DE4040388A1 - Einrichtung zum halten eines stopfens fuer ein metallurgisches gefaess und stopfen hierfuer - Google Patents
Einrichtung zum halten eines stopfens fuer ein metallurgisches gefaess und stopfen hierfuerInfo
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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
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- B22D41/16—Closures stopper-rod type, i.e. a stopper-rod being positioned downwardly through the vessel and the metal therein, for selective registry with the pouring opening
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum abgedichteten
Halten eines feuerfesten, keramischen Stopfens für ein
metallurgisches Gefäß an einem Trägerrohr, das von einer
Stirnfläche des Stopfens her in ein Innengewinde eines
Einpreßteils eingeschraubt ist, welches im Stopfen sitzt.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen solchen Stopfen.
Eine Einrichtung der eingangs genannten Art ist in der
EP 03 58 535 A2 beschrieben. Dort ist das Einpreßteil ein
metallisches Teil. Dieses kann beim Brennen des Stopfens
verzundern. Damit ist eine Schädigung des Innengewindes
nicht ausgeschlossen. Außerdem treten beim Brennen des
Stopfens zwischen diesem und dem metallischen Einpreßteil
unterschiedliche Wärmedehnungen auf. Diese können den festen
und dichten Sitz des Einpreßteils im Stopfen beeinträchtigen.
Zur Abdichtung ist nach der EP 03 58 535 A2 zwischen der
Stirnfläche des Stopfens und dem Einpreßteil eine Ringfläche
ausgebildet, auf der ein Bund des Trägerrohrs dicht
aufsitzen soll. Abgesehen davon, daß der Bund eine
zusätzliche Gestaltung des Trägerrohres bedingt, ist
ungünstig, daß unterschiedliche Wärmedehnungen zwischen dem
Trägerrohr und dem Stopfen zu einem Undichtwerden führen
können.
Nach der EP 03 58 535 A2 ist am Außengewinde des Trägerrohrs
eine Mutter vorgesehen, um den Stopfen mittels einer Platte
am Trägerrohr zu sichern. Beim Festziehen der Mutter besteht
die Tendenz eines Lösens des Bundes des Trägerrohrs von der
Dichtfläche. Es kann dadurch zu einer Undichtigkeit kommen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs
genannten Art vorzuschlagen, die hinsichtlich des Sitzes des
Einpreßteils im Stopfen verbessert ist. Weiterhin ist es
Aufgabe der Erfindung, einen Stopfen vorzuschlagen, in dem
das Einpreßteil sicher sitzt.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Einrichtung der
eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Einpreßteil
aus feuerfestem, keramischem Material besteht und daß an den
Grenzflächen zwischen dem Einpreßteil und dem Stopfen eine
keramische Bindung besteht.
Dadurch, daß das Einpreßteil aus einem keramischen Material
besteht, ist vermieden, daß es beim Brennen des Stopfens
verzundern kann. Das Innengewinde des Einpreßteils bleibt
somit ungeschädigt. In dieses keramische Innengewinde läßt
sich das metallische Trägerrohr leicht einschrauben.
Die keramische Bindung zwischen dem Einpreßteil und dem
Stopfen gewährleistet einen dauerhaft festen Sitz des
Einpreßteils im Stopfen, der sich auch bei den im Betrieb
auftretenden Temperaturbeanspruchungen nicht löst oder
lockert. Außerdem ist durch die keramische Bindung auch ein
gasdichter Sitz des Einpreßteils im Stopfen auf Dauer
gewährleistet. Dies ermöglicht vielfältige Gestaltungen der
zwischen dem Trägerrohr und dem Stopfen vorzusehenden
Abdichtung.
Ein erfindungsgemäßer Stopfen zeichnet sich dadurch aus, daß
das Einpreßteil aus feuerfestem, keramischem Material
besteht, daß an den Grenzflächen zwischen dem Einpreßteil
und dem Stopfen eine keramische Bindung besteht, und daß die
Dichtfläche von einer Fläche des Stopfens und/oder einer
Ringfläche des Einpreßteils gebildet ist.
Bei der Herstellung des Stopfens wird das Einpreßteil
entweder vorgebrannt oder ungebrannt in den noch
ungebrannten Stopfen eingepreßt. Anschließend erfolgt dann
ein abschließender Brennvorgang. Bei diesem entsteht die
keramische Bindung zwischen dem Einpreßteil und dem Stopfen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt einer erfindungsgemäßen
Einrichtung,
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer Fig. 1
entsprechenden Ansicht,
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel in einer Fig. 1
entsprechenden Ansicht,
Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel in einer Figur
entsprechenden Ansicht und
Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel in einer Fig. 1
entsprechenden Ansicht.
Ein Stopfen 1 aus feuerfestem, keramischem Material für ein
metallurgisches Gefäß weist einen Innenraum 2 auf. In dem
Stopfen 1 sitzt ein Einpreßteil 3. Dieses besteht ebenfalls
aus feuerfestem, keramischem Material, insbesondere einem
keramischen Material mit etwa 77% SiC und etwa 20% Si3N4.
Das Einpreßteil 3 weist ein Innengewinde 4 auf. Das
Einpreßteil 3 endet in dem Stopfen 1 unterhalb dessen
Stirnfläche 5. Das Einpreßteil 3 verjüngt sich in einem
Bereich 6 an seiner Außenseite konisch zur Stirnfläche 5
hin. Im Anschluß an den konischen Bereich 6 weist das
Einpreßteil 3 einen zylindrischen Bereich 7 auf. Der
Querschnitt des Einpreßteils 3 ist an seinem Außenumfang
kreisförmig. Er kann jedoch auch oval oder profiliert sein.
Dadurch ist eine formschlüssige Verbindung gegen eine
Drehbeanspruchung des Einpreßteils 3 um die Längsachse L
erreicht. Die äußere Oberfläche des Einpreßteils 3 kann in
den Bereichen 6, 7 auch Längsrippen oder Querrippen
aufweisen, welche einerseits zu einer formschlüssigen
Verbindung zwischen dem Einpreßteil 3 und dem Stopfen 1 und
andererseits zu einer Vergrößerung der Grenzflächen 8, 9 des
Stopfens 1 einerseits und des Einpreßteils 3 andererseits
führen.
Das Einpreßteil 3 ist insbesondere dadurch mit dem Stopfen
fest gehalten, daß die Grenzflächen 8, 9 durch eine keramische
Bindung unlösbar und dicht miteinander verbunden sind. Diese
keramische Bindung entsteht bei einer gemeinsamen
Temperaturbehandlung des Stopfens 1 und des in diesen
eingebrachten Einpreßteils 3. Hierfür wird das bereits
vorgebrannte Einpreßteil 3 in den ungebrannten Stopfen 1
eingepreßt. Danach wird dann die Einheit aus Stopfen 1 und
Einpreßteil 3 gebrannt, wobei der Stopfen 1 seine
Endfestigkeit annimmt und die keramische Bindung zwischen
den Grenzflächen 8, 9 entsteht. Es kann jedoch auch das
Einpreßteil 3 noch ungebrannt in den ebenfalls ungebrannten
Stopfen 1 eingepreßt werden. Danach erfolgt dann in einem
gemeinsamen Brennvorgang das Brennen des Stopfens 1 und des
Einpreßteils 3. Auch dabei stellt sich die gewünschte
keramische Bindung ein. Diese gewährleistet nicht nur die
praktisch unlösbare Verbindung zwischen dem Stopfen 1 und
dem Einpreßteil 3, sondern stellt gleichzeitig sicher, daß
zwischen den Grenzflächen 8, 9 keine Fuge verbleibt, durch
die Gas strömen könnte.
Das Einpreßteil 3 hat den Vorteil, daß in seinem SiC-
keramischen Material das Innengewinde 4 als Gewinde zur
Aufnahme eines üblichen Außengewindes eines metallischen
Trägerrohrs leicht zu schaffen ist, was in dem keramischen
Material, das üblicherweise für den Stopfen 1 vorgesehen
ist, kaum möglich wäre.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 4 weist
das Einpreßteil an seiner der Stirnfläche 5 abgewandten
Seite einen Innenbund 10 auf. Dieser bildet eine Ringfläche
11, welche bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1
bis 3 axial zur Längsachse L und beim Ausführungsbeispiel
nach Fig. 4 konisch verläuft.
In das Innengewinde 4 ist ein metallisches Trägerrohr 12
mit einem Außengewinde 13 eingeschraubt. Durch das
Trägerrohr 12 ist dem Innenraum 2 des Stopfens 1 Gas
zuführbar.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 4 steht
der Rand 14 des unteren Endes 15 des Trägerrohrs 12 der
Ringfläche 11 in Richtung der Längsachse L gegenüber.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 3 ist
an das Trägerrohr 12 ein Flansch 16 angeschweißt, der der
Stirnfläche 5 gegenübersteht. Zwischen dem Flansch 16 und
der Stirnfläche 5 ist bei den Ausführungsbeispielen nach den
Fig. 1 bis 3 eine komprimierbare Dichtung 17 bzw. 18
angeordnet, die von keramischem Fasermaterial gebildet ist.
Der Flansch 16 weist eine Bohrung 19, insbesondere
Gewindebohrung, auf, in die zur Verdrehsicherung des
Stopfens 1 gegenüber dem Trägerrohr 12 ein Stift,
insbesondere Gewindestift 20, einsetzbar ist, welcher in
eine Bohrung 21 der Stirnfläche 5 greift.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die Dichtung 17
von einer Lage gebildet, die praktisch die gesamte Fläche
des Flansches 16 einnimmt. Bei den Ausführungsbeispielen
nach den Fig. 2 und 3 ist die Dichtung 18 in Form eines
Ringes gestaltet, dessen Außendurchmesser kleiner ist als
der Außendurchmesser des Flansches 16 und dessen
Innendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des
Flansches 16. Am Flansch 16 ist ein Aufnahmering 22
befestigt, der eine die Dichtung 18 aufnehmende Vertiefung
23 bildet.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist im Vergleich zu
den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2
zusätzlich zwischen die Ringfläche 11 und den Rand 14 des
unteren Endes 15 des Trägerrohrs 12 ein Metall-Dichtring,
insbesondere ein Kupfer-Dichtring 24, eingelegt.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 3
geschieht die Festlegung des Stopfens 1 an dem Trägerrohr 12
etwa folgendermaßen:
Der Stopfen 1 wird mit dem Innengewinde 4 seines Einpreßteils 3 auf das Außengewinde 13 des Trägerrohrs 12 geschraubt, bis die Dichtungen 17 bzw. 18 hinreichend zusammengedrückt sind. Die Dichtungen 17, 18 brauchen bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 nur dicht gegen einen solchen Gasstrom zu sein, der zwischen dem Innengewinde 4 und dem Außengewinde 13 strömen könnte, da die Grenzflächen 8, 9 ohnehin dauerhaft gasdicht sind. Die Gasdruckbelastungen der Dichtungen 17, 18 sind somit von vornherein nicht hoch.
Der Stopfen 1 wird mit dem Innengewinde 4 seines Einpreßteils 3 auf das Außengewinde 13 des Trägerrohrs 12 geschraubt, bis die Dichtungen 17 bzw. 18 hinreichend zusammengedrückt sind. Die Dichtungen 17, 18 brauchen bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 nur dicht gegen einen solchen Gasstrom zu sein, der zwischen dem Innengewinde 4 und dem Außengewinde 13 strömen könnte, da die Grenzflächen 8, 9 ohnehin dauerhaft gasdicht sind. Die Gasdruckbelastungen der Dichtungen 17, 18 sind somit von vornherein nicht hoch.
