專利名稱:用于控制熔融金屬流量的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及處理熔融材料及其改進(jìn),特別是涉及控制來自中間包的熔融金屬的流量,但不局限于此。
鑄造操作通常將中間包作為鐵水包和鑄型之間熔融金屬的貯存容器。鐵水包用來將熔融金屬從熔融工位輸送到鑄造工位。鑄型用來控制鑄造過程中凝固金屬的形狀。
為了控制金屬來自中間包的金屬流量,就必須以受控的方式阻塞和打開中間包的出口。通常,通過在熔融金屬中使用塞棒元件來實現(xiàn)上述目的,塞棒元件與出口配合來密封出口,該塞棒元件由一個塞棒導(dǎo)向器支撐,使用一個致動器使該塞棒導(dǎo)向器上下移動。
該塞棒元件經(jīng)常在離致動器驅(qū)動的塞棒導(dǎo)向器的位置相當(dāng)遠(yuǎn)的地方被支撐。由于支撐塞棒元件中存在正確校準(zhǔn)和合適摩擦力級別的問題。現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)容易卡住和/或摩擦力級別引起塞棒元件的不平穩(wěn)運(yùn)動,或過大的間隙導(dǎo)致不能校準(zhǔn)。這些問題都會使來自中間包流量的控制不佳,而且增加致動系統(tǒng)上的機(jī)械載荷。
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的塞棒傳動機(jī)構(gòu),其中塞棒的運(yùn)動和位置被很精確地控制,致動器和塞棒傳動裝置上的機(jī)械載荷被減小。
按照本發(fā)明的第一方面,我們提供一種用于控制來自容器中的諸如熔融金屬之類的材料流量的裝置,該裝置包括一個用于容器出口的關(guān)閉元件,一個用于第一元件的支撐系統(tǒng),一個用于移動支撐系統(tǒng)和第一元件的致動器系統(tǒng),一個用于安裝支撐系統(tǒng)和第一元件的固定支架,和一個在固定支架和支撐系統(tǒng)之間的便于支撐系統(tǒng)相對于固定支架運(yùn)動的軸承系統(tǒng),其中該軸承系統(tǒng)包括一個或多個在支架的一個元件和支撐系統(tǒng)的一個元件之間的接觸表面,至少有一個元件提供一個可旋轉(zhuǎn)的接觸表面。
最好,該軸承系統(tǒng)有利于支撐系統(tǒng)相對于固定支架的往復(fù)運(yùn)動。在這一點上,往復(fù)運(yùn)動最好沿著豎直軸進(jìn)行。
一個支架或支撐系統(tǒng)所提供的接觸表面最好是平面。平面可以由支架提供,較好的是,一個接觸表面由支撐系統(tǒng)提供,更好的是由支撐系統(tǒng)的支撐軸提供,最好的是由支撐軸的正方形橫截面部分的一個面提供。
可旋轉(zhuǎn)的接觸表面可以由支撐系統(tǒng)提供或最好由固定支架提供。可旋轉(zhuǎn)的接觸表面最好由安裝在固定支架上的一個裝置提供。
該裝置包括一個固定件,比如一個軸,該固定件提供可旋轉(zhuǎn)接觸表面的旋轉(zhuǎn)保持力并且連接到固定支架上。最好由輪軸提供旋轉(zhuǎn)保持力,該輪軸與限定可旋轉(zhuǎn)接觸表面的元件嚙合。該元件最好是一個凸輪或凸輪從動件。該凸輪從動件最好具有偏心軸。
在支架的一個元件和支撐系統(tǒng)的一個元件之間最好提供至少兩個相對的接觸表面。在支架的一個元件和支撐系統(tǒng)的一個元件之間提供兩套彼此相對的接觸表面更好。最好第一套相對的接觸表面相對于第二套接觸表面偏移90度角。第一和/或第二套接觸表面的旋轉(zhuǎn)軸最好在同一平面內(nèi),最好是水平面,是垂直于支架的元件的平面更理想??梢蕴峁﹥蓚€或更多個這樣的接觸表面組。最好一套這樣的接觸表面位于支撐系統(tǒng)的上部,第二套位于支撐系統(tǒng)的下部。
最好熔融金屬從容器流到鑄造或造型操作處。最好熔融金屬由一個鐵水包提供到該容器中。該容器最好是一個中間包。
最好第一關(guān)閉元件包括一個塞棒。最好該塞棒設(shè)置在容器中基本豎直的軸上。最好該塞棒的末端在形狀上以密封的方式與容器的出口匹配。
最好容器的出口設(shè)置在該容器的底部。最好出口的嘴部與塞棒的末端的輪廓相匹配以進(jìn)行封閉。該容器在其內(nèi)部周邊具有圓形的邊緣。
該支撐系統(tǒng)最好具有一個橫向伸展的元件,最好是水平伸展的元件。該元件可以是一個橫桿。
該支撐系統(tǒng)最好包括或還包括一個基本豎直校準(zhǔn)的支撐軸。
最好將該支撐軸放置在軸承系統(tǒng)中。最好,該支撐軸上設(shè)置有一個用于橫向伸展元件的固定件。
該支撐系統(tǒng)可包括一個或多個彼此可以相對旋轉(zhuǎn)安裝的部分。比如可以提供一個安裝在軸承系統(tǒng)中的支撐軸,被采用的支撐軸的兩個或更多的部分彼此相對旋轉(zhuǎn)。可以使用軸套方便旋轉(zhuǎn)。最好旋轉(zhuǎn)圍繞軸的縱軸出現(xiàn)。
該支撐軸可以包括提供軸承系統(tǒng)接觸表面的一個或多個部分,在軸的縱向上彼此分開,這樣有利于各部分彼此間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
該支撐系統(tǒng)可以包括或最好還包括一個將支撐軸連接到致動器的元件。在這一點上最好將一個水平伸展的元件連接到支撐軸的底部。
該致動器系統(tǒng)可包括一個往復(fù)運(yùn)動器,比如一個液壓活塞。最好該致動器沿著基本豎直校準(zhǔn)的軸往復(fù)運(yùn)動。
最好固定支架通過軸承系統(tǒng)將支撐系統(tǒng)安裝在容器上。最好將該支撐系統(tǒng)安裝在容器的側(cè)部上。
按照本發(fā)明的第二方面,我們提供一種用來受控地提供熔融金屬的裝置,該裝置包括一個容器,用來接收使用中的熔融金屬,該容器具有一個出口,該出口與本發(fā)明第一方面的一個控制裝置的關(guān)閉元件配合。
本發(fā)明的第二方面可以包括本發(fā)明第一方面和/或本文件中其它地方所提出的任何裝置、選件、可能性和元件。
按照本發(fā)明的第三方面,我們提供一種用于控制來自容器的熔融金屬流量的方法,該方法包括下述步驟提供一定體積的在容器中的熔融金屬,將致動器從第一位置移動到第二位置,改變致動器的位置,通過旋轉(zhuǎn)在支撐系統(tǒng)和固定支架之間的軸承系統(tǒng)中的接觸表面將支撐系統(tǒng)相對于固定支架移動,軸承系統(tǒng)的接觸表面被限定在支撐系統(tǒng)的一個元件和固定支架的一個元件之間,支撐系統(tǒng)的運(yùn)動移動用于容器出口的關(guān)閉元件,關(guān)閉元件離開出口的運(yùn)動有利于熔融金屬從出口流出,關(guān)閉元件與容器出口的接觸運(yùn)動阻止熔融金屬從容器流出。
最好致動器向下的運(yùn)動使關(guān)閉元件向下移動,致動器向上的運(yùn)動使關(guān)閉元件向上移動。
該方法的元件、選件、特征、可能性、組成部分和步驟還可以包括本文件中其它地方所提出的細(xì)節(jié)、特征和可能性。
現(xiàn)在通過實例,參照附圖描述
具體實施例方式
圖1是中間包和塞棒傳動機(jī)構(gòu)的橫剖面圖;圖2是塞棒傳動機(jī)構(gòu)的橫剖面圖;和圖3是按照本發(fā)明第一實施例的塞棒傳動機(jī)構(gòu)的橫剖面圖。
圖1中所示的中間包和塞棒傳動機(jī)構(gòu)用來控制熔融金屬2通過中間包6底部中的出口4流到鑄型臺上,圖中未示出。金屬2通過開口4的流量由塞棒元件10的末端和出口4之間的嚙合或隔開來控制。
塞棒10由耐火材料形成,是塞棒導(dǎo)向器機(jī)構(gòu)的可消耗的組成部分,因為它存在于熔融金屬2中。豎直安排的塞棒10被支撐在水平支撐桿14的末端12上。支撐桿14本身安裝在一個豎直安裝的支撐軸20的上端16上。
安裝支撐軸20使其在中間包6上安裝的支架24中的鉆孔22中滑動。支撐軸和支撐系統(tǒng)之間的滑動嚙合受一系列滑動盤的影響,下面結(jié)合圖2更詳細(xì)地描述。
通過致動器26控制塞棒10的位置,致動器26作用在連接到支撐軸20上的元件30的末端28。致動器26伸展使塞棒末端8下降進(jìn)入出口4與之嚙合。縮回致動器26使塞棒末端8提升離開出口4與之不再嚙合,這樣就使熔融金屬2從中間包6中流出。
塞棒10的末端8相對于出口4的準(zhǔn)確定位在控制熔融金屬2的流量時是關(guān)鍵的。定位不準(zhǔn)確就會使熔融金屬的流量控制不準(zhǔn)確。塞棒10的錯誤運(yùn)動就會給出熔融金屬2流量的錯誤變化。
如圖2所示,當(dāng)在支撐軸20和支架24之間采用導(dǎo)向盤100實現(xiàn)滑動嚙合時,將會出現(xiàn)一些問題。在這個系統(tǒng)中,支撐軸20的正方形橫截面102的周邊四面被導(dǎo)向盤100嚙合。所得到的滑動表面具有相對高級別的摩擦力,也容易卡住??朔呒墑e的摩擦力就需要致動器的大載荷,支撐軸20的啟動載荷可能導(dǎo)致有效輸出的升高過大。
使用導(dǎo)向盤100與軸20的正方形截面102嚙合還面臨著由于系統(tǒng)元件運(yùn)動造成的未對準(zhǔn)的問題。支架24安裝在中間包6的上面,結(jié)果接觸到高溫。然而,這些溫度依據(jù)中間包6內(nèi)熔融金屬的水平面而變化,結(jié)果可能引起支架24和/或?qū)虮P100本身中的變形。任何這些變形都會顯著增加滑動系統(tǒng)中的摩擦力和/或?qū)е挛葱?zhǔn)以致塞棒機(jī)構(gòu)卡住的程度。結(jié)果這些問題中的任何一個都可能在控制熔融金屬排出中引起問題,和在鑄造/澆鑄操作中引起普遍問題。
圖3的實施例中說明了本發(fā)明的系統(tǒng)。再次提供了塞棒200。塞棒200具有端部202,其形狀與所述中間包的出口的嘴部的輪廓相匹配。塞棒200安裝在水平桿204上,水平桿204又安裝在支撐軸206上。支撐軸206包括一個上部正方形橫截面長度208,一個具有環(huán)形齒條部分212的環(huán)形橫截面長度210和一個同軸安裝的下部正方形橫截面長度214。依據(jù)需要,螺紋部分212與手動操作的正齒輪和用來手動升高或降低塞棒的桿216嚙合。正方形橫截面214通過軸套安裝在支撐軸206上,使正方形橫截面214相對于軸206圍繞著軸206的縱軸旋轉(zhuǎn)。這種下部正方形橫截部分被旋轉(zhuǎn)的潛力就避免了出現(xiàn)卡住。支撐軸208的底端218被連接到水平桿220上,水平桿220又連接到致動器的一端,圖3中未示出,如圖3所示安裝在支撐軸206的后面。
橫截面208和214可以是其它幾何形狀,該形狀具有與凸輪從動件相配合的成對表面。
通過使用致動器來相對于中間包的出口上下移動桿220,支撐軸206,水平桿204和塞棒200可以實現(xiàn)對塞棒200的控制。
然而,支撐軸206和支架250之間的滑動嚙合以一種完全不同于現(xiàn)有技術(shù)的方式被影響。支架250上設(shè)置有具有四個凸輪從動件264的上部組件260和下部組件262。該凸輪從動件264的結(jié)構(gòu)使得每個上部組件和下部組件中的一個凸輪從動件與支撐軸206的正方形橫截面長度208,214的每個表面嚙合。凸輪從動件264安裝有支撐系統(tǒng)250使得凸輪從動件在支撐軸206提升或降低的時候旋轉(zhuǎn)。凸輪從動件264所提供的滾動嚙合,而不是現(xiàn)有技術(shù)所提供的金屬對金屬的滑動嚙合,這種嚙合光滑得多,相當(dāng)大地減小了摩擦力,使用本發(fā)明可以使摩擦力等級減少大約5000%。
使用偏心凸輪264可以調(diào)節(jié)凸輪264與支撐軸206之間的空隙,比如可以采用不同尺寸的支撐軸或由于操作條件變化,比如溫度,采取變化。由于凸輪從動件264與支撐軸206之間的被限制的接觸表面,不但摩擦力等級被減小,而且支撐軸206和支撐系統(tǒng)250中相互之間的任何未校準(zhǔn)或移動的影響被極大地減少。
由于它們本身的性質(zhì),當(dāng)需要的時候凸輪從動件264還很容易被互換或放置,因此它們可以被作為一種備件。
權(quán)利要求
1.一種用于控制來自容器中的諸如熔融金屬之類的材料流量的裝置,該裝置包括一個用于容器出口的第一關(guān)閉元件,一個用于第一元件的支撐系統(tǒng),一個用于移動支撐系統(tǒng)和第一元件的致動器系統(tǒng),一個用于安裝支撐系統(tǒng)和第一元件的固定支架,和一個在固定支架和支撐系統(tǒng)之間的便于支撐系統(tǒng)相對于固定支架運(yùn)動的軸承系統(tǒng),其中該軸承系統(tǒng)包括一個或多個在支架的一個元件和支撐系統(tǒng)的一個元件之間的接觸表面,至少有一個元件提供一個可旋轉(zhuǎn)的接觸表面。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置,其特征在于該軸承系統(tǒng)有利于支撐系統(tǒng)相對于固定支架的往復(fù)運(yùn)動。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置,其特征在于可旋轉(zhuǎn)的接觸表面由固定支架提供。
4.按照權(quán)利要求3所述的裝置,其特征在于可旋轉(zhuǎn)的接觸表面由安裝在固定支架上的一個裝置提供,該裝置包括一個用于軸的固定件,可提供可旋轉(zhuǎn)接觸表面的旋轉(zhuǎn)保持力并且連接到固定支架上。
5.按照權(quán)利要求1到4中任何一項所述的裝置,其特征在于可旋轉(zhuǎn)接觸表面是一個凸輪或凸輪從動件。
6.按照權(quán)利要求1到5中任何一項所述的裝置,其特征在于由支撐系統(tǒng)所提供的接觸表面是平面。
7.按照前述權(quán)利要求中任何一項所述的裝置,其特征在于在支架的一個元件和支撐系統(tǒng)的一個元件之間提供兩套相對的接觸表面。
8.按照權(quán)利要求7所述的裝置,其特征在于第一套相對的接觸表面相對于第二套接觸表面偏移90度角。
9.按照權(quán)利要求7或8所述的裝置,其特征在于提供兩個或更多個這樣的接觸表面組,至少一套這樣的接觸表面位于支撐系統(tǒng)的上部,至少一個第二套接觸表面位于支撐系統(tǒng)的下部。
10.按照前述權(quán)利要求中任何一項所述的裝置,其特征在于第一關(guān)閉元件包括一個塞棒,該塞棒設(shè)置在容器中基本豎直的軸上。
11.按照前述權(quán)利要求中任何一項所述的裝置,其特征在于該支撐系統(tǒng)包括一個橫向伸展的元件和一個基本豎直校準(zhǔn)的支撐軸,該支撐軸放置在軸承系統(tǒng)中,該支撐軸安裝有一個用于橫向伸展元件的固定件。
12.按照前述權(quán)利要求中任何一項所述的裝置,其特征在于該支撐系統(tǒng)包括一個或多個彼此可以旋轉(zhuǎn)安裝的部分。
13.按照前述權(quán)利要求中任何一項所述的裝置,其特征在于在軸承系統(tǒng)中安裝一個支撐軸,該支撐軸的兩個或更多的部分彼此相對旋轉(zhuǎn)。
14.按照前述權(quán)利要求中任何一項所述的裝置,其特征在于該支撐系統(tǒng)包括一個將支撐軸連接到致動器系統(tǒng)上的元件,該致動器系統(tǒng)包括一個往復(fù)運(yùn)動器,比如一個液壓活塞。
15.按照前述權(quán)利要求中任何一項所述的裝置,其特征在于固定支架通過軸承系統(tǒng)將支撐系統(tǒng)安裝在容器上。
16.一種用于受控地提供熔融金屬的裝置,該裝置包括一個容器,用于接收使用中的熔融金屬,該容器具有一個出口,該出口與按照權(quán)利要求1到15中任何一項所述的控制裝置的關(guān)閉元件配合。
17.一種用于控制來自容器的熔融金屬流量的方法,該方法包括下述步驟提供一定體積的在容器中的熔融金屬,將致動器從第一位置移動到第二位置,改變致動器的位置,通過旋轉(zhuǎn)在支撐系統(tǒng)和固定支架之間的軸承系統(tǒng)中的接觸表面將支撐系統(tǒng)相對于固定支架移動,軸承系統(tǒng)的接觸表面被限定在支撐系統(tǒng)的一個元件和固定支架的一個元件之間,支撐系統(tǒng)的運(yùn)動移動用于容器出口的關(guān)閉元件,關(guān)閉元件離開出口的運(yùn)動有利于熔融金屬從出口流出,關(guān)閉元件與容器出口的接觸運(yùn)動阻止熔融金屬從容器流出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于控制來自容器中的諸如熔融金屬之類的材料流量的裝置,該裝置包括一個用于容器出口的第一關(guān)閉元件(202),一個用于第一元件的支撐系統(tǒng)(204),一個用于移動支撐系統(tǒng)和第一元件的致動器系統(tǒng),一個用于安裝支撐系統(tǒng)和第一元件的固定支架(250),和一個在固定支架和支撐系統(tǒng)之間的便于支撐系統(tǒng)相對于固定支架運(yùn)動的軸承系統(tǒng),其中該軸承系統(tǒng)包括一個或多個在支架(250)的一個元件和支撐系統(tǒng)的一個元件之間的接觸表面(208,214),至少有一個元件(264)提供一個可旋轉(zhuǎn)的接觸表面。
文檔編號B22D41/20GK1312742SQ9980961
公開日2001年9月12日 申請日期1999年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月17日
發(fā)明者阿德里安·赫瑟林頓 申請人:克韋爾納金屬連續(xù)鑄造有限公司