冶金容器用的轉動移動開關和這種旋轉開關的轉子和/或定子的製作方法
2023-04-23 08:11:06
專利名稱：冶金容器用的轉動移動開關和這種旋轉開關的轉子和/或定子的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種使金屬熔體從一個冶金容器中放出的轉動移動開關，它有一個起開關體作用的軸對稱耐火轉子，轉子裝在一個具有流出孔道的定子中，它可繞旋轉軸線轉動，轉子上至少有一個經相對於定子旋轉轉子連通了定子流出孔道的入口與定子流出孔道的出口後可打開的、並在定子流出孔道的入口和出口被截斷後可重新關閉的通道。
單純的轉動開關例如由DE-PS3306670可知。在那裡轉子是一種管狀旋塞，在它的錐形凸臺中設有徑向連通孔。錐形凸臺與一個模製件上相應的錐形盲孔密封相配，此具有一個排料孔的模製件固定在容器襯裡中。為達到所需密封性，在旋塞的錐形凸臺和模製件唯一的錐形密封座之間，需要加一個大的面壓力，這一點必須由一個軸向的彈簧壓力來造成。相對於模製件來轉動旋塞，可以打開或關閉開關。
本發明的目的是使本文開始所述類型的旋轉開關工作可靠和具有多種功能，而無需為了所要求的密封性和工作性能而藉助於壓力元件使相互滑動的密封面彼此壓緊。
按本發明達到此目的主要採取以下措施，即定子有一個起密封座作用並具有圓柱形內表面的孔，具有圓柱形外表面的轉子與之密封相配，轉子在此孔中既可轉動又可軸向移動。
因此，或者至少將定子流出孔道的入口設在定子孔圓柱形內表面上，以及轉子通道的入口設在其圓柱形外表面上，或者至少將定子流出孔道的出口設在其孔的圓柱形內表面上，以及轉子通道的出口在其圓柱形外表面上。所要求的旋轉開關的密封性無需施加壓力來達到。此外旋轉開關的開和關，既可通過相對於定子轉動轉子，也可以通過在定子中軸向移動轉子來實現。因此例如澆注流的節流用相對於定子旋轉轉子來進行，而全開和全關此轉動移動開關則通過相對於定子軸向移動轉子來達到。這樣做的優點是，對於這兩種工作，轉子上外表面通道附近有不同的受載封閉區，所以作為操縱和封閉元件的轉子，其使用壽命比現有方案要長得多。
在最簡單的情況下，定子和轉子的入口或出口設在定子圓柱形內表面上和轉子的圓柱形外表面上。
為了在有優點的情況下達到所提出的目的，可以既使定子流出孔道入口位於孔的圓柱形內表面上和轉子通道入口在轉子圓柱形外表面上，又使轉子通道出口在轉子圓柱形外表面上和定子流出孔道口在孔的圓柱形內表面上。
尤其是當應該至少部分水平流出時，則最好將定子流出孔道的入口和轉子通道入口設在定子或轉子上與旋轉軸線基本垂直的各自的端面上，或將定子流出孔道的出口和轉子通道的出口設在定子或轉子上與轉子旋轉軸線基本上垂直的各自的端面上。
如果定子流出孔道和轉子通道的整個走向基本垂直於旋轉軸線，則可做到從入口側或出口側關閉和打開轉子通道。在這種情況下，轉子和定子的形狀很簡單。
若定子流出孔道和轉子通道的走向均平行於轉子旋轉軸線並佔它們長度的相當大的部分，則定子和轉子的這一部分長度必然基本上是壁厚較小的管狀結構，因此在澆注過程的一開始可保證將轉動移動開關比較迅速地加熱到所需的工作溫度。
因此，最好即使定子流出孔道又使轉子通道(沿流動方向看)先基本上沿轉子旋轉方向，然後基本上垂直於旋轉軸線，或反之。
當在充有金屬熔體的容器中定子和轉子整個或至少部分處於金屬熔體中時，轉動移動開關凝結的危險性大大減小。
但是也可以將定子和轉子裝在容器壁外面。
