DE2014331A1 - Schieberverschluß an Behaltern fur flussige Schmelze - Google Patents

Description

Fall 2463

DIDIEB-WEBKE AG 62 Wiesbaden,. Lessingstr. 16

Sehieberverschluö an Behältern für flüssige Schmelze.

Die Erfindung "betrifft einen Schieberverschluß an Behältern für flüssige Schmelze^ bestehend aus einer fest im Behalterhoden angebrachten Lochplatte und einer relativ zu dieser verschiebliohen -i Schieberplatte, welche "beide jeweils mit einer Durchfluß öffnung versehen sind, die sich zur Gleit- und Dichtfläche der Platten hin erweitert.

Es ist aus der schweizerischen Patentschrift 449 86I bekannt, die Durchfluß öffnung in der Lochplatte schwach" konisch zu erweitern und wieder zu verengen und daran nochmals in Strömungsrichtung gesehen eine konische Erweiterung anzuschließen, die ihren größten Durchmesser in der Ebene der Gleit- und Dichtfläche der Loch- und Schieberplatte hat und sioh von dort aus längs der mit gleichem Durchmesser anschließenden Durchflußöffnung in der Schieberplatte wieder verengt. Diese Ausbildung der aneinander anschließenden Durchflußöffnungen in Loch- und Schieberplatte mit zwei konischen Erweiterungen und einem nur schwach geneigten Konuswinkel, hat l>ei der vorbekannten Konstruktion den Zwack, MäterialBpannungen, in deren Folge Beschädigungen am SchieberVerschluß auftreten können, zu vermeiden.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Sehieberversohluß der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem sowohl in der ganz geSffnetan als auch, in einer Drosselstellung des Schieberversohlussea die Erosionswirkuhg und Ablagerungen© igung der ausfließenden Schmalze, insbesondere an den

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aneinander grenzenden Kanten der Durchfluß öffnungen von Loch- und Schieberplatte, wesentlich herabgesetzt ist.

Sie vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der Gleit- und Dichtfläche zwischen Loch- und Schieberplatte der Durchmesser wenigstens einer Durchflußöffnung im wesentlichen stufenförmig erweitert ist. Diese spontane Quersohnittserweiterung führt in ihrem Bereich zu einer plötzlichen Verlangsamung der Strömungsgeschwindigkeit und einem Ablösen der Strömung von der Lochwand an den durch Erosion besonders gefäufleten Querfe Schnittstellen des Schieberverschlussee. Wie außardea an einem

Wassermodell beobachtet werden konnte, entoteht durch die vorgeschlagene Maßnahme in gedrosselter Schiebers teilung nur ein Wirbel mit sehr viel geringerer Umfangsgeschwindi{3ceit und einem entsprechend geringerem Ablagerungs- und Erosionseffekt als bei glattzylindrisohen Durchflußöffnungen. Auch bei voll geöffneter Schieberstellung werden durch die erfindungsgemäße Querschnittserweiterung erosionsbegünstigende Turbulenzen abgebaut, so daß es eelbet weiter unten in der Durohfluflöffnung der Schieberplatte und der al oh an sie anschließenden Aus laufh ills e weniger zu Erosionen und Zapfenbildungen (Ablagerungen, Sedimentation) kommt. Beia Übergang aus der ganz geöffneten Stellung des Sohie- ^ berversohlusses in Drosselstellung können sioh bei der erf in-

^ψ dungsgemäßen Auebildung der Durchflußöffnungen die 3trömungs-

linien weich an die zunehmende Krümmung des Strömungsweges angleichen.

