用於熔融金屬脫氣的裝置的製作方法
2023-05-29 12:38:31 1
專利名稱:用於熔融金屬脫氣的裝置的製作方法
本發明涉及一項改進的、用於旋渦反應罐的注射式噴氣咀的設計，該反應罐用來使含有助熔氣體的熔融金屬脫氣。
用於熔融金屬脫氣的一項改進的方法和裝置已在授予約瑟夫.A.克勒姆納(Joseph A.Clumpner)的第4，177，066號美國專利中公開並轉讓給了本發明的受讓人。上述專利發明教導的是，使用一種由旋渦反應罐構成的裝置使熔融金屬脫氣，熔融金屬按切線方向導入反應罐中，從而在金屬由反應罐的入口到出口通過的時候，按渦流旋轉的方式流動。為了使熔融金屬在反應罐的金屬入口到金屬出口這段路徑上達到所希望的旋渦流動，要求金屬入口相對於反應罐內腔壁的布置能夠使液體按切線方向導入反應罐中。在最佳實施例中，旋渦反應罐由第一段細長的、實質上是圓柱體側壁的部分和位於該部分之下的第二段往下收縮的側壁部分組成。各助熔氣體進氣噴咀在不同高度穿入收縮壁部分，使得助熔氣體從反應罐入口到出口經過時，由於完全溶入而使氣泡的彌散達到最佳化。把各噴咀布置在收縮壁的不同高度上，使各助熔氣體噴咀依次位於距旋渦反應罐中心軸線各種不同的距離上，以使助熔氣泡有最大限度的彌散。由美國專利第4，177，066號公開的旋渦反應罐和噴咀配置的各種實施例的具體細節部分可以很容易地應用本發明改進的注射式噴氣咀的設計，並在此結合美國專利第4，177，066號說明，以供參考。
雖然上述美國專利第4，177，066號中公開的旋渦反應罐勝過一列式脫氣裝置此種公知的先有技術，但在助熔氣體噴咀的設計上遇到了不少問題。尤其是，金屬從反應罐內沿著噴咀前端周圍洩漏出來的事已有發生。其次遇到的問題是助熔氣體供給管線本身的洩漏。最後還發現，當噴咀通過內腔壁並進入到罐體本身裡面噴氣時，往往會突然不能工作。
授予約瑟夫，A.克勒姆納，並已轉讓給本發明受讓人的美國專利第4，392，636號公開了一種用於美國專利第4，177，066號公開的旋渦反應罐的注射式噴氣咀，該噴氣咀的設計包含一個固定在旋渦反應罐壁上、而且與所述罐壁內圓周線齊平的插入式噴咀。該插入式噴咀設有一個適合安裝用陶瓷或類似材料製成的噴咀錐狀前端的基座面。助熔氣體噴咀對該噴咀錐狀前端有彈性位移，用足夠的力來保持噴咀對錐狀前端以及錐狀前端對插入式噴咀的密封，以防止金屬從反應罐的助熔氣體噴咀周圍洩漏。助熔氣體噴咀藉助於噴咀螺杆組件，並在噴咀螺杆組件和助熔氣體噴咀之間使用密封墊固定在助熔氣體供應管線上。已經發現，噴咀螺杆組件在噴咀螺杆組件和助熔氣體噴咀之間的密封墊上的旋轉運動對有效的密封有害。因為旋渦反應罐是為從熔融鋁中除去氫和鹼土金屬而設計的，並且使用了諸如氯以及類似的活潑氣體，所以發展一種用於供應助熔氣體的防漏設計是必不可少的。
授予羅伯特.E.赫西(Robert E.Hershey)，並已轉讓給本發明受讓人的美國專利第4，494，735號公開了一項用於上述類型旋渦反應罐的注射式噴氣咀。該噴氣咀的設計包含一個固定在旋渦反應罐壁內、並且同罐壁內圓周線齊平的插入式噴咀。該插入式噴咀設有一個適合安裝用陶瓷或類似材料製成的噴咀的錐狀前端的基座面。助熔氣體噴咀對該噴咀的錐狀前端存在位移，用足夠的力保持噴咀對錐狀前端密封，以防止金屬從反應罐沿助熔氣體噴咀周圍洩漏。助熔氣體噴咀藉助噴咀螺杆組件固定在助熔氣體供應管線上，該螺杆組件則由接納空的噴咀的噴咀螺母組成。噴咀螺母按不旋轉方式裝在一塊壓板上，後者緊壓設置在該壓板和空的噴咀背面之間的密封墊。把一枚陽螺杆件可擰動地安裝在噴咀螺母上，使壓板對密封墊，相應的空的噴咀附加一個力，以產生不洩漏的密封。可以在壓板和陽螺杆之間設置一個彈簧墊圈，以幫助使壓板產生附加力。雖然，735號專利的噴咀裝置最初運用時沒有任何洩漏問題，但由於錐狀前端襯墊材料的毀損，過一定時間洩漏就發生。
因此，提供一種改進的注射式噴氣咀設計，使供給的氣體材料不能從供氣管線上洩漏，乃是本發明的首要目標。
使含有助熔氣體的熔融金屬在旋渦反應罐中脫氣，提供一種改進的、用於此種反應罐的注射式噴氣咀設計，是本發明的主要目的。
旋渦反應罐用於熔融金屬脫氣，其中噴咀前端周圍要消除漏氣現象，因此提供一種改進的、用於此種反應罐的注射式噴氣咀設計，是本發明特定的目的。
本發明更進一步的目標是，提供一種改進的、注射式噴氣咀設計，它具有上述各種改進性能，而且方便使用、價格適宜。
本發明的其他一些目的和優點將在下文述及。
根據本發明，前述各種目標和優點是容易達到的。
本發明包含一項改進的、用於旋渦反應罐的注射式噴氣咀設計，該反應罐用於使含有助熔氣體的熔融金屬脫氣。助熔氣體噴咀設計包含一個空心的噴咀座，它有第一段錐形長孔和第二段錐形長孔，二者用肩形部分連結;一個空心噴咀錐狀前端，按密封要求放置在所述第二段錐形長孔裡面，以形成主要的密封;一個噴咀前端墊圈安裝在所述第一段錐形長孔內，並緊貼著所述空心噴咀座所述肩形部分，藉以形成第二道密封;一個空心的、帶有肩部的噴咀前端，它具有圓柱體肩部和圓錐形的前端部分，放置在所述空心噴咀座裡面，以使所述圓錐形前端部容納在所述空心噴咀錐狀前端裡，所述肩形部分則緊貼所述噴咀前端墊圈，用以把所述墊圈夾在所述噴咀前端的肩形部分和所述噴咀座之間;輸氣管裝置固定在所述噴咀前端、用以向那兒饋送氣體以及絕緣裝置包圍在所述輸氣管外面、用以隔離所述空心噴咀座裡面的所述輸氣管。
按照本發明的最佳實施例，輸氣管周圍裝有一塊板和一段定位管子，用以把絕熱材料固定在輸氣管周圍，該絕熱材料包括第一和第二兩部分陶瓷纖維卷繞層。
本發明的裝置消除了金屬從反應罐裡面噴咀前端周圍洩漏出來的現象，防止了助熔氣體供應管線內的氣體洩漏，並且考慮到了在發生堵塞時容易更換噴咀。
圖1是本發明改進的應用於美國專利第4，177，066號公開的旋渦反應罐的噴氣咀設計最佳實施例的簡略圖。
圖2是本發明噴咀結構沿圖3的2-2線的簡略斷面圖。
圖3是固定在旋渦反應罐罐體上的噴氣咀安裝方式的正面圖。
圖4是根據本發明的噴氣咀設計各零件的分解透視圖。
關於圖1，助熔氣體噴咀設計是用旋渦反應罐10的最佳實施例示意其安裝位置，反應罐由第一級實質上是圓柱體的側壁部分12和位於圓柱體側壁部分12下方的第二級向下收縮的側壁部分14組成。前已指出，本發明的助熔氣體噴咀設計可以結合美國專利第4，177，066號公開的任何旋渦反應罐一起使用，所述旋渦反應罐的具體細節在此一併說明供參考。
許多注射式噴氣咀組件藉助安裝支架16固定於收縮壁部分14上，噴氣咀設計和安裝支架的細節將具體參照圖2至4予以詳細說明參見圖2，旋渦反應罐的收縮側壁部分14包含由合適的難熔材料製成的第一內壁18和最好用鋼製成、並同內壁18間隔開的第二外壁20。內壁18和外壁20之間所留空隙由絕熱層22填充。
內壁18上開有許多輸氣孔24，用以安放本發明的噴咀組件。每個輸氣孔24上都安裝有一個空心的噴咀座26，後者包括第一段錐形長孔28和第二段錐形長孔30，兩段之間用肩部32連結。帶有肩部的空心噴咀座可以由任何合適的陶瓷材料製成。
由合適陶瓷材料製成的中空噴咀的錐狀前端34按密封要求放置於空心噴咀座26的第二段錐形空腔30內。由合適陶瓷材料製成的噴咀前端墊圈36放於空心噴咀座26的肩部32上，並對它密封。
具有圓柱形肩部40和圓錐形前端部42的空心的、帶有肩部的噴咀前端38，放置於空心噴咀座26之中，使得圓錐形前端部42容納在中空噴咀的錐狀前端34裡，以形成防止金屬洩漏的主要密封，並且，肩部40緊貼著噴咀前端的墊圈36，用以把墊圈36夾在空心的帶有肩部的噴咀前端38的肩部部分40和噴咀座26的肩部部分32中間，以形成防止金屬洩漏的第二道密封。
氣體管44通過壓配合、陶瓷粘接或類似方式固定於設置在空心的、帶有肩部的噴咀前端38裡面的凹入處46內，以形成氣密接合。管子44在空心噴咀座26裡面被陶瓷纖維絕熱層48和圓錐體形的纖維卷繞層50所包裹。陶瓷纖維絕熱層48用圍繞管子44的平板52固定位置，該平板52則靠圍繞輸氣管44的定位管54在輸氣管上固定就位。
圓錐體形的纖維卷繞層50，最好用遇熱即膨脹的密封材料製成，以形成對金屬洩漏的第三道密封。用商標SURESEAL銷售的是一種合用的材料。它是聯合鋁業公司(Consolidated Aluminium Corp.)用於膨脹陶瓷纖維材料的商標。
詳細參見圖4，連接器56被粘接到管子44裡面，以使對輸送的助熔氣體經過的軟管58具有氣密性連結。夾持架60安放在連接器56的上面，並用螺母62固定其上。噴咀組件藉助十字形臂64安裝到反應罐10上的規定位置，而十字形臂64則靠螺母、螺栓組件66同反應罐的外壁20結合在一起。十字形臂將護罩68和彈簧70固定就位，而後兩者又通過定位板72和螺釘74固定在夾持架60上。
已經證實，應用本發明的氣體噴射咀，金屬和氣體的洩漏都被消除了。
當然，本發明不局限此外插圖、實例的說明和展示，應把它們看作僅僅是實施本發明的最好模式的例證，容許對它們的式樣、大小、零部件的配置以及操作細節作變更。更確切講，本發明旨在包括所有這些由權利要求
書確定的精神和範圍之內的各種改進。
權利要求
1.一種用於熔融金屬脫氣的裝置，其特徵在於包括一個具有一段細長的內側壁部分、一段細長的外側壁部分和中心軸線的空腔；金屬入口裝置設在第一高度上，相對於所述空腔按切線方向裝置，用於使熔融金屬按切線方向導入所述空腔內，以使所述熔融金屬從所述熔融金屬入口流入，成旋渦狀通過所述空腔；金屬出口裝置設在所述第一高度下面的第二高度上，用以從所述空腔內排出熔融金屬，以及至少一個助熔氣體入口裝置，安裝在所述第一高度下面的所述第一段細長的內側壁部分，用以把助熔氣體導入到所述空腔內，所述至少一個助熔氣體入口裝置包含一套按密封要求裝在一個孔道內的噴咀組件，該孔道設置在所述第一段細長的內側壁部分裡，其中所述噴咀組件包括一個有第一段錐形長孔和第二段錐形長孔、兩者用肩形部分連結的空心噴咀座，一個按密封要求放置在所述第二段錐形長孔裡面的中空噴咀錐狀前端，一個噴咀前端墊圈安裝在所述第一段錐形長孔內、並且緊貼著所述空心噴咀座的所述肩部、以形成密封一個有著圓柱狀肩部和圓錐形前端的中空的帶有肩部的噴咀前端，放置在所述空心噴咀座裡面，以使所述圓錐形前端部容納在所述中空噴咀錐狀前端裡，所述肩部則緊貼所述噴咀前端墊圈上，用以把所述墊圈夾在所述噴咀前端的所述肩部和所述噴咀前墊圈上，用以把所述墊圈夾在所述噴咀前端的所述肩部和所述噴咀座的所述肩部之間，用氣密方式固定在所述噴咀前端裡，用以向那兒饋送氣體的輸氣管裝置，以及包圍在所述輸氣管外面，用以隔離所述空心噴咀座裡面的所述輸氣管的絕熱裝置。
2.根據權利要求
1的裝置，其特徵在於，其中圍繞所述輸氣管裝有一塊板和一段定位管子，用以把絕熱裝置固定就位。
3.根據權利要求
2的裝置，其特徵在於，其中所述絕熱材料包括第一和第二兩部分陶瓷纖維卷繞層。
4.一套噴咀組件，其特徵在於，包括一個具有第一段錐形長孔和第二段錐形長孔，兩者用肩形部分連結的空心噴咀座，一個按密封要求放置在所述第二段錐形長孔裡面的中空噴咀錐狀前端，一個噴咀前端墊圈安裝在所述第一段錐形長孔內，並且緊貼著所述空心噴咀座的所述肩部，以形成密封，一個有著圓柱狀肩部和圓錐形前端部的空心的帶有肩部的噴咀前端，放置在所述空心噴咀座裡面，以使所述圓錐形前端部容納在所述中空噴咀錐狀前端裡，所述肩部則緊貼所述噴咀墊圈，用以把所述墊圈夾在所述噴咀前端的所述肩部和所述噴咀座的所述肩部之間，用氣密方式固定在所述噴咀前端裡，用以向那兒饋送氣體的輸氣管裝置，以及包圍在所述輸氣管外面，用以隔離所述空心噴咀座裡面的所述輸氣管的絕熱裝置。
5.根據權利要求
4的噴咀組件，其特徵在於，其中圍繞所述輸氣管裝有一塊板和一段定位管子，用以把絕熱裝置固定就位。
6.根據權利要求
5的噴咀組件，其特徵在於，其中所述絕熱裝置包括第一和第二兩部分陶瓷纖維卷繞層。
專利摘要
一項用於旋渦反應罐的噴氣嘴設計。該反應罐用來使含有助熔氣體的熔融金屬脫氣。該噴嘴設計消除了金屬從反應罐噴嘴前端周圍洩漏出來以及助熔氣體從供應管線內洩漏的現象。
文檔編號C22B9/00GK87101583SQ87101583
公開日1987年9月9日 申請日期1987年2月25日
發明者霍華德·A·麥克唐納 申請人:瑞士鋁公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan