DE3623609C1

DE3623609C1 - Gasspueleinrichtung

Info

Publication number: DE3623609C1
Application number: DE3623609A
Authority: DE
Inventors: Hans Rothfuss; Juergen Schnabel
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1986-07-12
Filing date: 1986-07-12
Publication date: 1988-01-21
Also published as: GB2194028A; US4779849A; JPS6320422A; FR2601472A1; GB2194028B; GB8716255D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasspüleinrichtung für ein Metallschmelzengefäß mit einem Spülstein über einer Gaszuführungsöffnung, einer Ventilanordnung mit einem Ventilkörper an der Gaszuführung und einer Meßeinrichtung für die Gasdurchflußmenge.

In der DE-OS 32 40 097 ist eine Gasspüleinrichtung beschrieben, bei der eine Lage granulatförmigen Füllmaterials vorgesehen ist. Das Füllmaterial weist einen Schmelzpunkt unterhalb der Temperatur der Schmelze auf. Gelangt nach Verschleiß des Gasspülsteins Schmelze in das Füllmaterial, schmilzt diese, wodurch sich ein Verschluß bildet, welcher einen Schmelzendurchbruch verhindert.

Es ist auch eine Gasspüleinrichtung bekannt (DE-PS 35 23 171), bei der zur Anzeige eines weitgehenden Verschleißes des Spülsteins die Tatsache ausgenutzt wird, daß sich beim Verschleiß die Gasdurchflußmenge erhöht. Auf die Anzeige einer infolge Verschleißes erhöhten Gasdurchflußmenge muß die Gaszufuhr abgeschaltet werden, da es unzweckmäßig ist, einem weitgehend verschlissenen Stein hohe Gasdurchflußmengen zuzuführen.

In der DE-OS 34 24 466 ist eine Gasspüleinrichtung beschrieben, bei der im Gasspülstein Elektroden eines elektrischen Kreises angeordnet sind. Bei erhöhter Temperatur infolge Verschleißes sollen die Elektrodenenden verschmelzen, wodurch sich der elektrische Kreis schließt. Durch eine elektrische Verschleißanzeige ist jedoch ein Weiterspülen bei einem wesentlichen Verschleiß des Spülsteins nicht erreicht. Darüberhinaus ist ungünstig, daß die Elektroden in dem Spülstein in einer Sonde angeordnet sein müssen.

In der EP-82 078 A1 ist ebenfalls eine elektrische Verschleißanzeige beschrieben. Hier soll die Metallschmelze aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit in unterschiedlichen Höhen im Spülstein angeordnete Elektroden eines elektrischen Kreises verbinden. Auch hier erhöht sich die Gasdurchflußmenge bei zunehmendem Verschleiß des Spülsteins, so daß ein Weiterspülen nach einem beträchtlichen Verschleiß nicht vorgenommen werden kann. Darüberhinaus setzt diese Anordnung voraus, daß sich um die Elektroden keine elektrisch isolierenden Schichten bilden, was in der Praxis schwer erreichbar ist.

Die DE-PS 33 41 446 beschreibt einen Gasspülstein für metallurgische Gefäße mit einem Gaszuführungsrohr, wobei in dem Gaszuführungsrohr ein beweglicher Verschlußkörper angeordnet ist, dessen Querschnitt kleiner als der Innendurchmesser des Gaszuführungsrohres und größer als der verengte Querschnitt ist, wobei der Verschlußkörper zusammen mit dem verengten Querschnitt ein Rückschlagventil bildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasspüleinrichtung vorzuschlagen, die Schmelzendurchbrüche verhindert und den Verschleiß der Gasspüleinrichtung anzeigt.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Bei einem wesentlichen Verschleiß des Spülsteins reduziert die Anordnung den Gasdurchflußquerschnitt infolge der auf sie einwirkenden erhöhten Temperatur selbsttätig. Dadurch verringert sich die Gasdurchflußmenge erheblich auf einen Minimalwert. Der Gasdurchfluß wird jedoch nicht vollständig unterbrochen. Dadurch ist es möglich, auch nach einem Verschleiß des Spülsteins noch weiterzuspülen, wobei zum Weiterspülen der Gasdruck in der an die Gasspüleinrichtung angeschlossenen Gaszuführungsleitung erhöht werden kann.

