LU83734A1 - CASTING DEVICE WITH VARIABLE OPENING - Google Patents
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Abstract
Description
A 680A 680
Demande de brevet de ...................................................Patent application for .............................................. .....
Désignation de l’Inventeur (1) Le soussigné...................................................................................................................................................Designation of the Inventor (1) The undersigned ........................................ .................................................. .................................................. .......
Avenue de la Liberté , L - 2930 LUXEMBOURGAvenue de la Liberté, L - 2930 LUXEMBOURG
agissant en qualité de déposant — WKMîitS£8»J§XâiïX3SpôSaiÂX— (2) ..........................:....................................................................................................................................................................................acting as depositor - WKMîitS £ 8 »J§XâiïX3SpôSaiÂX— (2) ..........................: ...... .................................................. .................................................. .................................................. ........................
(3) de l’invention concernant : ' Dispositif de trou de coulée à ouverture variable.(3) of the invention relating to: 'Variable opening tap hole device.
XX
désigné comme inventeur(s) : 1. Nom et prénoms MATHGEN Georges.............................................................................................................................designated as inventor (s): 1. Name and first names MATHGEN Georges .................................... .................................................. .......................................
41 rue de Beggen , L - 1221 LUXEMBOURG Adresse .............................................................................................................................................................................................41 rue de Beggen, L - 1221 LUXEMBOURG Address ........................................ .................................................. .................................................. .................................................
2. Nom et prénoms ..................................................................................................................................2. Surname and first names ............................................. .................................................. ...................................
Adresse 111 rue Jean Jaurès » L " 3490 DUDELANGEAddress 111 rue Jean Jaurès »L" 3490 DUDELANGE
3. Nom et prénoms SC^m jobert...............................................................................................................................3. Surname and first names SC ^ m jobert ......................................... .................................................. ....................................
AJ 30 Grand-Rue , L - 1660 LUXEMBOURGAJ 30 Grand-Rue, L - 1660 LUXEMBOURG
Adresse ............................................................................................................................................................................................Address ................................................. .................................................. .................................................. .......................................
Il affirme la sincérité des indications susmentionnées et déclare en assumer l’entière responsabilité.He affirms the sincerity of the aforementioned indications and declares to assume full responsibility for them.
LEICK Roger , 15 Chaussée St. Martin, L - 6989 HOSTERTLEICK Roger, 15 Chaussée St. Martin, L - 6989 HOSTERT
5. HEINTZ Carlo , 2 Square Aloyse Meyer , L - 2154 LUXEMBOURG5. HEINTZ Carlo, 2 Square Aloyse Meyer, L - 2154 LUXEMBOURG
.........Li^embourg...............................f |e ^.„novembre.............................. 19 81.............. Li ^ embourg ............................... f | e ^. „November .............................. nineteen eighty one.....
c. ......^j/.......vs. ...... ^ d / .......
M.Wagrjér (signature) Lex Râfcïcinger directeur direci.adi.M.Wagrjér (signature) Lex Râfcïcinger director direci.adi.
A 68026 Γ 0 - --————i- (1) Nom, prénoms, firme, adresse.A 68026 Γ 0 - --———— i- (1) Last name, first names, company, address.
/2\ KIam Ai Α^ΙιιΑΛΛΑ /fil ^JAmAAAA^ A 680/ 2 \ KIam Ai Α ^ ΙιιΑΛΛΑ / fil ^ JAmAAAA ^ A 680
Demande de brevet Déposant : ARBED S.A.Applicant's patent application: ARBED S.A.
Avenue de la Liberté L - 2930 LUXEMBOURGAvenue de la Liberté L - 2930 LUXEMBOURG
Dipositif de trou de coulée à ouverture variableVariable opening tap hole device
Dispositif de trou de coulée à ouverture variable.Variable opening tap hole device.
La présente invention concerne un dispositif de trou de coulée destiné essentiellement à la coulée de matières liquides, en parti-5 culier de matières métalliques ou non-métalliques en fusion, lequel dispositif présente une ouverture variable, en vue de démarrer, d'arrêter et de régler le débit des matières lors de la coulée.The present invention relates to a tap hole device intended essentially for pouring liquid materials, in particular molten metallic or non-metallic materials, which device has a variable opening, for the purpose of starting, stopping and to regulate the flow of materials during casting.
Les dispositifs de trou de coulée connus dans l'industrie métallur-10 gique comprennent essentiellement les systèmes classiques d'obturation à quenouille ou à tiroir. Le principe de ces systèmes consiste en ce que l'on agrandit resp. rétrécit la section d'un orifice, en enlevant resp. en amenant graduellement un objet, p.ex. un bouchon ou une plaque, entre l'orifice et la matière à couler. Comme la géo-15 mêtrie du jet de coulée est nécessairement affectée par les changements de la géométrie de l’orifice qui interviennent suivant ce principe, ces systèmes ne travaillent bien qu'en position ouverte ou fermée. Pour des ouvertures intermédiaires les jets sont fortement dispersés ce qui entrave fortement la qualité de la coulée. Il est n 20 donc utile de proposer des dispositifs de trou de coulée plus performants.Taphole devices known in the metalworking industry essentially include conventional stopper or drawer shutter systems. The principle of these systems consists in that one enlarges resp. narrows the section of an orifice, removing resp. by gradually bringing an object, eg a plug or a plate, between the orifice and the material to be poured. As the geometry of the casting jet is necessarily affected by the changes in the geometry of the orifice which occur according to this principle, these systems only work well in the open or closed position. For intermediate openings the jets are highly dispersed which greatly hampers the quality of the casting. It is therefore useful to provide more efficient tap hole devices.
Dans l'industrie de fabrication du verre ou d'autres substances à base de matières non-métalliques comportant une fusion des matières 25 et une coulée, on se trouve essentiellement devant les mêmes problèmes que dans le cas de la coulée des métaux. Il est vrai qu'on a proposé des équipements de trou de coulée plus perfectionnés où la section de l'orifice peut être variée par le truchement du dépôt sur les parois du canal de coulée de couches plus ou moins épaisses de - 2 - matière solidifiée, en prévoyant un réglage de la température du dit canal. Un tel équipement, comme il est décrit p.ex. dans le brevet luxembourgeois LU 82.177 du déposant, doit donc comporter un système de chauffage électrique, ainsi qu'un système de refroidissement qui 5 tout en permettant un réglage du débit, ont un temps de réponse assez long et nécessitent une surveillance constante de leur équilibre thermique pour maintenir un jet d'un débit requis. De plus, aux faibles ouvertures, la géométrie du jet peut devenir irrégulière à cause d'inhomogênêitês du dépôt.In the industry for the manufacture of glass or other substances based on non-metallic materials comprising a melting of the materials and a casting, one finds essentially the same problems as in the case of the casting of metals. It is true that more sophisticated tap hole equipment has been proposed where the section of the orifice can be varied by means of the deposit on the walls of the pouring channel of more or less thick layers of solidified material. , by providing an adjustment of the temperature of said channel. Such equipment, as described, for example, in the applicant's Luxembourg patent LU 82,177, must therefore include an electric heating system, as well as a cooling system which, while allowing adjustment of the flow rate, has a time fairly long response time and require constant monitoring of their thermal balance to maintain a required flow rate. In addition, at small openings, the geometry of the jet may become irregular due to inconsistencies in the deposit.
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Le but de la présente invention est donc de proposer un dispositif de trou de coulée permettant le démarrage, le réglage précis du débit et l'arrêt de la coulée de matières en fusion, en assurant à tout moment des conditions géométriques identiques à la sortie du 15 trou de coulée. Le dispositif doit être applicable à la coulée de • métaux liquides et de matières non-métalliques en fusion.The object of the present invention is therefore to propose a taphole device allowing the start, the precise adjustment of the flow rate and the stopping of the pouring of molten material, by ensuring at all times identical geometric conditions at the outlet of the 15 tap hole. The device must be applicable to the casting of • liquid metals and molten non-metallic materials.
Ce but est atteint par le dispositif suivant l'invention qui est caractérisé en ce que deux cylindres (A,B) à axes parallèles et 20 mobiles autour de leurs axes respectifs, ont une ligne de contact commune et qu'au moins l'un des cylindres comporte une rainure, tandis que l'autre cylindre peut être lisse. La rainure s'étend sur une portion de la circonférence du cylindre, c.à.d. qu'elle est orientée perpendiculairement à l'axe et elle présente un profil et 25 notamment une profondeur qui varie de manière à passer par un maximum.This object is achieved by the device according to the invention which is characterized in that two cylinders (A, B) with parallel axes and movable around their respective axes, have a common contact line and that at least one of cylinders has a groove, while the other cylinder can be smooth. The groove extends over a portion of the circumference of the cylinder, i.e. that it is oriented perpendicular to the axis and it has a profile and in particular a depth which varies so as to pass through a maximum.
En usinant dans le corps d'un cylindre, mais de préférence dans les corps des deux cylindres, des rainures identiques d'un profil appro-30 prié et en superposant les deux cylindres de manière à ce que l'ouverture circonscrite par les profils des rainures soit symé trique, on crée un système permettant d'aboutir, par rotation des cylindres en contresens l'un par rapport à l'autre, à une variation de la section d'ouverture, tout en préservant une section homothé-35 tique à la section initiale.By machining in the body of a cylinder, but preferably in the bodies of the two cylinders, identical grooves of a suitable profile and by superimposing the two cylinders so that the opening circumscribed by the profiles of the grooves is symmetrical, we create a system allowing to achieve, by rotation of the cylinders against each other, a variation of the opening section, while preserving a homothé-35 the initial section.
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Suivant l'invention la rainure peut présenter d’après une forme d’exécution préférée, un profil pseudo-elliptique; on peut néanmoins prévoir également des profils d’exécution plus simples, ce qui va cependant au dépens de la continuité de la géométrie du jet pendant 5 la variation du degré d’ouverture du trou de coulée, comme il sera exposé plus bas.According to the invention the groove may have, according to a preferred embodiment, a pseudo-elliptical profile; one can nevertheless also provide simpler execution profiles, which however goes at the expense of the continuity of the geometry of the jet during the variation in the degree of opening of the taphole, as will be explained below.
Le dispositif suivant l’invention comporte des moyens permettant d’entrainer les deux cylindres de manière synchrone, afin de les 10 positionner de façon à obtenir le degré d’ouverture désiré du trou de coulée. Pour ceci il suffit de munir les deux cylindres d’un système à pignons et de prévoir un moyen d’entrainement qui peut être un simple levier ou encore, dans le cas d’applications plus sophistiquées, un servo-moteur, agissant sur l’un des deux cylin-15 dres.The device according to the invention comprises means making it possible to drive the two cylinders synchronously, in order to position them so as to obtain the desired degree of opening of the tap hole. For this it suffices to provide the two cylinders with a pinion system and to provide a drive means which can be a simple lever or, in the case of more sophisticated applications, a servo-motor, acting on the one of the two cylin-15 dres.
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En plus il est prévu suivant l’invention des moyens permettant de presser l’un contre l’autre les deux cylindres le long de leur ligne de contact. Ces moyens peuvent p.ex. être des vis de serrage. Il est 20 également prévu des moyens supplémentaires d’étanchéisation des deux cylindres l’un par rapport à l’autre, lesquels moyens peuvent consister p.ex. en un façonnage suivant lequel l’un des cylindres est imbriqué dans l’autre.In addition, according to the invention, means are provided for pressing the two cylinders against one another along their line of contact. These means can, for example, be clamping screws. Additional means are also provided for sealing the two cylinders with respect to each other, which means may consist, for example, of a shaping in which one of the cylinders is nested in the other.
25 L’avantage principal du dispositif suivant l’invention réside évidemment dans le fait qu’il permet de varier de façon continue l’ouverture du trou de coulée et de procéder à des ajustements précis du débit coulé. Suivant la configuration des rainures, on peut obtenir une ouverture de n’importe quelle forme géométrique. 30 Ainsi des rainures en forme pseudo-elliptique donnent une ouverture parfaitement circulaire. En même temps l’axe de l’orifice ne se déplace pas.25 The main advantage of the device according to the invention obviously lies in the fact that it allows the opening of the taphole to be varied continuously and to make precise adjustments to the poured flow rate. Depending on the configuration of the grooves, an opening of any geometric shape can be obtained. 30 Thus pseudo-elliptical-shaped grooves give a perfectly circular opening. At the same time the axis of the hole does not move.
Une représentation visuelle du dispositif suivant l’invention et de 35 son principe, est fournie par la voie des dessins oùA visual representation of the device according to the invention and of its principle is provided by means of the drawings where
la fig- 1 montre une vue en perspective de deux cylindres dotés chacun d’une rainure pseudo-elliptique; les fig. IA, IB, IC et 1Dfig- 1 shows a perspective view of two cylinders each having a pseudo-elliptical groove; fig. IA, IB, IC and 1D
- 4 - montrant des coupes longitudinales et transversales des mêmes cylindres en positions différentes la fig. 2 représente une vue en perspective de deux cylindres où les rainures présentent un fond droit; les fig. 2A, 2B et 2C montrant 5 des coupes longitudinales et transversales de ces cylindres en positions différentes et les configurations des ouvertures résultant de ces positions et la fig. 3 montre de manière schématique une coupe longitudinale et une coupe transversale d'une forme d'exécution possible du disposi-10 tif suivant l'invention.- 4 - showing longitudinal and transverse sections of the same cylinders in different positions fig. 2 shows a perspective view of two cylinders where the grooves have a straight bottom; fig. 2A, 2B and 2C showing 5 of the longitudinal and transverse sections of these cylinders in different positions and the configurations of the openings resulting from these positions and FIG. 3 schematically shows a longitudinal section and a cross section of a possible embodiment of the device according to the invention.
En fig. 1 on a représenté deux cylindres (A et B) qui présentent chacun une rainure (10) en forme pseudo-elliptique. En raison de la variation du profil de ces rainures suivant la circonférence de 15 chaque cylindre, une rotation de ceux-ci p.ex. suivant le sens des > flèches, conduit à une variation de l'ouvertrue circonscrite par le profil des rainures superposées. Ainsi la position représentée en fig. IA, résultera en une ouverture maximum (01) comme la profondeur des rainures est la plus importante à l'endroit de la ligne de con-20 tact entre les cylindres (A et B). Pour arriver à une ouverture plus restreinte, il suffit de tourner les cylindres (A et B) en contresens, le cylindre (A) étant tourné dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre; il en résultera l'ouverture (02) de la fig. IB. En continuant ce mouvement, on aboutit à l'ouverture encore 25 plus restreinte (03) de la fig. IC et finalement à l'obturation totale du trou de coulée, comme le montre la fig. 1D.In fig. 1 shows two cylinders (A and B) which each have a groove (10) in pseudo-elliptical shape. Due to the variation of the profile of these grooves along the circumference of each cylinder, a rotation of these, eg in the direction of the arrows, leads to a variation of the opening circumscribed by the profile of the superimposed grooves . Thus the position shown in fig. IA, will result in maximum opening (01) as the depth of the grooves is most important at the location of the line of contact between the cylinders (A and B). To arrive at a more restricted opening, it suffices to turn the cylinders (A and B) in the opposite direction, the cylinder (A) being turned counter-clockwise; this will result in the opening (02) of FIG. IB. By continuing this movement, one arrives at the even more restricted opening (03) of FIG. IC and finally the total closure of the tap hole, as shown in fig. 1D.
La fig. 2 représente essentiellement les mêmes cylindres que ceux montrés en fig. 1, avec cependant une autre forme d'exécution de la 30 rainure. Celle-ci présente un profil simple à obtenir, étant donné que le fond est droit, comme il ressort des fig. 2A, 2B et 2C. Or, il est facile de voir en fig. 2A que dans ce cas précis seule la position où les fonds des rainures sont parallèles entre eux, il y a ouverture en forme d'un cercle, tandis que toute autre position, 35 comme p.ex. celle représentée, en fig. 2B résulte en une ouverture de profil elliptique ou oval.Fig. 2 shows essentially the same cylinders as those shown in fig. 1, with however another embodiment of the groove. This has a simple profile to obtain, since the bottom is straight, as shown in Figs. 2A, 2B and 2C. However, it is easy to see in fig. 2A that in this precise case only the position where the bottoms of the grooves are parallel to each other, there is an opening in the form of a circle, while any other position, such as that shown, in FIG. 2B results in an elliptical or oval profile opening.
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La fig» 2C montre la position de fermeture du trou de coulée. A noter que les flèches qui apparaissent dans les fig. 1A,B,C et 2A,B, indiquant le sens du flux des matières à couler.Fig »2C shows the closed position of the tap hole. Note that the arrows that appear in Figs. 1A, B, C and 2A, B, indicating the direction of flow of the material to be poured.
5 En fig. 3 il est représenté de manière schématisée une forme d'exécution possible du dispositif suivant l'invention. On distingue les cylindres (A,B), dotés chacun d'une rainure (10) en forme d'une pseudo-ellipse, engendrant dans leur position telle que représentée, une ouverture (0) circulaire. On reconnaît les moyens de fixation (1 10 et 2) du bloc (3) qui fait office de palier pour les deux cylindres.5 In fig. 3 there is shown schematically a possible embodiment of the device according to the invention. We distinguish the cylinders (A, B), each provided with a groove (10) in the form of a pseudo-ellipse, generating in their position as shown, a circular opening (0). We recognize the fixing means (1 10 and 2) of the block (3) which acts as a bearing for the two cylinders.
Le déplacement en rotation synchrone des deux cylindres, en contresens l'un par rapport à l'autre, est assuré par les pignons (5). Le dispositif de rotation qui n'est pas représenté, peut être un 15 levier, un vérin, ou un servo-moteur. On reconnaît également les moyens de pression (4) qui peuvent être p.ex. des vis de serrage.The displacement in synchronous rotation of the two cylinders, in opposite direction with respect to each other, is ensured by the pinions (5). The rotation device which is not shown, may be a lever, a jack, or a servo motor. We also recognize the pressure means (4) which can be eg clamping screws.
Suivant le mode d'application du dispositif selon l'invention, les cylindres peuvent être exécutés soit en métal, ce qui sera le cas 20 lors de la coulée de matières non-métalliques en fusion, telles que le sable, les scories, les roches etc., dans le cadre de la fabrication du verre, de la laine minérale ou des fibres céramiques, soit en une matière réfractaire lorsque le dispositif est appliqué dans la coulée de métaux liquides, et qu’il est monté sous une poche de 25 coulée d'aciérie, sous la sole d'un four électrique d'aciérie ou de fonderie, sous le panier-répartiteur d'une coulée continue, ou > encore sur la partie de déversement d'un convertisseur.According to the mode of application of the device according to the invention, the cylinders can be executed either in metal, which will be the case during the casting of molten non-metallic materials, such as sand, slag, rocks. etc., in the context of the manufacture of glass, mineral wool or ceramic fibers, either in a refractory material when the device is applied in the casting of liquid metals, and when it is mounted under a ladle steelworks, under the hearth of an electric steelmaking or foundry furnace, under the basket-distributor of a continuous casting, or> on the discharge part of a converter.
Dans le cas de la coulée de matières non-métalliques il est utile de 30 doter les cylindres métalliques d'un système de refroidissement à l'eau, en prévoyant des canaux (6) destinés a véhiculer l'eau de refroidissement.In the case of the casting of non-metallic materials it is useful to provide the metallic cylinders with a water cooling system, by providing channels (6) intended to convey the cooling water.
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