kileforbindelse 74. Den sentrale fjæranordning 54, 58, 60 er med sin frontside anordnet i enden av en drivaksel 7 6 som er opplagret i en støtteinn-retning 50' som er fast forbundet med huset 2'. Støtteinn-retningen 50' kan samtidig motta en motor (ikke vist) som driver akselen 76. Dreiekoplingen 31' mellom akselen 76 og mellomplaten 24' er her utformet som en såkalt buetannkopling, idet akselhodet er forsynt med en buefortanning 77, og en hylse 78 som griper over akselhodet og befinner seg på mellomplaten 24<1> er forsynt med en innvending fortanning 79 med tilstrekkelig radial klaring i forhold til buefor-tanningen.

Også denne anordning tillater stillingsavvik for stengelegemene 7, 8 ved monteringen i huset 2', og dessuten også påfølgende små stillingsforandringer, uten at dette går ut over tettheten. Med den beskrevne kobling 31' kan aksiale forskyvninger av stengekjeglen 7 og parallelle forskyvninger og likeledes vinkelavvik mellom dreieaksene tas opp.

Forøvrig har den på Fig. 3 viste utførelsesform en tilsvarende oppbygning og virkningsmåte som utførelsesformen vist på

Fig. 1 og 2.

På Fig. 3 er dessuten den mulighet vist at statoren 8

kan utformes som et "kombinert" legeme for på seteflaten (tetningsflaten) 9' å oppnå spesielle egenskaper f.eks. hva gjelder slitasjefasthet, glideegenskaper, avslitningsopp-førseL eller varmeledningsevne osv. For dette formål blir statoren 8 forsynt med en kjegleformig glidehylse 8a som danner seteflaten 9 for stengekjeglen 7. Denne hylse 8a er bare løst innført som en komponent av statoren 8, men den

er sikret mot dreining, f.eks, ved hjelp av en stift 8b som befinner seg i delen 8 og som i en aksial slisse griper inn i hylsen 8a. Derved kan til enhver tid hylsen 8a som danner seteflaten skiftes ut for seg uten at hele statoren 8 må erstattes. På lignende, måte kan også stengekjeglen 7 forsynes med en glidehylse, som antydet ved stiplede linjer på Fig. 3, og selvfølgelig kan også den utførelsesform som er vist på Fig. 1 og 2 utformes på tilsvarende måte.

Claims (13)

1. Dreiestengsel for smeltede, flytende materialer, spesielt metallsmelter,med et stengelegeme som er dreibart anordnet i en stator oj oppviser en gjennomstrømninqs-åpning som lar seg stenge ved dreining og som trenger gjennom det dreibare stengelegemes.mantelflate, karakterisert ved at mellom stengelegemet (7) som er utformet som en kjeglestump, og kraftdrevne stengseldrivorganer (40,46,76) er en dreiemomentoverførende, mekanisk kopling (31,31') tilstede som belaster stengekjeglen (7) aksialt"via fjærorganer (54,58) og som tillater stillingsunøyaktigheter eller stillingsforandringer for stengekjeglen (7).

2. Dreiestengsel ifølge krav 1, karakterisert ved at koplingen (31) oppviser en mellomplate (24) som er dreieforbundet med stengekjeglens (7) frontside (26) med større diameter, og dessuten en koplingsplate (36), idet medførerorganer (34,35) er anordnet mellom koplingsplaten (36) og mellomplaten (24) på den ene side og mellom koplingsplaten (36) og et drivorgan (40) på den annen side (Fig. 1).

3. Dreiestengsel ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at minst én fjærbolt (54) som trykker mot mellomplaten (24,24'), er opplagret i drivorganet (40,76)'.

4. Dreiestengsel ifølge krav 3, karakterisert ved at flere, fortrinnsvis tre, kranslignende anordnede fjærbolter (54) er tilstede (Fig. 1).

5. Dreiestengsel ifølge krav 3, ka r; akter is- ert ved at i drivorganet (76) er en fjærbolt (54) sentralt anordnet som trykker mot mellomplaten (24') (Fig. 3) .

6. Dreiestengsel ifølge krav 1 eller 5, karakterisert ved at en mellomplate (24') som er dreieforbundet med stengekjeglens (7) frontside (26) med den større diameter, og et drivorgan (76) er utformet som en buetannkopling (31') (Fig. 3).

7. Dreiestengsel ifølge krav 2-4, karakterisert ved at drivorganet (40) er forsynt med en tannkrans (46) og en lagertapp (48) som via mellomledd (50) er avstøttet i huset (2).

8. Dreiestengsel ifølge krav 2-4, karakterisert ved at fra koplingsplaten (36) griper to medførerbolter (34) med sfærisk utformede hoder inn i utsparinger (32) i mellomplaten (24) , mens to ytterligere medførerbolter (35) med sfæriske hoder som rager bort henimot den motsatte side, rager inn i utsparinger (38) i drivorganet (40), og idet en aksial klaring i form av en spalte (42,44) befinner seg mellom mellomplaten (24) og koplingsplaten (36) såvel sem mellcm koplingsplaten (36) og drivorganet (40) for å ta opp vinkelforskyvninger av ventil-kjeglen (7).

9. Dreiestengsel ifølge krav 8, karakterisert ved at utsparingene (32,38) i mellomplaten (24) og i medførerplaten (40) er anordnet san avlange hull eller som kryssvis forløpende slisser for å utligne parallellforskyvninger mellom drivorganet (40) og ventil-kjeglen (7).

10. Dreiestengsel ifølge krav 1-9, karakterisert ved at det omfatter et metallisk stengselhus (2) som er utformet for opplagring av drivorganene (40,46,76) og er forsynt med regulerbare holdeinnretninger (15,15") for mottagelse av statoren (8),

11. Dreiestengsel ifølge krav 10, karakterisert ved at regulerbare holdeinnretninger (15,15') er anordnet på stengekjeglens (7) frontside med den mindre diameter og dessuten på siden ved siden av statoren (8).

12. Dreiestengsel ifølge krav 10, karakterisert ved at statoren (8) holdes skilt fra stengselhuset (2) hhv. holdeinnretningene (15,15') ved hjelp av varmeisolerende innlegg (14,14').

13. Dreiestengsel ifølge krav 1-12, karakterisert ved at statoren (8) og/eller stengekjeglen (7) på den kjegleflate som danner seteflaten (9) mellom begge deler, er forsynt med en løs utskiftbar, kjegleformig glidehylse (8a) som er sikret mot dreining.