DE3842121A1 - Drehverschluss fuer schmelzfluessige werkstoffe, insbesondere metallschmelzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehverschluß für schmelzflüssige Werkstoffe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei ortsfesten oder kippbaren Schmelzegefäßen wie z.B. Warmhalte­ oder Schmelzöfen für Nichteisenmetalle sind sogenannte Stichloch­ verschlüsse üblich, bei denen eine Anstichöffnung von außen mit­ tels einem Stopfen manuell geöffnet bzw. verschlossen wird. Sol­ che Verschlüsse sind zwar recht einfach, jedoch zum Bedienen mühsam und nicht ungefährlich, weil um den Stopfen herum häufig Schmelze erstarrt und die keramischen Teile "verklebt". Außer­ dem sind Stopfenverschlüsse praktisch nicht regulierbar und es entsteht beim Abstich ein unregelmäßiger, oft "sprudelnder" Strahl, welcher die Schmelzequalität beeinträchtigt.

Ein gattungsgemäßer Drehverschluß ist aus der DE-OS 33 42 836 bekannt. Bei jener Konstruktion verläuft der Durchflußkanal senk­ recht zur Kegel-Drehachse diametral durch den Verschlußkörper und wird im Stator durch geschlossene, ebenfalls diametrale Boh­ rungsabschnitte fortgesetzt. Ein solcher Verschluß eignet sich allenfalls für den Einbau zwischen Abschnitte einer Rohrleitung, die beidseits am Stator fest anzuschließen sind. Beim Einbau als Abstichverschluß an einem Gefäß ergibt sich dagegen eine ungünstige Lage für den Drehantrieb des Verschlußkörpers, wo­ durch eine aufwendige mechanische Einbau- und Antriebskonstruk­ tion erforderlich wird, die zudem starker Hitzebelastung ausge­ setzt ist.

Bei einem weiteren, für den Abstich von Schmelzegefäßen bestimm­ ten Drehverschluß gemäß DE-OS 33 06 670 ist der konische Ver­ schlußkörper als Hohlkörper mit radialer Eintrittsbohrung ausge­ bildet, an welchem ein durch die Gefäßauskleidung verlaufendes Abflußrohr angeformt ist. Hierbei ist nachteilig, daß der Dreh­ antrieb des Verschlußkörpers über das langgestreckte, keramische Rohr erfolgen muß; bei einem Bruch oder Festsitzen des Rohres wird der Verschluß somit unbedienbar. Außerdem ist bei dieser Anordnung ein Weiterleiten der aus der Rohrmündung austretenden Schmelze "unter Niveau" nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drehverschluß der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dessen Einbau am Schmelzegefäß sich günstige Verhältnisse sowohl für den Drehantrieb als auch bezüglich Strömungsverlauf der abfließenden Schmelze ergeben. Diese Aufgabe wird durch eine Verschlußgestaltung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Indem dadurch die Schmelze zwischen den die Drehachse des Verschlußkörpers schneidenden Außenflächen des Statorkörpers geführt wird, ergibt sich ein Einbau am Gefäß derart, daß der Drehantrieb auf einfa­ che Weise von der Außenseite her erfolgen kann. Der Abfluß aus dem Durchflußkanal läßt sich strömungsgünstig in eine festste­ hende, an die Gefäßwand anschließende Rinne o.dgl. überleiten. Außerdem ist der Eingangsbereich des Verschlußes - und zwar so­ wohl der Statorteil wie auch der drehbare Verschlußkörper - dauernd der Hitze des Schmelzebades im Gefäß ausgesetzt und ent­ sprechend beheizt, wodurch ein selbstöffnender Abfluß beim Öff­ nen des Verschlusses gewährleistet ist.

Verschiedene zweckmäßige weitere Ausgestaltungen des Erfindungs­ gegenstandes sind in den Ansprüchen 2 bis 6 angegeben. Nachste­ hend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dreh­ verschlusses als Auslaufverschluß eines Schmelzegefäßes in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch den Drehverschluß und das Gefäß in der Öffnungsstellung, und

Fig. 2 ist eine Stirnansicht zur Fig. 1 von der Außenseite gesehen (einzelne Teile zwecks deutlicherer Darstellung weggebrochen).

Der Drehverschluß 10 für schmelzflüssige Werkstoffe nach Fig. 1 und 2 ist in Bodennähe eines Schmelzegefäßes 1 in dessen feuer­ feste Ausmauerung 2 eingebaut; beim Schmelzegefäß 1 kann es sich beispielsweise um einen Warmhalte- oder Schmelzofen für Nicht­ eisenmetalle, z.B. Aluminiumlegierungen, handeln. Im Stahlmantel 3 ist für den Einbau des Verschlusses eine Aussparung 4 vorge­ sehen.

