NO166540B - Gjenanvendbart filtermedium for filtrering av smeltet metall. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår generelt filtrering av forurensninger og inneslutninger fra smeltet metall og spesielt anvendelse av porøse keramiske materialer for filtrering av smeltet metall, mer spesielt anvendelse av gjen-anvendbare porøse keramiske filtere for filtrering av smeltet metall.

I metal 1støpeteknikken blir vedkommende metall først brakt i smeltet tilstand ved forhøyet temperatur i en egnet smelteovn. Den smeltede tilstand (f luid-1i 1standen) oppnåes i en ovn som eksempelvis kan være en gassfyrt ovn eller en elektrisk induk-sjonsovn. Det smeltede metall i fluid tilstand føres vanligvis fra ovnen enten direkte inn i støpeformen eller til en eller annen sekundær beholder, eksempelvis en holdeovn, i hvilken metallet holdes i smeltet tilstand, og som tjener som en mellom-stasjon under transporten av det smeltede metall til støpe-formene .

En av de vesentlige ulemper som kan gjøre seg gjeldende under støpeprosessen, er at forurensninger i form av faste stoffer kan være til stede i det smeltede metall mens dette helles inn i støpeformene. Tilstedeværelsen av slike forurensninger i støpegodset er i mange tilfeller årsak til at støpe-godset må vrakes, slik at det ikke har noen kommersiell verdi annet enn som skrap.

Det er fire generelle typer av inneslutninger som kan finne sin vei inn i støpegodset. Disse er (1) keramiske materialer fra digler som anvendes for transport av det smeltede metall og som foring for smelteovnene, (2) slagger som dannes på eller nær overflaten av det smeltede metall i selve smelteovnen, (3) oksyder og nitrider fra atmosfæriske reaksjoner mellom bestand-deler i det smeltede metall og den omgivende atmosfære både i smelteovnen og under transporten til støpeformene, og (4) residuelle oksydasjonsreaksjonsprodukter som dannes ved oksyda-sjon av legeringselementene (som foreligger i det smeltede metall), såsom silisium, magnesium, krom, titan, aluminium, yttrium, tantal, niob, zirkonium, litium og hafnium. Disse oksydasjonsreaksjonsprodukter opptas ofte fra de varmefaste foringer i smelteovnen og holdeovnen. I noen tilfeller har de smeltede metal1 fluider dessuten tendens til å oppta oppløste gasser, såsom hydrogen, oksygen og nitrogen. Under størkningen av det smeltede metall utfelles gassene fra løsning og danner gassbobler eller -lommer som også ansees å ha en skadelig virkning på det end;elige støpte metallprodukt.

Det er kjent når det gjelder metal1 støping, at forurensninger og inneslutninger kan fjernes fra smeltede metaller generelt, og spesielt fra smeltet aluminium, ved at den fluide metal1smelte føres gjennom et porøst varmefast eller keramisk f i 1termedium, hvorved den filtreres. I US-patent 2 021 520 (Reichmann) beskrives anvendelse av en porøs plate, dannet av korn av brente varmefaste metalloksyder kombinert med findelte kalsinerte partikler av metalloksyder, for utførelse av filtrer-ingen av smeltet aluminium. US-patent 3 235 089 (Burroughs) beskriver et bundet keramisk filtermedium og fremgangsmåten for fremstilling av dette ut fra en aluminiumoksyd-kompositt blandet med flussmidler. US-patent 3 524 548 (McDonald et al.) beskriver et porøst keramisk metal1sme1te-fi 1 ter med en bestemt sammenset-ning, hvilket skal formes på forskjellige måter enten til flate plater eller sylindriske endelukkede rør som henger ned fra en horisontal tetningsplate. De endelukkede rør som er beskrevet i nevnte patent, er sementert til den nedre side av bas i sp 1aten. Sementen skal tjene både til tetning og konstruksjonsunder-støttelse. En variant av den i patentet beskrevne utførelse er vist i US-patent 3' 747 765 (Nowak). Nowak diskuterer de problemer som gjør seg gjeldende ved utførelsen ifølge McDonald et al., og de problémer som forårsakes av svikt i sementen. Nowak søker å løse både problemet med sementen og skjørheten hos den porøse keramiske struktur ved å anvende metal1tetningsplater med en trekkbolt som holder konstruksjonen sammen. I likhet med McDonald et al. beskriver Nowak et arrangement i hvilket de sylindriske endelukkede rør henger nedover fra en horisontal tetningsplate.

US-patent 3 893 917 (Pryor et al.) beskriver anvendelse av et åpen-cellet keramisk skum som et metallsmelte-fi 1 ter. US-patent 3 947 363 (Pryor et al.) beskriver en fremgangsmåte til fremstilling av et filter av åpen-cellet keramisk skum. US-patent 4 024 056 (Yarwood et al.) beskriver tilpasning av åpen-cellet keramisk skum i er» plateform for filtrering av smeltet metall. US-patent 4 056 589 (Pryor et al.) beskriver likeledes en fremgangsmåte til fremstilling av et f i 11ermed ium av åpen-cellet keramisk skum. Til slutt nevnes at US-patent 4 343 704 (Brockmeyer) beskriver enda en fremgangsmåte og et materiale for fremstilling av et filter av åpen-cellet keramisk skum for smeltede metaller.

Alle de foregående typer av filtere og anordninger av filtermedia blir av fagfolk på området ansett å være mer eller mindre godt egnet til anvendelse for smeltede meta 11 f lu ider, for f i 1 treringsformål, som filtere av "engangs-anvende 1 ses"-typen.

Et engangsfi 1 ter er et filter som plasseres i meta11sme11e-strømmen fra bare en enkelt charge av smeltet metall fra smelteovnen. Etter at denne ene charge av smeltet metall har strømmet gjennom f i 1termediet, blir filtermediet normalt fjernet og kastet, hva enten mediet er tilstoppet med forurensninger, hvilket betyr slutten på dets bruks 1 evet id, eller om det frem-deles har potensiell anvendelse etter behandling som beskrevet i det neste avsnitt. Det vrakede filtermedium blir så erstattet med et nytt, ubrukt filtermedium. De innesluttede forurensninger dannet på eller nær den overflate av filtermediet som er direkte eksponert for strømmen av smeltet metall, er belagt med størknet og oksydert smeltet metall (residuet av de siste rester av den charge av smeltet metall som ble ledet gjennom filteret).

Det er for tiden ingen måte, godtatt av fagfolk på området, til å rense, fornye eller gjenopprette disse brukte filtermedier slik at de igjen kan anvendes, med mindre filtermediet kontinuerlig holdes oppvarmet eller kontinuerlig holdes nedsenket i smeltet metall, eller filtermediet gjenoppvarmes for tilførselen av etterfølgende charger av smeitet metall, hvilke alle er kostbare og tidrøvende arbeidsmåter om de anvendes. Når et engangsfi 1 ter holdes i en gjenanvendbar tilstand, under hvilken som helst av de foregående arbeidsmåter, blir filteret aldri fjernet fra bruksstedet, på grunn av betydelige vanskeligheter som gjør seg gjeldende ved håndtering av varme filtere, som beskrevet av Nowak, jfr. ovenfor. Agglomereringen av forurensninger som har samlet seg på overflaten av filteret, kjent som "fi 1terkake", "kastes av" eller faller av mellom chargene. Filterkaken, som er tilbake etter den første charge av metall, og som ansees å bestå nesten utelukkende av forurensninger, vil hurtig dannes på ny på den eksponerte overflate av filtermediet under den begynnendte oppstarting av den etterfølgende charge. Muligheten for suksessive anvendelser av et engangsfi 1 ter er således drastisk redusert uansett hvordan filtermediet holdes i klargjort tilstand.

Omkostningene med utskifting av brukte engangsfi 1termedier er åpenbart også relativt store sammenlignet med omkostningene for et filter som kan anvendes flere ganger uten utskifting eller betydelig tap av skikkethet for gjenanvende1 se. Det menes således at det er et industrielt behov for å utvikle et porøst keramisk filter for smeltede metaller hvilket kan anvendes flere ganger før det kastes uten vesentlig tap av skikkethet for gjenanvendelse, og hvilket kan kjøpes for en pris generelt tilsvarende prisen på de engangsfi 1tere som for tiden er i bruk.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et porøst keramisk filter tor smeltede metaller i form av ett eller flere porøse keramiske endelukkede sylindriske f i 1 ter 1egeme-e1ementer forbundet med et hovedsakelig horisontalt porøst keramisk tetningsplate-fi 1terelement og ragende vertikalt over høyden av tetningsplaten. Innretningen er egnet til å monteres i en holdeovn for smeltede metaller eller annen anordning for transport av smeltede- metaller, slik at strømmen av smeltet metall føres til det ytre av de endelukkede sylindriske elementer og den øvre overflate av plateelementet. De sylindriske f i 1 ter 1egeme-elementer hviler på tetningsplaten, slik at tetningsplaten utgjor hele den konstruksjonsmessige understøttelse for innretningen. Det smeltede rnetad:! strømmer gjennom det porøse keramiske materiale i de sylindriske elementer og fortrinnsvis gjennom tetningsplateelementet, slik at det deretter kan ledes videre og til slutt til angjeldende støpeformer. Alternativt kan det, innenfor oppfinnelsens ramme, anvendes en ikke-porøs tetningsplate; materialet i denne behøver bare være tilstrekkelig varmeresistent og resistent mot korrosjon og oppløsning i kontakt med det smeltede me ta 1.1 .

Ved slutten arv tilførselen av en charge av det smeltede metallfluidum og før tilførselen av en etterfølgende charge vil metalloksydene og både f i 11erkake-forurensningene og inneslut-ningene oppfanget nær, men like under det ytre overflateområde av de vertikale endelukkede sylindriske f i 1terelementer i innret-. ningen, falle av og under tyngdekraftens virkning sedimentere til det horisontale tetningsplateelement, hvor de igjen oppfanges. Denne sedimentering minsker kaken av forurensninger på og-nær det ytre av de vertikale f i 1terelementer. Når en porøs keramisk tetningsplate anvendes, vil de sedimenterte forurensninger da bli oppfanget ved dybdefi 11rer ing i porene i den porøse keramiske tetningsplate, hvilket ytterligere øker hele innretningens skikkethet til å anvendes flere ganger inntil hovedsakelig hele det porøse keramiske materiale er fullstendig mettet, dypt inn i tverrsnitt av det porøse keramiske materiale, med inneslut-ningene. Rensningen av overflaten og den tilliggende del av filteret mellom charger virker også til å drive forurensningene, som er oppfanget i porene av det keramiske materiale, enda dypere inn i tverrsnittene, hvilket frigjør mer av de porer som er nærmere den overflate av filteret som i begynnelsen eksponeres for det smeltede metall, slik at ytterligere forurensninger kan oppfanges. Dette er kjent som "dybdefi 11rer ing" og skiller seg fra "kakefi 11rer ing", hvor forurensningene stort sett dannes på eller nær den eksponerte overflate av filteret. De porøse medier som oppviser sterke dybdefi 11reringstendenser, vil ha den høyeste f i 1 treringseffektivitet ved den foreliggende oppfinnelse.

Ett eller flere av et antall forskjellige porøse keramiske eller varmefaste materialer kan anvendes ved utførelse av den foreliggende oppfinnelse, og filtermediet ifølge oppfinnelsen kan bygges opp som ett enkelt stykke eller som forskjellige elementer som kan sementeres sammen med en egnet høytemperatur sement. Strømmen av smeltet metall gjennom f i 11ermediet i fø 1 ge. oppfinnelsen oppnåes ved at det. smeltede metall ved tyngdekraftens virkning bringes til å strømme gjennom det porøse materiale. Den foreliggende oppfinnelse er istand til å produsere et mer inneslutningsfr i11 metall, som i smeltet tilstand skal føres til nedstrøms støpeformer, og oppfinnelsen er langt mer effektiv ved suksessive anvendelser på grunn av den effektive lokalisering av de sammenkakede forurensninger på og inn i tetningsplaten, som befrir resten av f i 1 ter innretningen for ytterligere dybdefi 11rer-ing .

Oppfinnelsen angår således et gjenanvendbart filtermedium, hvor hovedsakelig hele den porøse keramiske del kan funksjonere for filtrering av smeltet metall som strømmer gjennom den, og filtermediumet er særpreget ved at det omfatter a) en tetningsplate av varmeresistent materiale innbefattende en øvre og en nedre overflate når den er anordnet hovedsakelig horisontalt,

b) i det minste ett hult sylindrisk element av porøst keramisk materiale som kan monteres til og strekker seg perpendikulært fra

den øvre overflate av, og konstruksjonsmessig er understøttet av, tetningsplaten, idet tverrsnittstykkelsen av veggen av det nevnte minst ett sylindrisk element er generelt ekvivalent med tverrsnittstykkelsen av tetningsplaten, c) i det minste ett dekselelement av porøst keramisk materiale, i form av en fast sylindrisk seksjon, montert til den ende av hvert av nevnte minst ett sylindrisk element som er fjernt fra sammenføyningen mellom hvert av nevnte minst ett sylindrisk element og tetningsplaten, slik at den ene ende av nevnte minst ett sylindrisk element stenges, idet nevnte minst ett dekselelement er generelt ekvivalent i tverrsnittstykkelse med nevnte tverrsnittstykkelse av tetningsplaten,

d) åpningsanordning assosiert med tetningsplaten og hvilken har som funksjon å skaffe forlengelser av det indre av hvert av nevnte

minst ett hult sylindrisk element gjennom tetningsplaten, og

e) anordning for opphengning av tetningsplaten hovedsakelig horisontalt i strømningsbanen for smeltet metall, slik at det smeltede metall strømmer fra de ytre overflater av hvert av de nevnte minst ett sylindrisk element, hvert av dekselelementene og den overflate av tetningsplaten som er tilstøtende til hver av de nevnte ytre overflater av de sylindriske elementer, gjennom nevnte tverrsnittstykkelser av tetningsplaten, nevnte sylindriske element(er) og nevnte dekselelement(er). Fig. 1 viser et vertikalsnitt gjennom en første og en andre utførelsesform av f i 1terelementene ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser skjematisk et vertika1 sni11 gjennom en holdeovn for smeltet metall, med en første alternativ utfore1sesform av oppf inne1 sen. Fig. 3 viser et vertika1 sni11 av en tredje alternativ ut-førelsesform av oppfinnelsen. Fig. 4 viser skjematisk et verti ka1 sni11 gjennom en noe annerledes holdeovn enn den som er vist på fig. 2, med en fjerde alternativ utføre1 sesform av den foreliggende oppfinnelse. Fig. 5 viser et vertika1 sn i11 gjennom en holdeovn tilsvarende den som er vist på fig. 4, men innbefattende en femte alternativ utførelsesform av oppfinnelsen. Fig. 6 er et grunnriss av en tetningsplate til hvilken de endelukkede sylinderelementer i henhold til foreliggende oppfinnelse er forbundet i flere alternative utførelsesformer av oppf inne1 sen. Fig. 7 er et utspilt bilde av en del av tetningsplaten, sylinderelementet og dekselelementet i en andre alternativ utførelsesform av oppfinnelsen.

På fig. 1 er det vist en tetningsplate 11 som generelt er i form av en flat plate, innbefattende åpninger 13 i form av vertikale utboringer (som vist) anordnet generelt symmetrisk over den nedre flate 15 av platen 11. Utboringene for åpningene 13 rager perpendikulært på planet av den nedre flate 15 gjennom tykkelsen av tetningsplaten 11 til den ovre flate 17. Åpningene 13 innbefatter utvidede utboringer 19 som er konsentriske med åpningene 13, og som har en størrelse tilpasset diametrene av de sylindriske f i 1terelementer 21 og 23 som vist på fig. 1. Utboringene 19 strekker seg perpendikulært til, og fra, den øvre flate 17, fortrinnsvis til omtrent 1/3 gjennom tykkelsen av tetningsplaten 11.

Fi1terelementet 21 er en enhet i ett stykke, innbefattende en hul sylindrisk seksjon 25 og en dekse1 seksjon 27. Filter-elementet 23 er en enhet i to stykker, hvilken er laget av en iiu. sylinder 29 og et deksel 31. Dekselet er dannet av en flat piate med avrundede kanter, i form av en kompakt sylindrisk seksjon, og har en sterrelse som passer med diameteren av sylinderen 29.

Dekselet 31 er sementert til den øvre ende 33 av sylinderen 20

ved hjelp av en egnet høytemperatur-sementblanding; slike sement-blandinger er i og for seg kjente. Et eksempel på slike sementer er den som selges under handelsnavnet "FRAXSET" (ti lgjengelig fra The Metaullics Systems Company of Solon, Ohio, USA). Også

fi 1terelementene 21 og 23 kan være sementert fast i utboringene 19 i tetningsplaten 11 ved hjelp av den samme type sement. Alternativt kan f i 1terelementene 21 og 23 være montert i utboringene 19 i tetningsplaten 11 ved hjelp av en mellomliggende pakning, hvilket vil bli forklart nedenfor.

Fig. 2 viser en utførelse av en holdeovn for smeltet metall med dekselet fjernet. Holdeovnen 35 innbefatter et holdekammer 37 tilliggende en inn 1øpsåpning 39. Inkludert som en del av gulvet 41 i holdekammeret 37 er en f i 1 ter innretning 43 som vist på fig. 2. Fi 1 ter.i.nnretningen 43 innbefatter tetningsplaten 11 og to f i 1terelementer 21.

Pakninger 45 kan være innlagt mellom utboringene 19 i tetningsplaten 11 og de nedre ender 47 av f i 1terelementene 21 på en måte som er velkjent for fagfolk på området vedrørende konstruksjon av varmefaste foringer for meta11sme1teovner. Et egnet høytemperatur-pakningsmateriale er påkrevet, hvorav mange er kommersielt tilgjengelige. Et eksempel på sådant pakningsmateriale, hvilket er godt egnet for denne anvendelse, selges under handelsnavnet "FIBERFRAX DURABLANKET" og produseres av The Carborundum Company of Niagara Falls, New York. Som nevnt ovenfor, kan det alternativt anvendes en egnet høytemperatur-sement istedenfor pakningsmaterialet. Hensikten med pakningen eller sementen er å tette.

Tetningsplaten- 11 innbefatter avfasede ytre kanter 49. Det er blitt funnet at avfas ingsvinke1en fortrinnsvis bør være, regnet fra et plan perpendikulært på den horisontale overflate av den øvre flate 17 som vist på fig. 1, innenfor et området på 17*-' til 45", og for smeltet aluminium-metal1 fortrinnsvis innen et område på 25-35'<::>', for å sikre opprettholdelse av en tilstrekkelig tetning mellom de avfasede ytre kanter 49 og de tilsvarende avfasede kanter 51 ved gulvet 41, som vist på fig. 2. Det er blitt observert at en vinkel vesentlig mindre enn 17''' for den avfasende kant 49 skaper problemer når det gjelder å sikre tet-ningen mellom tetningsplaten 11 mot gulvet 41. En vinkel på vesentlig mer enn 46,<::>' for den avfasede kant 49 fremmer, under oppstarting med en ny charge, oppflyting av f i 1 ter innretningen 43 i det omgivende smeltede metall på grunn av innesluttede gasser og fluid-turbulens.

En egnet høytemperatur-pakning 50 plasseres normalt mellom den avfasede kant 49 på tetningsplaten 11 og den tilsvarende avfasede kant 51 ved gulvet 41. Materialet for pakningen 50 kan eksempelvis være det ovenfor nevnte "FIBERFRAX DURABLANKET" pakningsmateriale eller hvilke som helst andre egnede materialer, hvilket er velkjent for fagfolk på området vedrørende fabrikasjon av ovner for smeltet metall.

Ved alle utførelsesformene

blir det smeltede metall tilført holdekammeret 37 gjennom innløpet 39, som eksemplifisert på fig. 2, i en mengde som er tilstrekkelig til å sikre at. f i 1 ter innretningen 43 er fullstendig neddykket. Når holdekammeret 37 er slik fylt, blir ytterligere smeltet metall tilført holdekammeret kontinuerlig med en hastig-het som er ekvivalent med strømmen av smeltet metall gjennom f i 11erinnretningen 43. Nivået av det smeltede metall blir således, fortrinnsvis til enhver tid, holdt over f i 1 ter innretningen 43. I den utførelsesform som er vist på fig. 8, rager de sylindriske f i 1terelementer 85 over nivået 87 av smeltet metall, og ingen dekselelementer er derfor påkrevet og nivået av smeltet metall tilført holdekammeret 91 holdes lavere enn de øvre ender 93 av de sylindriske elementer 85.

På fig. 3 er det vist en tredje alternativ utførelsesform av f i 1 terinnretningen 53. Denne alternative utføre1sesform er en f i 1 terinnretning i ett stykke, hvilken innbefatter hva som ellers ville være å betegne som dekselet, sylinderen og tetningsplaten, men som isteden er en innretning i ett stykke. Denne alternative utførelsesform innbefatter tetningsplateelementet 55, som er identisk med tetningsplaten 11 b: -'nett fra at tetningsplateelementet 55 ikke inneholder åpninger 13 og utboringer 19. Isteden rager sylindriske elementer 57 fra den øvre flate 59 av tetningsplateelementet 55, som vist på fig. 3, som en sammenhengende forlengelse av tetningsplateelementet 55, i ett med dette. De sylindriske elementer 57 har innvendige utboringer 61 som er konsentriske med de ytre overflater av de sylindriske elementer 57.

Ved de øvre ender av de sylindriske elementer 57, i avstand fra tetningsplateelementet 55, finnes dekselelementer 63. Dekselelernentene 63 er sammenhengende forlengelser av det sylindriske element 57, idet de inngår som forlengelser i ett med dette. På grunn av at f i 1 ter innretningen 53 her lages i ett stykke, anvendes ikke hoytemperatur-sementer eller andre tetningsmidler.

På fig. 4 er det vist et andre arrangement av en holdeovn for smeltet metall med en f i 1 ter innretning tilsvarende filter-innretningen 53, idet den eneste forskjell er at f i 11erinnretningen 53, som vist på. fig. 3, innbefatter et par sylindriske elementer 57 og dekselelementer 63, mens den på fig. 4 viste f i 1 ter innretning innbefatter i det minste tre sylindriske elementer 57 og dekselelementer 63, og tetningsplateelementet 55 er følgelig anordnet til å oppta et sådant antall sylinderelementer 57 .

Holdeovnen 65 som vist på fig. 4 er anordnet noe forskjellig fra holdeovnen 35 som vist på fig. 2. En av forskjellene er at holdovnen 65 som vist på fig. 4 innbefatter en topp 67 med en brenner 69 innsatt i denne. Formålet med brenneren 69 er å opp-varme holdekammeret 71 i holdeovnen 65 og å opprettholde tempera-turen i holdekammeret 71 tilstrekkelig høy til at det smeltede metall, som innføres i holdekammeret 71 gjennom innløpet 73, holdes i smeltet tilstand, hvilket er velkjent for fagfolk på området metal1 støping. Brenneren 69 tjener også til å holde holdekammeret 71 og f i 1 ter innretningen 53 ved forhøyet temperatur mellom charger, hvilket tjener til å øke sannsynligheten for at f i 1terkakeforurensningene kastes av eller faller av. Alternativt kan brenneren 69 erstattes av en egnet elektrisk heteelement-anordning.

I holdeovnen 65 er det ikke noe gulv i holdekammeret 71. Isteden er de nedre deler av de vertikale vegger 75 avskrånet i den samme retning og i samme grad som de avskrånede kanter 51 av gulvet 41 som vist på fig. 2. I holdeovnen 65 danner tetningsplateelementet 55 gulvet i holdekammeret 71 og er montert mellom avfasede kanter 77 på samme måte som tetningsplaten 11 er montert mot avfasede kanter 51 som vist på fig. 2.

Et pakningsmateriale blir fortrinnsvis innlagt mellom tetningsplateelementet 55 og de avfasede kanter 77, og pakningsmaterialet er eksempelvis et "FIBERFRAX DURABLANKET"-pakningsmateriale, eller et annet egnet høytemperatur-res istent pakningsmateriale av varmefast type, som velkjent for fagfolk på området smelteovnsfabrikasjon. I alle andre henseender er arrangementet og operasjonsmåten for holdeovnen 65 den samme som den som er beskrevet i forbindelse med holdeovnen 35, som vist på fig. 2.

Fig. 5 viser holdeovnen 65, men med enda en alternativ utførelsesform av en f i 1 ter innretning 79 ifølge foreligggende oppfinnelse. Konstruksjonen av f i 11erinnretningen 79 er identisk med den som er blitt beskrevet ovenfor med hensyn til filter-elementet 23, og innbefattende en sylinder 29, et deksel 31 og en tetningsplate 11, med unntagelse av at det er minst tre filterelementer 23, minst tre sylindere 29 og minst tre deksler 31, og tetningsplaten 81 innbefatter et tilsvarende antall åpninger 13 og utboringer 19. I alle andre henseender er f i 1 ter innretningen 79 i sin konstruksjon identisk med den som er beskrevet i forbindelse med f i 1terelementet 23, sylinderen 29, dekselet 31 og tetningsplaten 11. Videre er f i 1 ter innretningen 79 montert i en holdeoven 65 på samme måte som beskrevet for monteringen av f i 1 ter innretningen 53 i holdeovnen 65 som vist på fig. 4.

På fig. 6 er det vist en tetningsplate 83 i grunnriss. Som vist innbefatter tetningsplaten 83 i alt fire åpninger 13 og fire utboringer 19 som beskrevet i forbindelse med tetningsplaten 11. De avfasede kanter 49 på tetningsplaten 83 tilsvarer de avfasede kanter 49 på tetningsplaten 11 som er beskrevet ovenfor.

Ved et tilbakeblikk på de alternative utførelsesformer som er beskrevet ovenfor, er det klart og tilsiktet at hvilket som helst antall sylindere 29, syl inder seks joner 25 eller sylindriske elementer 57 kan være montert på en tetningsplate 11, 81 eller et tetningsplateelement 55, som beskr&vet ovenfor, innenfor oppfinnelsens ramme.

Fig. 7 viser et tredimensjonalt riss av en del av tetningsplaten 11, antydet ved de stiplede linjer, men innbefattende en åpning 13 og en utboring 19. Fig. 7 viser også et f i 11ere 1ement 23 innbefattende en sylinder 29 og et deksel 31 i en utspilt gjengivelsé.

Forskjellige porøse keramiske materialer er egnet som materialer for konstruksjonen av gjenstanden ifølge foreliggende oppfinnelse. Som vist under teknikkens stand er mange av disse porøse keramiske materialer kjent. For eksempel blir et egnet porøst bundet keramisk f i 1termateriale solgt under handelsnavnet "METAULLI CS", et glassbundet filtermedium (The Metaullics Systems Company og Solon, Ohio, USA). Som et annet eksempel nevnes et egnet porøst keramisk skum-materiale som produseres av Astro Met Associates, Inc. of Cincinnati, Ohio, USA og selges under handelsnavnet "AmPorOx T".

Porestørrel sen av det keramiske materiale er fortrinnsvis i området fra et gjennomsnitt på 0,05 cm diameter til et gjennomsnitt på 0,20 cm diameter. Til bruk med aluminium anbefales at porestørre 1 sen holdes innen området 0,10 cm diameter til 0,20 cm diameter i gjennomsnitt og ideelt ved et gjennomsnitt på ca. 0,13 cm diameter. Porestor re1 sene for det keramiske materiale er spesifisert under hensyntagen til både behovet for fri strømning av smeltet metall gjennom porene i det keramiske materiale og behovet for at porene bør være tilstrekkelig små til å oppfange eller ekskludere inneslutninger og å fremme en snirklet strømningsbane for det smeltede metall som strømmer gjennom filteret, for å øke oppholdstider, for det smeltede metall innen porene i det keramiske materiale. De porøse keramiske filter-materialer som oppviser sterke dybdefi 11rer ingstendenser, vi 1 gjerne ha de beste f i 1 treringsegenskaper ved den foreliggende oppfinnelse.

Når det gjelder densiteten av materialet, i henhold til den foreliggende oppfinnelse, kreves bare at den er tilstrekkelig til å sikre tilstrekkelig konstruksjonsstyrke til å holde vekten av det smeltede metallfluidum over f i 1 ter innretningen. Videre må det keramiske materiale sorn anvendes, ikke korroderes eller oppløses av det smeltede metall og bør være istand til å motstå forhøyede temperaturer, over den høyeste temperatur av det smeltede metall som vil komme i kontakt med f i 11erinnretningen, i et betydelig tidsrom. Eksempelvis bør den f i 1 ter innretning som skal anvendes for smeltet aluminium, fortrinnsvis være istand til å motstå en forhøyet temperatur på ca. 954<<::>,C i lengre tid, skjønt det smeltede aluminium som strømmer gjennom filteret, normalt vil være i temperaturområdet 677-871':;'C. Formålet med dette er å sikre at lengre tids forringelse av det porøse keramiske filter ikke vil finne sted på grunn av variasjoner, som fra tid til annen gjør seg gjeldende en kort tid, i maksimumstemperaturen av det smeltede metall.

Den gjentatte holding av smeltet metallfluidum mellom charger tjener i praksis til å tillate f i 1terkakeforurensninger som har bygget seg opp på den ytre overflate av de vertikale elementer, den nødvendige tid til å falle av og sedimentere, under tyngdekraftens virkning, ti 11etningsp1aten, hvor de igjen oppfanges av dybdefi 11re r ing og f i 1 terkakeansamling. Denne sedimentering virker til å "vaske" den ytre overflate av filteret og fjerne eventuell ansamling av oksyder og andre større inneslutninger, slik at f i 1 terinnretningen iføige foreliggende oppfinnelse kan anvendes flere ganger. Denne "vaske"-vi rkning, som faktisk finner sted under holdingen mellom oppstartingen av suksessive charger, frembringer en frisk overflate og tjener dessuten til å drive inneslutninger som er inne i f i 1terporene og nær f i 1 teroverf laten i kontakt med det smeltede metall, dypere inn i det porøse keramiske materiale, hvorved de tidligere fylte porer åpnes opp slik at de kan holde mer av inneslutninger.

Fi 1 terinnretningen ifølge foreliggende oppfinnelse kan anvendes på en rekke andre steder enn i en holdeovn for smeltet metall. Fi1 ter innretningene ifølge foreliggende oppfinnelse kan faktisk anvendes på de fleste steder hvor smeltet metallfluidum med tilstrekkelig temperatur bringes til å strømme fra smelteovnen til støpeformene, hvilket vil forståes av fagfolk på området .

De innvendige utboringer i de sylindriske elementer i f i 11erinnretningene ifølge oppfinnelsen, for eksempel den innvendige utboring 61 på fig. 3, har ingen teoretisk maksimal innvendig diameter, men bør ikke ha en så liten innvendig diameter at metal1-brodanne1 ser og medfølgende størkning inn-treffer. Likeledes behøver avstanden mellom de sylindriske elementer i f i 1 ter innretningen ifølge oppfinnelsen bare å være stor nok til å hindre at smeltet metall størkner og danner broer. Det er blitt funnet at de innvendige utboringer i de sylindriske elementer eller sylinderseksjonen fortrinnsvis ikke bør være mindre enn ca. 3,5 cm som et minumum.

Fi 1 ter innretningen ifølge foreliggende oppfinnelse har betydelig større overflateareal enn hva som er beskrevet i teknikkens stand. Dette større overflateareal, kombinert med en betydelig tykkelse av tver r sni11sveggene hos de forskjellige elementer, tjener til å gjøre f i 1 ter innretningen ifølge fore-, liggende oppfinnelse bedre egnet til bruk ved gjentatte anvendelser. Minimumsveggtykke 1 sen av hvert av tverrsnittene av elementene i henhold til den foreliggende oppfinnelse bør fortrinnsvis ikke være mindre enn ca. 1,27 cm.

Prinsippet, de foretrukne alternative utførelser og operasjonsmåten for den foreliggende oppfinnelse er blitt forklart, og . det som ansees å være de beste alternative utførelsesformer er illustrert og beskrevet. Det vil imidlertid forståes at den foreliggende oppfinnelse kan praktiseres, innenfor kravenes ramme, på andre måter enn spesifikt illustrert og beskrevet.

Claims (11)

1. Gjenanvendbart filtermedium, hvor hovedsakelig hele den porøse keramiske del kan funksjonere for filtrering av smeltet metall som strømmer gjennom den, karakterisert' ved at det omfatter a) en tetningsplate (11, 55) av varmeresistent materiale innbefattende en øvre (17, 59) og en nedre (15) overflate når den er anordnet hovedsakelig horisontalt, b) i det minste ett hult sylindrisk element (25, 29, 57) av porøst keramisk materiale som kan monteres til og strekker seg perpendikulært fra den øvre overflate (17, 59) av, og konstruksjonsmessig er understøttet av, tetningsplaten (11, 55), idet tverrsnittstykkelsen av veggen av det nevnte minst ett sylindrisk element (25, 29, 57) er generelt ekvivalent med tverrsnittstykkelsen av tetningsplaten (11, 55) , c) i det minste ett dekselelement (27, 31, 63) av porøst keramisk materiale, i form av en fast sylindrisk seksjon, montert til den ende av hvert av nevnte minst ett sylindrisk element. (25, 29, 57) som er fjernt fra sammen-føyningen mellom hvert av nevnte minst ett sylindrisk element (25, 29, 57) og tetningsplaten (11, 55), slik at den ene ende av nevnte minst ett sylindrisk- element (25, 29, 57) stenges, idet nevnte minst ett dekselelement (27, 31, 63) er generelt ekvivalent i tverrsnittstykkelse med nevnte tverrsnittstykkelse av tetningsplaten (11, 55), d) åpningsanordning (13, 61) assosiert med tetningsplaten (11, 55) og hvilken har som funksjon å skaffe forlengelser av det indre av hvert av nevnte minst ett hult sylindrisk element (25, 29, 57) gjennom tetningsplaten (11, 55), og e) anordning (49) for opphengning av tetningsplaten (11, 55) hovedsakelig horisontalt i strømningsbanen for smeltet metall, , slik at det smeltede metall strømmer fra de ytre overflater av hvert av nevnte minst ett sylindrisk element (25, 29, 57), hvert av dekselelementene (27, 31, 63) og den overflate av tetningsplaten (11, 55) som er tilstøtende til hver av nevnte ytre overflater av de sylindriske elementer (25, 29, 57), gjennom nevnte tverrsnittstykkelser av tetningsplaten (11, 55), nevnte sylindriske element(er) (25, 29, 57) og nevnte dekselelement(er) (27, 37, 63).

2. Filtermedium ifølge krav 1,■ karakterisert ved at tetningsplaten (11) og nevnte minst ett hult sylindrisk element (25, 29) er fysisk separate deler og er montert sammen med pakningsanordning (45) innlagt derimellom.

3. Filtermedium ifølge krav 1, karakterisert ved at tetningsplaten (11) og nevnte minst ett hult sylindrisk element (25, 29) er fysisk separate deler og er montert og bundet sammen med en sement.

4. Filtermedium ifølge krav 1-3, karakterisert ved at hvert av nevnte minst ett dekselelement (27, 31) er en fysisk separat del fra hvert av nevnte minst ett hult sylindrisk element (25, 29)^og begge er montert og bundet sammen med,en sement.

5. Filtermedium ifølge krav 1, karakterisert ved at filtermediet (53) er laget i ett stykke. (Fig. 3)

6. Filtermedium ifølge krav 1-4, karakterisert ved at anordningen (49) for opphengning av tetningsplaten (11, 55) omfatter en avskrånet kant (49) som omgir periferien av tetningsplaten, hvilken avskrånede kant (49) er innrettet til å ligge an mot en tilsvarende avskrånet kant (51, 77) av et omgivende element som er anordnet i strømningsbanen for smeltet metall mellom en smelteovnsanordning og minst én støpeforminn-retning.

7. Filtermedium irøige krav 6, karakterisert ved at det ennvi.de.-:? omfatter en pakningsanordning (50) innsatt mellom nevnte avskrånede kant (49) av tetningsplaten (11) oy nevnte tilsvarende andre avskrånede kant (51) av nevnte omgivende element.

8. Filtermedium ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at den avskrånede kant (49) av tetningsplaten (11, 55) danner en vinkel innen et område på mellom 17° og 45°, fortrinnsvis mellom 35 og 45°, fra den overflate av tetningsplaten (11, 55) fra hvilken nevnte minst ett sylindrisk element (25, 29, 57) strekker seg.

9. Filtermedium ifølge krav 1-8, karakterisert ved at det porøse keramiske materiale inneholder porer som er innen et størrelsesområde mellom 0,5 mm, fortrinnsvis 1,016 mm, gjennomsnittlig tverrmål og 2,032 mm gjennomsnittlig tverrmål.

10. Filtermedium ifølge krav 1-9, karakterisert ved at tverrsnittstykkelsen av det porøse keramiske materiale av hvert element av filtermediet er minst 12,7 mm.

11. Filtermedium ifølge krav 1-10, karakterisert ved at det varmefaste materiale i tetningsplaten (11, 55) hovedsakelig består av porøst keramisk materiale.