專(zhuān)利名稱(chēng):過(guò)濾裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種過(guò)濾裝置，特別是改進(jìn)的金屬熔化過(guò)濾裝置。眾所周知，在熔化金屬時(shí)，溶化的金屬，特別是溶化的鋁實(shí)際上通常都會(huì)有懸浮夾帶的固體雜質(zhì)，這些固體對(duì)最后的金屬鑄造產(chǎn)品是有害的。在熔化金屬固化后這些夾帶的固體作為參雜物出現(xiàn)在最終鑄造產(chǎn)品中，使最終產(chǎn)品延展性不夠或光澤度很差和有陽(yáng)極化特征。這些參雜物可以有幾個(gè)來(lái)源。例如參雜物可來(lái)自破裂后被夾帶在溶化金屬里的表面氧化膜。另外參雜物可能來(lái)自一些不溶的雜質(zhì)，象碳化物、硼化物和其它物質(zhì)或者從腐蝕的熔爐和槽的耐火材料而來(lái)。
已知多孔的泡沫陶瓷材料特別適合于過(guò)濾熔化的金屬，如由普賴(lài)爾(Michael J.Pryor)和格雷(Thomas J.Gray)在1975年7月8日取得的美國(guó)專(zhuān)利NO.3，893，917“熔化金屬過(guò)濾器”，和由這二人在1976年3月30日取得的美國(guó)專(zhuān)利NO.3，947，363“泡沫陶瓷過(guò)濾器”，由亞伍德(John C.Yarwood)、多爾(James E.Dore)和普羅伊斯(Roberr K.Preuss)在1978年3月28日取得的美國(guó)專(zhuān)利NO.4，081，371“熔化金屬的過(guò)濾”和由這三人在1977年5月17日取得的美國(guó)專(zhuān)利NO.4，024，056“熔化金屬的過(guò)濾”中所描述的那樣。
這些泡沫陶瓷材料由于各種原因?qū)^(guò)濾熔化金屬特別有用，其中一個(gè)原因是它們的過(guò)濾效率高，成本低，使用方便和在過(guò)濾件可以置換、用過(guò)扔掉的基礎(chǔ)上使用效果不變。制備這些泡沫陶瓷過(guò)濾器方便、便宜，并且可以用過(guò)即扔的事實(shí)，除了需要提供高效率的過(guò)濾部件外，還要求研制容易從過(guò)濾單元中裝拆多孔的熔化金屬過(guò)濾器的機(jī)構(gòu)。
由于過(guò)濾器設(shè)計(jì)成用過(guò)扔掉的器件，所以關(guān)鍵是提供一種有效的機(jī)構(gòu)將過(guò)濾器裝到它的容易裝拆的支座里。支座或過(guò)濾器室本身通常是槽、澆注槽或中間槽整體的一部分，應(yīng)由能耐熔化金屬與標(biāo)準(zhǔn)的槽結(jié)構(gòu)采用的材料類(lèi)似的耐火材料構(gòu)成。一般采用彈性密封機(jī)構(gòu)或密封墊類(lèi)的外圍密封沿過(guò)濾器板的周邊將它密封。為了有效地將過(guò)濾器板裝入到過(guò)濾器室的位置上，現(xiàn)有技術(shù)是把過(guò)濾器板傾斜的周?chē)砻娣诺矫芊鈮|里。通過(guò)在過(guò)濾器板上施加垂直向下的力將過(guò)濾器板密封在過(guò)濾器室內(nèi)的位置上，過(guò)濾器室也具有對(duì)應(yīng)的傾斜表面。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于裝到過(guò)濾器室時(shí)在過(guò)濾器板上施加力的結(jié)果，有可能引起過(guò)濾器板結(jié)構(gòu)損壞，從而可能導(dǎo)致金屬泄漏或無(wú)效的金屬過(guò)濾。自然也發(fā)現(xiàn)拆掉過(guò)濾器板產(chǎn)生困難的情況。
還有，一般使用的過(guò)濾部件通常是將過(guò)濾器板水平放置在過(guò)濾器室內(nèi)。這種水平放置的結(jié)果是占有金屬池內(nèi)大量的空間。因而希望有過(guò)濾器板是垂直放置的過(guò)濾部件，因?yàn)榇怪卑卜诺牟贾脤⒛芄?jié)約空間。
例如，美國(guó)專(zhuān)利NO.4，092，153是垂直放置過(guò)濾器板。但是這份專(zhuān)利只簡(jiǎn)單介紹過(guò)濾器板傾斜的周?chē)砻媾c過(guò)濾器室相似的傾斜表面相匹配，從而以水平放置過(guò)濾器板相同的方式把過(guò)濾器板插入到過(guò)濾器室內(nèi)。盡管美國(guó)專(zhuān)利NO.4，092，153專(zhuān)利有效地提出垂直放置過(guò)濾器板，但實(shí)際上已發(fā)現(xiàn)由于金屬凝固問(wèn)題和與拆掉用過(guò)的過(guò)濾器有關(guān)的問(wèn)題，這種垂直安放的布置并不令人十分滿(mǎn)意。