如果定子和轉子至少部分處於容器壁內部，以及這時按本發明思路的進一步設計，使整個或部分定子構成容器底耐火襯裡和/或容器壁耐火襯裡的一個組成部分，則已經證明這樣做是特別有利的。因此節省了一部分容器壁襯裡，並且節約了空間和將旋轉開關安置在有利的受熱位謾 若將定子安裝在容器底部襯裡和容器壁襯裡之間的過渡區中，則在這種情況下為了操縱轉子本身而易於接近旋轉開關。在此過渡區中，定子和轉子直接裝在容器中金屬熔體的作用區中。
這時，轉子可穿過容器壁和容器壁襯裡而被驅動。
將轉子旋轉軸線例如直立地安置，則轉子可以最好從下部穿過容器底和容器底襯裡，或必要時從上部穿過金屬熔體而被驅動。
特別有利的做法還有，轉子可由兩個不同的傳動裝置操縱轉動和軸向移動。若例如應通過轉動來控制澆注流，則為此要求有比較精確的操縱精度，但操縱速度並不需要特別快。另一方面，通過在定子孔中軸向移動轉子以打開和關閉轉動移動開關的運動要求比較迅速地進行，這一運動可以由擋塊限定打開位置和關閉位置。
按本發明的轉動移動開關，還可以將定子和轉子或它們的一部分或其延長段設計成澆注保護管。
為了保證在定子孔中轉動和/或軸向移動轉子有持續的作用力，並考慮到轉子和定子可能有不同的熱膨脹係數，最好為定子或轉子配置一個導引轉子或定子的耐火滑動襯套。從而可使轉子在定子中輕鬆地運動。
在選用材料方面，本發明建議，轉子和必要時它的滑動襯套的熱膨脹係數相同於或小於定子和必要時其滑動襯套的熱膨脹係數。因此，在澆注過程的工作溫度下能可靠地避免轉子被定子夾住。
定子和轉子最好可以用有不同硬度的特別是陶瓷材料製成。
轉子和/或定子和/或它們的滑動襯套最好用氧化物陶瓷製成。
為改善轉子相對於定子的滑動能力，轉子和/或定子和/或其滑動襯套的耐火材料中，至少在其相互面對的表面區，含有碳、石墨等持續潤滑劑。
本發明還特別規定，轉子和/或定子和/或其滑動襯套的耐火材料中含有陶瓷纖維或陶瓷纖維與碳或石墨纖維。
本發明還涉及具體用於按本發明的這種類型旋轉開關中的轉子和定子。
轉子的特徵是具有與一個耐火定子孔中作為支座的圓柱形內表面相配的圓柱形外表面，在它上面至少有一個通道入口和/或至少有一個通道出口。
另一方面，按本發明定子的特徵是有一個孔，孔中有一個作為支座的圓柱形內表面，它與耐火轉子的一個圓柱形外表面相配，在它上面至少有一個流出孔道入口和/或至少有一個流出孔道出口。
在特別簡單的結構設計中，轉子通道入口或出口位於圓柱形外表面上，但轉子通道的入口或出口也可以設在一個與旋轉軸線基本垂直的端面上。
與此相應地，定子流出孔道的入口和出口最好設在定子孔圓柱形內表面上，但這兩個口也可以有選擇地設在一個與定子孔縱向軸線基本垂直的端面上。
若使通道的走向基本上垂直於轉子的旋轉軸線，和使流出孔道的走向基本上垂直於定子孔縱軸線，便可使轉子和定子具有最簡單的結構形式。
若在空間方面有要求，則也可以使轉子的通道(沿流動方向看)先基本上沿旋轉軸線方向，然後基本上垂直於旋轉軸線，或反之，而相應地使定子的流出孔道(沿流動方向看)先基本上沿定子孔縱軸線方向，然後基本上垂直於縱軸線，或反之，這時，轉子的旋轉軸線與定子的縱軸線是重合的。
定子可設計成其一部分或它的一個延長段作為澆注保護管。
轉子和定子最好由氧化物陶瓷製成。
定子和轉子上也可以有多個入口或出口，以延長這些零件的壽命。如果這些口的大小不同，則可以例如在澆注時通過移動而打開一個大截面孔，以便例如迅速注滿一個中間包，而在澆注過程中通過轉動和/或移動至較小的截面孔處，可比較準確地進行澆注速度的調整。
痙⒚髕淥哪康摹⑻卣鰲⒂諾愫陀τ玫目贍苄雜上旅娑越柚 附圖表示的實施例的說明給出。所有對本發明所作的文字說明和/或用圖表示的特徵本身或它們的任何有意義的組合，均構成本發明的對象。
圖1至8分別示意表示了裝有本發明各種結構形式轉動移動開關中之一種的冶金容器垂直剖面，其中圖1至3的轉子旋轉軸線是水平的，圖4至8則是垂直的。在圖1和3所示的結構形式中，旋轉開關裝在容器壁外部，而金屬熔體經容器底襯裡中的一個送料磚流至轉動移動開關，而在圖2所示的形式中，旋轉開關裝在容器壁襯裡中，並位於容器底至容器壁的過渡區。按圖4至8所示結構形式，旋轉開關同樣是容器壁襯裡的一部分，但它直立於容器底的中央。
從一個冶金容器2中排放流動熔體的轉動移動開關1有一個作為開關體的軸對稱耐火轉子3。在圖示情況下，轉子3可繞一根水平的旋轉軸線A旋轉地裝在一個具有流出孔道4的定子5中。轉子3至少有一個經轉子3相對於定子5旋轉D後，連通了定子5的流出孔道4的入口6與定子5流出孔道4的出口7從而打開的、並在定子流出孔道的入口和出口截斷後可重新關閉的通道8。定子5有一個孔9，它具有一個作為支座的圓柱形內表面10，轉子4以其圓柱形外表面11與之密封相配。轉子3在孔9內既可轉動又可軸向移動。定子5的流出孔道4的入口6位於孔9的圓柱形內表面10上，而轉子3通道8的入口12則在轉子3的圓柱形外表面11上。此外，轉子3通道8的出口13則在轉子3的圓柱形外表面上，以及定子5流出孔道4的出口7位於孔9的圓柱形內表面10上。定子5和轉子3均整個地裝在容器壁外面，亦即裝在容器底18上。裝在容器底襯裡14中的一個送料磚20有一個錐形流通孔21，它與定子5流出孔道4的入口6連通。無論是定子5的流出孔道4，還是轉子3的通道8，它們的整個走向基本上垂直於旋轉軸線A，亦即在圖示情況下它們是垂直的。如雙向箭頭所示，轉子不僅可以繞旋轉軸線A旋轉D，而且可以軸向移動V。為此可以採用兩套不同的傳動裝置，這時可做到例如通過轉動轉子3來控制澆注流，而通過軸向移動來打開或關閉旋轉開關1。在本實施例中，轉子3隔著一個耐火襯套17在定子5的孔中運動。
在圖2所示的實施例中，定子5和轉子3的一部分在裝金屬熔體的容器內腔，一部分在容器壁中，定子5和轉子3至少部分地構成了容器底耐火襯裡14和容器壁耐火襯裡15的組成部分。定子5流出孔道4的入口6和轉子3通道8的入口12各在定子5和轉子3上的一個基本上垂直於旋轉軸線A的端面上，因此金屬熔體起先基本上水平地平行於旋轉軸線A，然後與旋轉軸線A垂直地從容器內部流出。轉子3可穿過容器壁19和容器壁襯裡15從側面被傳動。定子5有一個延長段，它設計為帶澆注管16的插入式澆注口。
圖3所示的轉動移動開關1與圖1所示的類似，它被裝在容器底18外面。但與圖1所示結構形式的區別在於，定子5的流出孔道4和轉子3的通道8的走向，起先基本上垂直於旋轉軸線A，然後基本上水平地平行於旋轉軸線A。以此方式，澆注流先垂直後水平地從容器內部流出。對轉子3的操縱最好在與通道8出口13所在處相對的那一端來進行。因此，與圖2所示結構形式一樣，在這裡轉子3和定子5均至少通過它們的一部分具有管狀截面的長度彼此相配。定子5流出孔道4的出口7和轉子3通道8的出口13各自處在定子5和轉子3的一個基本上垂直於轉子3旋轉軸線A的端面上。
按圖4的實施例，轉子3的旋轉軸線A是直立的，亦即垂直於容器底8。轉子3經由一根外包耐火材料的操縱杆22，既可轉動又可軸向相對於垂直放置的套筒形定子移動。定子5和轉子3在這裡也是一部分在裝有金屬熔體的容器內腔中，一部分構成了容器壁襯裡14的一個組成部分。無論是定子5的流出孔道4，還是轉子3的通道8，它們的走向都是先水平後垂直，因為流出孔道4的入口6在孔9的圓柱形內表面10上，通道8的入口12在轉子3的圓柱形外表面11上，通道8的出口13在轉子3面朝下的端面上，以及流出孔道4的出口在定子5面朝下的端面上。
與圖2所示結構形式相同，在圖4所示的旋轉開關中，定子5流出孔道4的入口6的位置略高於容器底襯裡14的內表面，所以可以將最後不需要的餘渣留在容器內。
按圖5所示的轉動移動開關的結構形式，與圖4所示的區別主要在於，轉子3和定子5一樣設計成貫通的管子，並在液面上方進行操縱。管狀定子5以其下端插入容器底襯裡14中。
按圖6所示之實施例，定子5是一個上部封閉的管，它的下端裝在容器底襯裡14中。轉子3穿過容器底襯裡14和容器底18向下伸出，形成澆注保護管16，並可從下面對它進行操縱。轉子3和定子5在直徑方向彼此相對的兩端各有兩個入口6和12。在轉子3和定子5之間可裝設具有滑動性能的材料製成的導引條23。為了減小轉子3和定子5之間的摩擦阻力，定子5下部的內徑略大於在該區域中轉子3的外徑，因此轉子3隻是通過其長度的上面部分導引於定子5中。
圖7所示實施例與圖6所示的類似。但是，定子中除了沿直徑方向彼此相對的兩端有兩個較小的入口6以外，還有另一個在它們下方的大尺寸入口6′，當轉子下移得足夠遠時，它可以完全被打開。
圖8所示實施例也是類似的，這時，定子5的大截面入口6′在轉子3向上移動得足夠多時，可以完全被打開。
權利要求
1.使金屬熔體從一個冶金容器(2)中排出的轉動移動開關，它有一個起開關體作用的例如耐火材料的轉子(3)，轉子裝在一個具有流出孔道(4)的例如耐火材料的定子(5)中，並可繞旋轉軸線(A)旋轉，轉子上至少有二個經相對於定子(5)轉動(D)轉子(3)連通了定子(5)流出孔道(4)的入口(6)與定子(5)流出孔道(4)出口(7)後可打開的、並在定子流出孔道的入口和出口被截斷後可重新關閉的通道(8)，其特徵為定子(5)有一個起密封座作用並具有圓柱形內表面(10)的孔(9)，具有圓柱形外表面(11)的轉子(3)與之密封相配，轉子(3)在此孔中既可轉動又可軸向移動。
2.按照權利要求1所述之轉動移動開關，其特徵為定子(5)和轉子(3)的入口或出口(6、12;7、13)設在定子(5)圓柱形內表面(10)上和轉子(3)的圓柱形外表面(11)上。
3.按照權利要求1或2之一所述之轉動移動開關，其特徵為既使定子(5)流出孔道(4)的入口(6)位於孔(9)的圓柱形內表面(10)上和轉子(3)通道(8)的入口(12)在轉子(3)的圓柱形外表面(11)上，又使轉子(3)通道(8)的出口(13)在轉子(3)的圓柱形外表面(11)上和定子(5)流出孔道(4)的出口(7)在孔(9)的圓柱形內表面(10)上(圖1)。
4.按照權利要求1或2之一所述之轉動移動開關，其特徵為定子(5)流出孔道(4)的入口(6)和轉子(3)通道(8)的入口(12)設在定子(5)或轉子(3)上與旋轉軸線(A)基本垂直的各自的端面上(圖2)。
5.按照權利要求1或2之一所述之轉動移動開關，其特徵為定子(5)流出孔道(4)的出口(7)和轉子(3)通道(8)的出口(13)設在定子(5)或轉子(3)上與轉子(3)的旋轉軸線(A)基本上垂直的各自的端面上(圖3至8)。
6.按照權利要求1至5之一所述之轉動移動開關，其特徵為無論是定子(5)的流出孔道(4)還是轉子(3)的通道(8)的整個走向均基本上垂直於旋轉軸線(A)(圖1)。
7.按照權利要求1至6之一所述之轉動移動開關，其特徵為無論是定子(5)的流出孔道(4)還是轉子(3)的通道(8)均平行於轉子(3)的旋轉軸線(A)，並佔它們長度的相當大的部分(圖3至8)。
8.按照權利要求1至7之一所述之轉動移動開關，其特徵為不僅定子(5)流出孔道(4)而且轉子(3)的通道(8)(沿流動方向看)的走向均為先基本上沿轉子(3)旋轉軸線(A)的方向，然後基本上垂直於旋轉軸線(A)(圖2至8)。
9.按照權利要求1至8所述之轉動開關，其特徵為定子(5)和轉子(3)在容器(2)被充滿時整個或至少其一部分處於金屬熔體中(圖2和4至8)。
10.按照權利要求1至8所述之轉動移動開關，其特徵為定子(5)和轉子(3)均裝在容器壁(18、19)外面(圖1和3)。
11.按照權利要求1至9之一所述之轉動移動開關，其特徵為定子(5)和轉子(3)至少一部分處於容器壁(18、19)內部(圖2和4至8)。
12.按照權利要求11所述之轉動移動開關，其特徵為定子(5)和轉子(3)的全部或一部分構成容器底耐火襯裡(14)和/或容器壁耐火襯裡(15)的一個組成部分(圖2和4至8)。
13.按照權利要求12所述之轉動移動開關，其特徵為定子(5)裝在容器底襯裡(14)和容器壁襯裡(15)之間的過渡區中(圖5)。
14.按照權利要求1至13之一所述之轉動移動開關，其特徵為轉子(3)可穿過容器堡(19)和容器壁襯裡(15)而被驅動(圖2)。
15.按照權利要求1至13之一所述之轉動移動開關，其特徵為轉子(3)可從下面穿過容器底(18)和容器底襯裡(14)或必要時從上部穿過金屬熔體而被驅動(圖4至8)。
16.按照權利要求1至15之一所述之轉動移動開關，其特徵為轉子(3)可由兩個不同的傳動裝置操縱轉動和軸向移動。
17.按照權利要求1至16之一所述之轉動移動開關，其特徵為定子(5)或轉子(3)或它們的一部分或延長段設計成澆注保護管(16)(圖2、6和7)。
18.特別是用於按照權利要求1至17之一所述之轉動移動開關中的定子和轉子，其特徵為有一個在定子(5)或轉子(3)中導引轉子(3)或定子(5)的耐火滑動襯套(17)。
19.特別是用於按照權利要求1至17之一所述之轉動移動開關(1)中或按照權利要求18所述之定子和轉子，其特徵為轉子(3)和必要時它的滑動襯套(17)的熱膨脹係數相同於或小於定子(5)和必要時其滑動襯套(17)的熱膨脹係數。
20.特別是用於按照權利要求1至17之一所述之轉動移動開關(1)中或按照權利要求18或19所述之定子和轉子，其特徵為定子(5)和轉子(3)由具有不同硬度的、尤其是陶瓷材料製成。
21.特別是用於按照權利要求1至17之一所述之轉動移動開關(1)中或按照權利要求18至20之一所述之定子和轉子，其特徵為定子(5)和/或轉子(3)和/或它們的滑動襯套(17)用氧化物陶瓷製成。
22.特別是用於按照權利要求1至17之一所述之轉動移動開關(1)中或按照權利要求18至21之一所述之定子和轉子，其特徵為轉子(3)和/或定子(5)和/或滑動襯套(17)的耐火材料中至少在其相互面對的表面區含有碳、石墨等持續潤滑劑。
23.特別是用於按照權利要求1至17之一所述之轉動移動開關(1)中或按照權利要求18至22之一所述之定子和轉子，其特徵為轉子(3)和/或定子(5)和/或滑動襯套(17)的耐火材料中含有陶瓷纖維或陶瓷纖維與碳或石墨纖維。
24.特別是用於按照權利要求1至17之一所述之轉動開關(1)中或按照權利要求18至23之一所述之轉子，其特徵為轉子有一個與一個定子(5)的孔(9)中用作支座的圓柱形內表面(10)相配的圓柱形外表面(11)，在它上面至少有一個通道(8)的入口(12)和/或至少有一個通道(8)的出口(13)。
25.特別是用於按照權利要求1至17之一所述之旋轉開關(1)中或按照權利要求18至23之一所述之定子，其特徵為定子有一個孔(9)，孔中有一個作為支座的圓柱形內表面(10)，它與耐火轉子(3)的圓柱形外表面(11)相配，在它上面至少有一個流出孔道(4)的入口(6)和/或至少有一個流出孔道(4)的出口(7)。
26.按照權利要求24所述之轉子，其特徵為通道(8)的入口(12)和出口(13)位於圓柱形外表面(11)。
27.按照權利要求24所述之轉子，其特徵為通道(8)的入口(12)或出口(13)設在一個與旋轉軸線(A)基本垂直的端面上。
28.按照權利要求25所述之定子，其特徵為流出孔道(4)的入口(6)和出口(7)設在孔(9)的圓柱形內表面(10)上。
29.按照權利要求25所述之定子，其特徵為流出孔道(4)的入口(6)或出口(7)設在一個與孔(9)的縱軸線基本垂直的端面上。
30.按照權利要求24、26或27之一所述之轉子，其特徵為通道(8)的走向基本上垂直於旋轉軸線(A)。
31.按照權利要求25、28或29之一所述之定子，其特徵為流出孔道(4)的走向基本上垂直於孔(9)的縱軸線。
32.按照權利要求24、26或27之一所述之轉子，其特徵為沿流動方向看，通道(8)的走向先基本上沿旋轉軸線(A)的方向，然後基本上垂直於旋轉軸線，或反之。
33.按照權利要求25、28或29之一所述之定子，其特徵為沿流動方向看，流出孔道(4)的走向先基本上沿孔(9)縱軸線的方向，然後基本上垂直於縱軸線，或反之。
34.用於按照權利要求1至17之一所述之轉動移動開關中或按照權利要求18至33之一所述之定子和轉子，其特徵為它們的一部分或延長段設計成澆注保護管(16)。
35.用於按照權利要求1至17之一所述之轉動移動開關(1)中或按照權利要求18至34之一所述之定子和轉子，其特徵為定子(5)和/或轉子(3)上具有多個入口或出口(6、6′、12;7、13)(圖6至8)。
36.按照權利要求35所述之定子和轉子，其特徵為多個入口(6、6′、12)和多個出口(7、13)的大小互不相同。
全文摘要
本發明涉及一種使金屬熔體從一個冶金容器中排出的轉動移動開關，它有一個起開關體作用的軸對稱轉子，轉子裝在具有流出孔道的定子中，可繞旋轉軸線旋轉並至少有一個通道，為了改善這種開關的功能，定子有一個起密封座作用並具有圓柱形內表面的孔，具有圓柱形外表面的轉子與之密封相配，轉子在此孔中既可轉動又可軸向移動。轉子圓柱形外表面上至少有一個通道的入口和/或出口。定子孔的內表面上至少有一個流出孔道入口和/或出口。
文檔編號B22D41/28GK1032423SQ8810673
公開日1989年4月19日 申請日期1988年9月17日 優先權日1987年9月19日
發明者爾恩斯特·努斯恩, 尤裡奇·哈英特申, 雷母尤得·布尤切克爾 申請人:迪迪爾工廠股份公司