专利名称：用于使流体循环管路与耐火材料元件连接的装置以及耐火材料元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于使流体循环管路与耐火材料元件(特别是塞棒、注口或水口套(pouring shroud)连接的装置，例如用于将气体引入浇道、使腔室增压、测量压力或泵送气体。本发明还涉及一种耐火材料元件。
由文献FR-A1-2763012可知一种用于耐火材料元件的连接装置，其中，在元件的侧壁中设有支座，该装置包括可压缩的垫圈，该可压缩的垫圈布置在支座上；支承元件，该支承元件支承在侧壁的外表面上；以及弹性装置，该弹性装置插在支承元件和垫圈之间，该弹性装置将垫圈推靠在支座上。支承元件包括用于限制耐火材料元件的带或箍环。在两种情况下，位于支座的相对侧的耐火材料元件区域支承压缩垫圈所需的反作用力，该力通过支承元件传递给垫圈。
在该装置中，支承装置有较大尺寸，这样，它的热膨胀使得在支座和所述支承元件之间留给垫圈的距离有较大的增加，这使得弹性装置相对于垫圈的尺寸有相对较大的体积，以便补偿所述增加，并保持在垫圈上的足够压力。
文献WO-A1-01/83138提出通过插入中间金属元件来克服该缺点，该中间金属元件的膨胀能够补偿支承元件的膨胀。因此，垫圈永久地保持与支座接触，并且不管温度如何变化都能够保持良好的密封。不过，还必须通过例如焊接来阻塞金属元件的上端，从而使它与所述带成一体。
本发明的目的是提供一种更简单和更紧凑的方案，其中，并不需要设置用于耐火材料元件的带。
本发明涉及一种用于使流体循环管路与耐火材料元件连接的装置，该耐火材料元件有设有柱形孔的表面，该装置包括垫圈，该垫圈将位于孔内；以及第一支承元件，该第一支承元件从孔的外部压缩垫圈。该装置的特征在于它包括第二支承元件，该第二支承元件能够被引入孔中，以便与第一支承元件一起夹住垫圈；以及杆，该杆能够使得两个支承元件更接近，以便压缩垫圈。
两个支承元件在垫圈上施加轴向压力，这使得该垫圈径向膨胀，并使该压力施加在布置有该垫圈的孔的壁上。本发明的创造性在于垫圈的压缩并不需要在耐火材料元件上的任何支承件，因为两个支承元件在垫圈周围相互接近。因此，除了由于垫圈的径向膨胀而产生的力之外，没有其它力施加在耐火材料元件上。根据定义，该径向膨胀将很好地环绕孔壁分布，且不会产生能够使耐火材料元件失效的应力。当孔的截面接近圆形时，这种优点甚至更明显。因此，根据本发明的优选实施例，所述孔有基本圆形的截面。垫圈的形状显然适合孔的形状。在任何情况下，这样压缩垫圈并不需要任何来自耐火材料元件的轴向反作用力(该反作用力的结果是将垫圈推向孔的外部)。
而且，根据本发明，并不需要特别注意孔的底表面，这是因为，与现有技术的方案不同，在垫圈与该底表面的交界面处并不保证连接的紧密性。该特征能够非常有利地用于大大节省耐火材料元件的制造成本。
因此，本发明很容易实现，只要所涉及的不同结构有正确的尺寸即可。特别是，垫圈和第二支承元件具有优选的尺寸，从而使它们能够不费力地插入孔内。然后，垫圈的压缩不仅保证连接的密封性，而且还保证将组件安装在耐火材料元件上。对于塞棒，人们甚至能够考虑通过本发明的装置来悬挂它。
通过提供使管路与杆或第一支承元件连接的装置，将获得用于使流体管路与耐火材料元件连接和粘接的自备装置。
而且，垫圈、两个支承元件和杆形成相对紧凑的组件，其中，热膨胀减小，从而减小了降低垫圈轴向压力的危险。
根据本发明的优选实施例，使用由弹性耐火材料例如石墨制成的垫圈。
在石墨垫圈的特殊情况下，本发明人观察到，在特定情况下，连接装置将失效。在并不希望产生这种假设的情况下，可以认为石墨垫圈的一部分碳能够通过固相中的扩散/溶解现象而扩散至与垫圈接触的金属元件中(例如支承元件)。朝着金属元件(通常包括铁)扩散的碳与该金属元件形成生铁，该生铁的熔点接近1150℃。当在使用时温度接近该值时，金属元件“熔化”并被破坏。通过在石墨垫圈和金属元件之间插入隔层来解决该附加问题。这样的隔层可以是物理的或化学的。例如，石墨垫圈可以涂覆有耐高温的成份，且该成份并不与碳和铁反应。特别是，可以使用金属氧化物例如氧化铝或氧化钛。
根据另一实施例，弹性装置(例如弹性垫片)与垫圈并排布置，以便补偿杆和支承元件的热膨胀。
根据本发明的特殊实施例，杆是管形本体，具有穿过它延伸的流体通道管。该杆还可以包括外螺纹，且至少一个支承元件包括匹配的内螺纹，通过将支承元件拧在杆上而使得两个支承元件更接近。这时，由在该拧螺纹过程中施加的拧紧力偶来确定垫圈抵靠孔壁的压缩的强度。
杆可以与一个支承元件成一体，例如位于孔内的第二支承元件。
在实施例的特殊变化形式中，提供了防止旋转的装置，以便阻止被引入孔中的杆旋转。该防止旋转的装置可以包括形成于杆侧部的平表面、该杆的可以从孔的外部到达的一部分、或者与孔的匹配形状配合的防止旋转的形状。
例如由耐火材料或钢制成的间隔垫片也可以与垫圈并排地布置在第一支承元件侧部，以便防止沿径向延伸的垫圈施加的径向力太靠近孔的边缘，该孔的边缘比壁的其余部分更弱。
平表面也可以形成于耐火材料元件的侧壁中，环绕所述孔的进口，以便接收定位垫片，该定位垫片布置在第一支承元件以及由垫圈和可选择的弹性部件以及可选择的间隔垫片构成的组件之间。该定位垫片给出了相对于耐火材料元件的壁的外表面引入第二支承元件、垫圈和杆的参照物。而且，该定位垫片通过抵靠在耐火材料元件的侧壁上而使得连接更坚固，并有助于使流体管路以它相对于该壁最有利的方向进行粘接。
优选是，孔的截面为圆形。
本发明还涉及一种耐火材料元件，特别是注口或水口套，如后面所述，其特征在于它设有柱形孔，该柱形孔的尺寸设置得用于接收两个支承元件以及由这些支承元件夹住的密封垫圈。
根据特殊实施例环绕所述孔的进口形成平表面；该孔设有防止旋转的形状，以便防止其中一个支承元件旋转。
为了更容易理解本发明，下面将参考附图介绍作为非限定实例的特殊实施例，附图中
图1是用于浇铸熔融钢的注口(浸没式进入注口)的剖视图；图2是图1的详图。
在图1的注口1中，通过供给气体而防止流入槽道2中的钢受到外部大气的损害，以便特别避免在槽道的内壁上形成和积累氧化铝。用于该目的的气体通常为氩气。
为了能够进行引入，注口包括环形通道3，该环形通道3通向由多孔材料制成的套筒4，该套筒4使得氩气在槽道2的表面扩散，并形成保护套，从而减小在钢和耐火材料之间的接触。通过孔5来供给环形通道3，自身与气源7连接的气体供给管路6连接于该孔5上。
区域II的详细情况如图2所示，其中表示了孔5，其中连接装置8布置在管6端部。
该装置8包括由管形部分9a和基座9b构成的本体，该管形部分9a和基座9b由纵向管道9c穿过。管形部分9a的直径明显小于孔5，并有环绕它的环形径向游隙e，而基座9b的直径只是稍微小于孔5的直径。
管形部分9a有螺纹，且螺纹10接收端帽11，该端帽11覆盖管6的扩口端6a，并使它压靠在布置于本体端部上的密封垫圈12上，从而保证在管6内部和本体的纵向管道9c之间的密封连接。该螺纹还接收螺母13，该螺母13被拧得更靠近基座9b。
基座9b和螺母13构成2个支承元件，这2个支承元件夹住密封垫圈14、间隔垫片15和定位垫片16，它们在对螺母13进行螺纹连接之前以该顺序环绕所述本体的管形部分而接合。
管形部分9a作为使两个支承元件更靠近的拉动器。
密封垫圈14和两个垫片15、16的内径基本对应于管形部分9a的外径。
密封垫圈14的外径接近孔5的直径，因此它可被压入该孔5内，而间隔垫片15的外径接近基座9b的外径，能够在没有任何摩擦的情况下插入孔5内。
定位垫片16的外径明显大于孔5，以便支承在注口1的外壁上，而不会削弱孔5的边缘。
能够以如下方式使用连接装置8在连续使密封垫圈14、间隔垫片、定位垫片16和螺母13环绕所述本体的管形部分9a进行接合之后，将螺母向上拧至离基座一定距离处，这样，当在将本体插入孔5内的过程中定位垫片16抵靠注口1时，基座9b接近孔5的底端5b。
密封垫圈14已经被稍微用力压入孔中，连接装置保持就位，但是当将拉力施加在管6上时，该连接装置仍然能够被抽出。
然后继续拧紧螺母13，这使得本体9朝着孔的外部运动，从而使基座9b和螺母13更接近。
通过中间的间隔垫片15和定位垫片16，垫圈14受到轴向压力，该轴向压力使它径向膨胀。
这时，它径向压靠环绕管形部分9a的孔的侧壁5a，从而一方面形成完全连接密封，另一方面将该装置机械锁定在孔5中。
显然，上述实施例并不是用于限制目的。
权利要求
1.一种用于使流体循环管路(6)与耐火材料元件(1)连接的装置，该耐火材料元件有一个设有柱形孔(5)的表面，该装置包括垫圈(14)，该垫圈将位于该孔内；以及第一支承元件(13)，该第一支承元件从所述孔的外部压缩该垫圈，其特征在于它包括第二支承元件(9b)，该第二支承元件能够被引入所述孔中，以便与第一支承元件(13)一起夹住垫圈(14)；以及杆(9a)，该杆能够使得所述两个支承元件更接近，以便压缩所述垫圈。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括用于使管路(6)与杆(9a)或第一支承元件连接的装置(11)。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中垫圈(14)由弹性耐火材料例如石墨制成。
4.根据权利要求1至3中任意一个所述的装置，其中弹性装置例如弹性垫片与所述垫圈并排布置，以便补偿所述杆和支承元件的热膨胀。
5.根据权利要求1至4中任意一个所述的装置，其中所述杆是管形本体(9a)，其具有穿过它延伸的流体通道管(9c)。
6.根据权利要求5所述的装置，其中该杆(9a)包括外螺纹(10)，且所述支承元件中的至少一个支承元件(13)包括匹配的内螺纹，通过将所述支承元件拧在所述杆上而使得所述两个支承元件更接近。
7.根据权利要求1至6中任意一个所述的装置，其中杆(9a)与其中一个支承元件(9b)成一体，例如位于孔(5)内的第二支承元件。
8.根据权利要求7所述的装置，其中设有防止旋转的装置，以便阻止被引入所述孔内的杆的旋转。
9.根据权利要求1至8中任意一个所述的装置，其中例如由耐火材料或钢制成的间隔垫片(15)与垫圈(14)并排地布置在第一支承元件(13)侧部。
10.一种耐火材料元件(1)，例如注口或水口套，其特征在于它包括柱形孔(5)，该柱形孔的尺寸设置得用于接收两个支承元件(9b、13)以及由这些支承元件夹住的密封垫圈(14)。
11.根据权利要求10所述的耐火材料元件(1)，其中一个平表面环绕所述孔(5)的进口形成。
12.根据权利要求10和11中的任意一个所述的耐火材料元件(1)，其中孔(5)设有防止旋转的形状。
13.根据权利要求10至12中的任意一个所述的耐火材料元件与根据权利要求1至9中任意一个所述的装置的组件。
全文摘要
本发明涉及一种用于使流体循环管路(6)与耐火材料元件(1)连接的装置，该耐火材料元件有一个设有一柱形孔(5)的表面，该装置包括垫圈(14)，该垫圈将位于所述孔内；以及第一支承元件(13)，该第一支承元件从孔的外部压缩垫圈。第二支承元件(9b)能够被引入所述孔中，以便与第一支承元件(13)一起夹住垫圈(14)；且杆(9a)使得两个支承元件更接近，以便压缩垫圈。本发明还涉及一种耐火材料元件(1)，例如喷嘴或水口套，它设有柱形孔(5)，该柱形孔的尺寸设置得用于接收两个支承元件(9b、13)以及由这两个支承元件夹住的密封垫圈(14)。
文档编号F16B13/08GK1761544SQ200480007695
公开日2006年4月19日 申请日期2004年2月3日 优先权日2003年2月7日
发明者F－N·里夏尔, A·吕法尔迪 申请人:维苏维尤斯·克鲁斯布公司