因此本發(fā)明的主要目的就是提供工業(yè)規(guī)模上易于使用的改進(jìn)的熔化金屬過(guò)濾裝置。
本發(fā)明的進(jìn)一步目標(biāo)是提供以垂直安放過(guò)濾部件為其特征的改進(jìn)的熔化金屬過(guò)濾裝置。
本發(fā)明另一個(gè)目標(biāo)是提供以過(guò)濾部件安裝和拆下都很方便為其特征的前述改進(jìn)的過(guò)濾裝置。
下文中將可看到本發(fā)明的其他目標(biāo)。
按照本發(fā)明，事實(shí)證明很容易達(dá)到前述的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明改進(jìn)的熔化金屬過(guò)濾裝置包括過(guò)濾器室，它有熔化金屬的入口和出口，其間是熔化金屬的流動(dòng)通道，還包括過(guò)濾部件，它最好是垂直放置，能與過(guò)濾器室相接合，放在入口和出口之間，它包括能耐熔化金屬的固體、板狀的元件，該元件阻塞流動(dòng)通道，在其中裝有允許熔化金屬通過(guò)的多孔過(guò)濾器元件。多孔元件最好是泡沫陶瓷過(guò)濾器，可與入口和出口排成一直線。在優(yōu)先的實(shí)施方案中，泡沫陶瓷過(guò)濾器有傾斜外緣以便緊緊地裝在固體元件內(nèi)與它相配合的傾斜邊緣里。
在過(guò)濾器室邊上最好至少有兩個(gè)接合機(jī)構(gòu)，最佳方案是至少接合兩個(gè)過(guò)濾部件使之能夠使用兩個(gè)排成一線的過(guò)濾部件，或者可以簡(jiǎn)單方便地放入第二個(gè)過(guò)濾部件和拆掉第一個(gè)過(guò)濾部件而不會(huì)間斷金屬的流動(dòng)。最好還有擋板元件，能裝在過(guò)濾器室過(guò)濾部件與入口之間以迫使金屬流到過(guò)濾器缸底，防止懸浮的參雜物到達(dá)過(guò)濾器。
從下文中將會(huì)看到本發(fā)明其他的特點(diǎn)。
從下面說(shuō)明圖的討論中將能更容易理介本發(fā)明及其特點(diǎn)，其中
圖1是過(guò)濾部件和擋板拆除后的透視圖;
圖2是帶有擋板和過(guò)濾部件的過(guò)濾器室局部剖面圖;
圖3是使用兩個(gè)排成一線的過(guò)濾部件，類(lèi)似于圖2的局部剖面圖。
參考圖1，過(guò)濾器的缸體10最好有鋼外殼11、絕熱內(nèi)層12和耐金屬的襯里13，例如陶瓷，由這些限定了內(nèi)部的過(guò)濾器室14過(guò)濾器缸自然必須能耐熔化金屬，因此最好是用帶有重量輕的絕熱鑄件襯里的鋼外殼。過(guò)濾器缸的作用是容納熔化金屬，引導(dǎo)流體通過(guò)過(guò)濾器。過(guò)濾器缸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)將與過(guò)濾部件和擋板的外部結(jié)構(gòu)相匹配，這將在下文中描述。過(guò)濾器缸10有接合機(jī)構(gòu)用來(lái)接合過(guò)濾部件和擋板，例如三對(duì)外槽15，其作用將在下文中說(shuō)明。同時(shí)去濾器缸10有金屬入口16和金屬出口17，金屬的流動(dòng)方向如箭頭所示。
過(guò)濾部件20包括能耐過(guò)濾的熔化金屬、板狀的固體件21，和位于固體件21內(nèi)允許熔化金屬通過(guò)的多孔過(guò)濾件22。多孔的過(guò)濾件最好是按照美國(guó)專(zhuān)利NO.3，962，081描述的方法制備的泡沫陶瓷過(guò)濾器。這項(xiàng)專(zhuān)利描述泡沫陶瓷過(guò)濾器按下法制備，在聚氨酯泡沫中充滿(mǎn)陶瓷漿，再燒結(jié)這浸透的材料以在原來(lái)聚氨酯泡沫結(jié)構(gòu)中形成泡沫陶瓷材料。自然，可以使用任何其他多孔的過(guò)濾材料。
多孔過(guò)濾器元件裝在固體件中，最好在多孔件22的四周與固體件21之間使用密封墊材料23以便將多孔件緊緊地裝在固體件里。如圖1所示，最好采用有傾斜周邊的圓形過(guò)濾器件與固體件類(lèi)似的傾斜周邊相匹配。
