專利名稱：用于熔融金屬容納結(jié)構(gòu)的壓桿組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于容納并傳送熔融金屬的結(jié)構(gòu)，并且涉及這種結(jié)構(gòu)的部件。更具體地，本發(fā)明涉及具有被容納在外部金屬殼體內(nèi)的耐火或陶瓷容器的這種結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)支承、保護(hù)以及在必要時(shí)對(duì)齊所述耐火容器。
背景技術(shù)：
這類金屬容納結(jié)構(gòu)通常包括被保持在外部金屬殼體內(nèi)的某種類型的耐火容器(例如，熔融金屬傳送容器)。當(dāng)熔融金屬被保持在該容器內(nèi)或傳送通過(guò)該容器時(shí)，該容器可能變得極熱(例如，達(dá)700°C至750°C的溫度)。如果該熱量被傳遞到容納結(jié)構(gòu)的外部金屬殼體，那么該金屬殼體可能經(jīng)受膨脹、翹曲和扭曲并且(如果該容器以多個(gè)部段的形式被制造)可能導(dǎo)致在該容器的部段之間形成間隙，由此導(dǎo)致熔融金屬泄漏。另外，殼體的外表面可呈現(xiàn)對(duì)于該設(shè)備操作員來(lái)說(shuō)不安全的操作溫度。當(dāng)附加加熱被應(yīng)用到該容器以保持熔融金屬的期望溫度時(shí)，這些缺點(diǎn)變得更糟。例如，當(dāng)采用容器加熱時(shí)，在該容器的外側(cè)可存在高達(dá)900°C的溫度。絕熱層可以被設(shè)置在該容器與殼體的內(nèi)部之間，但是這種層可能不提供對(duì)該容器的剛性支承并且不太可能使得當(dāng)需要加熱的容器時(shí)在該容器與殼體之間形成用于熱量循環(huán)的間隙。為了克服這些問(wèn)題，該容器可以在金屬殼體的內(nèi)部中的多個(gè)間隔開位置處被剛性地支承，由此允許在該容器與殼體之間形成絕熱間隙。這種間隙還允許在向容器施加熱量的分配系統(tǒng)中進(jìn)行熱量循環(huán)。于是，絕熱層可以被用于加襯在該間隙的殼體側(cè)上的殼體內(nèi)部，以提供對(duì)該金屬殼體的進(jìn)一步絕熱。然而，剛性支承件不能吸收該容器在分配系統(tǒng)的熱循環(huán)期間經(jīng)歷的熱膨脹和收縮，且趨于不容忍可能在容器中形成的裂縫。因此，需要用于向在金屬分配結(jié)構(gòu)的金屬殼體內(nèi)的陶瓷容器提供剛性支承的改善機(jī)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例性實(shí)施方式提供一種壓桿組件，所述壓桿組件用于向設(shè)置在外部金屬殼體內(nèi)的耐火容器施加力，所述組件包括具有第一和第二相對(duì)端的剛性細(xì)長(zhǎng)桿；帶螺紋螺栓，所述帶螺紋螺栓鄰近于所述細(xì)長(zhǎng)桿的所述第一相對(duì)端；以及壓縮結(jié)構(gòu)，所述壓縮結(jié)構(gòu)可操作地設(shè)置在所述細(xì)長(zhǎng)桿和所述螺栓之間，由此由所述螺栓施加到所述細(xì)長(zhǎng)桿的力傳送經(jīng)過(guò)所述壓縮結(jié)構(gòu)，這允許所述細(xì)長(zhǎng)桿的有限縱向運(yùn)動(dòng)被所述壓縮結(jié)構(gòu)吸收而不需要所述螺栓的相應(yīng)縱向運(yùn)動(dòng)。另一示例性實(shí)施方式提供一種熔融金屬容納結(jié)構(gòu)(例如，用于保持、分配或傳送熔融金屬的結(jié)構(gòu))，所述熔融金屬容納結(jié)構(gòu)具有設(shè)置在外部金屬殼體內(nèi)的耐火容器，所述容器與所述殼體的內(nèi)表面間隔開并且經(jīng)受來(lái)自至少一個(gè)壓桿組件的壓縮力，所述組件包括具有第一和第二相對(duì)端的剛性細(xì)長(zhǎng)桿，其中，所述第二端接觸所述殼體內(nèi)的所述容器；帶螺紋 螺栓，所述帶螺紋螺栓鄰近于所述細(xì)長(zhǎng)桿的所述第一相對(duì)端并且延伸到所述殼體之外；以及壓縮結(jié)構(gòu)，所述壓縮結(jié)構(gòu)可操作地設(shè)置在所述細(xì)長(zhǎng)桿和所述螺栓之間，由此由所述螺栓施加到所述細(xì)長(zhǎng)桿的力傳送經(jīng)過(guò)所述壓縮結(jié)構(gòu)，這允許所述細(xì)長(zhǎng)桿的有限縱向運(yùn)動(dòng)被所述壓縮結(jié)構(gòu)吸收而不需要所述螺栓的相應(yīng)縱向運(yùn)動(dòng)。所述容器例如可以是具有從該容器的一個(gè)縱向端延伸至相對(duì)的縱向端的金屬傳送通道的細(xì)長(zhǎng)容器，所述容器具有用于傳送熔融金屬的細(xì)長(zhǎng)通道，所述通道包含金屬過(guò)濾器，所述容 器具有用于容納并臨時(shí)保持熔融金屬的內(nèi)部容積，并且至少一個(gè)金屬脫氣單元延伸到所述內(nèi)部容積中，或者被設(shè)計(jì)為爐缸的容器具有適于容納反應(yīng)性化學(xué)物的內(nèi)部容積。在該結(jié)構(gòu)中，多個(gè)壓縮隔離桿組件的每一個(gè)均優(yōu)選地向該容器施加在從O至5000Ib (O至2668 Kg)范圍內(nèi)的力。該容器優(yōu)選地具有縱向側(cè)壁和底壁，并且一些壓縮隔離桿組件優(yōu)選地在沿該容器間隔開I. 5至15英寸(3. 8至38. I cm)的距離的位置處接觸縱向側(cè)壁和/或底壁。優(yōu)選地在該容器與殼體之間存在未填充的間隙，并且管狀金屬加固件終止與該間隙相距例如O. O至2. O英寸(O至5 cm)的距離。替代地，管狀金屬加固件優(yōu)選地與該本體的一個(gè)縱向端間隔O. O至3. O英寸(O至7. 6 cm)的距離。該結(jié)構(gòu)可以包含用于加熱該容器的加熱器，或替代地，該容器可以未被加熱，并且可以鄰近于殼體的內(nèi)表面設(shè)置絕熱材料。壓縮組件的剛性桿能夠耐受該容器的高熱量。由于在該容器與金屬殼體之間基本上僅存在經(jīng)由剛性桿的接觸，因此降低了來(lái)自容器的壁的熱傳導(dǎo)。因此該桿將該容器與該金屬殼體熱隔離。此外，由該桿施加的壓縮力有助于防止形成裂縫并且趨于在確實(shí)形成裂縫時(shí)容忍這種裂縫，由此降低金屬?gòu)娜萜餍孤┑娘L(fēng)險(xiǎn)。 該容器主要用于容納或傳送熔融鋁或鋁合金，但是該容器可以用于容納或傳送其他熔融金屬和合金，尤其是其熔點(diǎn)與熔融鋁類似的熔融金屬和合金，例如鎂、鉛、錫和鋅(它們的熔點(diǎn)比鋁的熔點(diǎn)低)以及銅和金(它們具有更高的熔點(diǎn))。鐵和鋼具有高得多的熔點(diǎn)，但是根據(jù)需要本發(fā)明的結(jié)構(gòu)也可以被設(shè)計(jì)用于這種金屬。又一示例性實(shí)施方式提供用于上述類型的壓縮隔離桿組件的桿構(gòu)件，該桿構(gòu)件包括具有第一和第二相對(duì)端的細(xì)長(zhǎng)剛性桿，以及該桿具有與所述桿的第二相對(duì)端鄰近的耐火絕熱材料。


在下文參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，在附圖中
圖I是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方式的壓桿組件的分解圖形式的截面 圖2示出了配置有圖I的壓桿組件的熔融金屬容納結(jié)構(gòu)的一部分的截面，還示出了被附接到容納結(jié)構(gòu)的外表面的保持托架；
圖3是與圖2中的熔融金屬容納結(jié)構(gòu)類似的熔融金屬容納結(jié)構(gòu)的局部截面形式的透視圖，但是示出了支承熔融金屬容納容器的附加壓縮隔離桿組件；以及圖4是與圖2類似的截面圖，但是示出了替代的示例性實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式圖I是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方式的壓桿組件10的分解縱向截面圖。該組件包括細(xì)長(zhǎng)桿12、金屬板14、三個(gè)杯形金屬?gòu)椈蓧|圈15、螺栓18和內(nèi)螺紋螺母20，所述杯形金屬?gòu)椈蓧|圈15被保持在附接到板14的保持器16內(nèi)，由此保持器圍繞所述彈簧墊圈15并且將它們保持鄰近于所述板。桿12具有耐火材料(通常是陶瓷)的細(xì)長(zhǎng)本體22，所述細(xì)長(zhǎng)本體呈在桿的板接觸端24 (第一端)和容器接觸端23 (第二端)之間延伸的長(zhǎng)度為“L”的細(xì)長(zhǎng)筒體或柱體的形狀。用于該本體的耐火材料優(yōu)選地是氧化鋁(擠出或壓制成)，但是可以是能夠抗壓的其他陶瓷，例如氧化鋯、熔融二氧化硅、莫來(lái)石、鈦酸鋁或可機(jī)加工的玻璃陶瓷(例如，由英國(guó)的 Ceramic Substrates and Components Limited 售出的商標(biāo) Macor 下的產(chǎn)品)。桿22還配置有環(huán)繞的管狀金屬支承件26，該管狀金屬支承件26從板接觸端24沿著桿22的長(zhǎng)度L延伸路徑的一部分，因此終止距容器接觸端23 —距離。杯形墊圈15 (通常稱為“Belleville墊圈”)在軸向力被施加到它們上時(shí)被展平，但是所述杯形墊圈是彈性的并且當(dāng)該力被移除時(shí)彈回至其初始杯形形狀。彈簧墊圈被示出為實(shí)心盤，但是在替代的實(shí)施方式中，這些彈簧墊圈可以配置有小的中心開口。螺栓18在一端具有擴(kuò)大的多面頭部30并且成形以與用于使得螺栓旋轉(zhuǎn)的工具(未示出)的承口對(duì)應(yīng)。該頭部被附接到細(xì)長(zhǎng)外螺紋軸31并且在該軸的相對(duì)端部具有接觸表面32。螺母20具有多面外形34，使得其能 夠被保持防止旋轉(zhuǎn)；以及內(nèi)螺紋孔35，該內(nèi)螺紋孔35的尺寸和匹配螺紋計(jì)數(shù)允許該螺母在旋轉(zhuǎn)時(shí)騎跨在螺紋軸31上。保持器16具有中心孔28，該中心孔具有足夠大的直徑以便允許螺栓18的端部從其穿過(guò)，從而接觸表面32接觸墊圈15并且可以施加軸向力以壓縮該墊圈。桿22和優(yōu)選地管狀金屬支承件26形成該組件的可置換構(gòu)件，如果桿22失效(例如，由暴露于高溫引起的斷裂或金屬蠕變引起)，那么可能需要更換該可置換構(gòu)件。組件10的部件在圖2中以在熔融金屬容納結(jié)構(gòu)40的部件上組裝到位的形式被示出，所述熔融金屬容納結(jié)構(gòu)40包括耐火容器42 (例如,金屬傳送容器)、金屬殼體44 (例如，由鋼制成)和絕熱材料的內(nèi)層45 (例如,耐火板)。在該結(jié)構(gòu)內(nèi)在容器42與鄰近于金屬殼體44的內(nèi)表面的絕熱材料層45之間存在敞口或未填充的間隙46。該間隙由細(xì)長(zhǎng)桿12跨接，所述細(xì)長(zhǎng)桿12穿過(guò)殼體44和絕熱層45中的孔48，使得桿的容器接觸端23接觸容器42的外表面49。桿12具有足夠的長(zhǎng)度，使得該桿的板接觸端24定位在殼體44之外。U形托架50被附接到殼體44 (例如，通過(guò)焊接實(shí)現(xiàn))，以圍繞該板14、保持器16和螺母20。事實(shí)上，托架50的外端具有配置有接觸板54的中心孔，這些接觸板54接合螺母的外表面34并且由此阻止螺母旋轉(zhuǎn)。該托架還具有止擋件55，該止擋件55阻止螺母20沿螺栓的軸線進(jìn)行向后軸向運(yùn)動(dòng)。托架50鄰近于殼體44的側(cè)面由于與板14(所述板通常是正方形或矩形形狀)緊密定位而也阻止該板14旋轉(zhuǎn)，但是該托架的該側(cè)面不阻止板14的縱向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)容器接觸端23如所示地接觸該容器并且螺栓30旋轉(zhuǎn)以使其移動(dòng)成接觸墊圈15時(shí)，該桿被強(qiáng)制抵靠容器，但是杯形墊圈15用作彈簧，所述彈簧允許桿12稍微朝向或遠(yuǎn)離容器42移動(dòng)以在熱循環(huán)期間吸收該容器的膨脹和收縮，而不需要螺栓30的任何軸向運(yùn)動(dòng)。螺栓應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地不被擰緊到彈簧墊圈15被完全壓縮的程度，因?yàn)樗鼈內(nèi)缓髮?huì)喪失吸收容器的膨脹的能力。因此，桿12被牢固地保持但是彈性地抵靠該容器并且向容器的側(cè)面施加壓縮力。如從圖3中看到的，該示例性實(shí)施方式的容器42是配置有如所示的細(xì)長(zhǎng)金屬傳送通道的熔融金屬分配結(jié)構(gòu)的細(xì)長(zhǎng)耐火陶瓷熔融金屬傳送容器。該容器42在其下端由圖2中所示類型的桿組件10的相鄰對(duì)支承，所述桿組件豎直延伸通過(guò)金屬殼體44的底壁60。該容器由這些對(duì)的豎直組件支承并且保持與底壁60間隔開，并且通過(guò)這些組件還向該容器施加壓縮，因?yàn)樵撊萜鞯捻敳勘唤亓粼诮饘夙敯?3下面，該金屬頂板63被螺紋連接到金屬殼體44并且形成該金屬殼體44的一部分。優(yōu)選地，絕熱耐火條64被設(shè)置在容器42的頂邊緣與頂板63的懸垂內(nèi)唇部61之間，以進(jìn)一步降低在這些位置處來(lái)自該容器的熱損失。條64是剛性的并且用作允許壓縮力由下組件10施加的止擋件。絕熱耐火條64優(yōu)選地沿橫向水平尺寸保持盡可能窄，以最小化遠(yuǎn)離容器并且進(jìn)入到頂板63中的熱傳導(dǎo)。借助延伸穿過(guò)金屬殼體44的側(cè)壁62的相對(duì)水平桿組件10對(duì)，容器42的底部也被固定到位以克服橫向運(yùn)動(dòng)。這些組件從相對(duì)的側(cè)面向該容器施加相反的均衡壓縮力，并且這些組件通常設(shè)置在容器通道下方的豎直高度處，在該處，耐火材料完全從容器的一側(cè)延伸到另一側(cè)，使得避免容器側(cè)面的向內(nèi)彎曲或撓曲。底壁和側(cè)壁桿組件10的數(shù)個(gè)這種組以間隔開的間距沿分配結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度設(shè)置，以提供用于支承和壓縮耐火容器42的多個(gè)位置。組件的這種組的相互縱向間隔不是關(guān)鍵的，但是優(yōu)選地處于I. 5至15英寸(3. 8至38 cm)、更優(yōu)選地6至10英寸(15. 2至25. 4 cm)的范圍內(nèi)。雖然圖3示出了利用組件10來(lái)提供豎直支承/壓縮以及水平支承/壓縮，但是其他示例性實(shí)施方式根據(jù)金屬分配結(jié)構(gòu)的尺寸和運(yùn)行環(huán)境的需要而可以單獨(dú)提供豎直支承/壓縮或單獨(dú)提供水平支承/壓縮。不論如何，該組件將該容器與殼體熱隔離。金屬殼體的內(nèi)部襯有耐火絕熱層45，以進(jìn)一步降低到金屬殼體的熱傳導(dǎo)。這種層不向容器42提供顯著的物理支承，并且甚至不接觸容器，至少在所示的容器的豎直側(cè)不接觸容器，在該豎直側(cè)上，存在氣隙46以提供容器42的進(jìn)一步絕熱。當(dāng)然，需要時(shí)，金屬殼體和容器之間的整個(gè)空間可以填充耐火絕熱件，并且在圖3的實(shí)施方式中，如所示的，在容器42下方不提供氣隙。 雖然圖3的實(shí)施方式不采用用于容器42的內(nèi)部加熱器，但是需要時(shí)側(cè)面氣隙46可以配置有電加熱元件(未示出)，以將熱量傳遞到容器從而將熔融金屬內(nèi)容物保持在期望的高溫。替代地，該容器可以借助例如在下述文獻(xiàn)中公開的手段被加熱2005年12月13日授權(quán)給Tingey等人的美國(guó)專利No. 6，973，955和2008年7月10日公布的公布號(hào)為US2008/0163999的Hymas等人的在審美國(guó)專利申請(qǐng)No. 12/002, 989 (這些專利和專利申請(qǐng)的公布內(nèi)容特別地通過(guò)這種引用結(jié)合到本文)。Tingey等人的專利提供了從下方進(jìn)行電加熱，并且Hymas等人的申請(qǐng)?zhí)峁┝送ㄟ^(guò)使得燃燒氣體循環(huán)來(lái)進(jìn)行加熱。在另外替代實(shí)施方式中，加熱機(jī)構(gòu)可以定位在耐火容器自身內(nèi)部或在所述耐火容器上方。當(dāng)采用容器加熱器時(shí)，優(yōu)選的是，用于桿12的管狀金屬支承件26不直接暴露于氣隙46中的被加熱大氣。在這種情況下，金屬支承件應(yīng)當(dāng)終止在絕熱材料層45內(nèi)(見圖2)，僅未被覆蓋的陶瓷本體22暴露于該間隙內(nèi)。因此，金屬支承件優(yōu)選地覆蓋陶瓷本體22的總長(zhǎng)度，在所述間隙46內(nèi)的部分加上在O. 13至O. 38英寸(3 mm至I cm)范圍內(nèi)的附加間距除外。通常，該間隙在從O. 25至1.5英寸(6 mm至3.8 cm)的尺寸內(nèi)變化，因此金屬支承件26然后覆蓋陶瓷本體的總長(zhǎng)度，除去從容器接觸端23起的O. 38至I. 88英寸(I cm至4.8 cm)。對(duì)于未被加熱的金屬分布系統(tǒng)，陶瓷本體22鄰近于容器的除了最后O. 13至O. 5英寸(3 _至I. 3 cm)的其余全部?jī)?yōu)選地被管狀金屬支承件26覆蓋。這足以提供由桿12實(shí)現(xiàn)的容器的熱隔離同時(shí)提供用于陶瓷本體的最大支承。
