專利名稱:用于熔融金屬脫氣的裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一項改進(jìn)的、用于旋渦反應(yīng)罐的注射式噴氣咀的設(shè)計，該反應(yīng)罐用來使含有助熔氣體的熔融金屬脫氣。
用于熔融金屬脫氣的一項改進(jìn)的方法和裝置已在授予約瑟夫.A.克勒姆納(Joseph A.Clumpner)的第4，177，066號美國專利中公開并轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明的受讓人。上述專利發(fā)明教導(dǎo)的是，使用一種由旋渦反應(yīng)罐構(gòu)成的裝置使熔融金屬脫氣，熔融金屬按切線方向?qū)敕磻?yīng)罐中，從而在金屬由反應(yīng)罐的入口到出口通過的時候，按渦流旋轉(zhuǎn)的方式流動。為了使熔融金屬在反應(yīng)罐的金屬入口到金屬出口這段路徑上達(dá)到所希望的旋渦流動，要求金屬入口相對于反應(yīng)罐內(nèi)腔壁的布置能夠使液體按切線方向?qū)敕磻?yīng)罐中。在最佳實施例中，旋渦反應(yīng)罐由第一段細(xì)長的、實質(zhì)上是圓柱體側(cè)壁的部分和位于該部分之下的第二段往下收縮的側(cè)壁部分組成。各助熔氣體進(jìn)氣噴咀在不同高度穿入收縮壁部分，使得助熔氣體從反應(yīng)罐入口到出口經(jīng)過時，由于完全溶入而使氣泡的彌散達(dá)到最佳化。把各噴咀布置在收縮壁的不同高度上，使各助熔氣體噴咀依次位于距旋渦反應(yīng)罐中心軸線各種不同的距離上，以使助熔氣泡有最大限度的彌散。由美國專利第4，177，066號公開的旋渦反應(yīng)罐和噴咀配置的各種實施例的具體細(xì)節(jié)部分可以很容易地應(yīng)用本發(fā)明改進(jìn)的注射式噴氣咀的設(shè)計，并在此結(jié)合美國專利第4，177，066號說明，以供參考。
雖然上述美國專利第4，177，066號中公開的旋渦反應(yīng)罐勝過一列式脫氣裝置此種公知的先有技術(shù)，但在助熔氣體噴咀的設(shè)計上遇到了不少問題。尤其是，金屬從反應(yīng)罐內(nèi)沿著噴咀前端周圍泄漏出來的事已有發(fā)生。其次遇到的問題是助熔氣體供給管線本身的泄漏。最后還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)噴咀通過內(nèi)腔壁并進(jìn)入到罐體本身里面噴氣時，往往會突然不能工作。
授予約瑟夫，A.克勒姆納，并已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的美國專利第4，392，636號公開了一種用于美國專利第4，177，066號公開的旋渦反應(yīng)罐的注射式噴氣咀，該噴氣咀的設(shè)計包含一個固定在旋渦反應(yīng)罐壁上、而且與所述罐壁內(nèi)圓周線齊平的插入式噴咀。該插入式噴咀設(shè)有一個適合安裝用陶瓷或類似材料制成的噴咀錐狀前端的基座面。助熔氣體噴咀對該噴咀錐狀前端有彈性位移，用足夠的力來保持噴咀對錐狀前端以及錐狀前端對插入式噴咀的密封，以防止金屬從反應(yīng)罐的助熔氣體噴咀周圍泄漏。助熔氣體噴咀借助于噴咀螺桿組件，并在噴咀螺桿組件和助熔氣體噴咀之間使用密封墊固定在助熔氣體供應(yīng)管線上。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，噴咀螺桿組件在噴咀螺桿組件和助熔氣體噴咀之間的密封墊上的旋轉(zhuǎn)運動對有效的密封有害。因為旋渦反應(yīng)罐是為從熔融鋁中除去氫和堿土金屬而設(shè)計的，并且使用了諸如氯以及類似的活潑氣體，所以發(fā)展一種用于供應(yīng)助熔氣體的防漏設(shè)計是必不可少的。
