PL178762B1 - Wlewnica urządzenia do odlewania ciągłego - Google Patents

Abstract

1. Wlewnica urzadzenia do odlewania ciaglego zawierajaca wlewnicowa rure majaca we- wnetrzna scianke i zewnetrzna scianke, która to wewnetrzna scianka stanowi osiowy kanal przeplywowy dla cieklego metalu, oraz wlewnicowy korpus otaczajacy zewnetrzna scianke wlewnicowej rury na co najmniej czesci jej dlugosci tworzac z ta scianka pierscieniowa komore zawierajaca obwód chlodzenia wlewnicowej rury, a takze urzadzenie do wytwarzania drgan mechanicznych, znamienna tym, ze wlewnicowa rura (12) jest przesuwna osio- wo wzgledem wlewnicowego korpusu (22), oraz ze wlewnicowy korpus (22) polaczony jest z wlewni- cowa rura (12) za pomoca elementów uszczel- niajacych zamykajacych pierscieniowa komore (23) pomiedzy wlewnicowym korpusem (22) i wlewni- cowa rura (12) a takze, ze urzadzenie do wytwarza- nia drgan mechanicznych (46) przekazujace wlewni- cowej rurze (12) osiowy ruch drgajacy wzgledem wlewnicowego korpusu (22) polaczone jest z ta rura. FIG 1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest wlewnica urządzenia do odlewania ciągłego.

Znane wlewnice urządzeń do odlewania ciągłego posiadają wlewnicową rurę, której wewnętrzna ścianka tworzy osiowy kanał przepływowy dla ciekłego metalu oraz wlewnicowy korpus otaczający wlewnicową rurę na co najmniej części jej długości, który mieści w sobie obwód chłodzenia dla wlewnicowej rury.

We wlewnicy urządzenia do odlewania ciągłego, w czasie operacji odlewania wlewnicowa rura jest gwałtownie chłodzona przez obwód chłodzący zamknięty we wlewnicowym korpusie. W ten sposób ciekły metal krzepnie przy zetknięciu z wewnętrzną ścianką wlewnicowej rury tak, że tworzy obwodową skorupę. Należy zauważyć, że przyłączenie lub przylepienie tej zestalonej obwodowej skorupy do wewnętrznej ścianki wlewnicowej rury wprowadza ryzyko rozerwania tej obwodowej skorupy. W celu uniknięcia takiego ryzyka, wiadomym jest, że wlewnica powinna być poddana ruchowi drgającemu wzdłuż osi odlewania.

W znanych rozwiązaniach w celu wytworzenia takiego ruchu drgającego wlewnicę osadza się na konstrukcji nośnej, zwanej stołem wibracyjnym, który wyposażony jest w urządzenie do wytwarzania ruchu drgającego. Stół wibracyjny przekazuje wówczas do wlewnicy ruch drgający skierowany wzdłuż osi odlewania.

W celu zrozumienia istoty poruszanych tu zagadnień należałoby zaznaczyć, że wlewnica urządzenia do odlewania stalowych kęsów posiada oprócz wlewnicowej rury, wlewnicowy korpus, obwód chłodzenia wypełniony cieczą chłodzącą i ewentualnie wzbudnik elektromagnetyczny dla pobudzenia ciekłego metalu, masa których jest co najmniej rzędu 3 ton. Stąd konieczne jest nadanie tej masie drgania o amplitudzie kilku milimetrów, o częstotliwości rzędu 5 Hz i wyższej. Niezbędne jest zatem zastosowanie urządzenia do wytwarzania mechanicznych drgań o dużej mocy zwłaszcza, że to urządzenie musi pokonać nie tylko bezwładność samej wlewnicy, ale także bezwładność konstrukcji nośnej, jak również siły tarcia występujące pomiędzy wewnętrzną ścianką wlewnicowej rury i ciekłym metalem. Duże moce potrzebne przy wytwarzaniu drgań wlewnicy przynoszą szkodliwe skutki takie, jak hałaśliwe uderzenia i wibracje niekorzystne dla mechanicznych właściwości pewnych elementów wlewnicy.

Rozwiązaniu podlegało też podparcie wlewnicy na podporze z wykorzystaniem sprężyn, w ten sposób tworząc oscylator harmoniczny o drganiach tłumionych, którego masa odpowiada masie wlewnicy. W celu wytworzenia drgań wymuszonych w takim układzie mechanicznym wystarczy przyłożyć do wlewnicy o wiele mniejszą siłę, ponieważ możliwe jest wykorzystanie zjawiska rezonansu o częstotliwości własnej tego układu. W praktyce, wdrożenie

178 762 takiego sposobu może jednak wyjawić problemy w zakresie wymiarowania i położenia sprężyn. Sprężyny te muszą w efekcie podeprzeć duży ciężar wlewnicy nadając układowi jednocześnie wymagane właściwości sprężyste.

Celem niniejszego wynalazku jest zapewnienie wlewnicy, która stawia opór urządzeniu wytwarzającemu drgania mechaniczne, o znacznie zredukowanej masie.

Zgodnie z wynalazkiem wlewnica urządzenia do odlewania ciągłego zawierająca wlewnicową rurę mającą wewnętrzną ścianką i zewnętrzną ściankę, która to wewnętrzna ścianka stanowi osiowy kanał przepływowy dla ciekłego metalu, oraz wlewnicowy korpus otaczający zewnętrzną ściankę wlewnicowej rury na co najmniej części jej długości tworząc z tą ścianką pierścieniową komorę zawierającą obwód chłodzenia wlewnicowej rury, a także urządzenie do wytwarzania drgań mechanicznych charakteryzuje się tym, że wlewnicową rura jest przesuwna osiowo względem wlewnicowego korpusu, oraz że wlewnicowy korpus połączony jest z osiowo przesuwną wlewnicową rurą za pomocą elementów uszczelniających zamykających pierścieniową komorę pomiędzy wlewnicowym korpusem i wlewnicową rurą także, że urządzenie do wytwarzania drgań mechanicznych przekazujące wlewnicowej rurze osiowy ruch drgający względem wlewnicowego korpusu połączone jest z tą rurą

Korzystnie, wlewnicowy korpus zawiera górny otwór i dolny otwór, przez które przechodzi wlewnicową rura i w tych dwóch otworach ustalone są elementy uszczelniające odgraniczające we wlewnicowym korpusie dokoła wlewnicowej rury pierścieniową komorę, przy czym przekrój poprzeczny górnego otworu jest większy niż przekrój poprzeczny dolnego otworu, a siła hydrostatyczna działająca na wlewnicową rurę, ma kierunek przeciwny w stosunku do przepływu ciekłego metalu.

Korzystnie, wlewnicowy korpus posiada wewnętrzną prowadzącą osłonę, która otacza wlewnicową rurę z tą rurą pierwszą pierścieniową przestrzeń wyznaczającą pierwszy przekrój poprzeczny przepływu cieczy chłodzącej, oraz zewnętrzną osłonę, która otacza wewnętrzną prowadzącą osłonę i tworzy z tą osłoną drugą pierścieniową przestrzeń wyznaczającą drugi przekrój poprzeczny przepływu cieczy, który jest znacznie większy od pierwszego przekroju poprzecznego pierścieniowej przestrzeni.

Korzystnie, wewnętrzna prowadząca osłona jest sztywno przymocowana do wlewnicowego korpusu.

W wariancie wykonania wewnętrzna prowadząca osłona korzystnie stanowi część wlewnicowej rury.

Korzystnie, wlewnicową rura zawiera miedzianą wewnętrzną rurę stanowiącą osiowy kanał przepływowy oraz klatkę, która położona jest wzdłuż rury i która przymocowana jest sztywno i szczelnie przy swoim górnym końcu do rury, przy czym klatka posiada przy swoim dolnym na końcu prowadzący otwór stanowiący szczelne przejście wewnętrznej rury przy jej rozszerzaniu osiowym w kierunku do dołu oraz stanowi podporę wewnętrznej prowadzącej osłony.

Korzystnie, elementy uszczelniające zawierają dolne elementy uszczelniające usytuowane pomiędzy dolnym końcem klatki i wlewnicowym korpusem oraz górne elementy uszczelniające usytuowane pomiędzy górnym końcem klatki i wlewnicowym korpusem.

Korzystnie, klatka posiada kołnierz, a wlewnicowy korpus zawiera pierścieniową ściankę działową przy czym kołnierz i pierścieniowa ścianka działowa odgraniczająca we wlewnicy pierścieniową komorę zasilającą i połączone są ze sobą elementem uszczelniającym.

Korzystnie, elementy uszczelniające zawierają co najmniej jedną elastycznie odkształcalną przeponę.

Korzystnie, przepona jest przeponą metalową wielowarstwową

Korzystnie, wlewnica zawiera dźwignię mającą przejściowe połączenie przegubowe o odchylnej osi, na którym jest ona podparta przez wlewnicowy korpus, przy czym dźwignia posiada pierwsze dźwigniowe ramię, na którym oparta jest wlewnicową rura przy jej górnym końcu oraz drugie dźwigniowe ramię połączone z urządzeniem do wytwarzania drgań mechanicznych.

Korzystnie, wlewnicową rura posiada przy swoim górnym końcu dwa czopy, pierwsze dźwigniowe ramię jest ramieniem widłowym z dwiema odnogami, a każdy z czopów podparty jest przez jedną z tych odnóg ramienia widłowego.

178 762

Korzystnie, przejściowe połączenie przegubowe o odchylnej osi dźwigniowego ramienia, dwa czopy i pierwsze dźwigniowe ramię usytuowane są wewnątrz pierścieniowej komory, a drugie dźwigniowe ramię przechodzi przez zewnętrzną osłonę wlewnicowego korpusu i jest szczelnie połączone z tym korpusem za pomocą mieszkowego złącza kompensacyjnego.

Korzystnie, pierścieniowa komora zawiera wzbudnik elektromagnetyczny, który podparty jest przez wlewnicowy korpus.

Korzystnie, urządzenie do wytwarzania drgań mechanicznych jest tłokiem hydraulicznym.

Korzystnie, wlewnica posiada sprężynę płytkową usytuowaną pomiędzy wlewnicową rurę i wlewnicowym korpusem.

Zaletą wlewnicy według wynalazku jest to, że masa w ruchu drgającym jest zasadniczo zmniejszona względem masy wlewnicowej rury. Masa wlewnicowej rury ma niewiele ponad 5% całkowitej masy wlewnicy. Najbardziej masywne elementy wlewnicy, to jest wlewnicowy korpus ze swym obwodem chłodzącym wypełnionym cieczą chłodzącą i, jeśli zachodzi taki przypadek, wzbudnik elektromagnetyczny, pozostają nieruchome na konstrukcji nośnej i nie muszą być wprawiane w ruch przez urządzenie do wytwarzania drgań mechanicznych. Zatem moc potrzebna do wytwarzania względnego ruchu drgającego pomiędzy wewnętrzną ścianką wlewnicowej rury i obwodową skorupą odlewanego wyrobu jest znacznie zmniejszona. W efekcie występuje zmniejszenie sił i wibracji, którym musi ulegać urządzenie do odlewania ciągłego, czego rezultatem jest wzrost trwałości użytkowej niektórych jego elementów. Ponadto wlewnicowy korpus i wzbudnik elektromagnetyczny, które nie uczestniczą dalej w ruchu drgającym nie są dłużej poddawane naprężeniom dynamicznym, co także jest korzystnym skutkiem jeśli chodzi o ich trwałość użytkową. Należy sobie także zdać sprawę, że niewystępowanie drgającej konstrukcji nośnej dla wlewnicy znacznie zmniejsza koszty inwestycji i konserwacji.

Z kolei różnica w przekroju poprzecznym górnego otworu i dolnego otworu, przez które przechodzi wlewnicową rura czyni wzrost w zakresie siły hydrostatycznej działającej na tę rurę, której kierunek jest przeciwny w stosunku do kierunku przypływu ciekłego metalu. Ta siła hydrostatyczna sprawia, że możliwa jest kompensacja w zakresie ciężaru wlewnicowej rury i siły tarcia, którą stopiony metal wywiera na wewnętrzną ściankę wlewnicowej rury. Należy sobie zdać sprawę, że taki sposób sprawia, iż możliwe jest wciąż zmniejszenie dalszej mocy wymaganej do wytworzenia ruchu drgającego.

W wariancie wykonania wlewnicy z wewnętrzną rurą miedzianą otoczoną klatką masy występujące w ruchu są nieco większe, ale rozwiązanie to ma tę zaletę, że wlewnicową rura i wewnętrzna prowadząca osłona tworzą pojedynczy faktycznie sztywny zespół. Ponadto, sama wlewnicową rura może swobodnie rozszerzać się w kierunku osiowym.

Rozwiązanie elementów uszczelniających w postaci odkształcalnych przepon zapewnia bardzo dobrą szczelność, i takie wykonanie nie wymaga żadnych czynności konserwacyjnych oraz sprawia, że możliwe jest utworzenie bardzo zwartej konstrukcji wlewnicy. Okazuje się, że metalowa przepona wielowarstwowa jest szczególnie odpowiednia do takiego użycia. Jednakże, nie wyklucza to użycia innych materiałów do wykonania przepon, na przykład, przepon ze wzmocnionego elastomeru.

Z kolei wariant wykonania z dźwignią umożliwia zainstalowanie urządzenia do wytwarzania drgań mechanicznych poprzecznie wzdłuż wlewnicy, gdzie nie stwarza ono żadnej przeszkody i gdzie może być ono chronione przed rozpryskiwaniem ciekłego metalu. Z uwagi na to, że wlewnicową rura podpierana jest przez dźwigniowe ramię, samo podparte przez wlewnicowy korpus, jest całkowicie zbędne zapewnienie innych środków podparcia dla wlewnicowej rury. W szczególności, elementy uszczelniające nie muszą spełniać funkcji podpierania wlewnicowej rury w korpusie wlewnicy.

Ponadto, należy podkreślić, że wszystkie elementy, które zamontowane są w zamkniętej komorze w cieczy chłodzącej poddawane są pewnemu smarowaniu przez tę ciecz, i są także mniej wystawione na ryzyko uszkodzenia przez ciekły metal, natomiast płytkowe sprężyny przyłączone korzystnie pomiędzy wlewnicowym korpusem i wlewnicową rurą sprawiają że możliwe jest prowadzenie rury osiowo oraz uniknięcie elementów uszczelniających mających przenieść siły poprzeczne, które są zbyt duże.

178 762

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładach wykonania na rysunkach, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny wlewnicy według wynalazku, fig. 2 przedstawia przekrój poprzeczny wlewnicy z fig. 1 wzdłuż płaszczyzny przekroju oznaczonej 2-2 na fig. 1, fig. 3 i 4 są schematycznym przedstawieniem szczegółów, w przekroju wzdłużnym, dwóch odmiennych przykładów wykonania wlewnicy według wynalazku, fig. 5 - przekrój poprzeczny wlewnicy z fig. 3, wzdłuż płaszczyzny przekroju (5-5), a fig. 6 przedstawia schematyczny przekrój poprzeczny według innego przykładu wykonania wynalazku.

Figury 1 i 2 przedstawiają wlewnicę 10, która może być wykorzystana, na przykład, do odlewania ciągłego stalowych kęsów. Zawiera ona wlewnicową rurę 12 mającą wewnętrzną ściankę 14 i zewnętrzną ściankę 16.

Wewnętrzna ścianka 14 określa przepływowy kanał 18 dla ciekłej stali. Oznacznik liczbowy 20 określa oś środkową tego kanału, który może być prosty lub zakrzywiony. Najczęściej, wlewnicowa rura jest grubościenną rurą miedzianą. Wewnętrzny przekrój poprzeczny tej rury określa przekrój poprzeczny odlewanego wyrobu. Kwadratowy przekrój poprzeczny rury przedstawiony został na fig. 2, jakkolwiek ten przekrój poprzeczny mógłby być także przekrojem prostokątnym, kołowym lub mieć każdy inny kształt. Strzałka określona oznacznikiem liczbowym 21 wskazuje kierunek przepływu ciekłej stali przez wlewnicowąruręl2.

Wlewnicowa rura 12 musi być gwałtownie chłodzona w celu spowodowania krzepnięcia ciekłej stali przy jej zetknięciu z wewnętrzną ścianką!4. W tym celu jest ona otoczona, zwykle na całej swej wysokości, przez wlewnicowy korpus 22, który mieści, w zamkniętej pierścieniowej komorze 23, obwód dla chłodzenia zewnętrznej ścianki 16 wlewnicowej rury 12.

Obwód chłodzenia przedstawiony na fig. 1 jest sam przez się znany. Wewnętrzna prowadząca osłona 24 otacza wlewnicowąruręl2 na prawie całej jej wysokości i tworzy dokoła zewnętrznej ścianki 16 wlewnicowej rury 12 pierwszą pierścieniową przestrzeń 26 zapewniającą kanał o bardzo wąskim przekroju pierścieniowym. Zewnętrzna osłona 28 wlewnicowego korpusu 22 otacza wewnętrzną prowadzącą osłonę 24 i tworzy z tą osłoną drugą pierścieniową przestrzeń 30, która otacza pierwszą pierścieniową przestrzeń 26 oraz tworzy kanał o znacznie większym przekroju pierścieniowym. Obwód dla dostarczenia cieczy chłodzącej jest schematycznie przedstawiony strzałką 32. Ciecz chłodząca przedostaje się przez pierścieniową zasilającą komorę 34 położoną wzdłuż dolnego końca wlewnicy 10 i przechodzi do pierwszej pierścieniowej przestrzeni 26. Ciecz chłodząca przechodzi przez tę przestrzeń z dużą prędkością i płynie w kierunku przeciwnym w stosunku do kierunku odlewania 21 pojawiając się w drugiej pierścieniowej przestrzeni 30. Następnie wydostaje się ona na zewnątrz wlewnicowego korpusu 22 przez obwód odprowadzenia cieczy, który jest schematycznie pokazany strzałką 36. W związku z tym pozostaje jedynie zauważyć, że wewnętrzna prowadząca osłona 24 wyposażona jest w zewnętrzny kołnierz 38, który jest szczelnie przymocowany do wewnętrznego współpracującego kołnierza 40 zewnętrznej osłony 28. W ten sposób, wewnętrzna prowadząca osłona 24 podparta jest sztywno przez zewnętrzną osłonę wlewnicowego korpusu 22, a pierścieniowa zasilająca komora 34 jest jednocześnie oddzielona szczelnie od wymienionej drugiej pierścieniowej przestrzeni 30.

Na figurze 1 można dostrzec, że wlewnicowy korpus 22 wyposażony jest, przy swym dolnym końcu, w obwodową podstawę 42, która określa dolny otwór 43 dla przejścia wlewnicowej rury 12. Poprzez dolną obwodową podstawę 42 wlewnicowy korpus 22 spoczywa na ustalonej konstrukcji nośnej przedstawionej schematycznie przez dwa dźwigary 44.

Urządzenie wytwarzające drgania mechaniczne 46 podparte jest na konstrukcji nośnej wzdłuż wlewnicowego korpusu 22 (podpora urządzenia wytwarzającego drgania mechaniczne 46 na dźwigarach 44 nie jest pokazana na fig. 1). To urządzenie stanowi, na przykład hydrauliczny tłok wyposażony w znany obwód hydrauliczny, który jest odpowiedni dla przekazania tłoczysku 48 ruchu prostoliniowego postępowo-zwrotnego o amplitudzie kilku milimetrów i częstotliwości kilku herców. Urządzeniem tym jednak mógłby być także silnik obrotowy wyposażony w mimośród, który wytwarza drgania mechaniczne. W takim przypadku, tłoczysko 48 może zostać zastąpione przez korbo wód. Tłok hydrauliczny posiada jednak tę zaletę, że umożliwia łatwe i podatne nastawienie amplitudy, częstotliwości i postaci wytwarzanych drgań mechanicznych. Na fig. 2 można zauważyć, że wlewnicowa rura 12 wypo

178 762 sażona jest przy swoim górnym końcu w dwa czopy 50 i 52. Czopy położone są po dwóch przeciwległych stronach zewnętrznej ścianki 16 wlewnicowej rury 12 tak, aby ich osie znalazły się w jednej linii i były prostopadłe do osi 20 wlewnicowej rury 12. Dzięki tym czopom 50 i 52 wlewnicowa rura podparta jest przez widłowe ramię 56. Czopy 50 i 52, ściślej rzecz biorąc, są zamocowane przegubowo odpowiednio w pierwszej odnodze 58 i w drugiej odnodze 60 ramienia widłowego 56 tak, aby określić oś obrotu 61 dla wlewnicowej rury 12, która jest prostopadła w stosunku do kierunku odlewania. Należy zauważyć, że czopy 50, 52 położone są w wymienionej drugiej pierścieniowej przestrzeni 30 określonej pomiędzy wewnętrzną prowadzącą osłoną 24 z jednej strony i zewnętrzną osłoną 28 z drugiej strony.

Ramię widłowe 56 tworzy część dźwigni 54 zamocowanej we wlewnicowym korpusie 22. Dźwignia 54 posiada, w drugiej pierścieniowej przestrzeni 30 odchylnąoś 63, która jest równoległa do osi obrotu 61 wlewnicowej rury 12. Odchylna oś 63 jest korzystnie wyznaczona przez dwa czołowe czopy 64 i 66, które są zamocowane symetrycznie we wlewnicowym korpusie 22. Każda z odnóg 58, 60 ramienia widłowego 56 jest następnie'wyposażona w cylindryczną obudowę 68, 70 dla każdego z dwóch czołowych czopów 64, 66. Należy zauważyć, że każdy z czołowych czopów 64, 66 może być dopasowany do wlewnicowego korpusu od zewnątrz, w celu umożliwienia łatwego zamontowania i usunięcia dźwigni 54. W tym celu, zewnętrzna osłona 28 wlewnicowego korpusu 22 wyposażona jest w dwa oporowe klocki 72, 74 z otworami, w których osadzone są czołowe czopy 64 i 66. Każdy czołowy czop 64, 66 wyposażony jest w montażowy kołnierz 76, 78, który przykręcony jest śrubami (nie pokazanymi) do oporowych klocków 72, 74. Uszczelnienie pomiędzy kołnierzem 76, 78 i oporowym klockiem 72, 74, korzystnie wykonane przy użyciu jednego lub większej ilości pierścieni samouszczelniających o przekroju okrągłym (O-ring) w otworze przewidzianym dla czopów w oporowym klocku 72, 74 zapewnią to, że połączenie takie jest szczelne.

Po przeciwległej stronie ramienia widłowego 56 dźwignia 54 posiada drugie dźwigniowe ramię 80, które przechodzi przy zachowaniu szczelności przez zewnętrzną osłonę 28 wlewnicowego korpusu 22. To uszczelnione przejście korzystnie wytworzone jest za pomocą mieszkowego złącza kompensacyjnego 82, które jest szczelnie połączone swym pierwszym końcem z zewnętrzną osłoną 28 wlewnicowego korpusu 22 oraz swym drugim końcem z występem na drugim dźwigniowym ramieniu 80.

Drugie dźwigniowe ramię 80, w obszarze poza drugą pierścieniową przestrzenią 30, korzystnie w bezpośrednim sąsiedztwie zewnętrznej osłony 28 wlewnicowego korpusu 22, połączone jest za pomocą cylindrycznego połączenia przegubowego 84, o osi równoległej do odchylnej osi 63 dźwigni 54, z tłoczyskiem 48. Należy zauważyć, że dwa czopy 50, 52 ramienia widłowego 56, odchylna oś 63, większa część drugiego dźwigniowego ramienia 80 oraz mieszkowe złącze kompensacyjne 82 wprowadzone są do drugiej pierścieniowej przestrzeni 30. Ten przykład wykonania nie tylko umożliwia wykonanie wlewnicy 10 o zwartej budowie, ale także zapewnia skuteczną ochronę tych elementów. Należy także zauważyć, że wszystkie te elementy pozostają zanurzone w cieczy chłodzącej, która zapewnia pewnego rodzaju smarowanie dla połączeń przegubowych.

Ruch prostolinowy postępowo-zwrotny tłoczyska 48 przekazywany jest poprzez dźwignię 54 do wlewnicy rury 12. Rura ta zamocowana jest we wlewnicowym korpusie 22 i połączona z nim tak, aby możliwe było uleganie ruchowi drgającemu dźwigni 54. W rezultacie, wlewnicowa rura 12 poddawana jest wymuszonemu ruchowi drgającemu względem wlewnicowego korpusu 22, który pozostaje nieruchomy. Dlatego masa w ruchu odpowiada masie wlewnicowej rury 12, która jest zasadniczo co najmniej 20-krotnie mniejsza niż całkowita masa wlewnicy, która obejmuje niezależnie od wlewnicowej rury 12, wlewnicowy korpus 22 wypełniony cieczą chłodzącą i ewentualnie wzbudnik elektromagnetyczny 86. Wzbudnik ten, który służy do pobudzania ciekłej stali, wprowadzany jest w znany przez się sposób do drugiej pierścieniowej przestrzeni 30 wlewnicowego korpusu 22, w której jest on podparty przez zewnętrzną osłonę 28 wlewnicowego korpusu 22. Sam wzbudnik elektromagnetyczny 86 jest dlatego także nieruchomy w stosunku, do wlewnicowej rury, która poddawana jest ruchowi drgającemu.

178 762

Zewnętrzna osłona 28 połączona jest szczelnie, na swych dwóch osiowych końcach, z zewnętrzną ściankąl 6 wlewnicowego korpusu za pomocą elementów uszczelniających, które umożliwiają osiowe przemieszczenie wlewnicowej rury 12 w stosunku do wlewnicowego korpusu 22. Elementy uszczelniające korzystnie składają się z dolnej przepony 88, odgraniczającej pierścieniową komorę 23 wlewnicowego korpusu 22 osiowo przy jej dolnym końcu, oraz z górnej przepony 90, odgraniczającej tę komorę osiowo przy jej górnym końcu. Przepony te są przeponami pierścieniowymi zawartymi w płaszczyźnie poprzecznej względem osi odlewania i odkształcalne sprężyście w kierunku prostopadłym do ich powierzchni. Do takiego wykorzystania mogą być odpowiednie, na przykład, przepony metalowe wielowarstwowe.

Na figurze 1 można zauważyć, iż pierścieniowa dolna przepona 88 połączona jest z jednej strony swoją zewnętrzną obwodową krawędzią z obwodową podstawą 42 wlewnicowego korpusu 22, oraz z drugiej strony swoją wewnętrzną krawędzią z dolnym kołnierzem 92. Ten ostatni połączony jest z dolnym końcem wlewnicowej rury 12 za pomocą kołków 94, 96, które osadzone są w rowku 98 we wlewnicowej rurze 12. Kołki 94 i 96 oraz wewnętrzna krawędź dolnej przepony 88 zamocowane są przez zaciśnięcie pomiędzy kołnierzem 92 i współpracującym kołnierzem 100, który przykręcony jest śrubami do kołnierza 92. Uszczelnienie tego połączenia zapewniają uszczelki. Zewnętrzna krawędź dolnej przepony 88 zamocowana jest przez zaciśnięcie pomiędzy obwodową podstawą 42 oraz współpracującym kołnierzem 110. Uszczelnienie pomiędzy dolną przeponą 88 i odpowiednio obwodową podstawą 42 i współpracującym kołnierzem 110 zapewniają uszczelki. Górna przepona 90 zamocowana jest w podobny sposób. Współpracujący kołnierz 114 mocuje zewnętrzną krawędź górnej przepony 90 do górnego pierścienia 116 połączonego z zewnętrzną osłoną 28 wlewnicowego korpusu 22. Górny pierścień 116 określa górny otwór 117 dla przejścia wlewnicowej rury 12. Współpracujący kołnierz 118 mocuje wewnętrzną krawędź górnej przepony 90 do górnego kołnierza 120 wlewnicowej rury 12. Górny kołnierz 120 połączony jest z górną krawędzią wlewnicowej rury 12 w taki sam sposób jak dolny kołnierz 92. Dwa czopy 50 i 52 są także korzystnie podparte przez wymieniony górny kołnierz 120 (fig. 1).

Należy zauważyć, że korzystnie jest zapewnić dolny otwór 43 tworzący przejście określone przez dolną obwodową podstawę 42 o poprzecznym (lub rzutowym) przekroju poprzecznym mniejszym niż to - górnego otworu 117 tworzącego przejście określone przez górny pierścień 116. Podczas poddawania pierścieniowej komory 23 zwiększonemu ciśnieniu powstaje siła hydrostatyczna, która przyłożona zostaje do wlewnicowej rury 12 w kierunku przeciwnym do kierunku odlewania 21. Ponieważ ciśnienie występujące odpowiednio wewnątrz pierścieniowej zasilającej komory 34 oraz wewnątrz drugiej pierścieniowej przestrzeni 30 jest rzędu kilkuset kpa (kilku barów), to różnica kilku milimetrów pomiędzy wewnętrzną średnicą górnego pierścienia 116 i wewnętrzną średnicą dolnej obwodowej podstawy 42 jest dostateczna dla wymienionej siły hydrostatycznej w celu skompensowania zarówno ciężaru wlewnicowej rury 12 oraz siły tarcia, którą wywiera odlewany metal na wewnętrzną ściankę 14 wlewnicowej rury 12. W rezultacie, siły potrzebne do wprawienia wlewnicowej rury 12 w drgania względem wlewnicowego korpusu 22 są zmniejszone prawie do sił wymaganych do odkształcenia przepon 88 i 90 oraz do przezwyciężenia siły tarcia pomiędzy wewnętrzną ścianką 14 wlewnicowej rury 12 oraz odlewanego wyrobu, głównie z uwagi na przemieszczenie wlewnicowej rury 12.

Figury 3 i 5 ilustrują dodatkowe szczegóły w zakresie mocowania pierścieniowych przepon. Na fig. 3 można zauważyć, że dolna i górna przepona 88' i 90' osadzone są swymi wewnętrznymi krawędziami na poziomie wlewnicowej rury 12, podczas gdy ich zewnętrzne krawędzie mogą być nieco przemieszczone pomiędzy obwodową podstawą 42 (odpowiednio 116) i współpracującym kołnierzem 110 (odpowiednio 114). Ten sposób mocowania przepon 88' i 90' zwiększa ich elastyczność i zmniejsza poprzeczne siły jakie muszą one przenieść z wlewnicowej rury 12 na wlewnico wy korpus 22.

Korzystnie stosuje się różne elementy w celu przekazania tych poprzecznych sił jak, na przykład, jedna lub więcej sprężyn płytkowych zamontowanych pomiędzy wlewnicową rurąl2 i wlewnicowym korpusem 22.

178 762

Jako przykład, fig. 5 przedstawia taką sprężynę płytkową 122, która posiada trzy odgałęzienia oddalone od 45°. Sprężyna płytkowa 122 może być łatwo odkształcona w kierunku prostopadłym do płaszczyzny rysunku i jednocześnie posiadać dużą wytrzymałość na siłę odkształcającą. Sprężyna ta korzystnie zamontowana jest wzdłuż dolnego końca wlewnicowej rury 12, ponieważ górny koniec jest sztywno podparty w widłowym ramieniu 56 dźwigniowego ramienia 54. Ponadto, sprężyna płytkowa 122 jest tak zamontowana, aby była naprężana w trakcie działania sił odkształcających.

Strzałka 124 na fig. 5 przedstawia, jako przykład, poziomą składową siły odkształcającej, którą odlany wyrób wyjęty z wlewnicowej rury 12 wywiera na dolny koniec tej rury. Ta siła, która nie może być pomijałna, przenoszona jest przez sprężynę płytkowąl22 z wlewnicowej rury 12 na wlewnicowy korpus 22, przy czym przepona 88' nie jest w żaden sposób powiązana z tym przeniesieniem siły.

W przypadku, w którym oś wlewnicy tworzy łuk okręgu, korzystne jest ustawienie sprężyny płytkowej 122 tak, aby przedłużenie jego obojętnej osi przechodziło przez środek krzywizny tego łuku okręgu. Obrotowa oś 61 wlewnicowej.rury 12 w ramieniu widłowym 56, odchylona oś 63 dźwigni 54 oraz oś cylindrycznego połączenia przegubowego 84 są w tym przypadku położone tak, że są one, jako wszystkie trzy elementy przecięte przez linię prostą przechodzącą przez wymieniony środek krzywizny. W rezultacie, wlewnicowa rura wykonuje drgania wzdłuż toru, który zasadniczo dopasowuje się do krzywizny odlewanego wyrobu na poziomie wlewnicowej rury.

Na figurze 4 można dostrzec, że górna przepona 90 osadzona jest swymi obiema krawędziami. Nie powoduje to żadnych większych wad, ponieważ górny koniec wlewnicowej rury 12 przenosi siły poprzeczne przez czopy 50, 52 wprost na dźwignię 54 (patrz fig.2 ). Na tej samej fig. 4 schematycznie pokazane są także elementy pierścieniowe 126, 128 dla podparcia przepon 88 i 90. Celem tych podpierających elementów pierścieniowych 126 i 128, które, na przykład, połączone są z rurąl2, jest ograniczenie odkształcenia przepon 88” i 90 z uwagi na ciśnienie cieczy chłodzącej w zamkniętej pierścieniowej komorze 23.

Figura 6 przedstawia szczególnie korzystny przykład wykonania wlewnicy 210 według wynalazku. Wlewnicowa rura 212 zawiera miedzianą rurę 214 określającą osiowy kanał przepływowy 18 dla ciekłego metalu. W tym wariancie wykonania, miedziana rura 214 otoczona jest przez klatkę 216. Klatka 216 zawiera usztywniające elementy 222 łączące górny kołnierz 218 i kołnierz 220. Górny kołnierz 218 połączony jest sztywno z górnym końcem miedzianej rury 214. Dolny kołnierz 220 otacza szczelnie miedzianą rurę, ale nie jest do niej sztywno zamocowany. W rezultacie tego, miedziana rura 214 może rozszerzać się osiowo poprzez kołnierz 220, gdy ulega rozszerzalności cieplnej. Uszczelnienie pomiędzy dolnym kołnierzem 220 i miedzianą rurą 214 jak, na przykład, połączenie VITON® lub pierścień samouszczelniający o przekroju okrągłym (O-ring) zapewnia szczelne połączenia odporne na wysokie temperatury.

Klatka 216 podpiera prowadzącą osłonę 224, która określa pierścieniową przestrzeń 226 zapewniającą wąskie przejście dla cieczy chłodzącej dokoła miedzianej rury 214. Ta prowadząca osłona 224 wyposażona jest w kołnierz 228, który współpracuje z pierścieniową ścianką działową 230 wlewnicowego korpusu 22 w celu odgraniczenia we wlewnicy 210 pierścieniowej zasilającej komory 234 i pierścieniowej przestrzeni 226. Należy zauważyć, że kołnierz 228 i ścianka działowa 230 połączone są ze sobą poprzez element uszczelniający 236, który musi umożliwić im przemieszczenie względne wzdłuż osi odlewania.

W korzystnym przykładzie wykonania, element uszczelniający 236 zawiera pierścień, który jest szczelnie przymocowany do ścianki działowej 230, a który określa labiryntowe uszczelnieni dławieniowe w pierścieniowej wnęce kołnierza 228. To labiryntowe uszczelnienie dławieniowe może być zastąpione, jeśli jest to faktycznie niezbędne, przez jeden lub więcej pierścieni samouszczelniających o przekroju okrągłym (O-ring).

Uszczelniająca górna przepona 90 i uszczelniająca dolna przepona 88 łączą odpowiednio górny i dolny kołnierz 218 i 220 z wlewnicowym korpusem 22. Należy zauważyć, że w przykładzie wykonania z fig. 6, zewnętrzne i wewnętrzne krawędzie dwóch przepon 90, 88

178 762 są osadzone sztywno. Sposoby mocowania przepon opisywane z wykorzystaniem fig. 3 i 4 pozostają oczywiście aktualne.

Miedziana rura 214, klatka 216 oraz prowadząca osłona 224 dla chłodzącej cieczy określają, w przykładzie wykonania według fig. 6, zupełnie sztywny zespół, który może być osiowo przemieszczany jako całość w stosunku do wlewnicowego korpusu 22. Zespół ten podpierany jest przez dźwigniowe ramię 254 (przedstawione na fig. 6 przez swą oś) przy wykorzystaniu dwóch czopów 250, 252, które tworzą część górnego kołnierza 218.

W przykładzie wykonania z fig. 6, ciecz chłodząca przedostaje się do pierścieniowej zasilającej komoiy 234, przepływa z dużą prędkością przez wąską pierścieniową przestrzeń 226, w której zachodzi znaczny spadek ciśnienia, i wypływa z wlewnicy po przejściu przez pierścieniową przestrzeń 240, która może, na przykład, posiadać wzbudnik elektromagnetyczny (nie pokazany). Z uwagi na fakt, iż ciśnienie w zasilającej komorze 234 jest wyższe niż ciśnienie w pierścieniowej komorze 240, ciśnienie hydrostatyczne wywarte na kołnierz 228 wspomaga podparcie zespołu składającego się z miedzianej rury 214, klatki 216 i prowadzącej osłony 224 dla cieczy chłodzącej.

Chociaż rozwiązanie według przykładu wykonania z fig. 6 posiada pewną wadę polegającą na tym, że masa, która podlega wprawieniu w drganiu jest nieco większa, to jednak rozwiązanie takie posiada zaletę taką, że miedziana rura 214 jest mniej mechanicznie naprężana niż miedziana rura 14.

178 762

178 762

F IŁ. 5

178 762 ,24ο

2.4$ *

FIG. G

178 762

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (16)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1 .Wlewnica urządzenia do odlewania ciągłego zawierająca wlewnicową rurę mającą wewnętrzną ściankę i zewnętrzną ściankę, która to wewnętrzna ścianka stanowi osiowy kanał przepływowy dla ciekłego metalu, oraz wlewnico wy korpus otaczający zewnętrzną ściankę wlewnicowej rury na co najmniej części jej długości tworząc z tą ścianką pierścieniową komorę zawierającą obwód chłodzenia wlewnicowej rury, a także urządzenie do wytwarzania drgań mechanicznych, znamienna tym, że wlewnicową rura (12) jest przesuwna osiowo względem wlewnicowego korpusu (22), oraz że wlewnicowy korpus (22) połączony jest ż wlewnicową rurą (12) za pomocą elementów uszczelniających zamykających pierścieniową komorę (23) pomiędzy wlewnicowym korpusem (22) i wlewnicową rurą (12) a także, że urządzenie do wytwarzania drgań mechanicznych (46) przekazujące wlewnicowej rurze (12) osiowy ruch drgający względem wlewnicowego korpusu (22) połączone jest z tą rurą.
2. 2. Wlewnica według zastrz. 1, znamienna tym, że wlewnicowy korpus (22) zawiera górny otwór (117) i dolny otwór (43), przez które przechodzi wlewnicową rura (12) oraz, że w dwóch otworach (43,117) ustalone są elementy uszczelniające odgraniczające we wlewnicowym korpusie (22) dokoła wlewnicowej rury (12) pierścieniową komorę (23), przy czym przekrój poprzeczny górnego otworu (117) jest większy niż przekrój poprzeczny dolnego otworu (43).
3. 3. Wlewnica według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że wlewnicowy korpus (22) posiada wewnętrzną prowadzącą osłonę (24), która otacza wlewnicową rurę (12) i tworzy z tą rurą pierwszą pierścieniową przestrzeń (26) wyznaczającą pierwszy przekrój poprzeczny przepływu cieczy chłodzącej, oraz zewnętrzną osłonę (28), która otacza wewnętrzną prowadzącą osłonę (24) i tworzy z tą osłoną drugą pierścieniową przestrzeń (30) wyznaczającą drugi przekrój poprzeczny przepływu cieczy, który jest znacznie większy od pierwszego przekroju poprzecznego pierścieniowej przestrzeni (26).
4. 4. Wlewnica według zastrz. 3, znamienna tym, że wewnętrzna prowadząca osłona (24) jest sztywno przymocowana do wlewnicowego korpusu (22).
5. 5. Wlewnica według zastrz. 3, znamienna tym, że wewnętrzna prowadząca osłona (224) stanowi część wlewnicowej rury (212).
6. 6. Wlewnica według zastrz. 5, znamienna tym, że wlewnicową rura (212) zawiera miedzianą wewnętrzną rurę (214) stanowiącą osiowy kanał przepływowy (18) oraz klatkę (216), która położona jest wzdłuż rury (214) i która przymocowana jest sztywno i szczelnie przy swoim górnym końcu do rury (214), przy czym klatka (216) posiada przy swoim dolnym końcu prowadzący otwór stanowiący szczelne przejście wewnętrznej rury (214) przy jej rozszerzaniu osiowym w kierunku do dołu oraz stanowi podporę wewnętrznej prowadzącej osłony (224).
7. 7. Wlewnica według zastrz. 2, znamienna tym, że elementy uszczelniające zawierają dolne elementy uszczelniające (88) usytuowane pomiędzy dolnym końcem klatki (216) i wlewnicowym korpusem (22) oraz górne elementy uszczelniające (90) usytuowane pomiędzy górnym końcem klatki (216) i wlewnicowym korpusem (22).
8. 8. Wlewnica według zastrz. 6 albo 7, znamienna tym, że klatka (216) posiada kołnierz (228), a wlewnicowy korpus (22) zawiera pierścieniową ściankę działową (230), przy czym kołnierz (228) i pierścieniowa ścianka działowa (230) odgraniczają we wlewnicy (210) pierścieniową zasilającą komorę (234) i połączone są ze sobą elementem uszczelniającym (236).
9. 9. Wlewnica według zastrz. 1 albo 7, znamienna tym, że elementy uszczelniające zawierające najmniej jedną elastycznie odkształcalną przeponę (88, 90).
10. 10. Wlewnica według zastrz. 9, znamienna tym, że przepona (88, 90) jest przeponą metalową wielowarstwową.
11. 11. Wlewnica według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera dźwignię (54) mającą przejściowe połączenie przegubowe o odchylnej osi (63), na którym jest ona podparta przez

    178 762 wlewnicowy korpus (22), przy czym dźwignia (54) posiada pierwsze dźwigniowe ramię, na którym oparta jest wlewnicowa rura (12) przy jej górnym końcu oraz drugie dźwigniowe ramię (80) połączone z urządzeniem do wytwarzania drgań mechanicznych (46).
12. 12. Wlewnica według zastrz. 11, znamienna tym, że wlewnicowa rura (12) posiada przy swoim górnym końcu dwa czopy (50, 52) i, że pierwsze dźwigniowe ramię jest ramieniem widłowym (56) z dwiema odnogami (58, 60), a każdy z czopów (50, 52) podparty jest przez jedną z odnóg (58, 60) ramienia widłowego (56).
13. 13. Wlewnica według zastrz. 11 albo 12, znamienna tym, że przejściowe połączenie przegubowe o odchylnej osi 63) dźwigniowego ramienia, dwa czopy (50,52) i ramię widłowe (56) usytuowane są wewnątrz pierścieniowej komory (23), a drugie dźwigniowe ramię (80) przechodzi przez zewnętrzną osłonę (28) wlewnicowego korpusu (22) i jest szczelnie połączone z tym korpusem za pomocą mieszkowego złącza kompensacyjnego (82).
14. 14. Wlewnica według zastrz. 1, znamienna tym, że pierścieniowa komora (23) zawiera wzbudnik elektromagnetyczny (86), który podparty jest przez wlewnicowy korpus (22).
15. 15. Wlewnica według zastrz. 1 albo 11, znamienna tym, że urządzenie do wytwarzania drgań mechanicznych (46) jest tłokiem hydraulicznym.
16. 16. Wlewnica według zastrz. 1, znamienna tym, że posiada płytkową sprężynę (122) usytuowaną pomiędzy wlewnicowąrurą(12) i wlewnicowym korpusem (22).

    * * *