Die Erfindung sei nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Ea zeigen«

Fig. f a - ο yarsohiedene ücoseela Teilungen eines vorbe-

k nun ten Schiebe pvarsohlussea mit glattr,/-ILndrLsühen Rrrohflußöffnungen In der Looh- und Schieberplatte,

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Pig. 2a - e einen erfindungsgemäß mit einer stufenförmigen Erweiterung der Durchflußöffnungen versehene-n Schieberverschluß in ganz geöffneter und in vier zunehmend gedrosselten Stellungen, . . ·

Pig. 3 einen Quer schnitt durch eine weitere

Ausführungsform gemäß der Erfindung. " -

Übereinstimmend in allen Zeichnungsfiguron ist eine fest, am Boden eines flüssige Schmelze enthaltenden Behälters, z.B. einer Gießpfanne, angebrachte Lochplatte mit 1 bezeichnet. Sie stellt den unbeweglichen Teil eines Schieberverschlusses dar, dessen beweglichen Teil eine Schieberplatte 2 bildet. Beide Platten sind mit je einer Durcliflußöffnung 3 bzw. 4 versehen, welche in der gans geöffneten Stellung des Schieberverschlusses fluchten (Pig. 2a, Pig. 3) und .durch seitliche Verschiebungen der Schieber*· platte zunehmend gegeneinander versetzt werden können, so.daß zunächst der Durchfluß progressiv gedrosselt und dann ganz unterbrochen werden kann. . - '

Die Fig. 1 a bis 1 c lassen erkennen, daß es in den Drosselstellungen des Schieberverschlusses bei glattzylindrischen Durchfluß-Öffnungen vor der vorspringenden Kante 2¹ der Schieberplatte 2 durch die aufprallende Strömung zur Ausbildung eines kräftigen Staudruckes kommt, was in der Zeichnung durch ein e angedeutet ist« Dieser Staudruck wirkt sowohl auf die Kante 2'als auch auf die an dieser anliegende Kante 1 ' der lochplatte 1. Mit steigendem Druck wächst bei der hohen Temperatur des Metallbades auch die Erosion an der von der Schmelze umflossenen Kante 2¹ und gleichzeitig fördert der höhere'Druck an den Stellen geringerer Strömungsgeschwind'iglceit nahe der Kante 1 · die schädliche Ansatzbildung. · ,/ - ·

Auf der gegenüberliegenden Seite der in der gedrosselten Stel-

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lung gegeneinander versetzten DurchflußÖffnungen 3 und 4 lenkt die vorstehende Kante 1" der Lochplatte 1 die ausströmende Schmelze in einem verhältnismäßig scharfen Sogen in den zwischen dieser Kante 1" und der zurückgesetzten Kante 2" der Schieberplatte 2 gebildeten Winkel hinein um, wobei die Strömung die Kante 1" abträgt und unterhalb der letzteren ein Wirbel entsteht, der wiederum die Ansatzbildung fördert. Infolge Sedimentation an der Kante 2" kann sich schließlich auch auf dieser Seite der DurohflußÖffnungen ein Staudruck ausbilden, der die Zerstörung der Verschlußteile weiter fördert.

Die Erosion der Kanten der DurchflußÖffnungen in Loch- und Schieberplatte kann im Endstadium ein solches Ausmaß erreichen, daß der Sohieberverechluß selbst in seiner Schließstellung nioht mehr dichtet. Fortschreitende Veränderungen am Verschluß sind jedooh auch vorher schon sehr unangenehm, da ihr Ausmaß von außen nioht erkennbar ist und die Position der Schieberplatte für die Einstellung einer bestimmten Drosselung der Strömung zu unbestimmt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Durchfluß Öffnungen naoh Fig. 2 a bis 2 e wird im Beispielsfall ebenso wie bei der Ausführung nach Fig, 1 a bis 1 ο voneinem Durohmesser der Durchflußöffnungen 3 und 4 von 35 n* ausgegangen. Diese sind jedooh beidseite der Dicht- und Gleitfläche stufenförmig auf 5<> mm erweitert. Die Erweiterung 3 a ist im Beispiel spiegelbildlich identisch der Erweiterung 4 a, auch hinsichtlioh ihrer axialen Länge von z.B. Io no und der Neigung der Stufenfläche der Erweiterungen von z.B. 34° gegenüber der Dicht- und Gleitfläche.