授予羅伯特.E.赫西(Robert E.Hershey)，并已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的美國專利第4，494，735號公開了一項用于上述類型旋渦反應(yīng)罐的注射式噴氣咀。該噴氣咀的設(shè)計包含一個固定在旋渦反應(yīng)罐壁內(nèi)、并且同罐壁內(nèi)圓周線齊平的插入式噴咀。該插入式噴咀設(shè)有一個適合安裝用陶瓷或類似材料制成的噴咀的錐狀前端的基座面。助熔氣體噴咀對該噴咀的錐狀前端存在位移，用足夠的力保持噴咀對錐狀前端密封，以防止金屬從反應(yīng)罐沿助熔氣體噴咀周圍泄漏。助熔氣體噴咀借助噴咀螺桿組件固定在助熔氣體供應(yīng)管線上，該螺桿組件則由接納空的噴咀的噴咀螺母組成。噴咀螺母按不旋轉(zhuǎn)方式裝在一塊壓板上，后者緊壓設(shè)置在該壓板和空的噴咀背面之間的密封墊。把一枚陽螺桿件可擰動地安裝在噴咀螺母上，使壓板對密封墊，相應(yīng)的空的噴咀附加一個力，以產(chǎn)生不泄漏的密封?？梢栽趬喊搴完柭輻U之間設(shè)置一個彈簧墊圈，以幫助使壓板產(chǎn)生附加力。雖然，735號專利的噴咀裝置最初運用時沒有任何泄漏問題，但由于錐狀前端襯墊材料的毀損，過一定時間泄漏就發(fā)生。
因此，提供一種改進(jìn)的注射式噴氣咀設(shè)計，使供給的氣體材料不能從供氣管線上泄漏，乃是本發(fā)明的首要目標(biāo)。
使含有助熔氣體的熔融金屬在旋渦反應(yīng)罐中脫氣，提供一種改進(jìn)的、用于此種反應(yīng)罐的注射式噴氣咀設(shè)計，是本發(fā)明的主要目的。
旋渦反應(yīng)罐用于熔融金屬脫氣，其中噴咀前端周圍要消除漏氣現(xiàn)象，因此提供一種改進(jìn)的、用于此種反應(yīng)罐的注射式噴氣咀設(shè)計，是本發(fā)明特定的目的。
本發(fā)明更進(jìn)一步的目標(biāo)是，提供一種改進(jìn)的、注射式噴氣咀設(shè)計，它具有上述各種改進(jìn)性能，而且方便使用、價格適宜。
本發(fā)明的其他一些目的和優(yōu)點將在下文述及。
根據(jù)本發(fā)明，前述各種目標(biāo)和優(yōu)點是容易達(dá)到的。
本發(fā)明包含一項改進(jìn)的、用于旋渦反應(yīng)罐的注射式噴氣咀設(shè)計，該反應(yīng)罐用于使含有助熔氣體的熔融金屬脫氣。助熔氣體噴咀設(shè)計包含一個空心的噴咀座，它有第一段錐形長孔和第二段錐形長孔，二者用肩形部分連結(jié);一個空心噴咀錐狀前端，按密封要求放置在所述第二段錐形長孔里面，以形成主要的密封;一個噴咀前端墊圈安裝在所述第一段錐形長孔內(nèi)，并緊貼著所述空心噴咀座所述肩形部分，借以形成第二道密封;一個空心的、帶有肩部的噴咀前端，它具有圓柱體肩部和圓錐形的前端部分，放置在所述空心噴咀座里面，以使所述圓錐形前端部容納在所述空心噴咀錐狀前端里，所述肩形部分則緊貼所述噴咀前端墊圈，用以把所述墊圈夾在所述噴咀前端的肩形部分和所述噴咀座之間;輸氣管裝置固定在所述噴咀前端、用以向那兒饋送氣體以及絕緣裝置包圍在所述輸氣管外面、用以隔離所述空心噴咀座里面的所述輸氣管。
按照本發(fā)明的最佳實施例，輸氣管周圍裝有一塊板和一段定位管子，用以把絕熱材料固定在輸氣管周圍，該絕熱材料包括第一和第二兩部分陶瓷纖維卷繞層。
本發(fā)明的裝置消除了金屬從反應(yīng)罐里面噴咀前端周圍泄漏出來的現(xiàn)象，防止了助熔氣體供應(yīng)管線內(nèi)的氣體泄漏，并且考慮到了在發(fā)生堵塞時容易更換噴咀。
圖1是本發(fā)明改進(jìn)的應(yīng)用于美國專利第4，177，066號公開的旋渦反應(yīng)罐的噴氣咀設(shè)計最佳實施例的簡略圖。
圖2是本發(fā)明噴咀結(jié)構(gòu)沿圖3的2-2線的簡略斷面圖。