In den Unteransprüchen 2 bis 10 sind Ausbildungen der Vorrichtung nach Anspruch 1 angegeben.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist an der Gaszuführungsöffnung eine Ventilanordnung mit einem Ventilkörper angeordnet, der von einer Schmelzsicherung in einer Öffnungsstellung gehalten ist, und daß die Schmelzsicherung bei Temperaturerhöhung infolge eines Verschleißes des Gasspülsteins auf eine Resthöhe schmilzt, wodurch der Ventilkörper in Schließstellung geht, in der eine herabgesetzte Gasdurchflußmenge fließt. Auch hier wird bei einem weitgehenden Verschleiß die Gasdurchflußmenge selbsttätig stark reduziert, was mittels eines Durchflußmengenmessers zur Verschleißanzeige ausgewertet werden kann. Der Gasdurchfluß wird jedoch nur so weit herabgesetzt, daß ein Weiterspülen möglich ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Gasspülstein mit einer Ventilanordnung,

Fig. 2 einen Trägerstern der Gasspüleinrichtung nach Fig. 1 in Aufsicht,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie IV-IV nach Fig. 2,

Fig. 4 einen Gasspülstein mit einer weiteren Ventilanordnung,

Fig. 5 einen Ventilsitz der Ventilanordnung nach Fig. 4,

Fig. 6 die Gaszuführungseinrichtung mit der Gasdurchflußmengeneinrichtung,

Fig. 7 bis 10 weitere Ventilanordnungen in Teilansicht.

Die Fig. 1 zeigt einen Gasspülstein 2, der aus einem gasdurchlässigen, keramischen Material besteht. Der Gasspülstein 2 sitzt in einem Blechmantel 3. Unter dem Gasspülstein 2 ist ein Gasverteilraum 4 mit einer Gaszuführungsöffnung 5 vorgesehen.

Der Gasspülstein 2 sitzt auf einem Trägerstern 17, der auf einer gasdichten, keramischen Grundplatte 18 aufsteht. An dieser ist der Gasverteilraum 4 ausgebildet. In der Grundplatte 18 ist bei der Gaszuführungsöffnung 5 ein Ventilsitz 19 ausgeformt.

Der Trägerstern 17 weist mehrere Arme 20 und einen Außenring 21 auf. Im Zentrum des Trägerstern 17 ist eine Aufnahmehülse 22 ausgebildet. In die Aufnahmehülse 22 ist mittels einer als Schmelzsicherung wirkenden Lötverbindung 23 ein Stift 24 befestigt. An dem Stift 24 ist ein Ventilkörper 25 angeordnet, der im Ventilsitz 19 steht. Der Ventilkörper 25 besteht aus einem gasdurchlässigen, keramischen Material. Der Ventilsitz 19 ist mit einer Glasur versehen. Ebenso kann die dem Ventilsitz 19 zugewandte Oberfläche des Ventilkörpers 25 mit einer Glasur versehen sein.

Der Trägerstern 17 besteht beispielsweise aus Kupfer, Aluminium, Stahl oder Legierungen. Die Aufnahmehülse 22 kann aus dem gleichen Material bestehen, oder aus SiC, Si-Metall oder Cermets gefertigt sein. Gleiches gilt für den Stift 24. Die als Schmelzsicherung wirkende Lötverbindung 23 kann aus einem Lot bestehen. Sie kann jedoch auch von organischen Schmelz-Klebern oder anorganischen Stoffen wie As, AlF_3, MoS, NH₄Cl mit einer definierten Sublimationstemperatur bestehen. Als Glasur eignen sich beispielsweise Phosphatgläser.

Im nicht oder wenig verschlissenen Zustand des Gasspülsteins 2 hält die Lötverbindung 23 den Stift 24 so, daß der Ventilkörper 25 vom Ventilsitz 19 frei ist. Spülgas kann also ungehindert in den Gasverteilraum 4 und durch den Gasspülstein 2 strömen.

Ist der Gasspülstein 2 bis auf eine Resthöhe verschlissen, dann ist die Temperatur des gut wärmeleitenden Trägersterns 17 so angestiegen, daß sich die Lötverbindung 23 löst. Dadurch wird der Ventilkörper 25 entweder unter der Wirkung einer Druckfeder 26 oder allein durch den Gasdruck auf den Ventilsitz 19 gedrückt, so daß der Gasstrom praktisch schlagartig stark reduziert wird. Er wird nicht ganz unterbrochen, da der Ventilkörper 25 gasdurchlässig ist. Die Glasur führt zu einem Verkleben des Ventilkörpers 25 im Ventilsitz 19. Es ist dadurch eine zusätzliche Sicherung gegen einen Schmelzendurchbruch erreicht.

Die schlagartige Reduzierung der Gasdurchflußmenge zeigt der Gasdurchflußmengenmesser 7 an. Zum Weiterspülen der im Schmelzengefäß befindlichen Schmelze läßt sich der Gasdruck erhöhen. Die Gasdruckerhöhung kann am Manometer 8 überwacht werden. Über die Warneinrichtung 10 und den Druckbegrenzer ist der erhöhte Druck auf einen Maximalwert zu begrenzen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und 5 ist in den Gasspülstein 2, der auf einem Ring 27 aufsitzt, eine Aufnahmehülse 22, eingelassen. In dieser ist ein Schmelzsicherungsstift 28 angeordnet. Der Schmelzsicherungsstift 28 hält eine einen Ventilkörper bildende Kugel 29 gegen die Kraft einer Druckfeder 26 von einem Ventilsitz 30 beabstandet. Der Ventilsitz 30 ist an seinem Umfang gezahnt (vgl. Fig. 5).

Bei einem Verschleiß des Gasspülsteins 2 bis auf eine Resthöhe ist die Temperatur im Bereich der Aufnahmehülse 22 und des Schmelzsicherungsstiftes 28 so angestiegen, daß dieser die Kugel 29 freigibt, so daß sie von der Druckfeder 26 auf den Ventilsitz 30 gedrückt wird. Durch dessen Verzahnung ist sichergestellt, daß auch in der Schließstellung der Kugel 29 eine Restgasmenge zum Gasspülen 2 strömen kann, so daß bei Erhöhung des Gasdrucks ein Weiterspülen möglich ist.

Die Fig. 6 zeigt die Gaszuführungseinrichtung, die dem Gasspülkegel vorgeschaltet ist. Die Gasleitung 6 ist mit der Gaszuführungsöffnung 5 verbunden. In die Gasleitung 6 ist ein Manometer 8 angeschlossen. Dem Gasdurchflußmengenmesser 7 ist ein Druckerhöher 9 mit Druckbegrenzer vorgeschaltet. An diesem kann eine Warneinrichtung 10 angeschlossen sein. Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 7 bis 10 sind dieselben Einrichtungen 6 bis 10 vorgesehen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist an der Kugel 29 ein Stift 31 ausgebildet. Dieser ist mittels einer Lötverbindung 23 an der Aufnahmehülse 22 befestigt. Bei Temperaturerhöhung infolge Verschleißes des Gasspülsteins 2 schmilzt die Lötsicherung, so daß unter der Wirkung der Druckfeder 26 die Kugel 29 auf den gezahnten Ventilsitz 30 gedrückt wird und sich der Stift 31 in die Aufnahmehülse 22 schiebt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist anstelle der Aufnahmehülse 22 am Gasspülstein 2 ein Bolzen 32 befestigt, der eine schräge Stirnfläche 33 aufweist. Der Stift 31 der Kugel 29 weist eine entsprechend schräge Stirnfläche 34 auf. Die Stirnflächen 33, 34 sind mittels einer Lötverbindung 23 miteinander verbunden. Bei Verschleiß des Gasspülsteins 2 bis auf eine Resthöhe löst sich die Lötverbindung 23, so daß sich unter der Wirkung der Druckfeder 26 ode allein unter der Wirkung des Gasdrucks die beiden Stirnflächen 33, 34 so gegeneinander verschieben, daß sich die Kugel 29 auf den gezahnten Ventilsitz 30 setzt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ist anstelle der Schmelzsicherung eine Bimetallsicherung vorgesehen. Am Gasspülstein 2 ist eine Aufnahmehülse 22 angeordnet. An dieser ist außen ein Ende eines gebogenen Bimetallstreifens 35 befestigt. Dessen anderes Ende trägt einen Sicherungsbolzen 36, der in die Aufnahmehülse 22 eingreift und einen Anschlag für den Stift 31 der Kugel 29 bildet. Der am Sicherungsbolzen 36 anschlagende Stift 31 hält die Kugel 29 in ihrer Öffnungsstellung. Bei Temperaturerhöhung infolge Verschleißes dehnt sich der Bimetallstreifen 35, so daß der Sicherungsbolzen 36 den Stift 31 freigibt. Es setzt sich dann die Kugel 29 auf ihren Ventilsitz 30. Auch hier reduziert sich die Gasdurchflußmenge bei Verschleiß des Gasspülsteins 2 schlagartig.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 ist eine Ventilanordnung dargestellt, die als Überdruckventil arbeitet. Die Schmelzsicherung entspricht der in Fig. 8 dargestellten. Der Ventilsitz 37 ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 auf der dem Gasspülstein 2 abgewandten Seite der Kugel 29 angeordnet. Dementsprechend ist die Druckfeder 38 an der dem Gasspülstein 2 nahen Seite der Kugel 29 vorgesehen. Solange die Lötverbindung 23 fest ist, ist die Ventilanordnung voll geöffnet. Löst sich infolge des Verschleißes die Lötverbindung 23, dann drückt die Druckfeder 38 die Kugel 29 auf den Ventilsitz 37, so daß die Gasdurchflußmenge auf einen niedrigen Wert herabgesetzt wird. Die Druckfeder 38 ist so bemessen, daß die Ventilanordnung sich bei einer Erhöhung des Gasdrucks zum Weiterspülen wieder teilweise öffnet.

