柱塞杆的制作方法

专利名称：柱塞杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制例如从容器(例如漏斗)到模具的熔融金属
流的柱塞杆(或者塞铁芯；stoppered),而更优选地涉及一种用于将惰性 气体供给到容器中的熔融物质的柱塞杆。
背景技术：
这种柱塞杆是公知的，其通过提升柱塞杆所置于的容器外部的装置而 沿着其纵轴方向移动，以使得在容器基座上的出口开口或多或少地打开， 而柱塞杆在其最低位置上与容器配合时完全将开口关闭。因此通过开口的 金属流是可控的。
然而，在钢厂的处理中普遍存在的极端条件对柱塞杆的材料和设计有 严格的要求，其必须抵抗熔融的金属多个小时。也必须能够抵抗在浇铸过 程中作用在柱塞杆上的宽的温度变化。另外，在柱塞杆用于将惰性气体引 入到金属熔融物质中情况下，没有空气到达柱塞杆的内部并由此没有空气 达到金属熔融物质通过柱塞杆体和伸入所述体的提升装置的部分之间的 连接部分是重要的，这是由于空气将导致氧化作用的增加，以及钢质量的 恶化。由于作用在连接部分上的高温和机械的载荷，该连接部分尤其容易 产生问题。在连接部分所涉及的不同材料之间的各自的热膨胀系数的差 别，特别需要补偿或考虑。

发明内容
本发明的目的在于提供一种改进形式的柱塞杆。
根据本发明，提供一种柱塞杆，包括耐火材料的柱塞杆体，具有从所 述体的第一端朝向其第二端延伸的内部通道；金属载体元件，使其一端被 容纳在所述通道中，所述载体元件使横向扩大的部分被容纳在通道的横向 扩大部分中，该通道部分限定座表面；以及在所述座表面和载体元件的横
向扩大部分的下侧之间的密封装置，其中插入件与载体和柱塞杆中的一个 在所述载体元件的横向扩大部分上方的位置上进行螺纹啮合，而另外的密 封装置置于所述插入件和载体元件之间。
优选地，在使用中、用于连接柱塞杆和提升装置的载体元件具有通过 其延伸的气体供给通路。
密封装置希望是graphoil密封件。在一个实施例中，插入件与载体元 件进行螺纹啮合。在该实施例中，另外的密封装置是填料盖密封件。在另 一个实施例中，插入件与柱塞杆体进行螺纹啮合。在该实施例中，另外的 密封装置是gr叩hoil密封件，所述graphoil密封件优选比形成所述密封装置 的graphoil密封件厚。在另一个实施例中，插入件与陶瓷插入件进行螺纹 啮合，所述陶瓷插入件优选通入柱塞杆以形成其部分。
方便地，密封装置分别设置在载体元件的扩大部分的各互补截头圆锥 体表面和所述密封圈表面之间。直到柱塞杆加热，密封装置在载体元件和 柱塞杆体之间被挤压，并提供它们中间的气密密封。当柱塞杆加热时，即 使由密封装置由于金属载体元件的膨胀开始泄漏，气密性也由另外的密封 装置保持。
有利地，在所述的一个实施例中，插入件与载体元件上的互补的螺纹 啮合。插入件被紧紧地拧到另外的密封装置上，以将径向密封圈作用到柱 塞杆体的通道的内环壁上。当金属载体元件膨胀时，整个组件仅仅微小地 滑移，而在另外的密封装置上的力以及由此的气密性得以保持。
在所述另一个实施例中，插入件是卡圈，其可以是金属的或陶瓷的， 与在柱塞杆体中的内部通道的上内表面的对应的螺纹进行螺纹啮合。该螺 纹可以被压在柱塞杆体的通道中，或由形成柱塞杆体的一部分的压入陶瓷 插入件提供。最初，卡圈被紧固以压縮另外的密封装置。当金属载体元件 膨胀时，另外的密封装置将经受在膨胀的载体元件和限制卡圈之间的附加 压力以提供有效的气密密封。
在根据本发明的优选实施例中，插入件为在载体元件上与螺钉螺纹啮 合的螺母的形式，该螺母当被紧固时将施加所述另外的密封装置的轴向压 力，导致在柱塞杆体和载体元件之间的密封。
螺母优选地通过垫圈的媒介施加所述另外的密封装置的轴向压力。所
述垫圈希望位于柱塞杆体的一端上的载体元件周围。方便地，垫圈比其他 的密封装置大，尤其具有比柱塞杆体中的内部通道的上端的直径更大的直 径，另外的密封装置被容纳在所述内部通道的上端中。另外的密封装置优
选地为两个gmphoil密封件，当螺母未紧固时，所述密封装置位于柱塞杆 体的所述上端的凸出部，而当螺母被紧固到垫圈上时，所述密封装置被沿 轴向压入通道的所述上端，以使得垫圈沿轴向压gmphoil密封件。


本发明在此以示例的方式，参照附图进行描述，其中
图l是现有技术的柱塞杆的上端的内部的示意性的侧视图2是对于本发明的柱塞杆的与类似图1的图；以及
图3是对于根据本发明的另一个的实施例的柱塞杆的与图2相似的图； 图4是根据本发明的另一个实施例的柱塞杆的类似图3的图；以及
图5是本发明的柱塞杆的上端的分解的示意性剖面图，左半边示出未
压縮的密封装置，而右半边示出被压縮的密封装置。
具体实施例方式
图l示意性地示出具有常规的耐火/陶瓷材料的柱塞杆体ll的现有技
术的柱塞杆的上端。圆形横截面的纵向孔12在柱塞杆体11内从其上端向中
心、沿轴向地延伸。短路径从孔的上开口端向下，向内做台阶以形成限定
密封表面13的截头圆锥体肩部。从该表面13向下延伸是恒定直径的圆截面 部分，所述部分引起孔的径向扩大部分，陶瓷插入件14被固定到所述孔中， 所述插入件被固定到柱塞杆体ll上。在该插入件14下面，孔12的剩余部分 具有与在表面13和插入件14之间的部分相同的直径。相应地，向下到表面 13并包括表面13的孔12的最上部分是孔12的横向(径向)扩大部分。插入
件可以是金属的或金属陶瓷材料的，而替代是陶瓷的。
如图1所示，延伸入孔12的该上部是金属载体杆15，在孔12外部的其 上端的金属载体杆15被以任何方便的方式固定到容器中使用的用于升高 和降低柱塞杆的提升装置上，例如以正常的方式的漏斗。载体杆15是圆形 横截面的，但是设置有环形卡圈16形式的横向(径向)扩大部分，所述载
体杆15外部形状与表面13上面的孔12的下端以及表面13自身大致匹配。换 句话说，卡圈的上部是圆柱形的，如同在17，而下部是与截头圆锥体密封 表面13匹配的截头圆锥体表面18。在卡圈16下面，载体杆15是其正常的圆 形直径，但是这在插入件14的位置上提供有外螺纹，以使得杆15与插入件 14的啮合能够使载体杆15的提升被传递给柱塞杆体11，以便在使用中以正 常的方式提升或降低柱塞杆IO。如图1所示，在对应的截头圆锥体表面13 和19之间设置gmphoil密封件19。尽管未示出，正常地，它为存在用于以 正常的方式将惰性气体传输入柱塞杆体11中的孔12的下部的通过载体杆 15的中心的气流通道的情况，该惰性气体通常通过柱塞杆的下缘部分上的 开口供给到容纳柱塞杆的容器中的瑢融的金属中。
如图l所示的现有技术的系统的问题是当柱塞杆在使用中变热时，载 体杆15的热膨胀导致施加至ljgraphoil密封件19的压力降低，引起泄漏。
如图2所示的本发明的实施例设计用来解决该问题。如从附图中所见， 如图1所示的柱塞杆的所有特征在图2中示出，并相应地被标有相同的数 字，但带有后缀a。为了克服图l布置所识别的的密封问题，在图2中可见， 螺母20形式的插入件在卡圈16的圆柱形部分17的向上面对的表面上的某 个位置上与载体杆15a螺纹啮合，以使得，如图所示，螺母20的上表面大 致与柱塞杆体ll的上表面平齐。在螺母20的下端和卡圈16的圆柱部分17的 上表面之间是例如填料盖密封件21的形式的密封装置。通常，即使当柱塞 杆没有被加热时，该密封圈21也将通过螺母20的向下旋拧而被挤压，以使 得具有由图2中密封圈21上的箭头所示的一些径向密封。相应地，替代如 图1所示的卡圈16上面开口的孔12，孔12的该部分在此如图所示容纳螺母 20和密封圈21。
相应地，如果给定螺母与载体杆15a相连，对于如图2所示的的布置， 通过密封件21的径向密封即使在载体杆15a (和螺母20)存在热膨胀时也 得以维持。尽管，当金属件膨胀时，整个组件仅仅微小地滑移，但是密封 圈21上的力以及气密性得以保持，即使在graphoil密封件19a存在泄漏时也 是如此。螺母20可以是陶瓷的、金属陶瓷的或潜在的任何其他抗热、保持 形状的材料而替代金属，且密封件19a和密封圈21可以是与所述这些不同 的材料。虽然没有在图1或图2中示出，但是应当理解，类似于公知的柱塞
杆，在柱塞杆体顶上的一些约束装置可以被设置在延伸出柱塞杆体的该端
部的载体杆的部分的周围。这种装置将结合图3进行描述，且应当理解， 这些可以相同地应用到图2的布置上。
如图3所示的本发明的实施例在许多方面与如图2所示的实施例相似， 且相同的部件将标以相同的数字，但带有前缀b。相应地，可以看到，如 图3所示的柱塞杆包括带有从其开口上端延伸通过的纵向孔12b的耐火材 料/陶瓷柱塞杆体llb。该孔12b的上横向(径向)扩大部分与截头圆锥体 形式的座表面13b—起形成，且与该表面13b下面分隔，固定的插入件被压 入所述体ll的材料中，金属的载体杆15b的外螺纹端面与所述固定插入件 14b啮合，以使得载体杆的提升或降低将导致在其容器中对应的柱塞杆对 应地提升或降低。
优选为金属的载体杆15b具有从其中延伸的中心气体通路22。外部设 置有由上圆柱形部分17b和具有截头圆锥体下表面18b的下部组成的卡圈 16b。如同图2的布置，优选为graphoil密封件的密封件19b被捕获在截头圆 锥体表面18b和座表面13b之间，以在当柱塞杆未受热时提供气密密封。
例如，螺纹23通过例如挤压而提供到孔12b的上部的内表面，而以环 形卡圈24或等同件形式的插入件与螺纹23进行螺纹啮合，如图所示，在卡 圈的内圆柱表面和载体杆15b的外圆柱表面之间存在径向间隙。这与图2 的设置相反，其中，该径向间隙可以被设置在螺母20的外表面和容纳螺母
的孔的内圆柱表面之间。
从图3中可以看到，被限制在卡圈24的下表面和卡圈16b的面向上的顶 表面之间的是厚gmphoil密封件25，所述密封件25密封其上内螺纹部分之 下的孔12b的内表面。
卡圈24被向下旋拧到密封件25上，所述密封件25由此受压。相应地， 当柱塞杆未受热时，借助密封件19b和借助密封件25两者密封，该两种密 封圈处在压力之下。然而，当柱塞杆被加热时且载体杆15b膨胀时，密封 件19b可能因由于载体杆15b膨胀而降低其压缩而以正常方式开始泄漏。但 是，由固定的拧入的卡圈24限制的上密封件19b将经受膨胀载体杆15b和保 留的卡圈24之间的附加的压力，以提供有效的气密密封。图3示出柱塞杆 体llb的顶上的、在载体杆15b上的常规垫圈26，该垫圈由被螺纹连接到载
体杆15b上的螺母27向下保持在柱塞杆体的顶上，所述垫圈和螺母在柱塞 杆体顶上提供常规锁定。
相信如图3所示的布置的有利之处在于，密封件25上的力将随着金属 件的膨胀而增加。在一些情况下，柱塞在外部被捆扎可能是必需的，以克 服由于需要对柱塞杆体的耐火材料形成螺纹所导致的任何问题。
柱塞杆体的耐火材料形成螺纹的任何这样的问题由图4的实施例克 服，其中用于卡圈24的啮合的螺纹23a由共同压入柱塞杆体的陶瓷插入件 28提供以形成其部分。如图所示，密封件25的上部被容纳在插入件28的下 部的非螺纹部分中。
相应地，对于图2、 3和4所示的每个实施例，现有技术中存在的柱塞 杆相同的热膨胀/密封问题以简单、但是有效的方式克服。
如图5所示的本发明的柱塞杆在多个方面与如图3所示的柱塞杆相似， 所述柱塞杆具有带有中心的纵向延伸的圆横截面孔12c的耐火材料/陶瓷 材料的柱塞杆体llc，所述孔12c在使用中位于最上方的柱塞杆的端部上开 口。孔12c的该上横向(径向)扩大部分与截头圆锥体形式的座表面13c— 起形成，并在此表面之下分开，(陶瓷)固定插入件14c被挤压入所述体llc 的材料中，杆15c形式的优选金属载体元件与所述固定插入件14c啮合，以
使得载体杆的提升或降低将其容器中的柱塞杆的对应的提升或降低。
载体杆15c具有通过其的中心气体通道。其具有由上圆柱形部分17c 和具有截头圆锥体下表面18c的下部形成的外部卡圈16c。优选为gmphoil 密封件的密封件19c被捕获在表面18c和座表面13c之间，以在当柱塞杆未
加热时提供气密密封。
在卡圈16c上面，？Ll2c的外部的至少载体元件的一部分是如28具有外 螺纹的。如同图3的实施例，常规的垫圈26c被容纳在带有螺母27c形式的 常规的插入件的载体元件上，也如在图3的实施例中所示，与螺纹28啮合， 以在当螺母被紧固时，对垫圈向下施力。垫圈的直径比在柱塞杆体的顶上 的孔12c的直径大得多。
置于载体杆15c周围并由卡圈16c的面向上的顶部环形表面支撑是以 两个gmphoil密封件25a和25b的形式的另外的密封装置。当这些密封件轴 向未受压时，上密封件立于柱塞杆体的上端。这在图的左手侧示出。这里，
螺母27c是松弛的状态，使得没有力通过螺母施加在垫圈26c上。只有垫圈 的重量作用在密封件上，但是没有轴向挤压它们。因此，由于它们没有被 径向挤压，在载体杆和柱塞杆体之间没有由它们产生的有效的密封。
然而，如果螺母21c现在被紧固，如图的右手侧所示，那么其向下移 动载体杆的螺纹28并迫使垫圈26c轴向向下来挤压密封件25a、 25b至右手 侧所示的位置，垫圈与柱塞杆体的顶部啮合。密封件的轴向挤压使得它们 径向膨胀并在载体杆和柱塞杆体之间形成气密密封(如图所示)。
应当理解，在可选的实施例中，垫圈可以调整尺寸以被容纳在孔12c 的上端中，并因此当其沿轴向挤压密封件25a、 25b时，至少部分地被容纳 在其中。在另一个实施例中，螺纹连接在载体杆上的插入件(例如螺母27c) 也可以至少部分地被容纳在孔12c中，并向下挤压在垫圈上。换句话说， 所述布置可以与图2的布置相似，但是垫圈增加在插入件和另外的密封装 置之间。在任何的实施例中，另外的密封装置可以是单个密封件或任何合 适数目的密封件。对于这些可选的实施例，对于该密封件或者一个或者更 多个密封件而言，当然没有必需在不受挤压时直立(standproud)。
权利要求
1.一种柱塞杆，包括耐火材料的柱塞杆体，具有从所述体的第一端朝向其第二端延伸的内部通道；金属载体元件，使其一端被容纳在所述通道中，所述载体元件具有容纳在通道的横向扩大部分中的横向扩大部分，该通道部分限定座表面；以及在所述座表面和载体元件的横向扩大部分的下侧之间的密封装置，其中插入件与载体元件和柱塞杆中的一个在所述载体元件的横向扩大部分之上的位置进行螺纹啮合，而另外的密封装置设置在所述插入件和载体元件之间。
2. 根据权利要求l所述的柱塞杆，其中所述插入件为与载体元件进行 螺纹啮合的螺母的形式，当被紧固时，所述螺母施加所述另外的密封装置 的轴向挤压，导致在柱塞杆体和载体元件之间的密封。
3. 根据权利要求2所述的柱塞杆，其中所述螺母通过垫圈的媒介施加所述另外的密封装置的轴向挤压。
4. 根据权利要求3所述的柱塞杆，其中所述垫圈在柱塞杆体的一端上 位于载体元件的周围。
5. 根据权利要求3或4所述的柱塞杆，其中所述垫圈比另外的密封装置大。