圖3是固定在旋渦反應(yīng)罐罐體上的噴氣咀安裝方式的正面圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的噴氣咀設(shè)計各零件的分解透視圖。
關(guān)于圖1，助熔氣體噴咀設(shè)計是用旋渦反應(yīng)罐10的最佳實施例示意其安裝位置，反應(yīng)罐由第一級實質(zhì)上是圓柱體的側(cè)壁部分12和位于圓柱體側(cè)壁部分12下方的第二級向下收縮的側(cè)壁部分14組成。前已指出，本發(fā)明的助熔氣體噴咀設(shè)計可以結(jié)合美國專利第4，177，066號公開的任何旋渦反應(yīng)罐一起使用，所述旋渦反應(yīng)罐的具體細(xì)節(jié)在此一并說明供參考。
許多注射式噴氣咀組件借助安裝支架16固定于收縮壁部分14上，噴氣咀設(shè)計和安裝支架的細(xì)節(jié)將具體參照圖2至4予以詳細(xì)說明參見圖2，旋渦反應(yīng)罐的收縮側(cè)壁部分14包含由合適的難熔材料制成的第一內(nèi)壁18和最好用鋼制成、并同內(nèi)壁18間隔開的第二外壁20。內(nèi)壁18和外壁20之間所留空隙由絕熱層22填充。
內(nèi)壁18上開有許多輸氣孔24，用以安放本發(fā)明的噴咀組件。每個輸氣孔24上都安裝有一個空心的噴咀座26，后者包括第一段錐形長孔28和第二段錐形長孔30，兩段之間用肩部32連結(jié)。帶有肩部的空心噴咀座可以由任何合適的陶瓷材料制成。
由合適陶瓷材料制成的中空噴咀的錐狀前端34按密封要求放置于空心噴咀座26的第二段錐形空腔30內(nèi)。由合適陶瓷材料制成的噴咀前端墊圈36放于空心噴咀座26的肩部32上，并對它密封。
具有圓柱形肩部40和圓錐形前端部42的空心的、帶有肩部的噴咀前端38，放置于空心噴咀座26之中，使得圓錐形前端部42容納在中空噴咀的錐狀前端34里，以形成防止金屬泄漏的主要密封，并且，肩部40緊貼著噴咀前端的墊圈36，用以把墊圈36夾在空心的帶有肩部的噴咀前端38的肩部部分40和噴咀座26的肩部部分32中間，以形成防止金屬泄漏的第二道密封。
氣體管44通過壓配合、陶瓷粘接或類似方式固定于設(shè)置在空心的、帶有肩部的噴咀前端38里面的凹入處46內(nèi)，以形成氣密接合。管子44在空心噴咀座26里面被陶瓷纖維絕熱層48和圓錐體形的纖維卷繞層50所包裹。陶瓷纖維絕熱層48用圍繞管子44的平板52固定位置，該平板52則靠圍繞輸氣管44的定位管54在輸氣管上固定就位。
圓錐體形的纖維卷繞層50，最好用遇熱即膨脹的密封材料制成，以形成對金屬泄漏的第三道密封。用商標(biāo)SURESEAL銷售的是一種合用的材料。它是聯(lián)合鋁業(yè)公司(Consolidated Aluminium Corp.)用于膨脹陶瓷纖維材料的商標(biāo)。
詳細(xì)參見圖4，連接器56被粘接到管子44里面，以使對輸送的助熔氣體經(jīng)過的軟管58具有氣密性連結(jié)。夾持架60安放在連接器56的上面，并用螺母62固定其上。噴咀組件借助十字形臂64安裝到反應(yīng)罐10上的規(guī)定位置，而十字形臂64則靠螺母、螺栓組件66同反應(yīng)罐的外壁20結(jié)合在一起。十字形臂將護(hù)罩68和彈簧70固定就位，而后兩者又通過定位板72和螺釘74固定在夾持架60上。
已經(jīng)證實，應(yīng)用本發(fā)明的氣體噴射咀，金屬和氣體的泄漏都被消除了。
當(dāng)然，本發(fā)明不局限此外插圖、實例的說明和展示，應(yīng)把它們看作僅僅是實施本發(fā)明的最好模式的例證，容許對它們的式樣、大小、零部件的配置以及操作細(xì)節(jié)作變更。更確切講，本發(fā)明旨在包括所有這些由權(quán)利要求