Der in der Auskleidung 2 des Gefäßes eingemörtelte Stator 11 des Verschlusses 10 sowie der darin drehbare Verschlußkörper 21 in Form eines Kegelstumpfes sind aus geeignetem feuerfestem Material gefertigt. Der Verschlußkörper 21 sitzt mit seiner Mantelfläche 25 dicht in einer entsprechenden konischen Sitzfläche des Stators 11. An der Außenseite des Verschlusses 10 befindet sich koaxial zur Drehachse 20 des Verschlußkörpers ein Drehbolzen 30, welcher mit einem als Vierkant geformten Ende 31 in eine passende Ausnehmung in der großen Kegelstumpf-Fläche 22 eingreift. Eine Traverse 7 greift mit einer mittleren Bohrung über den Bolzen 30 und liegt auf dessen Schulter 36 auf. Indem die Traverse 7 z.B. mittels Schrauben 8 an der Gefäßwand befestigt ist, wie in Fig. 2 ver­ einfacht dargestellt, hält sie den Bolzen 30 im Eingriff mit dem Verschlußkörper 21, wodurch dieser in der Sitzfläche des Stators 11 geführt und zentriert ist.

Quer durch den Verschlußkörper 21 verläuft ein Durchflußkanal 24, welcher in den Fig. 1 und 2 in der Öffnungsstellung darge­ stellt ist. Durch Drehung des Verschlußkörpers um vorzugsweise 90° wird der Durchflußkanal 24 in die Schließstellung gebracht, welche in Fig. 2 strichpunktiert angedeutet und mit 24 a bezeich­ net ist. Für den Drehantrieb des Verschlußkörpers 21 ist ein Hebel 34 vorgesehen, welcher über Schlüsselflächen 32 mit dem Drehbolzen 30 drehfest verbunden und auf diesem mittels einer Schraube 33 gesichert ist. Die Betätigung des Hebels 34 erfolgt vorzugsweise mechanisch, z.B. über eine angelenkte Stange 35 von einem hydraulischen Kolben/Zylinder-Aggregat (nicht darge­ stellt). Die Richtung des Hebels 34 in der Schließstellung ist in Fig. 2 strichpunktiert eingetragen und mit 34 a bezeichnet.

Der Durchflußkanal 24 wird vorzugsweise, wie dargestellt, durch eine gerade Bohrung gebildet, welche die Drehachse 20 des Ver­ schlußkörpers unter einem schiefen Winkel schneidet. Wesentlich ist, daß der Durchflußkanal 24 zwischen zwei Mündungen 26, 27 in der Mantelfläche 25 verläuft, welche Mündungen in Richtung der Drehachse 20 versetzt sind; vorzugsweise sind die Mündungen 26 und 27, wie aus Fig. 1 ersichtlich, den beiden Kegelstumpf- Flächen 22 bzw. 23 des Verschlußkörpers 21 benachbart.

Am Stator 11 geht von jeder der beiden gegenüberliegenden, die Drehachse 20 schneidenden Außenflächen 12 und 13 eine Ausnehmung 14 bzw. 15 aus. Die Ausnehmungen 14 und 15 sind so angeordnet, daß in der Öffnungsstellung des Verschlusses die Ausnehmung 14 mit der Mündung 26 und die Ausnehmung 15 mit der Mündung 27 des Durchflußkanals 24 kommuniziert. Dadurch besteht für den Ab­ stich ein durchgehender Strömungsweg vom Innern des Gefäßes 1 über die Ausnehmung 15, Mündung 27, Strömungskanal 24, Mündung 26 und Ausnehmung 14. Außen am Gefäß 1 schließt an die Aus­ nehmung 14 eine Rinne 6 dicht an. Bei geeigneten Abflußbedingun­ gen und Gestaltung der Rinne 6 ist es möglich, daß die über den Kanal 24 abfließende Schmelze unter das Schmelzeniveau in der Rinne 6 direkt und ohne freien Fall eingeleitet wird.

Die Anordnung wird zweckmäßigerweise so getroffen, daß die grosse Kegelstumpf-Fläche 22 des Verschlußkörpers 21 die An­ triebsseite bildet, während die kleine Kegelstumpf-Fläche 23 im Betrieb ständig der im Gefäß 10 enthaltenen Schmelze ausgesetzt ist; indessen ist grundsätzlich auch die umgekehrte Anordnung denkbar. Ferner ist es zweckmäßig, die "Breite" der beiden Aus­ nehmungen 14 und 15 verschieden zu bemessen, so daß sie über verschieden große Drehwinkel des Verschlußkörpers 21 mit den betreffenden Mündungen 26, 27 kommunizieren. Aus Fig. 2 ist er­ sichtlich, daß die antriebseitige Ausnehmung 14, d.h. die aus­ gangsseitige, unten liegende Ausnehmung, "breiter" ist als die andere Ausnehmung 15. Beim Schließen des Verschlusses ist dann in einer Zwischenstellung des Verschlußkörpers (Stellung 24 b des Kanals, Fig. 2) die eingangsseitige Kanalmündung 27 bereits nicht mehr in Verbindung mit der Ausnehmung 15, d.h. von der Schmelze abgetrennt, während die auslaufseitige Mündung 26 noch mit der Ausnehmung 14 kommuniziert. Dadurch entleert sich der Kanal 24 beim Schließen vollständig und bleibt für den nächsten Abstich frei. In der Schließstellung bleibt die Ausnehmung 15 mit Schmelze gefüllt und die Kegelstumpf-Fläche 23 und damit der nahe Bereich des Durchflußkanals 24 dauernd von der Schmelze im Gefäß 1 be­ heizt, so daß die Gewähr besteht, daß beim Öffnen des Ver­ schlusses die Schmelze frei abfließen kann.