Claims

1. Gasspüleinrichtung für ein Metallschmelzengefäß mit einem Spülstein über einer Gaszuführungsöffnung, einer Ventilanordnung mit einem Ventilkörper an der Gaszuführung und einer Meßeinrichtung für die Gasdurchflußmenge, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (25, 29) an der Gaszuführungsöffnung (5) von einer Schmelzsicherung (23, 28) oder einem Bimetallstreifen (35) in einer Öffnungsstellung gehalten ist und daß die Schmelzsicherung (23, 28) oder der Bimetallstreifen (35) bei einer Temperaturerhöhung infolge des Verschleißes des Gasspülsteines (2) schmilzt oder ausgelenkt wird, wodurch der Ventilkörper (25, 29) in Schließstellung geht, in der eine herabgesetzte Gasdurchflußmenge fließt.

2. Gasspüleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (25) aus einem gasdurchlässigen Material besteht und in Schließstellung dicht im Ventilsitz (19) sitzt.

3. Gasspüleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper von einem gasundurchlässigen Körper (29) gebildet ist und in Schließstellung zwischen diesem und dem Ventilsitz (30, 37) ein Gasdurchlaß besteht.

4. Gasspüleinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (25) in Schließstellung mit dem Ventilsitz (19) verklebt.

5. Gasspüleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzsicherung (23, 28) zwischen einem dem Ventilkörper (25, 29) zugeordneten Stift (24, 31) und einer am Gasspülstein (2) angeordneten Aufnahmehülse (22) vorgesehen ist.

6. Gasspüleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmehülse (22) an einem Trägerstern (17) für den Gasspülstein (2) ausgebildet ist.

7. Gasspüleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzsicherung (23) zwischen einem dem Ventilkörper (29) zugeordneten Stift (31) und einem am Gasspülstein (2) befestigten wärmeleitenden Bolzen (32) vorgesehen ist und daß die Schmelzsicherung (23) zwischen schrägen Stirnflächen (33, 34) des Bolzens (32) bzw. des Stiftes (31) angeordnet ist.

8. Gasspüleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzsicherung von einem Schmelzsicherungsstift (28) gebildet ist, der den Ventilkörper (29) in der Öffnungsstellung hält.

9. Gasspüleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (26) den Ventilkörper (25, 29) in Schließstellung in Richtung der Gasströmung auf den Ventilsitz (19, 30) drückt.

10. Gasspüleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (38) den Ventilkörper (29) in Schließstellung entgegen der Richtung der Gasströmung auf den Ventilsitz (37) drückt.