Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do roz¬ dzielania w polu sil odsrodkowych mieszaniny skladników a szczególnie roztopionych metali, zwiazków miedzymetalicznych i/lub zuzli z zawar¬ toscia metalu, przy pomocy korpusu wirujacego zawieszonego na przegubie Cardana.Znanymi sa wirówki do metalu, w których korpus wirujacy jest zawieszony przy pomocy przegubu Cardana.W tego rodzaju wirówce ujawnionej na przyklad w opisie patentowym RFN nr 25 18 796, wsad jest wprowadzany do komory wirujacego korpusu od góry poprzez lej zasypowy wchodzacy do poosio¬ wego wirujacego przewodu rurowego. Ciekly ma¬ terial, na przyklad ciekly zuzel z zawartoscia metali zostaje przez wspólobracajace sie urza¬ dzenie kierujace doprowadzony w strone scian zbiornika odwirowujacego i jednoczesnie przyspie¬ szony w kierunku zgodnym z kierunkiem obrotów.Otwory wyladunkowe dla rozdzielonych skladni¬ ków materialu znajduja sie w dolnym koncu dzwonowatego korpusu wirujacego.W wirówce do metalu tego znanego rodzaju wy¬ stepuja w praktyce trudnosci z zachowaniem nie¬ zbednego, scisle równomiernego, doprowadzania wsadu. Mieszanina cieklego metalu z zuzla musi byc wprowadzana od góry, na przyklad z kadzi odlewniczej, przy czym material wpada na urza¬ dzenie kierujace znajdujace sie we wnetrzu kor¬ pusu wirujacego ze znacznie za duza energia kine- lf 29 30 tyczna. Ponadto zachodzi uciazliwa koniecznosc by znana wirówke szczególnie w obszarze otworów wyladowczych wykladac gazoszczelnie lub przy¬ najmniej by ja prowadzic przy zastosowaniu gazu obojetnego lub redukcyjnego, a to dlatego, aby zapobiec ponownemu utlenianiu odwirowanych goracych czastek metali.Zadaniem wynalazku jest takie uksztaltowanie i umieszczenie wirówki do metalu, by mogla ona byc bez pomocy urzadzen ladujacych lub klopotli¬ wych sposobów ladowania zatapiana w kapieli skladajacej sie z roztopionej mieszaniny metali i zuzla, na przyklad w kadzi odlewniczej i by ta wirówka byla dostosowana do specjalnych warun¬ ków eksploatacyjnych istniejacych w hutnictwie.Zadanie zostalo wedlug wynalazku rozwiazane przez to, ze korpus wirujacy w swoim dolnym obszarze ma wspólosiowy otwór tak umieszczony, ze znajduje sie on ponizej lustra rozdzielanego materialu, a w swoim górnym obszarze ma otwory do wydalania rozdzielonych skladników, przy czym odstep tych otworów od osi obrotu jest wiekszy od promienia otworu wspólosiowego. Dzieki po¬ wyzszemu, zapewnia sie skierowany do góry war¬ stwowy przeplyw odwirowanego materialu.W korzystnym rozwiazaniu, wirujacy korpus jest zaopatrzony w centralny wal wydrazony.Wal ten, w dolnym obszarze korpusu wirujacego moze stanowic rure nurkowa. W takim rozwia¬ zaniu jest korzystnym jesli wydrazony wal, przy- 110 8243 110824 4 najmniej w tym obszarze gdzie stanowi on rure nurkowa, jest otoczony plaszczem chlodzacym.W dalszym rozwinieciu rozwiazanie wedlug wy¬ nalazku przewiduje, ze wydrazony wal ma kosz wsporczy, na którym jest osadzony korpus wiru¬ jacy.Korzystnym jest wówczas, jesli równiez i kosz wsporczy, przynajmniej w wiekszej swojej czesci jest otoczony plaszczem chlodzacym. Mozna przy tym skorzystac z faktu, ze korpus wirujacy co najmniej czesciowo moze stanowic plaszcz chlo¬ dzacy.Korzystne rozwiazanie tego ukladu, przewiduje ponadto, ze przestrzenie objete plaszczami chlo¬ dzacymi sa dolaczone do przewodów doplywowych i odplywowych dla czynnika chlodzacego.Przewidziano