NL8400045A - Draaiafsluiter voor vloeibare gesmolten materialen, in het bijzonder gesmolten metalen. - Google Patents

Description

G Kon/PEM/JS/Stopinc16

Draaiafsluiter voor vloeibare gesmolten materialen, in het bijzonder gesmolten metalen.

De uitvinding heeft betrekking op een draaiafsluiter voor vloeibare, gesmolten materialen, in het bijzonder gesmolten metalen, met een afsluitlichaam, dat draaibaar in een stator is aangebracht en van een door draaiing afsluitbaar door-5 stroomkanaal is voorzien, die het manteIvlak van het draaibare afsluitlichèam tweemaal doorsnijdt.

Bij afsluiters voor gesmolten vloeibare materialen moeten deze tijdens een groot aantal openings- en sluitbewegingen en onder aanwezigheid van gesmolten vloeistoffen met hoge temperatuur 10 de afdichting langs de glijvlakken van het afsluitlichaam waarborgen, en daardoor langdurige bedrijfsperioden zonder onderhoudswerk of uitwisseling van de afsluitorganen mogelijk maken. Als extra moeilijkheidsfactor geldt, dat de afsluitorganen onder geen enkele omstandigheid door uitzetting als gevolg van 15 warmte of door verplaatsingen van het afsluitlichaam zodanig mogen blokkeren, dat zij ook met grote krachtsinspanning zich niet meer laten openen, of zich zelfs niet laten sluiten.

Als verdere moeilijkheid wordt toegevoegd, dat de uit hittebestendige, niet-metallisch materiaal bestaande afsluitdelen 20 (stator, draaibaar afsluitlichaam) bij de verhoogde bedrijfs-temperaturen onbeheersbare vervormingen vertonen en zich niet met de in de werktuigbouw gebruikelijke middelen in een kast laten bevestigen.

Oit het octrooischrift GB 183.241 is al een draaiaf-25 sluiter van het hiervoor genoemde type bekend. Bij. vele gesmolten materialen - in het bijzonder bij lichte metalen -zijn zand en kool als afsluitprop boven het draaibare afsluitlichaam niet bruikbaar. Bovendien bestaat het risico dat in de door warmteuitzetting verschillend grote spleet tussen 30 de ten opzichte van elkaar draaibare afsluitdelen, gesmolten materiaal kan binnendringen, dat stolt en daarna de beweging van de afsluiter blokkeert.

Uit het octrooischrift DE 2.043.588 is een aan een vat 8400045 ί * -2- voor vloeibaar materiaal aangesloten draaiafsluiter bekend, waarbij een afgeknotte kegel van een zich in de lengte van de kegel uitstrekkend, buiten het midden aangebracht, door-stroomkanaal is voorzien. Een dergelijke constructie is slechts 5 voor een vrije afvoer via de bodem te gebruiken, echter niet voor gevallen waarbij aan de uitstroomzijde een vast met het vat, respectievelijk de afsluitkast verbonden pijpleiding of dergelijke is aangesloten.

De uitvinding stelt zich ten doel een voor gesmolten 10 materialen geschikte afsluiter te verschaffen, die ook onder de invloed van uitzettingen door warmte en tijdens langdurige bedrijfsperioden onberispelijk afdicht, zich ook veilig laat openen en sluiten, en waarbij de instroom- en de uitstroom-opening een vaste onderlinge positie bezitten.

15 Dit doel wordt bereikt door de in het kenmerkende deel van de conclusie 1 genoemde maatregelen.

Omdat de afsluitkegel in zijn axiale positie niet star gefixeerd is, kunnen warmteuitzettingen, die een plaatsverandering van ëën of ander afsluitdeel veroorzaken, niet tot 20 klemmen leiden. Omdat de draaiafsluiter ten gevolge van zijn dwars op de draaias lopende doorstroomkanaal ook vast tussen twee installatiedelen - bijvoorbeeld tussen een ovenwand en een pijpleiding - met gegeven onderlinge afstand kan worden ingebouwd, is het mogelijk, dat het doorstroomkanaal voor de 25 vloeistof naar keuze ook een nagenoeg horizontale positie in kan nemen, bijvoorbeeld als verbinding tussen twee vaste vaten.

In de tekening zijn voorbeelden van uitvoeringsvormen van de uitvinding weergegeven. In de tekeningen tonen: fig.1 een langsdoorsnede van de draaiafsluiter, 30 fig.2 aan de linkerzijde een doorsnede volgens de lijn A-A, en aan de rechterzijde een doorsnede volgens de lijn B-B in fig.1, fig.3 een soortgelijke doorsnede als fig.1 van een uitvoeringsvariant.

35 De draaiafsluiter is bestemd voor toepassing in samen hang met een vat voor gesmolten materialen, in het bijzonder gesmolten lichte materialen. De draaiafsluiter vertoont een in hoofdzaak cylindrische of doosvormige kast 2 en steekt in een . 8400045 « * -3- door vuurvaste profielstenen 4 om een gatenblok 3 in de door de vuurvaste bekleding (niet weergegeven) van het vat gevormde holle ruimte. Een £lens S is een onderdeel van de metalen wand van het vat en dient ter bevestiging van de draaiaf-5 sluiter. Het gatenblok 3 is voorzien van een opening 6, waardoor gesmolten materiaal vanuit het daarboven aangebrachte vat vloeit.

In het inwendige van het huis 2 bevindt zich een afsluit-kegel 7 in de vorm van een afgeknotte kegel met een kegelhoek 10 van ongeveer 30°. Deze afsluitkegel steekt in een stator 8, waarvan de centrale opening kegelvormig uitgehold is, zodat voor de kegel 7 een passende zitting 9 ontstaat. De kegel 7 bestaat bij voorkeur uit keramisch materiaal. De stator 8 wordt bij voorkeur van hittebestendig grafiethoudend materiaal ver-15 vaardigd. De afsluitkegel 7 is van een cylindervormig door-stroomkanaal 10 voorzien, dat dwars op de kegelas staat. In de stator 8 is ook een doorstroomkanaal 11 aanwezig, dat bij een bepaalde draaipositie van de afsluitkegel 7, in het verlengde van het doorstroomkanaal 10 kan worden gebracht, zodanig dat 20 een doorstroomverbinding tussen de opening 6 in het gatenblok 3 en de boring 12 in de uitstroompijp 13 bestaat. De aan de onderzijde open uitstroompijp 13 bestaat uit vuurvast materiaal en wordt uitwisselbaar door een manchet 17 met schroeven 19 bevestigd. Zoals met streeppuntlijnen in fig.1 is aangegeven, 25 zou in plaats van de uitstroompijp 13 ook een goot of pijpleiding door middel van een flens aangeflensd kunnen zijn aangebracht.

Aan de kopzijde van de kegel 7 met de kleinste diameter bevindt zich een warmteisolerende voering 14, welke door middel 30 van een vasthoudplaat 15 en schroeven 16 tegen de stator 8 aangedrukt kan worden. Deze schroeven 16 grijpen aan in een kastwand 18. Soortgelijke warmteisolerende voeringen 14' bevinden zich aan de zijden van de stator 8, gedeeltelijk eveneens door middel van een vasthoudplaat 15' tegen het huis 2 bevestigd 35 (Fig.2). Aan de bovenzijde is de stator 8, respectievelijk de gehele afsluiter door een warmtebestendige afdichting 20, bijvoorbeeld een keramische vezelplaat, die tegelijkertijd een warmteisolerende werking heeft, van de bodemplaat 3 gescheiden. Aan de tegenoverliggende kopzijde van de stator 8 is een warmte- 8400045 -4- « 1* isolerende ring 22 aangebracht, in de opening waarvan met radiale speling een tussenplaat 24 steekt. Deze tussenplaat 24 ligt tegen de kopzijde 26 van de kegel 7 aan, waarbij voor de overdracht van de draaibeweging drie, ,onderlinge hoekstanden 5 van 120° vertonende cylindrische schijven 28 zijn aangebracht, die elk in een overeenkomstig gevormde uitsparing in de kopzijde 26 van de afsluitkegel 7 en in de tussenplaat 24 aangrijpen. De schijven 28 worden elk door een schroef 30 in de tussenplaat 24 vastgehouden. De tussenplaat 24 is van twee dia-10 metraal tegenover elkaar geplaatste uitsparingen 32 voorzien, die bij voorkeur als langwerpige gaten of als een diametraal verlopende groef zijn uitgevoerd. In deze langwerpige gaten 32 grijpen als bouten uitgevoerde meenemers 34 met bolvormige kop aan. Deze meenemers 34 zitten vast in een. metalen koppe-15 lingsplaat 36. Twee verder als bouten uitgevoerde meenemers 35 steken uit aan de andere zijde. Deze bevinden zich in een ten opzichte van de meenemerbouten 34 met 90° versprongen positie. Daardoor snijden de vlakken, die door de lengteassen van de meenemers 34, en die door de lengteassen van de meenemers 35 20 gaan, elkaar in het midden van de koppelingsplaat 36. De meenemers 35 grijpen elk in een uitsparing 38. van een schijfvormig aandrijforgaan 40 aan. Deze uitsparingen zijn bij voor- keur eveneens als een langwerpig gat of als een diametraal verlopende groef uitgevoerd.

25 De langwerpige gaten 32 en 38 respectievelijk de diame traal verlopende groeven verlopen kruiselings ten opzichte van elkaar, dat wil zeggen hun langsassen vertonen een onderlinge hoek van 90°. Tussen de koppelingsplaat 36 en de tussenplaat 24 bevindt zich een spleet 42, die zich ook buiten de omtrek 30 van de koppelingsplaat uitstrekt. Een verdere spleet 44 bevindt zich tussen de koppelingsplaat 36 en het aandrijforgaan 40.

Het aandrijforgaan 40 is aan de omtrek als drijfwiel 46 uitgevoerd, dat in een niet nader weergegeven tandwiel van een motoraandrijving grijpt. De middelste, van de kegel 7 afge-35 wende zone van het aandrijforgaan 40 vormt een cylindrische lagertap 48, die in een door de vast met het huis verbonden ringflens gedragen lagerbus 52 is aangebracht.

In het aandrijforgaan 40 bevinden zich meerdere, bij voorkeur drie, in een krans aangebrachte, regelmatig verdeelde 8400045 -5- « veerbouten 54, die tegen een ringvormige rib 56 van de tussenplaat 24 liggen. Een veer 58 - bij voorkeur in de vorm van een voorgespannen schotelveerpakket - ligt tegen een ring-schouder 60 van de veerbout 54 aan. Het cylindrische veerhuis 5 62 is door middel van schroeven 64 met het aandrijforgaan 40 verbonden. De met de afsluitkegel 7 rondlopende veerorganen 54,58 en 60 waarborgen diens vlakke aanliggen aan de zitting 9.

De draaiafsluiter vormt een bouweenheid, die als geheel met een een gesmolten materiaal bevattend vat, bijvoorbeeld 10 een oven, respectievelijk met goten of pijpleidingen verbonden respectievelijk daarvan losgemaakt kan worden. De inbouw hoeft niet verticaal maar kan ook horizontaal plaats vinden, of de afsluiter kan aan de kippbewegingen van een gietpan of iets dergelijks deelnemen.

15 De afsluiter werkt als volgt: het drijfwiel 46 wordt door een elektrische, hydraulische of pneumatische motor aangedreven. Daardoor draait de afsluitkegel 7 ten opzichte van de stator 8, zodanig dat het doorstroomkanaal 10 ten opzichte van het kanaal 11 in de stator 8 een open of een gesloten positie 20 in kan nemen. Door de veerbouten 54 wordt een vooraf bepaalde axiale kracht op de afsluitkegel 7 uitgeoefend, die daardoor tegen de zitting 9 wordt aangedrukt. Uitzettingen door warmte en geringe axiale verschuivingen worden daardoor door de veerbouten 54 opgenomen, bijvoorbeeld ten gevolge van slijtage 25 door langdurig bedrijf.

Wanneer tussen de draaias van het drijfwiel 46 en de draaias van de afsluitkegel 7 hoekafwijkingen zouden optreden, worden deze door de zich daartussen bevindende, in het geheel door 31 aangeduide koppeling, gecompenseerd. Omdat de koppen 30 van de meenemers 34 en 35 bolvormig zijn, en aan beide zijden van de koppelingsplaat 36 zich een spleet 42,44 bevindt, kunnen hoekafwijkingen worden opgenomen zonder dat de ten opzichte van elkaar beweegbare delen enige klemming vertonen.

Indien tussen de draaiassen van het rondsel 46 en van 35 de afsluitkegel 7 parallelle verschuivingen voorkomen, worden deze gecompenseerd, omdat de koppen van de meenemers 34 in de langwerpige gaten 32 van de tussenplaat 24 en de koppen van de meenemers 35 in de langwerpige gaten 38 van het aandrijf-orgaan 40 kruiselings radiaal verschuiven.

8400045 i -6-

Op deze wijze kunnen ook combinaties van hoekafwijkingen en parallelle verplaatsingen de overbrenging van de draaibe-weging tussen het drijfwiel 46 en de afsluitkegel 7 niet hinderen, en de nauwkeurige passing van de kegel 7 in de stator 5 8 is ook bij niet precies reproduceerbare positie van de stator in de kast of bij later plaatsvindende positieverandering .gewaarborgd .

In fig.3 is een variant afgeheeld, waarin de gelijke verwijzingsnummers naar dezelfde delen als in fig.1 en fig.2 10 verwijzen. De kast 2' is zodanig gevormd, dat de draaiafsluiter gemakkelijk tussen delen 70 van een pijpleiding, bijvoorbeeld voor gesmolten aluminium, kan worden ingebouwd, waarbij de aansluiting aan de kopzijde van de bekleding 71 van de leiding aan de stator 8 aan beide zijden door middel van een cementlaag 15 of een vezelviltafdichting 72 kan geschieden. In plaats van drie in een krans gerangschikte veerpakketten 54,58,62 volgens fig.1 is bij de uitvoeringsvorm volgens fig.3 slechts één enkele, centraal aangebrachte veerbout aanwezig, die door sterkere veren 58, bij voorkeur schotelveren, tegen de tussen-20 plaat 24' wordt aangedrukt. De draaiaandrijving van de tussenplaat 241 naar de afsluitkegel 7 geschiedt hier door middel van een spie- en groefverbinding 74. Het centrale veerpakket 54,58, 60 is met de kopzijde in het einde van een aandrijfas 76 aangebracht, die in een met de kast 2' vast verbonden steun 50* 25 is gelagerd. De steun 50' kan gelijktijdig een (niet afgebeelde) de as 76 aandrijvende motor opnemen. De draaikoppeling 31' tussen de as 76 en de tussenplaat 24' is hier als boogvormige tanden-koppeling uitgevoerd, waarbij de askop met een boogvormige vertanding 77 en een over de askop heen grijpende huls 78 aan 30 de tussenplaat 24' met een inwendige vertanding 79 met voldoende radiale speling ten opzichte van de boogvormige vertanding is uitgerust.

Ook deze opstelling laat zowel positieafwijkingen van de afsluitlichamen 7,8 bij de inbouw in het huis 2', als later 35 optredende geringe positieveranderingen toe, zonder de afdichting nadelig te beïnvloeden. Met de beschreven koppeling 31' kunnen zowel axiale verschuivingen van de afsluitkegel 7, parallelle verplaatsingen, als hoekafwijkingen tussen de draai-assen worden opgenomen. Overigens komen opbouw en werking met 8400045 -7- die van de uitvoeringsvorm volgens fig.1 en 2 overeen.

In fig.3 is verder een mogelijkheid weergegeven om de stator 8 als "gecombineerd" lichaam te bouwen, om de zitting (afdichtingsvlak) bijzondere eigenschappen, bijvoorbeeld be-5 treffend slijtvastheid, glijeigenschappen, slijteigenschappen, warmtegeleidbaarheid enzovoorts te doen krijgen. Hiervoor wordt de stator 8 van een kegelvormige glijbus 8a voorzien, die de zitting 9 voor de afsluitkegel 7 vormt. Deze bus 8a is als onderdeel slechts los ingelegd, maar is toch tegen 10 verdraaiing geborgd, bijvoorbeeld door middel van een in het deel 8 aanwezige stift 8b, die in een axiale spleet in de bus 8a grijpt. Daardoor kan de de zitting vormende bus 8a alleen worden uitgewisseld zonder dat de hele stator 8 moet worden uitgewisseld. Op analoge wijze kan ook de afsluitkegel 7 van 15 een glijbus voorzien worden, zoals in fig.3 met een streeppunt-lijn is aangegeven, en vanzelfsprekend kan ook het uitvoerings-voorbeeld volgens fig.1 en 2 overeenkomstig worden uitgevoerd.

8400045

Claims (13)

1. Draaiafsluiter voor gesmolten materialen, in het bijzonder gesmolten metalen, met een afsluitlichaam dat draaibaar in een stator is aangebracht en een door draaiing afsluitbaar doorstroomkanaal bezit, dat de mantel van het draai- 5 bare afsluitlichaam tweemaal snijdt, met het kenmerk, dat tussen het als afgeknotte kegel gevormde afsluitlichaam (7) en de, door een krachtbron aangedreven, afsluiteraandrijforganen (40,46,76) een de afsluitkegel (7) axiaal door veerorganen (54,58) belaste en positieonnauwkeurigheden of positiever- 10 anderingen van de afsluitkegel (7) toelatende, momentover-brengende, mechanische koppeling (31,31') aanwezig is.

2. Draaiafsluiter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de koppeling (31) een met de kopzijde (26) met de grootste diameter van de afsluitkegel (7) voor draaiing verbonden 15 tussenplaat (24) en een koppelingsplaat (36) bezit, waarbij tussen de koppelingspjklaat (36) en de tussenplaat (24) enerzijds en tussen de koppelingsplaat (36) en een aandrijforgaan (40) anderzijds meeneemorganen (34,35). aanwezig zijn (fig.1).

3. Draaiafsluiter volgens conclusie 1 of 2, met het 20 kenmerk, dat in het aandrijforgaan (40,76) minstens één tegen de tussenplaat (24,24') drukkende veerbout (54) is gelagerd.

4. Draaiafsluiter volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat meerdere, bij voorkeur drie in een krans gerangschikte veerbouten (54) zijn aangebracht (Fig.1).

5. Draaiafsluiter volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat in het aandrijforgaan (76) een centraal aangebrachte veerbout (54) aanwezig is, die tegen de tussenplaat (24) drukt (Fig.3).

6. Draaiafsluiter volgens één van de conclusies 1 of 5, 30 met het kenmerk, dat een met het kopvlak (26) met de grootste diameter van de afsluitkegel (7) voor draaiing verbonden tussenplaat (24') en een aandrijforgaan (76) als boogvormige tandenkoppeling (31') zijn uitgevoerd (Fig.3).

7. Draaiafsluiter volgens één van de conclusies 2-4, 35 met het kenmerk, dat het aandrijforgaan (40) van een tandkrans (46) en een lagertap (48) is voorzien, die via tussenstukken 8400045 <·- 9 -9- (50) op de kast (2) steunen.

8. Draaiafsluiter volgens één van de conclusies 2-4, met het kenmerk, dat van de koppelingsplaat (36) twee als bouten uitgevoerde meenemers (34) met bolvormige kop in uitspa- 5 ringen (32) van de tussenplaat (24) grijpen, en dat twee andere, naar de tegenovergestelde zijde uitstekende als bouten uitgevoerde meenemers (35) met bolvormige kop in uitsparingen (38) van het aandrijforgaan (40) steken en zowel tussen de tussenplaat (24) en de koppelingsplaat (36) als tussen de 10 koppelingsplaat (36) en het aandrijforgaan (40) axiale speling in de vorm van een spleet (43,44) voorhanden is, om hoekver-plaatsingen van de afsluitkegel (7) op te nemen.

9. Draaiafsluiter volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de uitsparingen (32,38) in de tussenplaat (24) en in de 15 meenemerplaat (40) als langwerpige gaten of als kruislings verlopende groeven zijn uitgevoerd, om parallelle verplaatsingen tussen het aandrijforgaan (40) en de afsluitkegel (7) te compenseren.

10. Draaiafsluiter volgens één van de conclusies i-9, 20 met het kenmerk, dat deze is voorzien van een voor de lagering van de aandrijforganen (40,46,76) gevormde metalen afsluit-kast (2), die van instelbare houders (15,15') voor de opname van de stator (8) is voorzien.

11. Draaiafsluiter volgens conclusie 10, met het kenmerk, 25 dat instelbare houders (15,15') steeds aan de kopzijde met de kleinste diameter van de afsluitkegel (7) en zijdelings naast de stator (8) zijn aangebracht.

12. Draaiafsluiter volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de stator (8) door middel van warmteisolerende voeringen 30 (14,14') van het afsluiterhuis (2) respectievelijk van de houders (15,15') gescheiden zijn.

13. Draaiafsluiter volgens één van de conclusies 1-12, met het kenmerk, dat de stator (8) en/of de afsluitkegel (7) aan het de zitting (9) tussen beide delen vormende kegelvlak 35 van een los uitwisselbare, tegen verdraaiing geborgde, kegelvormige glijbus (8a) is voorzien. 8400045