6. 根据权利要求5所述的柱塞杆，其中所述垫圈的直径大于在柱塞杆 体中的内部通道的上端的直径，其中所述另外的密封装置被容纳在所述上 端中。
7. 根据权利要求3至6中任一项所述的柱塞杆，其中所述另外的密封 装置为两个gr叩hoil密封件，当螺母未紧固时，所述密封装置位于柱塞杆 体的所述上端，而当螺母被紧固到垫圈上时，被沿轴向压入通道的所述上 端，以使得垫圈沿轴向挤压graphoil密封件。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的柱塞杆，其中所述另外的密封 装置包括三个独立的graphoil密封件。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的柱塞杆，其中在使用中用于连接柱塞杆和提升的所述载体元件具有通过其延伸的气体供给源。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的柱塞杆，其中所述另外的密封 装置为 一个graphoil密封件。
11. 根据权利要求l所述的柱塞杆，其中所述插入件与载体元件进行 螺纹啮合。
12. 根据权利要求ll所述的柱塞杆，其中所述另外的密封装置是填料 盖密封件。
13. 根据权利要求l所述的柱塞杆，其中所述插入件与柱塞杆体进行 螺纹啮合。
14. 根据权利要求13所述的柱塞杆，其中所述另外的密封装置为一个 graphoil密封件。
15. 根据权利要求14所述的柱塞杆，其中所述graphoil密封件比形成 密封装置的密封件厚。
16. 根据权利要求l所述的柱塞杆，其中所述插入件与陶瓷插入件进 行螺纹啮合。
17. 根据权利要求16所述的柱塞杆，其中所述陶瓷插入件被压入柱塞 杆以形成其部分。
18. 根据权利要求1至17中任一项所述的柱塞杆，其中所述密封装置 被设置在载体元件的扩大部分的各互补的截头圆锥体表面和所述座表面 之间。
19. 根据权利要求18所述的柱塞杆，其中直到柱塞杆加热，密封装置 在载体元件和柱塞杆体之间被挤压，并在其间提供气密密封。
20. 根据权利要求ll所述的柱塞杆，其中所述插入件与载体元件上的 互补螺纹啮合。
21. 根据权利要求20所述的柱塞杆，其中所述插入件被紧紧地向下拧 到另外的密封装置上，以对柱塞杆体的通道的内环壁施加径向密封。
22. 根据权利要求13所述的柱塞杆，其中所述插入件是卡圈。
23. 根据权利要求22所述的柱塞杆，其中所述卡圈是金属的或陶瓷的， 所述卡圈与柱塞杆体中的内部通道的上内表面上的对应的螺纹进行螺纹 啮合。
24. 根据权利要求23所述的柱塞杆，其中所述螺纹被压在柱塞杆体的 通道中。
25.根据权利要求24所述的柱塞杆，其中所述螺纹通过柱塞杆体的压入插入件形成部分提供。
全文摘要
一种用于控制从漏斗流出的熔融的钢流的柱塞杆，具有部分地容纳在柱塞杆的内部通道(12b；12c)中的金属载体元件(15a；15b；15c)，所述载体元件压迫在其横向扩大部分的截头圆锥体下表面和柱塞杆通道的互补的座表面之间的密封装置(19a；19b；19c)，在载体元件的横向扩大部分上面的位置上存在与载体元件和柱塞杆体中的一个进行螺纹啮合的插入件(20；24；27c)，而另外的密封装置(21；25；25a、25b)置于所述插入件和载体元件之间。优选地，插入件是向下旋拧到压迫另外的密封装置(25a、25b)的垫圈(26c)上的螺母(27c)。
文档编号B22D41/18GK101189086SQ200680019639
公开日2008年5月28日 申请日期2006年6月1日 优先权日2005年6月2日
发明者格拉尔德·尼兹尔, 沃纳·施洛特伯姆, 郝斯特-根特凡·亨瑞奇, 马克·佩恩 申请人:福塞科国际有限公司