Es kann zweckmäßig sein, den Drehverschluß in Abweichung vom dargestellten Ausführungsbeispiel so zu gestalten, daß die Ke­ gel- bzw. Drehachse 20 - und entsprechend natürlich die Achse der Sitzfläche im Stator 11 - nicht senkrecht, sondern schief zu den Außenflächen 12 und 13 des Stators stehen. Bei Neigung der Achse 20 gegen die Innenseite des Gefäßes kommen dadurch die Ausnehmung 15 und die Kanalmündung 27 tiefer zu liegen.

Beim dargestellten Einbau des Verschlusses kann das Gefäß 1 über den Verschluß nicht vollständig entleert werden, sondern es bleibt ein Schmelze-Sumpf bestehen, was aus betrieblichen und metallurgischen Gründen oft erwünscht ist. Für Unterhaltsarbei­ ten am Verschluß, beispielsweise Ersatz des Verschlußkörpers, ist es dann zweckmäßig, wenn das Gefäß nach hinten gekippt wer­ den kann, damit der Verschluß vom Schmelze-Sumpf frei bleibt.

Es ist aber auch möglich, den Drehverschluss am Gefäßboden mit vertikaler Drehachse einzubauen. Bei Bedarf kann dann das Gefäß über den Verschluß vollständig entleert werden.

Der Durchflußkanal 24 muß nicht notwendigerweise als Bohrung mit rundem Querschnitt ausgeführt sein; ein Kanal mit z.B. ellipti­ schem Querschnitt - wobei die große Querschnitt-Achse in einer die Drehachse 20 enthaltenden Ebene liegt - würde einen größeren Durchflußquerschnitt ohne Vergrößerung des für die Schließung erforderlichen Drehwinkels ergeben.

Claims (11)

1. Drehverschluß für schmelzflüssige Werkstoffe, insbesondere Metallschmelzen, mit einem als Kegelstumpf ausgebildeten Ver­ schlußkörper, welcher drehbar in einem Stator angeordnet ist und einen durch Drehung in eine Schließstellung und eine Öff­ nungsstellung bringbaren Durchflußkanal enthält, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Durchflußkanal (24) des Verschlußkörpers (21) zwischen zwei in Richtung der Drehachse (20) versetzten Mün­ dungen (26, 27) in der Mantelfläche (25) verläuft und der Stator (11) zwei von gegenüberliegenden, die Drehachse (20) schneidenden Außenflächen (12, 13) ausgehende Ausnehmungen (14, 15) aufweist, welche in der Öffnungsstellung mit je einer der genannten Mün­ dungen (26, 27) kommunizieren.

2. Drehverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen (26, 27) des Durchflußkanals (24) den Kegel­ stumpf-Flächen (22, 23) des Verschlußkörpers (21) benachbart sind.

3. Drehverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Durchflußkanal (24) gerade und die Drehachse (20) schiefwinklig schneidend verläuft.

4. Drehverschluß nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Ausnehmungen (14, 15) im Stator (11) über verschieden große Drehwinkel des Verschluß­ körpers (21) mit den betreffenden Mündungen (26, 27) kommunizie­ ren.

5. Drehverschluß nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die große Kegelstumpf-Fläche (22) des Verschlußkörpers (21) als Antriebsseite und die kleine Kegel­ stumpf-Fläche (23) zum Einbau mit Schmelze-Berührung bestimmt ist.

6. Drehverschluß nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die antriebseitige Ausnehmung (14) über den größeren Drehwinkel kommuniziert als die schmelzeseitige Aus­ nehmung (15).

7. Als Kegelstumpf ausgebildeter Verschlußkörper (21) für einen Drehverschluß nach Anspruch 1, mit zur Mantelfläche (25) ko­ axialer Drehachse (20) und einem Durchflußkanal (24), dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Durchflußkanal (24) zwischen zwei in Rich­ tung der Drehachse (20) versetzten Mündungen (26, 27) in der Man­ telfläche (25) verläuft.

8. Verschlußkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen (26, 27) den Kegelstumpfflächen (22, 23) des Körpers jeweils benachbart sind.

9. Verschlußkörper nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußkanal (24) gerade und die Drehachse (20) schiefwinklig schneidend verläuft.

10. Stator mit einer konischen Sitzfläche zur Aufnahme eines Ver­ schlußkörpers (21) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (11) zwei von gegenüberliegenden, die Drehachse (20) schneidenden Außenflächen (12, 13) ausgehende Ausnehmungen (14, 15) zur Kommunikation mit den Mündungen des Verschlußkörper- Durchflußkanals (24) aufweist.

11. Stator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ nehmungen (14, 15) sich über verschieden große Umfangswinkel der Sitzfläche erstrecken.