przy tym, ze rura nurkowa jest polaczona z wnetrzem korpusu wirujacego kana¬ lami, celowo przebiegajacymi w przyblizeniu wzdluz promieni.W dalszym rozwiazaniu urzadzenia, przewidziano, ze prowadzenie czynnika chlodzacego odbywa sie w taki sposób, ze czynnik chlodzacy w obszarze zanurzenia korpusu wirujacego pobiera cieplo i co najmniej czesciowo przenosi je na te obszary scian korpusu wirujacego, które stykaja sie z odwiro¬ wywanym materialem. W ten sposób zapobiega sie osadzeniom na scianach bebna odwirowujacego.Nieskomplikowane alternatywne rozwiazanie wi¬ rówki do metalu wedlug wynalazku cechuje sie tym, ze korpusem wirujacym jest pusty korpus rozszerzajacy sie od dolu do góry. Celowo, otwór w korpusie wirujacym ma w obszarze zanurzenia, kolnierz wywiniety do wewnatrz.Ponadto, wewnatrz otworu w korpusie wiruja¬ cym moze byc umieszczony w obszarze zanurzenia element kierujacy przeplywem.Zarówno skierowany do srodka kolnierz, jak i element kierujacy przeplywem wywieraja ko¬ rzystny wplyw na znaczne poprawienie skutecznosci zasysania wirówki do metalu, nawet przy niewiel¬ kim jej zanurzeniu w roztopionej kapieli.Mozna przy tym, ze wzgledu na duze obciazenie ustnika wirówki, korzystnie spowodowac, ze korpus wirujacy jest w obszarze zanurzenia wyposazony w ustnik z odpornego na temperature, korozje i scieranie materialu, korzystnie ceramicznego.Tego rodzaju ustnikiem moze byc na przyklad ksztaltka grafitowa lub ksztaltka ze spiekanego, odpornego tlenku metalu lub innego podobnego materialu.Celowe uksztaltowanie korpusu wirujacego mozna wreszcie uzyskac przez to, ze sklada sie on. z kilku warstw, przy czym warstwa wewnetrzna wyko¬ nana z.materialu odpornego na zar i korozje jest otoczona warstwa izolacyjno-wsporcza, która z kolei opiera sie o zewnetrzny plaszcz przejmujacy sily promieniowe..Przedmiot wynalazku zostanie blizej objasniony w przykladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wirówke z wydrazonym walem w przekroju poosiowym, fig. 2 — wirówke z pustym wewnatrz korpusem rozszerzajacym sie od dolu do góry, w przekroju poosiowym, fig. 3 — dolna ^ czesc korpusu wirujacego ze' szczególowo pokaza¬ nym ustnikiem w przekroju poosiowym.Na ramieniu wysiegnika 1, przestawianym pio¬ nowo i poziomo, jest umieszczony naped 2 oraz przegub Cardana i zalozyskowanie 3 wydrazonego walu 4 wirówki 5. Wirujacy korpus 6 wykonany ze specjalnego tworzywa odpornego na zar, korozje i scieranie otacza wydrazony wal 4 oraz umieszczo¬ ny na tym wale kosz wsporczy 7, tworzac plaszcz chlodzacy w postaci plaszcza podwójnego 8. Wydra¬ zony wal 4, w dolnym obszarze 9 stanowi rure nurnikowa 10, która swoim wspólosiowym otwo¬ rem 41 jest zanurzona ponizej lustra roztopionego metalu 11. Roztopiona kapiel metalowa 11, która na przyklad znajduje sie w kadzi odlewniczej 13 moze byc mieszanina skladajaca sie w 98,5% z zuzla i w l,5°/o z metalu. Jest to oczywiscie tylko przy¬ klad pokazujacy szeroka skale mozliwych zasto¬ sowan.Dolny odcinek 9 wydrazonego walu 4, stanowiacy rure nurnikowa 10 jest, podobnie jak kosz wspor¬ czy 7 otoczony podwójnym plaszczem 14 stanowia¬ cym plaszcz chlodzacy. Przestrzenie 15 wzgl. 16 pomiedzy wydrazonym walem 4 i plaszczem chlo¬ dzacym 8 i odpowiednio 14 sluza do przepuszczania czynnika chlodzacego. W przedlozonym wypadku, czynnikiem chlodzacym jest powietrze doprowa¬ dzane przewodem sprezonego powietrza 17 do otworu 18 w górnej czesci wydrazonego walu 4.Powietrze chlodzace wchodzi w miejscu 19 do prze¬ strzeni pomiedzy wewnetrzna czescia plaszcza chlodzacego 20 a wydrazonym walem 4, w dolnym koncu 21 wydrazonego walu 4 zawraca do góry, przeplywa przez przestrzen 16 pomiedzy zewnetrz¬ nym plaszczem chlodzacym 22, a wydrazonym walem 4 oraz koszem wsporczym 7, poprzez otwory 23 na obwodzie kosza wsporczego 7 wplywa do wewnetrznej przestrzeni 15 pomiedzy plaszczem chlodzacym 8, a koszem wsporczym 7, przeplywa wzdluz wewnetrznych scian korpusu wirujacego 6 i wreszcie poprzez przestrzen 24 pomiedzy wydra¬ zonym walem 4 a plaszczem chlodzacym 25 opu¬ szcza w miejscu 26 system chlodzacy.Powietrze chlodzace, które wpada w miejscu 19, w swojej drodze wokól dolnego konca 21 wydra¬ zonego walu 4 jest nagrzewane prawie ze do otwo¬ rów 23, przez pokryte roztopiona kapiela metalowa obszary scian plaszcza chlodzacego 14, 22. Pod¬ grzane powietrze chlodzace staje sie czynnikiem cieplnym, który oddaje cieplo do wewnetrznych obszarów sciennych korpusu wirujacego 6 i przez to je podgrzewa. Jest to wazne, poniewaz zapewnia doprowadzenie do wewnetrznych obszarów scien¬ nych korpusu wirujacego 6 ilosci ciepla wystarcza¬ jacej do zapobiegniecia tworzeniu sie krzepnacych narosli na przyklad przy unieruchomionej wirówce.Glebokosc zanurzenia wirówki w roztopionej ka¬ pieli metalowej 11 oznaczono przez T..Ponadto, na fig. 1 przedstawiono zasadniczo zna¬ ne funkcjonalne uksztaltowanie wirówki do metalu z otworami 27 do odwirowywania lekkiego sklad¬ nika oraz z pierscieniem odwirowywujacym 28 do wyladowywania ciezkiego skladnika, który jest przyjmowany przez rynne wychwytujaca 29, pod-110 824 6 czas gdy dla lekkiego skladnika przewidziano ochronna sciane rozbryzgowa 30.Równiez i to rozwiazanie podano tylko tytulem przykladu dla wyjasnienia istoty dzialania wyna¬ lazku. Warunkiem podstawowym, który dla dzia¬ lania wirówki zanurzeniowej musi byc spelnionym jest to, by odstep E otworów 27 i 28 od osi obrotu R byl wiekszy od promienia H otworu centralnego 41.W czasie eksploatacji, wirówka 5 wraz z ramie¬ niem wysiegnika 1, który moze byc zamontowany na przyklad na niepokazanym podwoziu, jest do¬ stawiana do kadzi odlewniczej 13, po czym zostaje tak opuszczona, ze jej rura nurkowa 10 zanurza sie pod lustro 12 kapieli metalowej 11. W czasie tej czynnosci wirówka 5 normalnie jest wylaczona.Po osiagnieciu przez wirówke polozenia roboczego w kapieli metalowej, poprzez przewód 17 zostaje doprowadzone sprezone powietrze, które jako po¬ wietrze chlodzace wchodzi w miejscu 19 i plynie na opisanej drodze wokól dolnego konca 21 wydra¬ zonego walu 4, przez przestrzenie 16, 15 i pomiedzy obszarami plaszcza chlodzacego 14, 22, 8 a wydra¬ zonym walem 4 i koszem wsporczym 7. Powietrze przy tym sie ogrzewa chlodzac obszary scienne rury nurnikowej 10 i nagrzewajac obszary scienne korpusu wirujacego 6.Podczas zanurzania wirówki 5, material wplywa poprzez wspólosiowy otwór 41 do rury nurnikowej 10, w której wnetrzu 31 unosi sie az do poziomu lustra kapieli 12. W ten sposób, kanaly 32, które lacza wewnetrzna przestrzen 31 rury nurnikowej 10 z korpusem wirujacym 6, zostaja zatopione i umo¬ zliwiaja wprowadzenie materialu do wnetrza kor¬ pusu wirujacego 6. Jak to juz wspomniano, korpus wirujacy 6 zostal uprzednio podgrzany do tempe¬ ratury jedynie niewiele mniejszej od temperatury kapieli metalowej 11 przez przeplyw czynnika chlodzacego. Teraz wirówka zostaje- przy pomocy napedu 2 wprawiona w ruch obrotowy co wyzwala w znany sposób czynnosc rozdzielania.Przez niepokazane, ale dla kazdego specjalisty zrozumiale srodki, mozna uzyskac prawidlowe do¬ zowanie doprowadzanego wsadu. Na przyklad mozna to uzyskac przez glebsze lub plytsze zanu¬ rzenie wirówki w kapieli metalowej. Na dozowanie doplywu mozna takze wplywac przez zmiane srednic na przyklad otworu srodkowego 41 lub odpowiednio otworów 27 i 28. Ponadto, tak jak to pokazano w przykladzie, wnetrze 31 rury nurni¬ kowej 10 moze wykazywac stozkowe zwezenie przebiegajace od dolu do góry przez co mozna hamowac w polu grawitacyjnym doplyw materialu.Inne rozwiazanie wirówki do metalu przedsta¬ wiono na fig. 2. Tu, korpus wirujacy 6 jest kor¬ pusem wydrazonym, który od swego dolnego obszaru 33 az do swego górnego obszaru 34 roz- sezrza sie stozkowo. W dolnym obszarze 33 korpusu wirujacego 6 znajduje sie otwór wspólosiowy 41 zanurzany w kapieli metalowej 11. W górnym obszarze 34 sa umieszczone w znany sposób obydwa kolnierze spietrzajace 35 i 36, które spietrzaja od-' wirowywany material i jednoczesnie, które tworza otwory do odprowadzania fazy ciezkiej i fazy lek¬ kiej. Równiez i w tym rozwiazaniu korpusu wiru¬ jacego 6, musi byc spelniony warunek, ze odstep E, E' otworu 35, 36 do odprowadzania jednej z faz jest wiekszy od promienia otworu srodkowego 41.Na rysunku, zarówno zalozyskowanie przegubowe 3 jak i naped 2 przedstawiono jedynie schema- 9 tycznie. Korpus wirujacy 6 jest zawieszony na krótkim wale wydrazonym 4. W dolnym obszarze 33 korpusu wirujacego 6 mozna rozpoznac kolnierz 42 skierowany do srodka. W ustniku 37 jest umie¬ szczony prostownik przeplywu 43 na przyklad 1Q w postaci blaszki ustawionej wzdluz przekatnej w obszarze wlotu. Prostownik ten sluzy do nadania przyspieszenia wirowego wplywajacemu materia¬ lowi i wspomaga ruch materialu od dolnego obszaru 33 do obszaru górnego 34 wbrew sile ciezkosci. u W przedlozonym przykladzie uproszczonej wersji wirówki, jej glebokosc zanurzenia T pod lustrem kapieli 12 moze byc bardzo niewielka.Fig. 2 przedstawia równiez budowev korpusu wirujacego 6 wykonanego z trzech, warstw, a mia- 21 nowicie z warstwy wewnetrznej 38 odpornej na zar, korozje i scieranie, wykonanej ze specjalnego tworzywa, otoczonej warstwa izolacyjna 39, która ze swej strony jest objeta plaszczem 40, którego zadaniem jest przejmowanie sil. promieniowych M calego ukladu wirówki.Fig. 3 przedstawia szczególy dolnego obszaru 33 korpusu wirujacego 6. Jak widac, zastosowano jako ustnik 37 ksztaltke 38 wykonana na przyklad z ma¬ terialu ceramicznego, który nie zostal jednak do¬ li kladniej okreslony. Waznym jest, by tego rodzaju ustnik 37 byl wykonany z materialu, który spel¬ nialby wysokie wymagania dotyczace odpornosci na zar, korozje i scieranie. Przez 41 oznaczono po¬ nownie srodkowy otwór, którym wirówka jest za- u nurzona w roztopionej kapieli metalowej.Przedstawione i opisane przyklady sa jedynie niektórymi z mozliwych rozwiazan, które moga byc w wieloraki sposób zmieniane konstrukcyjnie. Te i podobne rozwiazania objete sa jednak przedmio- 40 towym wynalazkiem, jezeli tylko spelniaja chocby jedno z ponizszych zastrzezen patentowych.Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do rozdzielania w polu sil odsrod- 41 kowych mieszaniny skladników, a w szczególnosci roztopionych metali, zwiazków miedzymetalicznych i/lub zuzli zawierajacych metale, przy pomocy kor¬ pusu wirujacego zawieszonego na przegubie Car- dana, znamienne tym, ze korpus .wirujacy (6) w 50 swoim dolnym obszarze (9, 33) ma, wspólosiowy otwór (41) tak umiejscowiony, aby zanurzal sie on ponizej lustra kapieli (12) rozdzielanego wsadu (11), a ponadto korpus (6) w swoim górnym obszarze (34) posiada otwory (27, 28, 35, 36) do odwirowywania H rozdzielonych skladników, przy czym odstep (E, E') otworów od osi obrotu (R —R) jest wiekszy od promienia (H) otworu wspólosiowego (41). 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze korpus wirujacy (6) jest zaopatrzone w centralny 50 wydrazony wal (4). 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze wydrazony wal (4) w dolnym obszarze (9) kor¬ pusu wirujacego (6) stanowi rure nurnikowa (10). 4. Urzadzenie wedlug zastrz 3, znamienne tym, M. ze wydrazony wal (4) jest otoczony plaszczem chlo-110 824 8 dzacym (14, 20, 22) co najmniej w obszarze rury nurnikowej (10). 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze wydrazony wal (4) ma kosz wsporczy (7) na któ¬ rym jest oparty korpus wirujacy (6). 6. Urzadzenie wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze koszt wsporczy (7) jest co najmniej w wiekszosci otoczony plaszczem chlodzacym (8). 7. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze korpus wirujacy (6) jest co najmniej w czesci stanowi plaszcz chlodzacy. 8. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze objete plaszczami chlodzacymi (8, 14, 20, 22, 25) przestrzenie (15, 16) sa dolaczone do przewodów doplywowych i odplywowych (17, 26) dla czynnika chlodzacego. 9. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze rura nurnikowa (10) jest polaczona kanalami (32) z wnetrzem korpusu wirujacego (6). 10. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze kanaly (32) przebiegaja w przyblizeniu promie¬ niowo. 11. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze czynnik chlodzacy jest tak prowadzony, aby w obszarze zanurzenia (T) korpusu wirujacego (6) pobieral cieplo i przynajmniej czesciowo przeka- 10 ii 20 zywal je na obszary scienne korpusu wirujacego (6) stykajace sie z odwirowywanym materialem. 12. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze korpus wirujacy (6) jest korpusem wydrazonym, rozszerzajacym sie od dolu do góry. 13. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze otwór (41) korpusu wirujacego (6) wykazuje w obszarze zanurzeniowym (T) kolnierz (42) skie¬ rowany do wewnatrz. 14. Urzadzenie wedlug zastrz. 13, znamienne tym, ze wewnatrz otworu (41) korpusu wirujacego (6) jest w obszarze zanurzeniowym (T) umieszony element kierujacy przeplywem (43). 15. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze korpus wirujacy (6) jest w obszarze zanurzenio¬ wym (T) wyposazony w ustnik (37) wykonany z materialu zaroodpornego, a takze odpornego na korozje i scieranie, korzystnie ceramicznego. 16. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze korpus wirujacy (6) jest zlozony z kilku warstw, przy czym warstwa wewnetrzna (38) sklada sie z materialu zaroodpornego oraz odpornego na korozje i jest otoczona warstwa izolacyjno-wspor- cza (39), która sie opiera o zewnetrzny plaszcz (40) przejmujacy sily promieniowe.I, ,1 FIGI R i i ^j^r^p V OZGraf. Z.P. Dz-wo, z. 431 (115+20) 10.81 Cena 45 zl PL