Bei ganz geöffnetem Sohieberverschluß, wie in Fig. 2a dargestellt, betrage die Strömungsgeschwindigkeit der ausfließenden Schmelze in der Durchfluß Öffnung 3 vor der Erweiterung 3 a einen bestimmten Wert v... Durch die plötzliohe Erweiterung der DurchflußÖffnung verringert sich die Strömungsgeschwindigkeit in diesem Btreioh auf den Wert Tg. Hinter der Erweiterung 4 a steigt

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die. Strömungsgeschwindigkeit wieder Ms auf einen mit y^ be- ' · zeichneten Wert an, dieser entspricht bei Vernachlässigung ' von kleinen Energieverlusten im Bereich der Erweiterung der ursprünglichen StrÖnung3geschwindigkeit V₁.

Die Darstellungen des .erfindungsgemäßen Schieberverschlusses . nach'Fig. 2 h bis 2 e zeigen deutlich, daß in allen Stellungen der Schieterplatte die Beseitigung der in den Strömungsweg vorspringenden Kanten 1" und 2* nach Fig. 1 a Ms-I ο. die Umlenkung dor Strömung von der Durchfluß öffnung 3 in die bei ge- ·. drosselter Stellung ihr gegenüber versetzt liegende Durohflußöffnung 4 erleichtert wird. Die Wandung der Durchflußöffnungen ■ist "besser dem Verlauf der Strömungslinien angepaßt. Dadurch ■ kommt es weniger zu Wirbeln, und die gefürchtete Ansatzhildung wird verringert. Die Anpassung der vorspringenden Kanten 1" und ,2' an den Strömun-tsverlauf verringert auch gleichzeitig die · · sonst an diesen Stellen zu beobachtende starke Erosion.

Durch die Erweiterung 3 a und 4 a wurden auch die in Fig. 1 a bis 1 c eingeseicarieten Kanten I¹ und 2" entfernt, so daß sioh dort nunmehr taschenförmige Hinterschneidüngen befinden, die . wegen der Strömungsablösung von der Wand zur Druckentspannung — in der' Zeichnung durch ein ο angedeutet - führen,, so daß der sonst zu beobachtende Staudruck kompensiert wird.

Da die mit der Erfindung zu erzielenden Vorteile zum Teil bereits erhalten werden können, wenn nur eine der beiden Durchflußöffnungen 3 oder 4 erweitert ist, .wird in Fig. 3 auch ein ■ solches Ausfühfungsbeispiel dargestellt·. In diesem Fall sollte zwecknäßigerveise die glattzylindrische Durchflußöffnung insgesamt den Durchmesser_dor Erweiterung aufweisen.

Es versteht sich, daß die vorstehend beschriebenen Ausbildungen der erfindunc3gsrn!lßQn Erweiterung d?r Durchfluß öffnungen in der

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Lochplatte und der Schieberplatte nur als Beispiele zu gelten haben. Insbesondere der spontane Übergang vom kleinren auf den größeren !Durchmesser gestattet in weiten Grenzen eine Vielfalt von Aueführungsformen.

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Claims (5)

ANSPRÜCHE

1. Sehieherversohluß an Behältern für flüssige Schmelze, "bestehend aus einer fest am Behälterboden angebrachten Lochplatte und einer relativ zu dieser verschieblichen Schieberplatte, welche beide jeweils mit einer Durchflußöffnung versehen sind, die sich zur Gleit- und Dichtfläche der Platten hin erweitert, dadurch gekennzeichnet, daß an der Gleit- und Dichtfläche der Durchmesser wenigstens einer Durchflußoff— nung (3 oder 4) im wesentlichen stufenförmig erweitert ist,

2. Schieberverschluß nach Anspruch 1, dadurch g e k en η zeichnet, daß die Durchmesser beider Durchfluß öffnungen (3,4) stufenförmig erweitert sind.

3. Schieberverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet , daß die Stufenfläche der Erweiterung (3a, 4a) einen Neigungswinkel gegen die Ebene der Gleit- und Dichtfläche zwischen der Lochplatte (i) und der Schieberplatte (2) von 0 bis höchstens ca. 35° aufweist.

4. Schieber Verschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Durchflußöffnungen (3,4) in Abhängigkeit vom Drosselquerschnitt maximal um die Hälfte ihres Durchmessers erweitert sind.

5. Schieberverschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der Erweiterunr einer Durchfluß öffnung (3, 4) ungefähr gleich ist der Vergrößerung des Halbmessers.

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L e e r s e i t e