专利名称：冶金容器用的转动移动开关和这种旋转开关的转子和/或定子的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使金属熔体从一个冶金容器中放出的转动移动开关，它有一个起开关体作用的轴对称耐火转子，转子装在一个具有流出孔道的定子中，它可绕旋转轴线转动，转子上至少有一个经相对于定子旋转转子连通了定子流出孔道的入口与定子流出孔道的出口后可打开的、并在定子流出孔道的入口和出口被截断后可重新关闭的通道。
单纯的转动开关例如由DE-PS3306670可知。在那里转子是一种管状旋塞，在它的锥形凸台中设有径向连通孔。锥形凸台与一个模制件上相应的锥形盲孔密封相配，此具有一个排料孔的模制件固定在容器衬里中。为达到所需密封性，在旋塞的锥形凸台和模制件唯一的锥形密封座之间，需要加一个大的面压力，这一点必须由一个轴向的弹簧压力来造成。相对于模制件来转动旋塞，可以打开或关闭开关。
本发明的目的是使本文开始所述类型的旋转开关工作可靠和具有多种功能，而无需为了所要求的密封性和工作性能而借助于压力元件使相互滑动的密封面彼此压紧。
按本发明达到此目的主要采取以下措施，即定子有一个起密封座作用并具有圆柱形内表面的孔，具有圆柱形外表面的转子与之密封相配，转子在此孔中既可转动又可轴向移动。
因此，或者至少将定子流出孔道的入口设在定子孔圆柱形内表面上，以及转子通道的入口设在其圆柱形外表面上，或者至少将定子流出孔道的出口设在其孔的圆柱形内表面上，以及转子通道的出口在其圆柱形外表面上。所要求的旋转开关的密封性无需施加压力来达到。此外旋转开关的开和关，既可通过相对于定子转动转子，也可以通过在定子中轴向移动转子来实现。因此例如浇注流的节流用相对于定子旋转转子来进行，而全开和全关此转动移动开关则通过相对于定子轴向移动转子来达到。这样做的优点是，对于这两种工作，转子上外表面通道附近有不同的受载封闭区，所以作为操纵和封闭元件的转子，其使用寿命比现有方案要长得多。
在最简单的情况下，定子和转子的入口或出口设在定子圆柱形内表面上和转子的圆柱形外表面上。
为了在有优点的情况下达到所提出的目的，可以既使定子流出孔道入口位于孔的圆柱形内表面上和转子通道入口在转子圆柱形外表面上，又使转子通道出口在转子圆柱形外表面上和定子流出孔道口在孔的圆柱形内表面上。
尤其是当应该至少部分水平流出时，则最好将定子流出孔道的入口和转子通道入口设在定子或转子上与旋转轴线基本垂直的各自的端面上，或将定子流出孔道的出口和转子通道的出口设在定子或转子上与转子旋转轴线基本上垂直的各自的端面上。
如果定子流出孔道和转子通道的整个走向基本垂直于旋转轴线，则可做到从入口侧或出口侧关闭和打开转子通道。在这种情况下，转子和定子的形状很简单。
若定子流出孔道和转子通道的走向均平行于转子旋转轴线并占它们长度的相当大的部分，则定子和转子的这一部分长度必然基本上是壁厚较小的管状结构，因此在浇注过程的一开始可保证将转动移动开关比较迅速地加热到所需的工作温度。
因此，最好即使定子流出孔道又使转子通道(沿流动方向看)先基本上沿转子旋转方向，然后基本上垂直于旋转轴线，或反之。
当在充有金属熔体的容器中定子和转子整个或至少部分处于金属熔体中时，转动移动开关凝结的危险性大大减小。
但是也可以将定子和转子装在容器壁外面。
如果定子和转子至少部分处于容器壁内部，以及这时按本发明思路的进一步设计，使整个或部分定子构成容器底耐火衬里和/或容器壁耐火衬里的一个组成部分，则已经证明这样做是特别有利的。因此节省了一部分容器壁衬里，并且节约了空间和将旋转开关安置在有利的受热位谩 若将定子安装在容器底部衬里和容器壁衬里之间的过渡区中，则在这种情况下为了操纵转子本身而易于接近旋转开关。在此过渡区中，定子和转子直接装在容器中金属熔体的作用区中。
这时，转子可穿过容器壁和容器壁衬里而被驱动。
将转子旋转轴线例如直立地安置，则转子可以最好从下部穿过容器底和容器底衬里，或必要时从上部穿过金属熔体而被驱动。
特别有利的做法还有，转子可由两个不同的传动装置操纵转动和轴向移动。若例如应通过转动来控制浇注流，则为此要求有比较精确的操纵精度，但操纵速度并不需要特别快。另一方面，通过在定子孔中轴向移动转子以打开和关闭转动移动开关的运动要求比较迅速地进行，这一运动可以由挡块限定打开位置和关闭位置。
按本发明的转动移动开关，还可以将定子和转子或它们的一部分或其延长段设计成浇注保护管。
为了保证在定子孔中转动和/或轴向移动转子有持续的作用力，并考虑到转子和定子可能有不同的热膨胀系数，最好为定子或转子配置一个导引转子或定子的耐火滑动衬套。从而可使转子在定子中轻松地运动。
在选用材料方面，本发明建议，转子和必要时它的滑动衬套的热膨胀系数相同于或小于定子和必要时其滑动衬套的热膨胀系数。因此，在浇注过程的工作温度下能可靠地避免转子被定子夹住。
定子和转子最好可以用有不同硬度的特别是陶瓷材料制成。
转子和/或定子和/或它们的滑动衬套最好用氧化物陶瓷制成。
为改善转子相对于定子的滑动能力，转子和/或定子和/或其滑动衬套的耐火材料中，至少在其相互面对的表面区，含有碳、石墨等持续润滑剂。
本发明还特别规定，转子和/或定子和/或其滑动衬套的耐火材料中含有陶瓷纤维或陶瓷纤维与碳或石墨纤维。
本发明还涉及具体用于按本发明的这种类型旋转开关中的转子和定子。
转子的特征是具有与一个耐火定子孔中作为支座的圆柱形内表面相配的圆柱形外表面，在它上面至少有一个通道入口和/或至少有一个通道出口。
另一方面，按本发明定子的特征是有一个孔，孔中有一个作为支座的圆柱形内表面，它与耐火转子的一个圆柱形外表面相配，在它上面至少有一个流出孔道入口和/或至少有一个流出孔道出口。
在特别简单的结构设计中，转子通道入口或出口位于圆柱形外表面上，但转子通道的入口或出口也可以设在一个与旋转轴线基本垂直的端面上。
与此相应地，定子流出孔道的入口和出口最好设在定子孔圆柱形内表面上，但这两个口也可以有选择地设在一个与定子孔纵向轴线基本垂直的端面上。
若使通道的走向基本上垂直于转子的旋转轴线，和使流出孔道的走向基本上垂直于定子孔纵轴线，便可使转子和定子具有最简单的结构形式。
若在空间方面有要求，则也可以使转子的通道(沿流动方向看)先基本上沿旋转轴线方向，然后基本上垂直于旋转轴线，或反之，而相应地使定子的流出孔道(沿流动方向看)先基本上沿定子孔纵轴线方向，然后基本上垂直于纵轴线，或反之，这时，转子的旋转轴线与定子的纵轴线是重合的。
定子可设计成其一部分或它的一个延长段作为浇注保护管。
转子和定子最好由氧化物陶瓷制成。
定子和转子上也可以有多个入口或出口，以延长这些零件的寿命。如果这些口的大小不同，则可以例如在浇注时通过移动而打开一个大截面孔，以便例如迅速注满一个中间包，而在浇注过程中通过转动和/或移动至较小的截面孔处，可比较准确地进行浇注速度的调整。
痉⒚髌渌哪康摹⑻卣鳌⒂诺愫陀τ玫目赡苄杂上旅娑越柚 附图表示的实施例的说明给出。所有对本发明所作的文字说明和/或用图表示的特征本身或它们的任何有意义的组合，均构成本发明的对象。
图1至8分别示意表示了装有本发明各种结构形式转动移动开关中之一种的冶金容器垂直剖面，其中图1至3的转子旋转轴线是水平的，图4至8则是垂直的。在图1和3所示的结构形式中，旋转开关装在容器壁外部，而金属熔体经容器底衬里中的一个送料砖流至转动移动开关，而在图2所示的形式中，旋转开关装在容器壁衬里中，并位于容器底至容器壁的过渡区。按图4至8所示结构形式，旋转开关同样是容器壁衬里的一部分，但它直立于容器底的中央。
从一个冶金容器2中排放流动熔体的转动移动开关1有一个作为开关体的轴对称耐火转子3。在图示情况下，转子3可绕一根水平的旋转轴线A旋转地装在一个具有流出孔道4的定子5中。转子3至少有一个经转子3相对于定子5旋转D后，连通了定子5的流出孔道4的入口6与定子5流出孔道4的出口7从而打开的、并在定子流出孔道的入口和出口截断后可重新关闭的通道8。定子5有一个孔9，它具有一个作为支座的圆柱形内表面10，转子4以其圆柱形外表面11与之密封相配。转子3在孔9内既可转动又可轴向移动。定子5的流出孔道4的入口6位于孔9的圆柱形内表面10上，而转子3通道8的入口12则在转子3的圆柱形外表面11上。此外，转子3通道8的出口13则在转子3的圆柱形外表面上，以及定子5流出孔道4的出口7位于孔9的圆柱形内表面10上。定子5和转子3均整个地装在容器壁外面，亦即装在容器底18上。装在容器底衬里14中的一个送料砖20有一个锥形流通孔21，它与定子5流出孔道4的入口6连通。无论是定子5的流出孔道4，还是转子3的通道8，它们的整个走向基本上垂直于旋转轴线A，亦即在图示情况下它们是垂直的。如双向箭头所示，转子不仅可以绕旋转轴线A旋转D，而且可以轴向移动V。为此可以采用两套不同的传动装置，这时可做到例如通过转动转子3来控制浇注流，而通过轴向移动来打开或关闭旋转开关1。在本实施例中，转子3隔着一个耐火衬套17在定子5的孔中运动。
在图2所示的实施例中，定子5和转子3的一部分在装金属熔体的容器内腔，一部分在容器壁中，定子5和转子3至少部分地构成了容器底耐火衬里14和容器壁耐火衬里15的组成部分。定子5流出孔道4的入口6和转子3通道8的入口12各在定子5和转子3上的一个基本上垂直于旋转轴线A的端面上，因此金属熔体起先基本上水平地平行于旋转轴线A，然后与旋转轴线A垂直地从容器内部流出。转子3可穿过容器壁19和容器壁衬里15从侧面被传动。定子5有一个延长段，它设计为带浇注管16的插入式浇注口。
图3所示的转动移动开关1与图1所示的类似，它被装在容器底18外面。但与图1所示结构形式的区别在于，定子5的流出孔道4和转子3的通道8的走向，起先基本上垂直于旋转轴线A，然后基本上水平地平行于旋转轴线A。以此方式，浇注流先垂直后水平地从容器内部流出。对转子3的操纵最好在与通道8出口13所在处相对的那一端来进行。因此，与图2所示结构形式一样，在这里转子3和定子5均至少通过它们的一部分具有管状截面的长度彼此相配。定子5流出孔道4的出口7和转子3通道8的出口13各自处在定子5和转子3的一个基本上垂直于转子3旋转轴线A的端面上。
按图4的实施例，转子3的旋转轴线A是直立的，亦即垂直于容器底8。转子3经由一根外包耐火材料的操纵杆22，既可转动又可轴向相对于垂直放置的套筒形定子移动。定子5和转子3在这里也是一部分在装有金属熔体的容器内腔中，一部分构成了容器壁衬里14的一个组成部分。无论是定子5的流出孔道4，还是转子3的通道8，它们的走向都是先水平后垂直，因为流出孔道4的入口6在孔9的圆柱形内表面10上，通道8的入口12在转子3的圆柱形外表面11上，通道8的出口13在转子3面朝下的端面上，以及流出孔道4的出口在定子5面朝下的端面上。
与图2所示结构形式相同，在图4所示的旋转开关中，定子5流出孔道4的入口6的位置略高于容器底衬里14的内表面，所以可以将最后不需要的余渣留在容器内。
按图5所示的转动移动开关的结构形式，与图4所示的区别主要在于，转子3和定子5一样设计成贯通的管子，并在液面上方进行操纵。管状定子5以其下端插入容器底衬里14中。
按图6所示之实施例，定子5是一个上部封闭的管，它的下端装在容器底衬里14中。转子3穿过容器底衬里14和容器底18向下伸出，形成浇注保护管16，并可从下面对它进行操纵。转子3和定子5在直径方向彼此相对的两端各有两个入口6和12。在转子3和定子5之间可装设具有滑动性能的材料制成的导引条23。为了减小转子3和定子5之间的摩擦阻力，定子5下部的内径略大于在该区域中转子3的外径，因此转子3只是通过其长度的上面部分导引于定子5中。
图7所示实施例与图6所示的类似。但是，定子中除了沿直径方向彼此相对的两端有两个较小的入口6以外，还有另一个在它们下方的大尺寸入口6′，当转子下移得足够远时，它可以完全被打开。
图8所示实施例也是类似的，这时，定子5的大截面入口6′在转子3向上移动得足够多时，可以完全被打开。
权利要求
1.使金属熔体从一个冶金容器(2)中排出的转动移动开关，它有一个起开关体作用的例如耐火材料的转子(3)，转子装在一个具有流出孔道(4)的例如耐火材料的定子(5)中，并可绕旋转轴线(A)旋转，转子上至少有二个经相对于定子(5)转动(D)转子(3)连通了定子(5)流出孔道(4)的入口(6)与定子(5)流出孔道(4)出口(7)后可打开的、并在定子流出孔道的入口和出口被截断后可重新关闭的通道(8)，其特征为定子(5)有一个起密封座作用并具有圆柱形内表面(10)的孔(9)，具有圆柱形外表面(11)的转子(3)与之密封相配，转子(3)在此孔中既可转动又可轴向移动。
2.按照权利要求1所述之转动移动开关，其特征为定子(5)和转子(3)的入口或出口(6、12;7、13)设在定子(5)圆柱形内表面(10)上和转子(3)的圆柱形外表面(11)上。
3.按照权利要求1或2之一所述之转动移动开关，其特征为既使定子(5)流出孔道(4)的入口(6)位于孔(9)的圆柱形内表面(10)上和转子(3)通道(8)的入口(12)在转子(3)的圆柱形外表面(11)上，又使转子(3)通道(8)的出口(13)在转子(3)的圆柱形外表面(11)上和定子(5)流出孔道(4)的出口(7)在孔(9)的圆柱形内表面(10)上(图1)。
4.按照权利要求1或2之一所述之转动移动开关，其特征为定子(5)流出孔道(4)的入口(6)和转子(3)通道(8)的入口(12)设在定子(5)或转子(3)上与旋转轴线(A)基本垂直的各自的端面上(图2)。
5.按照权利要求1或2之一所述之转动移动开关，其特征为定子(5)流出孔道(4)的出口(7)和转子(3)通道(8)的出口(13)设在定子(5)或转子(3)上与转子(3)的旋转轴线(A)基本上垂直的各自的端面上(图3至8)。
6.按照权利要求1至5之一所述之转动移动开关，其特征为无论是定子(5)的流出孔道(4)还是转子(3)的通道(8)的整个走向均基本上垂直于旋转轴线(A)(图1)。
7.按照权利要求1至6之一所述之转动移动开关，其特征为无论是定子(5)的流出孔道(4)还是转子(3)的通道(8)均平行于转子(3)的旋转轴线(A)，并占它们长度的相当大的部分(图3至8)。
8.按照权利要求1至7之一所述之转动移动开关，其特征为不仅定子(5)流出孔道(4)而且转子(3)的通道(8)(沿流动方向看)的走向均为先基本上沿转子(3)旋转轴线(A)的方向，然后基本上垂直于旋转轴线(A)(图2至8)。
9.按照权利要求1至8所述之转动开关，其特征为定子(5)和转子(3)在容器(2)被充满时整个或至少其一部分处于金属熔体中(图2和4至8)。
10.按照权利要求1至8所述之转动移动开关，其特征为定子(5)和转子(3)均装在容器壁(18、19)外面(图1和3)。
11.按照权利要求1至9之一所述之转动移动开关，其特征为定子(5)和转子(3)至少一部分处于容器壁(18、19)内部(图2和4至8)。
12.按照权利要求11所述之转动移动开关，其特征为定子(5)和转子(3)的全部或一部分构成容器底耐火衬里(14)和/或容器壁耐火衬里(15)的一个组成部分(图2和4至8)。
13.按照权利要求12所述之转动移动开关，其特征为定子(5)装在容器底衬里(14)和容器壁衬里(15)之间的过渡区中(图5)。
14.按照权利要求1至13之一所述之转动移动开关，其特征为转子(3)可穿过容器堡(19)和容器壁衬里(15)而被驱动(图2)。
15.按照权利要求1至13之一所述之转动移动开关，其特征为转子(3)可从下面穿过容器底(18)和容器底衬里(14)或必要时从上部穿过金属熔体而被驱动(图4至8)。
16.按照权利要求1至15之一所述之转动移动开关，其特征为转子(3)可由两个不同的传动装置操纵转动和轴向移动。
17.按照权利要求1至16之一所述之转动移动开关，其特征为定子(5)或转子(3)或它们的一部分或延长段设计成浇注保护管(16)(图2、6和7)。
18.特别是用于按照权利要求1至17之一所述之转动移动开关中的定子和转子，其特征为有一个在定子(5)或转子(3)中导引转子(3)或定子(5)的耐火滑动衬套(17)。
19.特别是用于按照权利要求1至17之一所述之转动移动开关(1)中或按照权利要求18所述之定子和转子，其特征为转子(3)和必要时它的滑动衬套(17)的热膨胀系数相同于或小于定子(5)和必要时其滑动衬套(17)的热膨胀系数。
20.特别是用于按照权利要求1至17之一所述之转动移动开关(1)中或按照权利要求18或19所述之定子和转子，其特征为定子(5)和转子(3)由具有不同硬度的、尤其是陶瓷材料制成。
21.特别是用于按照权利要求1至17之一所述之转动移动开关(1)中或按照权利要求18至20之一所述之定子和转子，其特征为定子(5)和/或转子(3)和/或它们的滑动衬套(17)用氧化物陶瓷制成。
22.特别是用于按照权利要求1至17之一所述之转动移动开关(1)中或按照权利要求18至21之一所述之定子和转子，其特征为转子(3)和/或定子(5)和/或滑动衬套(17)的耐火材料中至少在其相互面对的表面区含有碳、石墨等持续润滑剂。
23.特别是用于按照权利要求1至17之一所述之转动移动开关(1)中或按照权利要求18至22之一所述之定子和转子，其特征为转子(3)和/或定子(5)和/或滑动衬套(17)的耐火材料中含有陶瓷纤维或陶瓷纤维与碳或石墨纤维。
24.特别是用于按照权利要求1至17之一所述之转动开关(1)中或按照权利要求18至23之一所述之转子，其特征为转子有一个与一个定子(5)的孔(9)中用作支座的圆柱形内表面(10)相配的圆柱形外表面(11)，在它上面至少有一个通道(8)的入口(12)和/或至少有一个通道(8)的出口(13)。
25.特别是用于按照权利要求1至17之一所述之旋转开关(1)中或按照权利要求18至23之一所述之定子，其特征为定子有一个孔(9)，孔中有一个作为支座的圆柱形内表面(10)，它与耐火转子(3)的圆柱形外表面(11)相配，在它上面至少有一个流出孔道(4)的入口(6)和/或至少有一个流出孔道(4)的出口(7)。
26.按照权利要求24所述之转子，其特征为通道(8)的入口(12)和出口(13)位于圆柱形外表面(11)。
27.按照权利要求24所述之转子，其特征为通道(8)的入口(12)或出口(13)设在一个与旋转轴线(A)基本垂直的端面上。
28.按照权利要求25所述之定子，其特征为流出孔道(4)的入口(6)和出口(7)设在孔(9)的圆柱形内表面(10)上。
29.按照权利要求25所述之定子，其特征为流出孔道(4)的入口(6)或出口(7)设在一个与孔(9)的纵轴线基本垂直的端面上。
30.按照权利要求24、26或27之一所述之转子，其特征为通道(8)的走向基本上垂直于旋转轴线(A)。
31.按照权利要求25、28或29之一所述之定子，其特征为流出孔道(4)的走向基本上垂直于孔(9)的纵轴线。
32.按照权利要求24、26或27之一所述之转子，其特征为沿流动方向看，通道(8)的走向先基本上沿旋转轴线(A)的方向，然后基本上垂直于旋转轴线，或反之。
33.按照权利要求25、28或29之一所述之定子，其特征为沿流动方向看，流出孔道(4)的走向先基本上沿孔(9)纵轴线的方向，然后基本上垂直于纵轴线，或反之。
34.用于按照权利要求1至17之一所述之转动移动开关中或按照权利要求18至33之一所述之定子和转子，其特征为它们的一部分或延长段设计成浇注保护管(16)。
35.用于按照权利要求1至17之一所述之转动移动开关(1)中或按照权利要求18至34之一所述之定子和转子，其特征为定子(5)和/或转子(3)上具有多个入口或出口(6、6′、12;7、13)(图6至8)。
36.按照权利要求35所述之定子和转子，其特征为多个入口(6、6′、12)和多个出口(7、13)的大小互不相同。
全文摘要
本发明涉及一种使金属熔体从一个冶金容器中排出的转动移动开关，它有一个起开关体作用的轴对称转子，转子装在具有流出孔道的定子中，可绕旋转轴线旋转并至少有一个通道，为了改善这种开关的功能，定子有一个起密封座作用并具有圆柱形内表面的孔，具有圆柱形外表面的转子与之密封相配，转子在此孔中既可转动又可轴向移动。转子圆柱形外表面上至少有一个通道的入口和/或出口。定子孔的内表面上至少有一个流出孔道入口和/或出口。
文档编号B22D41/28GK1032423SQ8810673
公开日1989年4月19日 申请日期1988年9月17日 优先权日1987年9月19日
发明者尔恩斯特·努斯恩, 尤里奇·哈英特申, 雷母尤得·布尤切克尔 申请人:迪迪尔工厂股份公司