Nachdem die Dichtungen 17 bzw. 18 hinreichend komprimiert
sind, also das Trägerrohr 12 hinreichend in das Einpreßteil
3 eingeschraubt ist, wird der Gewindestift 20 in die
Gewindebohrung 19 gesetzt, so daß er in die Bohrung 21
greift. Es können am Umfang der Stirnfläche 5 mehrere
solcher Bohrungen 21 vorgesehen sein. Es ist auch möglich,
nach dem Einschrauben des Trägerrohrs 12 in das Einpreßteil
3 durch die Gewindebohrung 19 hindurch eine geeignete
Bohrung 21 in die Stirnfläche 5 zu bohren und dann den
Gewindestift 20 zu setzen.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird das Innengewinde
4 des Einpreßteils 3 auf das Außengewinde 13 des Trägerrohrs
12 geschraubt, bis der Dichtring 24 einen dichtenden
Anschlag bildet. Die Dichtung 18 ist dann ebenfalls
komprimiert. Es wird danach mittels des Gewindestiftes 20
die Verdrehsicherung zwischen dem Stopfen 1 und dem
Trägerrohr 12 in der beschriebenen Weise hergestellt. Im
Falle des Ausführungsbeispiels der Fig. 3 sind die
Dichtungsanforderungen an die Dichtung 18 noch geringer als
bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2, da
der Dichtring 24 den Innenraum 2 des Stopfens 1 gegenüber
dem Gewinde 4, 13 abdichtet. Günstig dabei ist auch, daß die
Gewindeverbindung 4, 13 und die Abdichtung 11, 14, 24
zwischen den beiden gleichen Bauteilen, nämlich dem
Trägerrohr 12 und dem Einpreßteil 3, erfolgt, so daß
bauliche Toleranzen auf die dichte Halterung praktisch ohne
Einfluß sind. Dies gilt auch für das Ausführungsbeispiel
nach Fig. 4.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind die Ringfläche 11
und der Rand 14 konisch gestaltet. Zwischen diesen liegt der
Metall-Dichtring 24. Das Trägerrohr 12 weist hier keinen
Flansch auf. Die Verdrehsicherung ist dadurch erreicht, daß
in eine zur Längsachse L radiale Bohrung 25 ein Stift 26
eingesteckt ist, der direkt in eine Sackbohrung 27 des
Trägerrohrs 12 greift.
Der Stopfen 1 wird mit dem Innengewinde 4 seines
Einpreßteils 3 so weit auf das Außengewinde 13 des
Trägerrohrs 12 geschraubt, bis der Dichtring 24 dicht
zwischen der Ringfläche 11 und dem Rand 14 sitzt.
Anschließend wird durch die Bohrung 25 hindurch die
Sackbohrung 27 angefertigt und dann der Stift 26
eingeschoben oder eingeschraubt. Dadurch sind der Stopfen
und das Trägerrohr 12 dauerhaft dicht und fest verbunden.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3 und 4
ist vorteilhaft, daß die durch den Dichtring 24 geschaffene
Abdichtung an der der Stirnfläche 5 abgewandten Seite des
Innengewindes 4 liegt. Denn dadurch können im Betrieb
entstehende temperaturbedingte Wärmedehnungen des
Trägerrohrs 12, die größer sind als die Wärmedehnungen des
Stopfens 1, nicht zur Beeinträchtigung der Dichtwirkung
führen. Dies wird auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5
erreicht.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 weist das Einpreßteil
3 den Bund 10 nicht auf. Das Trägerrohr 12 erstreckt sich
durch das Einpreßteil 3 hindurch. Der Rand 14 seines unteren
Endes 15 steht einer konischen Ringfläche 28 gegenüber, die
in dem Innenraum 2 ausgebildet ist. Zwischen der Ringfläche
28 und dem Rand 14 liegt der Dichtring 24. Die Ringfläche 28
liegt dem unteren - der Stirnfläche 5 abgewandten - Seite
des Einpreßteils 3 sehr nahe, so daß das Trägerrohr 12 das
Einpreßteil 3 nach unten nur um eine Strecke überragt, die
kleiner ist, als die Länge des Einpreßteils 3.
Claims (20)
1. Einrichtung zum abgedichteten Halten eines feuerfesten,
keramischen Stopfens für ein metallurgisches Gefäß an
einem Trägerrohr, das von einer Stirnfläche des
Stopfens her in ein Innengewinde eines Einpreßteils
eingeschraubt ist, welches im Stopfen sitzt,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Einpreßteil (3) aus feuerfestem, keramischem
Material besteht und daß an den Grenzflächen (8, 9)
zwischen dem Einpreßteil (3) und dem Stopfen (1) eine
keramische Bindung besteht.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdichtung von einer an der Stirnfläche (5)
anliegenden, komprimierbaren Dichtung (17, 18) gebildet
ist, die von einem am Trägerrohr (12) befestigten
Flansch (16) auf die Stirnfläche (5) gedrückt ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtung (17, 18) aus keramischem Fasermaterial
besteht.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Abdichtung eine Ringfläche (11, 28) in dem
Innenraum (2) des Stopfens (1) vorgesehen ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ringfläche (28) am Stopfen (1) ausgebildet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ringfläche (11) am Einpreßteil (3) ausgebildet
ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Einpreßteil (3) an seinem der Stirnfläche (5)
abgewandten Ende einen Innenbund (10) aufweist, der die
dem Ende (15) des Trägerrohrs (12) zugewandte
abdichtende Ringfläche (11) bildet.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf der Ringfläche (11) das Ende (15) des
Trägerrohrs (12) direkt oder über einen Dichtring (24)
drückt.
9. Einrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ringfläche (11, 28) konisch verläuft.
10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtring (24) ein Metall-Dichtring ist.
11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ringfläche (28) im Stopfen (1) nahe beim
Einpreßteil (3), bei dessen der Stirnfläche (5)
abgewandten Seite, ausgebildet ist.
12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Verdrehsicherung des Stopfens (1) gegenüber dem
Trägerrohr (12) ein parallel oder schräg zur Längsachse
(L) des Trägerrohrs (12) durch einen an dem Trägerrohr
(12) befestigten Flansch (16) in eine Bohrung (21) der
Stirnfläche (5) des Stopfens (1) einführbarer Stift (20)
vorgesehen ist.
13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Verdrehsicherung des Stopfens (1) gegenüber dem
Trägerrohr (12) ein sich etwa radial zur Längsachse (L) des
Trägerrohrs (12) erstreckender Stift (26) vorgesehen ist.
14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich das Einpreßteil (3) an seiner Außenseite in
einem Bereich (6) konisch zur Stirnfläche (5) des
Stopfens (1) hin verjüngt.
15. Einrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Einpreßteil (3) im Anschluß an den konischen
Bereich (6) einen zylindrischen Bereich (7) aufweist.
16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Einpreßteil (3) im Querschnitt kreisförmig oder
oval ist.
17. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Einpreßteil (3) an seinem Außenumfang
profiliert ist.
18. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Einpreßteil (3) aus einem keramischen Material
mit etwa 77% SiC und etwa 20% Si3N4 besteht.
19. Stopfen mit einer Dichtfläche und mit einem Innenraum,
in dem ein Innengewinde eines Einpreßteils liegt, in
das ein Trägerrohr einschraubbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Einpreßteil (3) aus feuerfestem, keramischem
Material besteht, daß an den Grenzflächen (8, 9)
zwischen dem Einpreßteil (3) und dem Stopfen (1) eine
keramische Bindung besteht und daß die Dichtfläche von
einer Fläche (5, 28) des Stopfens (1) und/oder einer
Ringfläche (11) des Einpreßteils (3) gebildet ist.
20. Stopfen nach Anspruch 19,
gekennzeichnet durch
die kennzeichnenden Merkmale eines oder mehrerer der
Unteransprüche 4 bis 9, 11, 14 bis 17.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904040388 DE4040388A1 (de) | 1990-12-17 | 1990-12-17 | Einrichtung zum halten eines stopfens fuer ein metallurgisches gefaess und stopfen hierfuer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19904040388 DE4040388A1 (de) | 1990-12-17 | 1990-12-17 | Einrichtung zum halten eines stopfens fuer ein metallurgisches gefaess und stopfen hierfuer |
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DE4040388A1 true DE4040388A1 (de) | 1992-07-02 |
DE4040388C2 DE4040388C2 (de) | 1993-08-12 |
Family
ID=6420592
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904040388 Granted DE4040388A1 (de) | 1990-12-17 | 1990-12-17 | Einrichtung zum halten eines stopfens fuer ein metallurgisches gefaess und stopfen hierfuer |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4040388A1 (de) |
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