書確定的精神和范圍之內(nèi)的各種改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于熔融金屬脫氣的裝置，其特征在于包括一個具有一段細(xì)長的內(nèi)側(cè)壁部分、一段細(xì)長的外側(cè)壁部分和中心軸線的空腔；金屬入口裝置設(shè)在第一高度上，相對于所述空腔按切線方向裝置，用于使熔融金屬按切線方向?qū)胨隹涨粌?nèi)，以使所述熔融金屬從所述熔融金屬入口流入，成旋渦狀通過所述空腔；金屬出口裝置設(shè)在所述第一高度下面的第二高度上，用以從所述空腔內(nèi)排出熔融金屬，以及至少一個助熔氣體入口裝置，安裝在所述第一高度下面的所述第一段細(xì)長的內(nèi)側(cè)壁部分，用以把助熔氣體導(dǎo)入到所述空腔內(nèi)，所述至少一個助熔氣體入口裝置包含一套按密封要求裝在一個孔道內(nèi)的噴咀組件，該孔道設(shè)置在所述第一段細(xì)長的內(nèi)側(cè)壁部分里，其中所述噴咀組件包括一個有第一段錐形長孔和第二段錐形長孔、兩者用肩形部分連結(jié)的空心噴咀座，一個按密封要求放置在所述第二段錐形長孔里面的中空噴咀錐狀前端，一個噴咀前端墊圈安裝在所述第一段錐形長孔內(nèi)、并且緊貼著所述空心噴咀座的所述肩部、以形成密封一個有著圓柱狀肩部和圓錐形前端的中空的帶有肩部的噴咀前端，放置在所述空心噴咀座里面，以使所述圓錐形前端部容納在所述中空噴咀錐狀前端里，所述肩部則緊貼所述噴咀前端墊圈上，用以把所述墊圈夾在所述噴咀前端的所述肩部和所述噴咀前墊圈上，用以把所述墊圈夾在所述噴咀前端的所述肩部和所述噴咀座的所述肩部之間，用氣密方式固定在所述噴咀前端里，用以向那兒饋送氣體的輸氣管裝置，以及包圍在所述輸氣管外面，用以隔離所述空心噴咀座里面的所述輸氣管的絕熱裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的裝置，其特征在于，其中圍繞所述輸氣管裝有一塊板和一段定位管子，用以把絕熱裝置固定就位。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的裝置，其特征在于，其中所述絕熱材料包括第一和第二兩部分陶瓷纖維卷繞層。
4.一套噴咀組件，其特征在于，包括一個具有第一段錐形長孔和第二段錐形長孔，兩者用肩形部分連結(jié)的空心噴咀座，一個按密封要求放置在所述第二段錐形長孔里面的中空噴咀錐狀前端，一個噴咀前端墊圈安裝在所述第一段錐形長孔內(nèi)，并且緊貼著所述空心噴咀座的所述肩部，以形成密封，一個有著圓柱狀肩部和圓錐形前端部的空心的帶有肩部的噴咀前端，放置在所述空心噴咀座里面，以使所述圓錐形前端部容納在所述中空噴咀錐狀前端里，所述肩部則緊貼所述噴咀墊圈，用以把所述墊圈夾在所述噴咀前端的所述肩部和所述噴咀座的所述肩部之間，用氣密方式固定在所述噴咀前端里，用以向那兒饋送氣體的輸氣管裝置，以及包圍在所述輸氣管外面，用以隔離所述空心噴咀座里面的所述輸氣管的絕熱裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的噴咀組件，其特征在于，其中圍繞所述輸氣管裝有一塊板和一段定位管子，用以把絕熱裝置固定就位。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5的噴咀組件，其特征在于，其中所述絕熱裝置包括第一和第二兩部分陶瓷纖維卷繞層。
專利摘要
一項用于旋渦反應(yīng)罐的噴氣嘴設(shè)計。該反應(yīng)罐用來使含有助熔氣體的熔融金屬脫氣。該噴嘴設(shè)計消除了金屬從反應(yīng)罐噴嘴前端周圍泄漏出來以及助熔氣體從供應(yīng)管線內(nèi)泄漏的現(xiàn)象。
文檔編號C22B9/00GK87101583SQ87101583
公開日1987年9月9日 申請日期1987年2月25日
發(fā)明者霍華德·A·麥克唐納 申請人:瑞士鋁公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan