NO774095L - Tilkoblingsbend for en ledning fra en elektromagnetisk pumpe, samt anvendelser herav - Google Patents

Description

"Tilkoblingsberd for en ledning fra en elektromagnetisk pumpe, samt anvendelser herav".

Den foreliggende oppfinnelse angår et tilkoblingsbend til å forbinde ledningen fra en elektromagnetisk pumpe for metallsmelter med bunnen av en lavtrykks-støpeform,såvel som forskjellige anvendelser herav.

Innen området lavtrykks-støpning er der allerede kjent et anlegg som omfatter en digel eller et forrådskar inneholdende metallsmelten som skal støpes, en elektromagnetisk pumpe som er festet til digelen og neddykket i metallsmelten, en støpeform som befinner seg på høyere nivå enn digelen og er forskutt sidelengs i forhold til denne,samt en ledning som forbinder pumpen med bunnen av formen,og som ved utgangen fra pumpen har et svakt stigende, rettlinjet parti,som bak et kne er forlenget med et stigende vertikalt parti som munner ut ved bunnen av formen. Oppfinnelsen befatter seg mer spesielt med den ende av ledningen hvor denne er forbundet med formen,såvel som forskjellige anvendelser herav. Av grunner som vil fremgå senere, utgjøres dette endeparti av et bend som nedentil slutter seg til den stigende ledningsdel fra pumpen med en flens og oventil slutter seg til inngangen til formen med en muffe som får anlegg mot en metallkonus, som utgjør det egentlige innløp til formen og undertiden betegnes som svanehals.

Oppfinnelsens gjenstand er således et tilkoblingsbend til å forbinde ledningen fra en elektromagnetisk pumpe med bunnen av en lavtrykks-støpeform og vesentlig bestående av et indre metallisk hylster som er utformet med et kne og ved endene er avsluttet med flenser, en mateledning samt et varmeisolerende organ som skiller mateledningen termisk fra det metalliske hylster,og tilkoblings-anordningen erkarakterisert vedat mateledningen, som slutter seg direkte til inngangen til formen, omfatter to elementer av forskjellig lengde, nemlig en første, keramisk ledningsseksjon utformet med kne og minst én annen, avtagbar ledningsseksjon bestående av en muffe av liten lengde.

Det første ledningselement med kneet er utført av varmeledende keramikk,mens det fjernbare ledningselement i fortsettelsen av det første er utført av et i det minste termisk isolerende, vårme-fast materiale. Mellom de to seksjoner anbringer man en tettende pakning.

Den nedre flens på det metalliske hylster slutter seg til den øvre ende av det oppstigende hylster for ledningen fra den elektromagnetiske pumpe. Den øvre flens inngår i anordningen til å spenne fast ledningens fjernbare muffe til formens innløp. Ved sammen-spenningen fås tetning mellom formens innløpskonus og den fjernbare muffe under sammentrykning av en pakning anbragt mellom disse to elementer.

Under normal drift når pumpen arbeider, blir overflaten av metallsmelten holdt i høyde med det vinkelformede,keramiske ledningsstykke i tilkoblingsbendet. Når man vil støpe et stykke, høyner man spenningen som påtrykkes pumpen. Som følge av karakteristikken av slike pumper vil metallet først stige ganske raskt og deretter mer langsomt i formen,og trykket vil fortsette å stige til en verdi svarende til avgangsmengde null. Når metallet således ikke lenger strømmer i ledningen, begynner formens innløps-konus, som på kjent måte kjøles med sirkulerende vann eller luft,

å bringe metallet til å størkne. Når pumpetrykket igjen er bragt tilbake på sin opprinnelige verdi, vil det metall som ennå befinner seg i smeltet tilstand og inneholdes i den fjernbare muffe,strømme tilbake mot pumpen, slik at det gjeninntar sin opprinnelige stilling med overflaten i høyde med det vinkelformede element.

Det metall som begynte å størkne ved inngangen til formen, fryser fullstendig og danner dødhodet.Man fjerner formens øvre del og trekker ut støpestykket. Det vil ses at den fjernbare muffe under normal drift fyller to nesten samtidige og ganske motstridende funksjoner. På den ene side gjør den det mulig å avkoble det vinkelformede stykke som er varmet opp^ termisk fra det koniske stykke som sitter ved inngangen til formen og er avkjøletf og hvori dødhodet danner seg. På den annen side vil muffen, idet den er isolerende, ikke kjøle det smeltede metall som den inneholder,så metallet ikke vil størkne, og dødhodet blir begrenset til nivået for det koniske stykke..

Imidlertid resulterer en slik i det minste tilsynelatende motstridende likevektstilstand av en regulering.

Der vil imidlertid kunne inntre et uhell som momentant endrer denne regulerte tilstand og f.eks. fører til avkjøling av metallet som skal støpes. I så fall er der fare for at metallet stivner ikke bare i det avkjølte, koniske innløpsstykke, men til og med i høyde med den fjernbare muffe. Det skal bemerkes at slike uhell ikke er hyppige,for muffen selv er oppvarmet. Under enhver omstendighet blir følgene av uhellet i dette tilfelle, takket være den foreliggende oppfinnelse, redusert til et minimum, altså til en kort-varig stans av anlegget. For det blir nok å løse fastspennings-anordningen for flensen på tilkoblingsbendetsmunning og frakoble formen. Den fjernbare muffe blir dermed direkte tilgjengelig. Man knuser den og frigjør dermed støpestykket. Den fjernbare muffe erstattes med en reservemuffe,og støpningen kan gjenopptas uten problemer.

Et slikt uhell,som ved tidligere utførelser har ført til tilstopning av bunnen av formen og av mateledningen for metallsmelten,innebærer ved anvendelse av oppfinnelsen bare en drifts-stans på noen minutter.

Det således utførte tilkoblingsbend kan benyttes til å forbinde inngangen til formen med ledningen fra en elektromagnetisk-pumpe,uansett ledningens orientering og uansett plasseringen av inngangen til formen.

Allikevel er en slik innretning spesielt gunstig i ethvert støpeanlegg hvor ledningsløpet er stigende, altså.ethvert anlegg hvor matningen skjer ved bunnen av formen. Denne matning kan da skje enten gjennom formens bunn via et sentralt innløp eller via et flerdobbelt innløp eller på siden gjennom formens underdel. I det siste tilfelle forløper tilløpsledningen eller -ledningene vertikalt og deretter på skrå i forhold til horisontalen for å lette avformningen.

Rekkevidden av den foreliggende oppfinnelse vil forstås bedre fra den følgende beskrivelse av tre utførelsesformer for et anlegg hvor oppfinnelsen benyttes.

Fig. 1 viser vertikalsnitt av et tilkoblingsbendi et lednings-

løp for matning av en form nedenfra.

Fig. 2 viser vertikalsnitt av tilkoblingsbendet for tilfellet

av dobbelt matning av en form nedenfra.

Fig. 3 viser vertikalsnitt for tilfellet av skrått oppstigende matning fra siden gjennom bunnen av formen.

På fig. 1 ses tilkoblingsbendet 1 mellom en ikke vist ledning som forutsettes beliggende nedentil og til venstre for figuren,og en lavtrykksstøpeform 2.

Tilkoblingsstykket har et metallisk ytterhylster 3, f.eks. av stål, som nedentil er avsluttet med flensen 4 for tilkobling til pumpeledningen og oventil er avsluttet med en stiv og tykk flens 5.

Tilførselsledningen 6 setter seg sammen av to stykker, nemlig et nedre stykke. 7 som har et kne, altså forløper i vinkel, og som er utført av varmeledende keramikk, f.eks. dannet av en blanding av pulver og korn av et karbid av et metall fra en gruppe IV,og en fjernbar muffe 8 som er utført av et varmefast, isolerende materiale, f.eks. en isolerende keramikk bestående av keramiske fibre dispergert i en varmefast sement. Mellom de to stykker er der innlagt en pakning 9. Ledningen er sammensatt av materialer som motstår den voldsomme korroderende virkning av metallsmelter. Det er kjent at der finnes såvel (termisk) ledende som isolerende materialer som motstår den korroderende virkning av smeltede metaller, som f.eks. aluminium. I dette tilfelle vil pakningen 9 og likeledes de øvrige pakninger som benyttes ff.eks. bestå av en filt av aluminiumoksyd.

Tilførselsledningen 6 holdes på plass innenfor det metalliske

ytterhylster 3 ved hjelp av en blokk 10 av isolerende keramikk.

Mateledningen 6 er dessuten omgitt av et metallisk hylster som er utført av rustfritt stål og setter seg sammen av to sammen-føyde sylindre 11 og 12. Dette metallhylster bærer en regulerbar varmekveil 13,som fortrinnsvis er laget av "Pyrotenax" eller et hvilket som helst annet ledende materiale som er i stand til å utholde forhøyede temperaturer uten isolasjonstap. Mellomrommet mellom hylsteret 11, 12 av rustfritt stål og ytterhylsteret 3 er utfyllt med en fylling 14 av aluminiumoksyd-fibre,som gir en meget betydelig varmeisolasjon. Fiberfyllingen 14 er ved begge ender av . stålhylsteret 11, 12 beskyttet av hylser henholdsvis 15 og 16. På sin øvre ende bærer den avtagbare muffe 8 en pakning 17. Formen 2 bæres av en tykk og udeformerbar,metallisk bunnplate 18.

Denne plate bærer den nedre formhalvdel 21,som på undersiden er fortsatt med et innvendig konisk innløpsstykke 22 som kjøles med strømmende luft i en rørkveil 23.Støpestykket 24 i formen samt dødhodet 25 er vist i grått. Den øvre formhalvdel 26 kan løftes opp med et organ 27 som ikke inngår i oppfinnelsen. Det skal bare påpekes at formens øvre halvdel 26 i alminnelighet kjøles med sirkulerende vann i kanaler 28.

Monteringen av tilkoblingsbendet skjer på kjent måte med en eksentrisk kam 30 som påvirkes av en jekk 31 for å løfte den tykke flens 5 og med en fastlagt kraft å trekke den fjernbare muffe 8

mot konusen 22 via pakningen 17, som klemmes sammen.

Under normal drift kan kjøleluftkveilen 23 utgjøres av et perforert rør som omgir konusen 22,slik at den ved hjelp av luft-^ stråler skaffer en kraftig kjøling av konusen 22. Dette fører til at bare den øverste del av metallet som inneholdes i konusen,stivner når strømningen av metallsmelten stanser. Det trykkfall som bevirkes ved hjelp av den elektromagnetiske pumpe,trekker det ikke stivnede metall ned, idet de± gir dødhodet 25 dets karakteristiske form og bringer metalloverflaten 19 ned igjen i det vinkelformede stykke 7.

I tilfellet av anormal virkemåte,hvor dødhodet ved et uhell forlenger seg ned i tilførselsledningen 6 for metallsmelten,løser man kontakten mellom det avtagbare stykke 8 og formens innløps-konus 22 ved omvendt manøvrering av jekkene 31. En endestillingsmelder 33 avbryter strømtilførselen til den elektromagnetiske pumpe. Metallsmelten strømmer tilbake til digelen. Man kan så løse tilkoblingsflensen 4, dreie tilkoblingsbendet for å frigjøre muffen 8, som forblir forbundet med konusen 22 siden denne inneholder stivnet metall - i fast forbindelse med støpestykket. Muffen 8 knuses,og støpestykket kan så trekkes ut,eller man kan kappe dødhode-forlengelsen i høyde med pakningen 17 før man frigjør støpestykket. En ny avtagbar muffe 8 settes inn i sitt leie dannet av hylsteret 12 av rustfritt stål. Man legger på en ny pakning 17. Tilkoblingsbendet 1 settes på plass igjen,og anlegget er klart til å arbeide.

Ved løsningen av koblingsflensen 4 ved nedre ende av tilkoblingsbendet frakobles strømtilførselen av en annen endestillingsmelder (ikke vist) av samme type som melderen 33 og seriekoblet med denne. Pumpen kan således ikke levere metallsmelte til ledningen med mindre tilkoblingsflensen er fastspent og tilkoblingsstykket har fast anlegg mot forminnløpet.

På fig. 2 ses et tilkoblingsbendsom gir dobbelt matning gjennom bunnen av formen,mens innretningen forøvrig i alle henseender er maken til den på fig. 1, og der er benyttet samme henvisningstall med tillegg av 100. Det metalliske ytterhylster er således betegnet med 103 i stedet for 3, tilkoblingsflensen får betegnelsen 104 osv..

Stykket 107 av ledende keramikk inneholder overflatenivået 119 av metallsmelten og får i dette tilfelle avlangt tverrsnitt. Muffen er erstattet med et massivt,sylindrisk stykke 140 .som har avlangt tverrsnitt med to kanaler 141 og 142 som har sirkelrundt tverrsnitt,og består av et ikke varmeledende,varmefast materiale. Oventil er de to kanaler utvidet for å danne to sylindriske rom 14 3 og 144, som rommer hver sin av to like, avtagbare muffer 108 og 108', som likeledes er utført av isolerende,varmefast materiale, og som får anlegg på det massive stykket 140 via hver sin pakning 117 resp. 117' av aluminiumoksyd-filt:.'; Disse muffer 108, 108' og 140 presses mot formens to innløpskonuser, 122 og 122' ved hjelp av i og for seg kjente fastspenningsorganer 130.

I dette tilfelle er det funnet gunstig å tillate en fra-kobling av stykket 107 av ledende keramikk fra stykket 109 av isolerende keramikk. Til dette formål er ytterhylsteret 103 utført i to deler 145 og 146,forbundet ved hjelp av tilstramningsorganer 147. Likeledes . er innerhylsteret av ikke-oksyderbart metall sammensatt av en første, stigende del 111, som i alle henseender svarer til stykket 11 på fig. 1, og en vertikal del 112, som kan skilles fra delen 111. Delen 111 er utstyrt med en flens 153.

Delen 112 er nedentil avsluttet med en flens 154, som får anlegg på flensen 153,og bærer oventil en flens 155.

Løsningen skjer her i planet for pakningen 109. Man kan dermed lettere få vekk de to fjernbare muffer 108 og 108'.

Fig. 3 viser skjematisk og forenklet et tilkoblingsbend. for tilfellet av samtidig matning av en form 202 gjennom to skrånende innløp 251 og 252 som fører til dannelse av et felles dødhode 225. Som tidligere er formen anbragt på et bord 218 og omfatter en nedre formhalvdel 221 og en avtagbar øvre'formhalvdel 226 . Det vil her kunne hende at de to skrånende innløp 251 og 252 er spinkle nok til at man kan betrakte de to deler av støpestykket 224 som to adskilte deler, selv om der bare blir dannet et eneste dødhode. Den felles risiko for stivning blir redusert til en risiko for stivning i den isolerende del 208 av tilkoblingsbendet for metallsmelten. Det fører til at en avtagbar muffe 208,i likhet med dem som er beskrevet foran, blir i stand til under samme betingelser å beskytte enten en samtidig støpning av to uavhengige stykker

eller en støpning av et enkelt stykke gjennom to skrånende kanaler som mater en og samme form gjennom bunnen. Det viste skjema svarer til en matning av to formhulrom. Der har også vært utført en innretning som samtidig mater tre like formhulrom som er plassert symmetrisk rundt muffen 208,og under hvis utstøpning man stadig fikk et eneste dødhode 225.

Man vil innse den store fordel som anvendelsen av et avtagbart tilkoblingsbend i samsvar med oppfinnelsen innebærer, idet det blir mulig,etter valg,å mate en enkelt form gjennom flere innganger eller å mate flere former eller også å mate en enkelt form med vertikalt innløp.

Claims (13)

1. Tilkoblingsbend til å forbinde innløpet til en lavtrykks-støpeform med en ledning til matning fra en elektromagnetisk pumpe, hvor bendets tilførselsledning, som holdes mot inngangen til formen ved hjelp av en fastspenningsanordning, utgjøres av en innvendig, varmefast mateledning omgitt av en varmeisolasjon som skiller den termisk fra et metallisk ytterhylster som er utformet med et kne og ved endene er avsluttet med flenser, karakterisert ved at formens innløpsstykke (22) under mellomlegg av en pakning (17) har anlegg mot en muffe (8), som har liten lengde og er utført av et varmeisolerende og varmefast materiale som motstår den korroderende virkning av metall-smeltene,og at muffen er fritt innkapslet i mateledningen og har støtte på den varmefaste mateledning(7)under mellomlegg av en pakning (9) samt holdes på plass ved virkningen av anordningen (31) til fastspenning av mateledningen til formen.

2. Tilkoblingsbend som angitt i krav 1, karakterisert ved at mateledningen (7) består av et keramisk materiale som motstår den korroderende virkning av smeltede metaller, som f.eks. aluminium, og samtidig motstår gjen-tagne termiske sjokk samt har stor varmeledningsevne.

3. Tilkoblingsbend som angitt i krav 1, karakterisert ved at varmeisolasjonen som skiller ledningen (7) termisk fra det metalliske ytterhylster (1), utgjøres av en fylling (14) av aluminiumoksyd-fibre, innvendig begrenset av et metallisk hylster (11, 12) som omgir ledningen • (7).

4. Tilkoblingsbend.:som angitt i krav 3, karakterisert ved at ledningen (7) oppvarmes med et motstandsvarmeelement (13).

5. Tilkoblingsbendsom angitt i krav 4, karakterisert ved at ledningen (7) og den fjernbare muffe (8) begge oppvarmes med et motstandsvarmeelement (13) båret av det metalliske hylster (11, 12) som omgir ledningen (7).

6. Tilkoblingsbendsom angitt i krav 1, karakterisert ved at pakningen (9) mellom ledningen (7) og den avtagbare muffe (8) består av aluminiumoksyd-filt.

7. Tilkoblingsbend som angitt i krav 1, karakterisert ved at pakningen (17) mellom den avtagbare muffe (8) og inngangen (22) til formen består av aluminiumoksyd-filt.

8. Tilkoblingsbend som angitt i krav 1, karakterisert ved at ledningen (7) holdes i ytterhylsteret (1) av en blokk (10) av isolerende keramikk, som under-støtter den vinkelformede ledningsdel.

9. Tilkoblingsbendsom angitt i krav 1, og bestemt for en form med to innløp, karakterisert ved at det omfatter to korte, fjernbare muffer (108. og.108')/ som rommes i to sylindriske åpninger (117; og 117') i et stykke (140)- som består av varmefast,varmeisolerende materiale og selv er innkapslet i tilførselsledningen.

10. Tilkoblingsbendsom angitt i krav 9, karakterisert ved at det vinkelformede, keramiske stykke (107) bæres av stykker (110, 110') av isolerende keramikk.

11. Tilkoblingsbendsom angitt i krav 9, karakterisert ved at dets vertikale parti er ■ oppdelt i to deler langs planet for pakningen (109).

12. Tilkoblingsbendsom angitt i krav 5, karakterisert ved at dets egne oppvarmnings-anordning (13) er regulerbar.

13. Tilkoblingsbendsom angitt i krav 12, karakterisert ved at reguleringen av tilkoblings-bendetsoppvarmning bevirker stivning av et felles dødhode (225) for en dobbeltmatning (251, 252) av en lavtrykks-støpeform (202).