桿12的長(zhǎng)度L可以變化以適配不同尺寸的金屬分配系統(tǒng)。然而，長(zhǎng)度通常在從I. 5至12英寸(3. 8 cm至30. 5 cm)或更長(zhǎng)的范圍內(nèi)變化，并且更通常地在從3至5英寸(7. 6cm至12.7 cm)的范圍內(nèi)變化桿12的熱傳導(dǎo)有利地隨著陶瓷本體22的直徑減小而降低，但是壓縮強(qiáng)度被不利地降低并且可能增加易碎性，因此通常存在使得熱傳導(dǎo)最小化同時(shí)保持足夠強(qiáng)度的最優(yōu)厚度范圍。該最優(yōu)范圍取決于用于耐火桿22的材料，但是優(yōu)選地處于從O. 25至3. O英寸(6mm至7. 6 cm)的范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選地處于從O. 5至I. 25英寸(I. 3 cm至3. 2 cm)的范圍內(nèi)。如前所述，螺栓18通常被擰緊，使得桿12在容器42上施加壓縮力。優(yōu)選地，該壓縮力處于從O至5000 Ib (O至2668 Kg)范圍內(nèi)、更優(yōu)選地從800至1200 Ib (363至544Kg)范圍內(nèi)。零值的力被包括在較大的范圍內(nèi)，這是因?yàn)槿绻摋U阻止容器移動(dòng)而不實(shí)際施加力直到容器在熱負(fù)載下或由于形成裂縫而壓靠該桿，那么該桿仍起作用。該桿載持施加到該容器上的壓縮負(fù)載，且因此桿22的陶瓷材料被選擇成在這種負(fù)載下工作而不會(huì)破碎或破裂。作為示例，在直徑為O. 625英寸(I. 6 cm)的桿上的1200 Ib(544 Kg)的設(shè)計(jì)壓縮負(fù)載產(chǎn)生大約4000 psi (27.6 MPa)的壓力，并且實(shí)際上該壓力可能高達(dá)5000 Ib (2268 Kg)，這在桿上產(chǎn)生16. 3 ksi (112. 4 MPa)的壓力。由氧化鋁制成的桿以300 ksi (2068.4 MPa)和更高的壓縮強(qiáng)度可用，并且因此適于大多數(shù)或全部的這種應(yīng)用。其他陶瓷可以具有低至50 ksi (344.7 MPa)的壓縮強(qiáng)度，并且因此對(duì)于許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)仍是可接受的。應(yīng)當(dāng)記住的是，材料強(qiáng)度典型地在室溫下針對(duì)材料被給出并且在升高的溫度下將從適度降低變?yōu)榧眲〗档?，因此可行的是選擇與可能面對(duì)的強(qiáng)度值相比要大得多的強(qiáng)度值。由于其十分高的壓縮強(qiáng)度，因此氧化鋁對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用而言是優(yōu)選的。應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然桿22優(yōu)選地是耐火材料的筒體或柱體，但是該桿可以是管狀或中空的。這進(jìn)一步最小化桿的端部23與容器壁之間的接觸面積，由此進(jìn)一步降低來(lái)自容器的熱傳導(dǎo)。氧化鋁的高強(qiáng)度尤其使得這成為可能而不會(huì)顯著地增加桿破裂的風(fēng)險(xiǎn)。桿22還可以具有任何期望截面形狀，例如圓形、橢圓形、三角形、正方形、矩形、多邊形等。支承金屬管26優(yōu)選地足夠長(zhǎng)以提供對(duì)于耐火桿的良好支承，但是應(yīng)當(dāng)終止距容器接觸端23足夠距離，以避免導(dǎo)致來(lái)自容器的熱傳導(dǎo)增加。該管應(yīng)當(dāng)足夠厚以容納該桿，如果該桿在使用時(shí)破碎，那么該管具有足夠強(qiáng)度以仍施加壓縮負(fù)載。該管的優(yōu)選壁厚是至少O. I英寸(3 mm)、更優(yōu)選的范圍是O. 03至O. 07英寸(I mm至2 mm)。鋼或其他強(qiáng)韌金屬可以用于該管。除非該管圍繞該桿裝配成具有極小的間隙，否則該桿優(yōu)選地利用間隙填充劑、耐熱粘結(jié)劑結(jié)合到該管內(nèi)。合適的粘結(jié)劑包括Cotronics ResBond 989FS (能夠從美國(guó)紐約的Cotronics Corporation of Brooklyn獲得)以及高溫環(huán)氧樹脂，所述CotronicsResBond 989FS是高溫陶瓷粘結(jié)劑。環(huán)氧樹脂的一部分可能在最接近該容器的一端燒掉，但是遠(yuǎn)端將保持充分的冷以使得粘結(jié)劑仍保持有效。為了完全避免需要粘結(jié)劑，管和桿可以熱縮配合到一起。如圖2所示，在該示例性實(shí)施方式中，桿12的端部23直接承靠容器42的外表面49。然而，在其他實(shí)施方式中，可能期望借助具有更大表面面積的不可壓縮隔塊(未示出)來(lái)施加力，以便將負(fù)載分布到容器壁上。這種隔塊將優(yōu)選地由陶瓷材料(例如，氧化鋁)制成并且能夠制成為桿12自身的一部分或者粘結(jié)到桿12自身。優(yōu)勢(shì)在于，更小可能性引起對(duì)容器的損壞，同時(shí)由于使用窄桿/寬隔塊組合而最小化熱傳導(dǎo)。作為另一替代方式，桿12可以部分地由耐火材料以及部分地由金屬制成，其中耐火部分定位成鄰近于容器接觸端23。耐火部分可以被制造得足夠長(zhǎng)，以用作容器與該桿的金屬部分之間的絕熱件。雖然已經(jīng)在上文描述使用完全或部分地由耐火陶瓷材料制成的桿22，但是可能將桿完全由金屬(例如，不銹鋼、鈦或鉻鎳鐵合金(鎳鉻基合金))制成。清楚的是，使用金屬桿降低了在壓縮下破裂的可能性，但是增加了來(lái)自容器的熱量損失。此外，一些金屬可能經(jīng)受強(qiáng)度損失或高溫蠕變，因此可行的是僅在較低溫度應(yīng)用中使用全金屬桿，例如具有較低溫度的金屬并且不存在容器的附加加熱。比較而言，包含或由耐火陶瓷構(gòu)成的桿適于在全部溫度下的應(yīng)用。雖然未具體地示出，但是容器42的縱向端部還可以在來(lái)自抵接端板的壓縮下被放置成由附接到金屬殼體的端壁上的螺栓和杯形墊圈組件推靠容器端。然而，在這些端壁位置處不需要隔離桿(例如，在附圖中示出的那些桿)。容器42自身可以由任何合適的已知陶瓷材料(例如，氧化鋁或碳化硅)制成并且可以由兩個(gè)或更多個(gè)容器部段(例如，如圖3所示的42A和42B)制成，所述容器部段以端部對(duì)端部的方式放置以形成任何期望長(zhǎng)度的容器。在圖3的實(shí)施方式中，金屬容納容器42是一種細(xì)長(zhǎng)金屬容器，其類型是用在熔融金屬分配系統(tǒng)中，用于將熔融金屬?gòu)囊粋€(gè)位置(例如，金屬熔融爐)傳送到另一位置(例如，鑄模)。然而，根據(jù)其他示例性實(shí)施方式，該容器可以被設(shè)計(jì)用于其他目的，例如用作內(nèi)嵌陶瓷過(guò)濾器(例如，陶瓷泡沫過(guò)濾器)，用于在熔融金屬流例如從金屬熔融爐傳送到澆鑄臺(tái)時(shí)過(guò)濾掉該熔融金屬流中的顆粒。在這種情況下，該容器包括用于傳送熔融金屬的通道，過(guò)濾器定位在該通道中。在另一示例性實(shí)施方式中，該容器是供熔融金屬在其中脫氣的器皿，例如如在于1995年8月10日公布的PCT專利公布WO 95/21273中公開的Alcan緊湊性金屬脫氣裝置(其公開內(nèi)容以引用的方式結(jié)合到本文)。脫氣操作在熔融金屬流從爐行進(jìn)到澆鑄臺(tái)時(shí)從該熔融金屬流去除氫和其他雜質(zhì)。這種容器包括用于容納熔融金屬的內(nèi)部容積，可旋轉(zhuǎn)的脫氣裝置頭部從上方突出到所述內(nèi)部容積中。該容器可以用于批量處理，或者該容器可以是被附接到金屬傳送容器的金屬分配系統(tǒng)的一部分?？傮w上，該容器可以是設(shè)置在金屬殼體中的任何耐火金屬容納容器。該容器還可以被設(shè)計(jì)為用于容納反應(yīng)性化學(xué)物或化學(xué)品的耐火陶瓷爐缸。已經(jīng)利用由氧化鋁、不銹鋼和鉻鎳鐵合金制成的桿22來(lái)構(gòu)造如圖3所示類型的熔融金屬分配結(jié)構(gòu)(但是具有內(nèi)部加熱機(jī)構(gòu))。該容器在桿端被加熱到從大約800至850°C的溫度，同時(shí)向該桿施加最小為1000 Ib (454 Kg)的壓縮負(fù)載。在這些高溫下，鉻鎳鐵合金和不銹鋼都經(jīng)受高溫蠕變，但是在未設(shè)置有內(nèi)部熱量的情況下在該結(jié)構(gòu)的較低溫度下將是合適的。氧化鋁的桿不經(jīng)受損壞或蠕變，甚至在經(jīng)受5000 Ib (2268 Kg)的壓縮負(fù)載下也是如此。氧化鋁的桿是能夠市售得到的并且相對(duì)便宜，因此使得其是用于壓縮組件的優(yōu)選桿。在圖4中不出了替代實(shí)施方式。在該情況下，一對(duì)細(xì)長(zhǎng)桿12在一端24處被牢固地附接到板14并且在另一端23處接觸容器42。桿12可以由剛性陶瓷材料或金屬制成。桿 延伸穿過(guò)金屬殼體44和絕熱層45中的孔48。支承板70被設(shè)置在殼體44之外并且通過(guò)腹板75剛性地承靠殼體或其他固定支承件。該桿延伸穿過(guò)支承板中的孔71到達(dá)板14，該板14與支承板70以短距離分離。具有擴(kuò)大頭部30的螺栓18具有位于頭部30和板14之間的一組杯形彈簧墊圈15。螺栓延伸穿過(guò)板14和70中的孔并且具有外螺紋區(qū)域72。具有多邊形外邊緣的內(nèi)螺紋螺母20在該螺栓的螺紋區(qū)域72上能夠旋轉(zhuǎn)，但是被截留在板70的下側(cè)中的淺凹槽73中。凹槽73與螺母20的多邊形外邊緣具有相同的形狀和尺寸，使得螺母不能夠相對(duì)于板旋轉(zhuǎn)。當(dāng)螺栓18通過(guò)借助合適工具來(lái)旋轉(zhuǎn)該頭部而被擰緊時(shí)，該板14被朝向支承板70拉動(dòng)并且桿12被推入到殼體內(nèi)并且推靠該容器42，由此壓縮該容器。該杯形彈簧墊圈15也被壓縮并展平，并且在螺栓18上施加向外的力。如果螺栓被正確地?cái)Q緊，那么容器42的膨脹和收縮借助桿12的相應(yīng)小軸向運(yùn)動(dòng)(如雙頭箭頭所示的)而被吸收。這種運(yùn)動(dòng)是可能的，因?yàn)樵撓蛲膺\(yùn)動(dòng)使得彈簧墊圈15在螺栓頭部30和板14之間被進(jìn)一步壓縮，而向內(nèi)運(yùn)動(dòng)使得彈簧墊圈膨脹(即，呈現(xiàn)更完整的杯形形狀)。當(dāng)彈簧墊圈完全壓縮或當(dāng)彈簧墊圈恢復(fù)至其完全杯形形狀時(shí)(當(dāng)彈簧墊圈不再推靠板14且因此不再推靠桿12時(shí))，這種運(yùn)動(dòng)終止。在該實(shí)施方式中，杯形墊圈15在需要時(shí)可以由螺旋彈簧墊圈或短盤簧來(lái)替換。 如在先前的實(shí)施方式中的那樣，杯形墊圈15和板14用作桿12和螺栓14之間的壓縮結(jié)構(gòu)，這允許桿的有限縱向運(yùn)動(dòng)由該壓縮結(jié)構(gòu)吸收而不需要螺栓18的相應(yīng)縱向運(yùn)動(dòng)。桿12在不存在容器42的主動(dòng)加熱時(shí)可以由金屬(例如，不銹鋼)制成并且在存在容器的主動(dòng)加熱(例如，借助設(shè)置在間隙46中的電氣元件(未示出)來(lái)實(shí)現(xiàn))時(shí)可以由耐火陶瓷(例如，氧化鋁)制成。作為又一替代方式，在一端(容器接觸端)具有陶瓷并且在另一端具有金屬的復(fù)合桿可以被用于避免使用可能易碎的長(zhǎng)柱形的陶瓷材料。此外，如在先前的實(shí)施方式中的那樣，用金屬管加固的陶瓷桿可以用于桿12。如上所述，桿12成對(duì)設(shè)置以在施加力時(shí)防止板14傾斜。替代地，可以采用單個(gè)中心桿12，其中螺栓18位于該板14的每一端處。然后，螺栓將被同時(shí)擰緊并且擰緊相同的量以避免該板的過(guò)度傾斜。
權(quán)利要求
1.一種壓桿組件，所述壓桿組件用于向設(shè)置在外部金屬殼體內(nèi)的耐火容器施加力，所述組件包括具有第一和第二相對(duì)端的剛性細(xì)長(zhǎng)桿；帶螺紋螺栓，所述帶螺紋螺栓鄰近于所述細(xì)長(zhǎng)桿的所述第一相對(duì)端；以及壓縮結(jié)構(gòu)，所述壓縮結(jié)構(gòu)可操作地設(shè)置在所述細(xì)長(zhǎng)桿和所述螺栓之間，由此由所述螺栓施加到所述細(xì)長(zhǎng)桿的力傳送經(jīng)過(guò)所述壓縮結(jié)構(gòu)，這允許所述細(xì)長(zhǎng)桿的有限縱向運(yùn)動(dòng)被所述壓縮結(jié)構(gòu)吸收而不需要所述螺栓的相應(yīng)縱向運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組件，其中，所述壓縮結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)杯形彈簧墊圈，所述杯形彈簧墊圈可操作地設(shè)置在所述螺栓與所述細(xì)長(zhǎng)桿的所述一個(gè)相對(duì)端之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組件，其中，所述至少一個(gè)杯形彈簧墊圈被保持在具有軸向孔的保持器內(nèi)，所述螺栓的一端可以延伸到所述軸向孔內(nèi)以接觸所述至少一個(gè)杯形彈簧墊圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組件，其中，所述保持器包括位于所述至少一個(gè)杯形彈簧墊圈與所述剛性細(xì)長(zhǎng)桿的所述第一端之間的板。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的組件，其中，所述剛性細(xì)長(zhǎng)桿由金屬制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的組件，其中，所述金屬選自包括如下材料的組不銹鋼；鈦；和鎳鉻基合金。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的組件，其中，所述剛性細(xì)長(zhǎng)桿包括與所述桿的所述第二相對(duì)端鄰近的耐火絕熱材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的組件，其中，所述剛性細(xì)長(zhǎng)桿部分地由所述耐火絕熱材料制成并且部分地由金屬制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的組件，其中，所述剛性細(xì)長(zhǎng)桿完全由所述耐火絕熱材料制成并且被支承在外部金屬管內(nèi)，所述外部金屬管終止沒有到達(dá)所述桿的所述第二相對(duì)端。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的組件，其中，所述管借助耐熱粘結(jié)劑被粘結(jié)到所述桿。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的組件，其中，所述耐火絕熱材料是選自包括如下材料的組的陶瓷材料氧化鋁；氧化鋯；熔融二氧化硅；莫來(lái)石；鈦酸鋁；以及可機(jī)加工的玻璃陶瓷。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至11中任一項(xiàng)所述的組件，所述組件包括圍繞所述帶螺紋螺栓的帶螺紋螺母，所述螺母和所述螺栓具有相互接合的螺紋。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的組件，所述組件包括托架，所述托架截留所述螺母并且阻止所述螺母沿遠(yuǎn)離所述剛性細(xì)長(zhǎng)桿的方向旋轉(zhuǎn)和軸向運(yùn)動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至13中任一項(xiàng)所述的組件，其中，所述剛性細(xì)長(zhǎng)桿具有選自包括如下形狀的組的截面形狀圓形；橢圓形；三角形；正方形；矩形；和多邊形。
15.根據(jù)權(quán)利要求I至14中任一項(xiàng)所述的組件，所述組件包括一對(duì)所述剛性細(xì)長(zhǎng)桿，其中，所述壓縮結(jié)構(gòu)同時(shí)作用在該對(duì)桿上。
16.一種用于壓縮隔離桿組件的桿構(gòu)件，所述桿構(gòu)件包括具有第一和第二相對(duì)端的細(xì)長(zhǎng)桿，并且所述桿具有與該桿的所述第二相對(duì)端鄰近的耐火絕熱材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的構(gòu)件，所述構(gòu)件部分地由所述耐火絕熱材料制成并且部分地由金屬制成。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的構(gòu)件，其中，所述剛性細(xì)長(zhǎng)桿完全由所述耐火絕熱材料制成并且被支承在外部金屬管內(nèi)，所述外部金屬管終止沒有到達(dá)所述桿的所述第二相對(duì)端。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的構(gòu)件，其中，所述管借助耐熱粘結(jié)劑被粘結(jié)到所述桿。
20.根據(jù)權(quán)利要求16至19中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其中，所述耐火絕熱材料是選自包括如下材料的組的陶瓷材料氧化鋁；氧化鋯；熔融二氧化硅；莫來(lái)石；鈦酸鋁；以及可機(jī)加工的玻璃陶瓷。
21.根據(jù)權(quán)利要求16至20中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，所述構(gòu)件包括一對(duì)所述桿，該對(duì)所述桿在其對(duì)應(yīng)的第一相對(duì)端處附接到板的同一側(cè)，所述板配置有用于接收細(xì)長(zhǎng)螺栓的中心孔。
22.—種熔融金屬容納結(jié)構(gòu)，所述熔融金屬容納結(jié)構(gòu)具有用于設(shè)置在外部金屬殼體內(nèi)的熔融金屬的耐火容器，所述容器與所述殼體的內(nèi)表面間隔開并且經(jīng)受來(lái)自至少一個(gè)壓桿組件的壓縮力，所述壓桿組件包括 具有第一和第二相對(duì)端的剛性細(xì)長(zhǎng)桿，其中，所述第二端接觸所述殼體內(nèi)的所述容器；帶螺紋螺栓，所述帶螺紋螺栓至少部分地設(shè)置在所述殼體之外并且鄰近于所述細(xì)長(zhǎng)桿的所述第一相對(duì)端；以及壓縮結(jié)構(gòu)，所述壓縮結(jié)構(gòu)可操作地設(shè)置在所述細(xì)長(zhǎng)桿和所述螺栓之間，由此由所述螺栓施加到所述細(xì)長(zhǎng)桿的力傳送經(jīng)過(guò)所述壓縮結(jié)構(gòu)，這允許所述細(xì)長(zhǎng)桿的有限縱向運(yùn)動(dòng)被所述壓縮結(jié)構(gòu)吸收而不需要所述螺栓的相應(yīng)縱向運(yùn)動(dòng)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述壓縮結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)杯形彈簧墊圈，所述杯形彈簧墊圈可操作地設(shè)置在所述螺栓與所述細(xì)長(zhǎng)桿的所述一個(gè)相對(duì)端之間。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述至少一個(gè)杯形彈簧墊圈被保持在具有軸向孔的保持器內(nèi)，所述螺栓的一端可以延伸到所述軸向孔內(nèi)以接觸所述至少一個(gè)墊圈。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述保持器包括位于所述至少一個(gè)杯形彈簧墊圈與所述剛性細(xì)長(zhǎng)桿的所述第一端之間的板。
26.根據(jù)權(quán)利要求22至25中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述剛性細(xì)長(zhǎng)桿由金屬制成。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述金屬選自包括如下材料的組不銹鋼；鈦；和鎳鉻基合金。
28.根據(jù)權(quán)利要求22至27中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述剛性細(xì)長(zhǎng)桿包括與所述桿的所述第二相對(duì)端鄰近的耐火絕熱材料。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述剛性細(xì)長(zhǎng)桿部分地由所述耐火絕熱材料制成并且部分地由金屬制成。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述剛性細(xì)長(zhǎng)桿完全由所述耐火絕熱材料制成并且被支承在外部金屬管內(nèi)，所述外部金屬管終止沒有到達(dá)所述桿的所述第二相對(duì)端。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的結(jié)構(gòu)，其中，在所述容器與鄰近于所述殼體的內(nèi)表面的絕熱材料層之間存在未填充的間隙，且其中，所述外部金屬管終止在所述絕熱材料層中，沒有到達(dá)所述未填充的間隙。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述外部金屬管終止與所述間隙相距的矩離是O至5 cm。
33.根據(jù)權(quán)利要求30至32中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述外部金屬管與所述桿的所述第二端間隔O至7. 6 cm的距離。
34.根據(jù)權(quán)利要求30至33中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述管借助耐熱粘結(jié)劑被粘結(jié)到所述桿上。
35.根據(jù)權(quán)利要求28至34中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述耐火絕熱材料是選自包括如下材料的組的陶瓷材料氧化鋁；氧化鋯；熔融二氧化硅；莫來(lái)石；鈦酸鋁；以及可機(jī)加工的玻璃陶瓷。
36.根據(jù)權(quán)利要求22至33中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括圍繞所述帶螺紋螺栓的帶螺紋螺母，所述螺母和所述螺栓具有相互接合的螺紋。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括附著到所述金屬殼體的托架，所述托架截留所述螺母并且阻止所述螺母沿遠(yuǎn)離所述剛性細(xì)長(zhǎng)桿的方向旋轉(zhuǎn)和軸向運(yùn)動(dòng)。
38.根據(jù)權(quán)利要求22至37中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述剛性細(xì)長(zhǎng)桿具有選自包括如下形狀的組的截面形狀圓形；橢圓形；三角形；正方形；矩形；和多邊形。
39.根據(jù)權(quán)利要求22至38中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述至少一個(gè)壓桿組件向所述容器施加在從O至2268 Kg范圍內(nèi)的力。
40.根據(jù)權(quán)利要求22至39中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)具有多個(gè)所述壓桿組件。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述容器是細(xì)長(zhǎng)的，并且所述組件在沿所述容器間隔3. 8至38. I cm的位置處接觸所述容器。
42.根據(jù)權(quán)利要求22至41中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包含用于加熱所述容器的加熱機(jī)構(gòu)。
43.根據(jù)權(quán)利要求22至42中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述容器是具有金屬傳送通道的細(xì)長(zhǎng)容器，所述金屬傳送通道從所述容器的一個(gè)縱向端延伸到相對(duì)的縱向端。
44.根據(jù)權(quán)利要求22至42中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述容器具有用于傳送熔融金屬的細(xì)長(zhǎng)通道，所述通道包含金屬過(guò)濾器。
45.根據(jù)權(quán)利要求22至42中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述容器具有用于容納熔融金屬的內(nèi)部容積以及延伸到所述內(nèi)部容積中的至少一個(gè)金屬脫氣單元。
46.根據(jù)權(quán)利要求22至42中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述容器是爐缸，所述爐缸具有適于容納反應(yīng)性化學(xué)物的內(nèi)部容積。
47.根據(jù)權(quán)利要求22至46中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括一對(duì)所述剛性細(xì)長(zhǎng)桿，其中，所述壓縮結(jié)構(gòu)同時(shí)作用在該對(duì)桿上。
全文摘要
本發(fā)明的示例性實(shí)施方式涉及壓桿組件，所述壓桿組件用于向設(shè)置在外部金屬殼體內(nèi)的耐火容器施加力。所述組件包括具有第一和第二相對(duì)端的剛性細(xì)長(zhǎng)桿；帶螺紋螺栓，所述帶螺紋螺栓鄰近于所述細(xì)長(zhǎng)桿的所述第一相對(duì)端；以及壓縮結(jié)構(gòu)，所述壓縮結(jié)構(gòu)可操作地設(shè)置在所述細(xì)長(zhǎng)桿和所述螺栓之間。由所述螺栓施加到所述細(xì)長(zhǎng)桿的力傳送經(jīng)過(guò)所述壓縮結(jié)構(gòu)，這允許所述細(xì)長(zhǎng)桿的有限縱向運(yùn)動(dòng)被所述壓縮結(jié)構(gòu)吸收而不需要所述螺栓的相應(yīng)縱向運(yùn)動(dòng)。示例性實(shí)施方式還涉及形成該組件的構(gòu)件的桿結(jié)構(gòu)，并且還涉及具有由至少一個(gè)這種組件支承并壓縮的容器的金屬容納結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)F27D1/14GK102667387SQ201080055811
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者E.W.里弗斯, J.D.海馬斯, J.E.布爾曼, R.B.沃斯塔夫, R.沃馬克 申請(qǐng)人:諾維爾里斯公司