DE19823990C2

DE19823990C2 - Stopfen für den Verschluß von Metallschmelze aufnehmenden Behältnissen

Info

Publication number: DE19823990C2
Application number: DE1998123990
Authority: DE
Inventors: Ian Proudfoot; Stephen John Lee; Siegfried Pohl; Wolfram Hoeller
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 2000-07-20
Anticipated expiration: 2018-05-30
Also published as: AU4140099A; DE19823990A1; WO1999062658A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stopfen für den Ver schluss von Metallschmelze aufnehmenden Behältnissen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der GB 2 247 637 A ist ein Stopfen für den Ausguss an Metallschmelze aufnehmenden Behältnissen bekannt. Der Stopfen besteht einstückig aus Feuerfestmaterial und hat einen Gasdurchlaufkanal, in dessen oberen Bereich im Abstand von dem oberen Ende des Stopfens eine Einsatzhülse für die Aufnahme einer Gaszufuhrleitung vorgesehen ist. Die Einsatzhülse weist in ihrem oberen Bereich ein Innengewinde auf, in welches ein metallenes Leitungsrohr so weit eingeschraubt werden kann, bis seine Spitze in Berührung mit einer keramischen Sitzfläche innerhalb des Stopfenkörpers kommt, um beim Festziehen des Leitungsrohrs eine Gasdichtung zu bilden. Aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten kommt es nicht selten vor, dass sich eine derartige Verbindung zwischen Leitungsrohr und Stopfen lockert und auch nicht mehr in der erforderlichen Weise festgezogen werden kann, insbesondere wenn es im Bereich der Einsatzhülse aufgrund der thermischen Wechselbeanspruchungen zu Schädigungen kommt.

Aus der DE 91 09 532 U1 ist ein Stopfen als Regelventil für Ausgüsse in metallurgischen Schmelzgefäßen bekannt, bei welchem die Durchgangsbohrung des Stopfenkörpers am gas einlassseitigen oberen Ende eine ringförmige Stufe aufweist, auf der Stufe eine Dichtung aus temperaturbeständigem Werkstoff liegt, eine metallene Stopfenstange von oben in die Durchgangsbohrung ragt und mit einem erweiterten Abschnitt auf der Dichtung aufliegt, eine zylinderförmige feuerfeste keramische Manschette mit einem Außengewinde in dem oberen erweiterten Abschnitt der Durchgangsbohrung in ein korrespon dierendes Innengewinde des Stopfenkörpers eingeschraubt und unter Presssitz gegen den Haltering der Stopfenstange fesgelegt ist, sowie die Stopfenstange mit ihrem oberen freien Ende den Stopfenkörper überragt und mit ihrem unterhalb des Halteringes laufenden freien Ende über eine Teilstrecke in die Durchgangsbohrung des Stopfenkörpers eingeführt ist. Diese Ausführung erfordert eine Gewindeverbindung zwischen der keramischen Manschette und dem Stopfenkörper, welche die Montage erschwert.

Bei einem Stopfen nach der EP 0 358 535 A2 muss die metallene Einsatzhülse in einem Abstand von dem oberen Ende des stangenförmigen Stopfenkörpers verpresst und gebrannt werden sowie eine Gewindebohrung koaxial zu der Bohrung des Stopfen körpers aufweisen, in welcher eine mit Außengewinde versehene metallene Haltestange einzuschrauben ist. Hinsichtlich Fertigung und Montage ist dieser Stopfen daher in mehrfacher Hinsicht aufwendig und teuer.

Bei dem der US 4 791 978 bekannten Stopfen wird ein mit Außengewinde versehenes rohrförmiges Passstück in eine konische und mit Gegengewinde versehenen Aussparung am oberen Ende des Stopfens unmittelbar eingeschraubt. Eine derartige Befestigung des Stopfens an einer Hubvorrichtung ist problema tisch, weil der verhältnismäßig dünnwandige Bereich des oberen Endes des Stopfenkörpers den bei Betätigung des Hubmechanismus auftretenden Kräften nicht standhalten kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stopfen der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welcher bei sicherer Befestigungsmöglichkeit einfacher montierbar und ohne Verwendung einer gesonderten metallenen Einsatzhülse auskommt.

Diese Aufgabe wird bei einem Stopfen der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Höhere Qualität bedeutet höhere Festigkeit zur Sicherung der Gewindeverbindung zwischen Einsatzhülse und Haltestange.

Auf diese Weise sind sowohl eine mehrgängige Gewindeverbindung zwischen zwei Teilen aus feuerfestem Material als auch eine gesonderte metallene Einsatzhülse entbehrlich, wodurch die gestellte Aufgabe auf besonders einfache Weise gelöst ist.

Dadurch dass die Einsatzhülse an ihrer oberen Stirnseite mit der oberen Stirnseite des übrigen Teils des Stopfenkörpers fluchtet, kann sich die Festspannmutter großflächig auf dem Stopfenkörper einschließlich der Einsatzhülse abstützen. Auf diese Weise wird der Einsatzhülse zusätzliche Stabilität gegeben.

Zur weiteren Sicherung der Festlegung der Haltestange an dem Stopfenkörper kann die Haltestange mittels einer Festspann mutter an dem Stopfenkörper und der Einsatzhülse festlegbar sein, welche auf ein Außengewinde der Außenstange aufschraub bar und dazu geeignet ist, sich ggf. unter Zwischenlage eines Unterlegringes an der oberen Stirnseite des Stopfenkörpers und der Einsatzhülse abzustützen. Auf diese Weise können weitere Abdichtmittel entbehrlich sein.

Es ist aber auch möglich, dass zwischen den aneinander grenzenden Flächen von Stopfenkörper und/oder Einsatzhülse einerseits und Festspannmutter und/oder Unterlegring anderer seits gesonderte Dichtungsmittel, z. B. in Form von keramischen Faserdichtungen, vorgesehen sind.

Im Bedarfsfalle kann der Stopfenkörper im Bereich der Einsatzhülse eine z. B. netz- oder gitterartige Stahlarmierung aufweisen, welche in das Feuerfestmaterial des Einsatzhülsen bereichs eingebettet und beim Formen, ggf. isostatischen Pressen und Brennen des Stopfenkörpers in der Einsatzhülse verankert ist.

Die Einsatzhülse hat bei einer besonderen Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ein Innengewinde und die Haltestange an ihrem Befestigungsende ein dazu passendes Außengewinde, so dass die Montage und Demontage der Haltestange durch einfaches Verschrauben erfolgen kann.

Der Befestigungssicherheit dient es dabei, wenn das Innenge winde mit Abstand von der oberen Stirnseite der Einsatzhülse vorgesehen ist.

Es ist bekannt, der Metallschmelze über den Stopfen Gas, wie Argon, zuzuführen, um in der Metallschmelze enthaltene nicht metallene Einschlüsse zu beseitigen und der Bildung von Aluminiumoxid entgegen zu wirken. Für diesen Fall ist bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass neben der Einsatzhülse sowohl der übrige Teil des Stopfenkör pers als auch die Haltestange eine durchgehende Längsbohrung für die Zuführung eines Gases in die Metallschmelze aufweisen.

um die erforderliche Dichtigkeit des Stopfens bei Gaszuführung nach außen zu gewährleisten, kann die Bohrung der Einsatzhülse eine von ihrer oberen Stirnseite ausgehende sacklochartige Erweiterung unter Bildung einer radialen ringförmigen Dichtfläche aufweisen, gegen welche ein an der Haltestange vorgesehener Kragen mit einer Gegendichtfläche, ggf. unter Zwischenlage eines gesonderten Dichtungsringes, dichtend anliegt.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfiindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Aus führungsbeispielen anhand der Zeichnung.

Es zeigt die einzige Figur in einem Teilvertikalschnitt eine besondere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Stopfens.

Die zeichnerisch dargestellten Stopfen für den Verschluß von Metallschmelze aufnehmenden Behältnissen weist einen in diesem Fall stangenförmigen Stopfenkörper 1 aus feuerfestem, z. B. keramischen Material auf. Angrenzend an die obere Stirnseite 16 des Stopfenkörpers 1 ist ein koaxialer Bereich aus feuerfestem, z. B. keramischen Material als Einsatzhülse 2 ausgebildet. Der Bereich der Einsatzhülse 2 weist eine zentrische Bohrung 3 für den lösbaren Eingriff einer z. B. metallenen Haltestange 4 für das Anbringen an einem Hubmechanismus auf, so daß der Stopfenkörper 1 als Ventilkörper eines Verschlusses im Boden eines Metallschmelze aufnehmenden Behältnisses eingesetzt werden kann.

Die Einsatzhülse 2 und der Stopfenkörper 1 sind einstückig durch gemeinsames Formen, ggf. isostatisches Pressen und Brennen hergestellt. Dabei ist der Stopfenkörper 1 im Bereich der Einsatzhülse 2 im wesentlichen aus einem feuerfestem Material höherer Qualität gebildet als der übrige Teil des Stopfenkörpers 1. Höhere Qualität bedeutet, daß der Bereich der Einsatzhülse 2 in der Lage ist, höheren Zug- und Druckkräften standzuhalten, welche bei Betätigung des Hubmechanismus ohne ein Ausreißen der Gewindeverbindung zwischen Einsatzhülse 2 und Haltestange 4 aufzunehmen sind, als der übrige Teil des Stopfenkörpers 1. Zur weiteren Stabilisierung des Befestigungsbereiches des Stopfenkörpers kann dieser im Bereich der Einsatzhülse eine (nicht dargestellte) z. B. netz- oder gitterartige Stahlarmie rung aufweisen.

Die Einsatzhülse 2 hat ein Innengewinde 5 und die Haltestange 4 an ihrem Befestigungsende ein dazu passendes Außengewinde 6, so daß zur Montage die Haltestange 4 einfach in die Einsatzhülse 2 eingeschraubt werden kann. Ebenso einfach ist die Demontage der Haltestange 4. Dabei ist das Innengewinde 5 vorteilhafterweise mit Abstand von der oberen Stirnseite 7 der Einsatzhülse vorgesehen.

Neben der Einsatzhülse 2 haben sowohl der übrige Teil des Stopfenkörpers 1 als auch die Haltestange 4 eine durchgängige Längsbohrung 17, 18 für die Zuführung eines Gases in die Metallschmelze. Dabei weist die Bohrung 3 der Einsatzhülse 2 eine von ihrer oberen Stirnseite 7 ausgehende sacklochartige Erweiterung 8 auf, welche eine in diesem Fall schräg verlaufende radiale ringförmige Dichtfläche 9 bildet. Gegen die Dichtfläche 9 liegt ein an der Haltestange 4 vorgesehener Kragen 10 mit einer entsprechend schräg geneigten Gegendichtfläche 11, ggf. unter Zwischenlage eines gesonderten Dichtungsringes 12, welcher lediglich auf der linken Seite der zeichnerischen Darstellung wiedergegeben ist, dichtend an.

Die Haltestange 4 ist ferner mittels einer Festspannmutter 13 an dem Stopfenkörper 1 und damit der Einsatzhülse 2 festgelegt. Zu diesem Zweck hat die Haltestange 4 ein Außengewinde 14, auf welche die Festspannmutter 13 aufschraubbar ist, um sich ggf. unter Zwischenlage eines Unterlegringes 15 an den oberen Stirnseiten 16, 7 des Stopfenkörpers 1 und der Einsatzhülse 2 abzustützen. Zu diesem Zweck fluchtet die Einsatzhülse 2 an ihrer oberen Stirnseite 7 mit der oberen Stirnseite 16 des übrigen Teils des Stopfenkörpers 1. Durch diese Art der Befestigung wird die Gewindeverbindung 5, 6 zwischen Einsatzhülse 2 und Haltestange 4 entlastet.

Zur Erzielung der erforderlichen Dichtigkeit bei Gaszufuhr durch die Längsbohrungen 18, 3 und 17 können (auch) zwischen den aneinandergrenzenden Flächen von Stopfenkörper 1 und/oder Einsatzhülse 2 einerseits und Festspannmutter 13 und/oder Unterlegring 15 andererseits (nicht dargestellte) gesonderte Dichtungsmittel, z. B. in Form von keramischen kompressiblen Faserdichtungen in Ringform, vorgesehen sein.

Bezugszeichenliste

1

Stopfenkörper

2

Einsatzhülse

3

Bohrung der Einsatzhülse

2

4

Haltestange

5

Innengewinde der Einsatzhülse

2

6

Außengewinde der Haltestange

4

7

obere Stirnseite der Einsatzhülse

2

8

Erweiterung der Bohrung

3

9

Dichtfläche der Einsatzhülse

10

Kragen der Haltestange

4

11

Gegendichtfläche der Haltestange

4

12

Dichtungsring

13

Festspannmutter

14

Außengewinde der Haltestange

4

15

Unterlegring

16

obere Stirnseite des Stopfenkörpers

1

17

Längsbohrung des Stopfenkörpers

1

18

Längsbohrung der Haltestange

4

Claims

1. Stopfen für den Verschluss von Metallschmelze aufnehmenden Behältnissen, mit einem z. B. stangenförmigen Stopfenkörper (1) aus feuerfestem Material, mit einer Einsatzhülse (2) aus feuerfestem Material, welche mit diesem im wesentlichen koaxial angeordnet ist und eine Bohrung (3) für den lösbaren Eingriff einer z. B. metallenen Haltestange (4) für das Anbringen an einem Hubmechanismus aufweist, wobei die Einsatzhülse (2) und der Stopfenkörper (1) einstückig durch gemeinsames Formen ggf. isostatisches Pressen und Brennen hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfenkör per (1) im Bereich der Einsatzhülse (2) im wesentlichen aus einem feuerfesten keramischen Material höherer Qualität gebildet ist als der übrige Teil des Stopfenkörpers (1), dass die Einsatzhülse (2) an das obere Ende des Stopfenkörpers (1) angrenzt und dass die Einsatzhülse (2) an ihrer oberen Stirnseite (7) mit der oberen Stirnseite (16) des übrigen Teils des Stopfenkörpers (1) fluchtet.

2. Stopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltestange (4) mittels einer Festspannmutter (13) an dem Stopfenkörper (1) und der Einsatzhülse (2) festlegbar ist, welche auf ein Außengewinde (14) der Haltestange (4) auf schraubbar und dazu geeignet ist, sich ggf. unter Zwischenlage eines Unterlegringes (15), an der oberen Stirnseite (16, 17) des Stopfenkörpers (1) und der Einsatzhülse (2) abzustützen.

3. Stopfen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den aneinandergrenzenden Flächen von Stopfenkör per (1) und/oder Einsatzhülse (2) einerseits und Festspann mutter (13) und/oder Unterlegring (15) andererseits gesonderte Dichtungsmittel, z. B. in Form von keramischen kompressiblen Faserdichtungen, vorgesehen sind.

4. Stopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfenkörper (1) im Bereich der Einsatzhülse (2) eine z. B. netz- oder gitterartige Stahlarmierung aufweist.

5. Stopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsatzhülse (2) ein Innengewinde (5) und die Haltestange (4) an ihrem Befestigungsende ein dazu passendes Außengewinde (6) trägt.

6. Stopfen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengewinde (5) mit Abstand von der oberen Stirnseite (7) der Einsatzhülse (2) vorgesehen ist.

7. Stopfen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Einsatzhülse (2) sowohl der übrige Teil des Stopfenkörpers (1) als auch die Haltestange (4) eine Längsbohrung (17, 18) für die Zuführung eines Gases in die Metallschmelze aufweisen.

8. Stopfen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (3) der Einsatzhülse (2) eine von ihrer oberen Stirnseite (7) ausgehende sacklochartige Erweiterung (8) unter Bildung einer radialen ringförmigen Dichtfläche (9) aufweist, gegen welche ein an der Haltestange (4) vorgesehener Kragen (10) mit einer Gegendichtfläche (11), ggf. unter Zwischenlage eines gesonderten Dichtringes (12), dichtend anliegt.