Baugruppe eines Schieberverschlusssystems

Beschreibung

[0001] Schieberverschlußsysteme sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt, beispielsweise als Linear- oder Drehschiebersysteme mit zwei, drei oder vier relativ zueinander bewegbaren Teilen. Üblicherweise schließen Hülsen beziehungsweise rohrförmige Bauteile an die Schieberplatten an. Diese können angeflanscht werden. Zum Teil wird eine Hülse auch fest mit einer korrespondierenden Platte vermörtelt. Ebenso bekannt sind gemeinsame Aufnahmen, beispielsweise Metallhülsen, in denen die plattenförmigen und/oder hülsenförmigen/rohrförmigen Elemente gemeinsam konfektioniert werden.

[0002] Allen Systemen gemeinsam ist, dass innerhalb des Systems ein gemeinsamer Durchflußkanal ausgebildet wird, jedenfalls dann, wenn die einzelnen Bauteile des Schiebersystems sich in einer "Öffnungsposition" für durchzuleitende Metallschmelze befinden.

[0003] Schiebersysteme der genannten Art dienen der Regelung des Durchflusses einer Metallschmelze. Durch Relativbewegung der einzelnen Bauteile zueinander lassen sich neben einer völligen Absperrung beziehungsweise Öffnung auch Zwischenpositionen (Drosselstellungen) einstellen.

[0004] Hauptprobleme beim Betrieb sind unter anderem:

• Die Dichtigkeit des Systems, insbesondere im Bereich der zueinander bewegten Bauteile,
• Verhinderung einer Luftansaugung,
• Reduzierung des Verschleißes, insbesondere im Bereich des Durchgangskanals,
• Verhinderung von Anbackungen im Durchflußkanal.

[0005] Ein Großteil dieser Probleme resultiert aus Temperaturwechseln, die das System erfährt. Ersichtlich kommt es vor allem im Wandbereich des Durchgangskanals beim Angießen zu starken Temperaturschocks mit dem Ergebnis einer thermischen Dehnung des Feuerfestmaterials.

[0006] Man hat versucht, durch Auswahl der Werkstoffe der einzelnen Bauteile thermische Spannungsrisse auf ein Minimum zu reduzieren. Man hat ferner versucht, durch eine sehr präzise Geometrie ein "dichtes System" auszubilden. So werden beispielsweise die Gleitflächen von Schieberplatten und/oder Schieberplatten-Einsätzen zum Teil auf ein Hundertstel Millimeter exakt geschliffen.

[0007] Die EP 0 530 458 A1 beschreibt einen kompressiblen Fugenwerkstoff, der zwischen Formkörpern, wie Hülsen, Platten, Kegeln, Rohren an metallurgischen Schmelzgefäßen eingesetzt werden kann.

[0008] Ziel der Erfindung ist es, eine weitere Möglichkeit aufzuzeigen, die geschilderten Probleme so gering wie möglich zu halten.

[0009] Der erfindungsgemäße Vorschlag löst sich von der Überlegung, das System möglichst dicht auszubilden beziehungsweise die einzelnen Bauteile vollflächig und präzise gegeneinander beziehungsweise ineinander zu positionieren. Die Erfindung geht den umgekehrten Weg, nämlich zwischen benachbarten Bauteilen thermische Ausgleichsschichten einzubauen, die Längenänderungen der feuerfesten Bauteile kompensieren können.

[0010] Mit anderen Worten: Es werden gezielt "mechanische Schwachstellen" in das System eingebaut, und zwar im Bereich unmittelbar benachbart des Durchgangskanals. Diese Maßnahme erscheint zunächst unverständlich, weil der Wandbereich des Durchgangskanals so faktisch "nach außen geöffnet" wird und damit Angriffsflächen (Kanten) für die Metallschmelze gebildet werden, was grundsätzlich ebenso unerwünscht ist wie ein Ansaugen von Fremdluft.

[0011] Es wurde jedoch festgestellt, dass sich die entsprechenden "Dehnungsfugen" so ausbilden lassen, dass sie sich sehr schnell bei thermischer Belastung schließen (durch eine Längenänderung der benachbarten feuerfesten Teile) und zwar derart, dass korrespondierende Flächenabschnitte benachbarter Teile anschließend mehr oder weniger "knirsch" aufeinander liegen und zwischen benachbarten Teilen damit mechanische Spannungen und letztendlich Abplatzungen oder dergleichen vermieden werden.

[0012] Es wird in Kauf genommen, anfänglich (beim Anfahren des Systems) eine Unterbrechung im Wandverlauf des Durchgangskanals zu haben. Diese Unterbrechung schließt sich jedoch im weiteren Verlauf des Gießvorgangs quasi selbständig, so dass dann ein durchgehender Wandbereich ausgebildet wird. Gleichzeitig werden Spannungsrisse vermieden, da die entsprechenden Feuerfestteile sich nicht wechselseitig mechanisch beeinträchtigen.

[0013] In ihrer allgemeinsten Ausführungsform betrifft die Erfindung danach eine Schieberplatte eines Schieberverschlußsystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

[0014] Eine Schieberplatte stellt eine "Baugruppe eines Schieberverschlußsystems" dar und umfasst beispielsweise zwei korrespondierende, in der Funktionsposition übereinander liegende Bauteile.

[0015] Dies können zum Beispiel zwei Elemente/Platten sein, die (zum Beispiel in einer gemeinsamen Kassette) zu einer Schieberplatte konfektioniert sind.

[0016] Ebenso kann es sich um eine Schieberplatte handeln, die mit einem Einsatz ausgebildet ist, der zum Beispiel aus einem verschleißfesten, feuerfesten Werkstoff besteht.

[0017] Die Funktionsfähigkeit des Systems bedingt, dass zwischen den korrespondierenden Oberflächen von Bauteilen, die relativ zueinander bewegt werden, keine Zwischenschicht im Sinne der Erfindung angebracht wird.

[0018] Diese Gleitflächen müssen und sollen weiterhin vollflächig aufeinander liegen, um die notwendige Dichtheit sicherzustellen.

[0019] Die Durchgangsöffnungen können einen Kreisquerschnitt aufweisen. Ebenso sind aber auch ellipsenförmige oder andere Querschnittsformen der Durchgangsöffnung möglich.

[0020] Die Ausgleichsschicht kann sich unmittelbar an den Durchgangskanal anschließen, sie kann aber auch geringfügig, beispielsweise einige Millimeter, zurückversetzt beginnen.

[0021] Erfindungsgemäß soll die Ausgleichsschicht - wie beschrieben - beim Erhitzen des Feuerfestmaterials, quasi "zusammengequetscht" werden. Es ist dabei möglich, dass bei einem Druck parallel zur Strömungsrichtung der Metallschmelze die Ausgleichsschicht radial (senkrecht) dazu auswächst und somit etwaige Freizonen zwischen benachbarten Bauteilen füllt.

[0022] Die Ausgleichsschicht kann exakt radial (in Bezug auf den Durchgangskanal) verlaufen; es ist aber auch möglich, die Schicht unter einem Winkel > 0 und < 90° zur Mittenlängsachse des Durchgangskanals anzuordnen, beispielsweise durch entsprechende kegelartige Ausbildung benachbarter Bauteil-Oberflächen.

[0023] Die Ausgleichsschicht besteht nach einer Ausführungsform aus hochtemperaturbeständigem Fasermaterial (Fasermatte, Faserpapier). Solche Faserwerkstoffe, beispielsweise auf Basis keramischer Fasern, sind hoch kompressibel (oft elastisch) und besitzen eine ausgezeichnete Temperatur-Wechselbeständigkeit. Die Fasern können beispielsweise Aluminiumoxyd-Fasern sein.

[0024] Die Ausgleichsschicht kann als vorkonfektioniertes Bauteil eingesetzt werden und beispielsweise eine Ringform aufweisen, wobei der innere Durchmesser dem Durchmesser des Durchgangskanals entsprechen kann. Ebenso kann die Ausgleichsschicht aber auch aus einzelnen Segmenten bestehen oder aus mehreren, übereinander angeordneten Schichten aufgebaut werden. Diese Zwischenschicht kann eine nahezu beliebige Form und Querschnittsausbildung haben, beispielsweise rechteckig, keilförmig, rund, wellig.

[0025] Die Dicke der Ausgleichsschicht, parallel zur Mittenlängsachse des Durchgangskanals betrachtet, kann bis zu 25% der Dicke des Bauteils betragen, dessen Dehnung aufgefangen werden soll. Üblicherweise wird eine relativ dünne Schicht eingesetzt, beispielsweise mit einer Dicke < 5 Millimeter, nach einer Ausführungsform < 2 Millimeter. Häufig werden sehr dünne Matten mit einer Dicke unter einem Millimeter ausreichen, die gewünschten Effekte zu erzielen.

[0026] Die Ausgleichsschicht kann sich vom Wandbereich des Durchgangskanals (radial) bis nach außen erstrecken oder nur über einen Teilabschnitt korrespondierender Flächen benachbarter Bauteile.

[0027] Die Breite, radial zur Mittenlängsachse des Durchgangskanals, sollte mindestens 2 Millimeter betragen. Üblicherweise wird sie im Bereich mehrerer Zentimeter liegen.

[0028] Insgesamt ergibt sich daraus, dass sich die Ausgleichsschicht zum Beispiel über 20% des Überdeckungsbereiches der benachbarten Bauteile erstrecken kann, wobei dieser Prozentsatz auch 50% und mehr, bis hin zu 100% betragen kann.

[0029] Alle Bauteile sind so dimensioniert, dass sich insbesondere eine gemeinsame, durchgehende Innenwand für den Durchgangskanal ergibt, wenn der Schieber in der Durchflussstellung steht.

[0030] Beim Angießen des Systems, also dann, wenn die Metallschmelze hindurchgeführt wird, kommt es zu einer starken Temperaturerhöhung im Wandbereich des Durchgangskanals. Das zugehörige Feuerfestmaterial kann sich - falls eine Dehnfuge fehlt - nicht ausdehnen und es kommt, je nach Werkstoff, zu mehr oder weniger großen Spannungen, die bis zum Abplatzen des Feuerfestmaterials führen können.

[0031] Um dies zu vermeiden, ist in dem Bereich zwischen Einsätzen, der Platte eine Ausgleichsschich angeordnet, die eine Ringform hat, wobei der Innendurchmesser dem Durchmesser der Durchgangsöffnung entspricht und der Außendurchmesser dem des Einsatzes, so dass sich im Überdeckungsbereich der Einsätze eine 100%ige Füllung mit der Ausgleichsschicht ergibt, die beispielsweise aus einem 2 Millimeter dicken keramischen Faservlies besteht.

[0032] Kommt es beim Angießen des Systems zu einer Wärmedehnung des Feuerfestmaterials, so kann sich der Einsatz nicht nach unten ausdehnen, weil seine Gleitfläche vollflächig auf der Gleitfläche der Platte aufliegt. Die Ausgleichsschich ermöglicht es aber, dass der Einsatz "nach oben" auswächst, jedenfalls im Bereich benachbart der Durchgangsöffnung. Dabei kommt es zu einer Komprimierung der Faserschicht und einem faktisch vollständigen Verschluss des Abstandes der korrespondierenden Flächen der Einsätze Thermische/mechanische Spannungen lassen sich auf diese Weise vermeiden.

[0033] Allein die geschilderte Maßnahme hat in Vorversuchen zu einer 50%igen Erhöhung der Plattenhaltbarkeit geführt.

[0034] Es genügt in der Regel, die Ausgleichsschicht nur unmittelbar benachbart der Durchgangsöffnung vorzusehen, weil dort die größte Temperaturbelastung beim Guß auftritt und damit hier die größte thermische Dehnung stattfindet.

Ansprüche

1. Schieberplatte eines Schieberverschlusssystems, mit folgenden Merkmalen:

1.1 die Schieberplatte umfasst mindestens zwei feuerfeste keramische Bauteile

1.2 jedes der beiden Bauteile weist eine Durchgangsöffnung auf,

1.3 die beiden Bauteile der Schieberplatte sind so angeordnet, dass ihre Durchgangsöffnungen einen gemeinsamen Durchgangskanal bilden,

1.4 zumindest in einem, an den Durchgangskanal radial anschließenden Bereich ist zwischen den beiden Bauteilen eine komprimierbare Ausgleichsschicht angeordnet.

2. Schieberplatte nach Anspruch 1, bei der die Durchgangsöffnungen einen Kreisquerschnitt aufweisen.

3. Schieberplatte nach Anspruch 1, bei der die Ausgleichsschicht unmittelbar an den Durchgangskanal anschließt.

4. Schieberplatte nach Anspruch 1, bei der die Ausgleichsschicht eine Ringform aufweist.

5. Schieberplatte nach Anspruch 1, bei der die Ausgleichsschicht senkrecht zur Mittenlängsachse des Durchgangskanals verläuft.

6. Schieberplatte nach Anspruch 1, bei der die Ausgleichsschicht aus einem hochtemperaturbeständigen Fasermaterial besteht.

7. Schieberplatte nach Anspruch 1, bei der die Ausgleichsschicht eine Dicke, parallel zur Mittenlängsachse des Durchgangskanals bis zu 25% der Dicke eines benachbarten Bauteils aufweist.

8. Schieberplatte nach Anspruch 1, bei der die Ausgleichsschicht eine Dicke, parallel zur Mittenlängsachse des Durchgangskanals, zwischen 0,2 und 10 % der Dicke eines benachbarten Bauteils aufweist.

9. Schieberplatte nach Anspruch 1, bei der die Ausgleichsschicht eine Breite, radial zur Mittenlängsachse des Durchgangskanals von mindestens 2mm aufweist.

10. Schieberplatte nach Anspruch 1, bei der die Ausgleichsschicht sich über mindestens 20 % des Überdeckungsbereichs der beiden benachbarten Bauteile erstreckt.

11. Schieberplatte nach Anspruch 1, bei der die Ausgleichsschicht sich über mindestens 50 % des Überdeckungsbereichs der beiden benachbarten Bauteile erstreckt.

12. Schieberplatte nach Anspruch 1, bei der die Ausgleichsschicht mehrteilig ist

13. Schieberplatte nach Anspruch 1, bei der die Durchgangsöffuungen benachbarter, eine Ausgleichsschicht zwischen sich aufnehmender Bauteile fluchten.

Claims

1. A sliding plate of a sliding gate system, with the following features:

1.1 the sliding plate comprises at least two refractory ceramic structural parts,

1.2 each of the two structural parts exhibits a through-opening,

1.3 the two structural parts of the sliding plate are arranged in such a way that their through-openings form a common through-channel,

1.4 a compressible compensating layer is arranged between the two structural parts, at least in a region radially adjoining the through-channel.

2. Sliding plate according to Claim 1, wherein the through-openings have a circular cross-section.

3. Sliding plate according to Claim 1, wherein the compensating layer immediately adjoins the through-channel.

4. Sliding plate according to Claim 1, wherein the compensating layer has an annular shape.

5. Sliding plate according to Claim 1, wherein the compensating layer runs perpendicular to the central longitudinal axis of the through-channel.

6. Sliding plate according to Claim 1, wherein the compensating layer consists of a high-temperature-resistant fibrous material.

7. Sliding plate according to Claim 1, wherein the compensating layer has a thickness, parallel to the central longitudinal axis of the through-channel, of up to 25 % of the thickness of an adjacent structural part.

8. Sliding plate according to Claim 1, wherein the compensating layer has a thickness, parallel to the central longitudinal axis of the through-channel, of between 0.2 % and 10% of the thickness of an adjacent structural part.

9. Sliding plate according to Claim 1, wherein the compensating layer has a breadth, radially in relation to the central longitudinal axis of the through-channel, of at least 2 mm.

10. Sliding plate according to Claim 1, wherein the compensating layer extends over at least 20% of the region of overlap of the two adjacent structural parts.

11. Sliding plate according to Claim 1, wherein the compensating layer extends over at least 50% of the region of overlap of the two adjacent structural parts.

12. Sliding plate according to Claim 1, wherein the compensating layer consists of several parts.

13. Sliding plate according to Claim 1, wherein the through-openings of adjacent structural parts accommodating a compensating layer between them are aligned.

Revendications

1. Plaque de vanne d'un système de fermeture de vanne, présentant les caractéristiques suivantes :

1.1 la plaque de vanne comprend au moins deux composants céramique réfractaires

1.2 chacun des deux composants présente une ouverture de passage

1.3 les deux composants de la plaque de vanne sont disposés de telle sorte que leurs ouvertures de passage forment un canal de passage commun,

1.4 au moins dans une zone se raccordant radialement au canal de passage est disposée une couche de compensation comprimable entre les deux composants.

2. Plaque de vanne selon la revendication 1, sur laquelle les ouvertures de passage présentent une section circulaire.

3. Plaque de vanne selon la revendication 1, sur laquelle la couche de compensation se raccorde directement au canal de passage.

4. Plaque de vanne selon la revendication 1, sur laquelle la couche de compensation présente une forme annulaire.

5. Plaque de vanne selon la revendication 1, sur laquelle la couche de compensation est agencée perpendiculairement à l'axe longitudinal médian du canal de passage.

6. Plaque de vanne selon la revendication 1, sur laquelle la couche de compensation est à base d'un matériau fibreux résistant aux hautes températures.

7. Plaque de vanne selon la revendication 1, sur laquelle la couche de compensation présente une épaisseur, parallèlement à l'axe longitudinal médian du canal de passage, jusqu'à 25% de l'épaisseur d'un composant voisin.

8. Plaque de vanne selon la revendication 1, sur laquelle la couche de compensation présente une épaisseur, parallèlement à l'axe longitudinal médian du canal de passage entre 0,2 et 10% de l'épaisseur d'un composant voisin.

9. Plaque de vanne selon la revendication 1, sur laquelle la couche de compensation présente une largeur, radialement à l'axe longitudinal médian du canal de passage, d'au moins 2 mm.

10. Plaque de vanne selon la revendication 1, sur laquelle la couche de compensation s'étend sur au moins 20% de la zone de recouvrement des deux composants voisins.

11. Plaque de vanne selon la revendication 1, sur laquelle, la couche de compensation s'étend sur au moins 50% de la zone de recouvrement des deux composants voisins.

12. Plaque de vanne selon la revendication 1, sur laquelle la couche de compensation est en plusieurs parties.

13. Plaque de vanne selon la revendication 1, sur laquelle les ouvertures de passage de composants voisins, logeant entre eux une couche de compensation, sont alignées.