固體件的周邊用密封墊材料24外接，并有支持機(jī)構(gòu)25，它有附帶的棒26能與槽15接合以便過(guò)濾部件按圖2、3中所示的方式裝到過(guò)濾器缸10中。點(diǎn)劃線27表示棒26與槽15的中間一對(duì)相結(jié)合的路徑。如圖1、2所示，固體件21將完全阻塞過(guò)濾器室14從而迫使流經(jīng)過(guò)濾器室的熔化金屬?gòu)亩嗫准?2中流過(guò)。支持機(jī)構(gòu)25帶有吊鉤28，為從過(guò)濾器缸中拆下過(guò)濾部件提供吊裝的位置。密封墊材料可以是已知的任何耐高溫、低密度、可壓縮的陶瓷纖維材料或其它已知的密封墊材料，其作用是保持固體件21的外緣與過(guò)濾器室14之間以及多孔件22的外緣與固體件21之間的密封。
最好裝有擋板30，它是能耐熔化金屬的固體件31，并裝有與固體件31周邊外接的外圍密封墊32，還有與支持機(jī)構(gòu)25相似的支持機(jī)構(gòu)33。支持機(jī)構(gòu)33附帶有棒34，它以與過(guò)濾部件20相似的方式與槽15中最前面的一對(duì)匹配。擋板30沿著點(diǎn)劃線37裝入槽15中最前面一對(duì)，并有鉤38用來(lái)拆下?lián)醢?。擋板的作用是改善溫度分布，迫使金屬流到過(guò)濾器缸底，防止懸浮的夾帶物到達(dá)過(guò)濾器。因而如圖2和3所示擋板是放在過(guò)濾器部件20和進(jìn)口16之間。
按照本發(fā)明完全有可能提供若干過(guò)濾部件，如應(yīng)用的第二個(gè)過(guò)濾部件20a那樣在其附近再裝一個(gè)(見(jiàn)圖3)。第二個(gè)過(guò)濾部件與過(guò)濾部件20相同，包括固體件21a，多孔過(guò)濾件22a，與多孔件22a外接的密封墊材料23a。類(lèi)似地，支持機(jī)構(gòu)25a帶有鉤28a與過(guò)濾部件20相似。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，通常在插入到過(guò)濾器缸之前先預(yù)熱過(guò)濾部件。這并不是必要的，但是作為優(yōu)良的操作總是希望這樣做。在過(guò)濾缸附近可設(shè)置分離的預(yù)熱室以便在過(guò)濾部件插入到熔化金屬之前提高多孔件和固體件的溫度。已經(jīng)看到預(yù)熱減少了金屬的熱損失、過(guò)濾器的熱沖擊并有利于過(guò)濾器起動(dòng)工作。
在操作中最好把過(guò)濾部件插到過(guò)濾器缸的中間槽。這樣無(wú)論在鑄造操作過(guò)程中或鑄造操作結(jié)束之后想掉換過(guò)濾器時(shí)，第二個(gè)預(yù)熱過(guò)的過(guò)濾部件20a可放到過(guò)濾器缸下游的槽中。當(dāng)下游的過(guò)濾器部件緊緊地裝上后，如果需要中間的過(guò)濾部件20可方便地從過(guò)濾器缸拆下而不會(huì)間斷鑄造操作。當(dāng)又需要換過(guò)濾器時(shí)，預(yù)熱過(guò)的過(guò)濾部件就可以放到中間的槽，下游用過(guò)的過(guò)濾部件可很容易地拆下。
本發(fā)明也可以其他形式實(shí)施或以其他方法實(shí)現(xiàn)，而不會(huì)背離其宗旨或基本特征。因而本實(shí)施方案在所有各方面應(yīng)看作是說(shuō)明性的而不是限制性的，打算將附帶的權(quán)利要求
書(shū)所指出的本發(fā)明的范圍以及在等價(jià)的意義和限度內(nèi)所有的變化都包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.改進(jìn)的熔化金屬過(guò)濾裝置的特征包括過(guò)濾器室和可拆下的過(guò)濾部件，過(guò)濾器室包含熔化金屬的入口和出口，以及兩者之間熔化金屬的流動(dòng)通道；過(guò)濾部件能與過(guò)濾器室接合并放在入口和出口之間，它包括固體的能耐熔化金屬的板狀元件以堵住金屬的流動(dòng)通道，還包括多孔的過(guò)濾器件裝在固體件中以讓熔化的金屬通過(guò)。
2.按照權(quán)利要求
書(shū)第1項(xiàng)的裝置，其特征是過(guò)濾部件是垂直放置。
3.按照權(quán)利要求
書(shū)第1項(xiàng)的裝置，其特征是多孔過(guò)濾器件是泡沫陶瓷過(guò)濾器。
4.按照權(quán)利要求
書(shū)第1項(xiàng)的裝置，其特征是多孔過(guò)濾器件是圓形的帶有傾斜邊緣以便緊緊地裝到固體件中。
5.按照權(quán)利要求
書(shū)第4項(xiàng)的裝置，其特征是它包括與多孔過(guò)濾器件周邊外接的密封墊。
6.按照權(quán)利要求
書(shū)第1項(xiàng)的裝置，其特征是它包括與固體件周邊外接，放在過(guò)濾部件與過(guò)濾器室之間的外圍密封墊。
7.按照權(quán)利要求
書(shū)第1項(xiàng)的裝置，其特征是它包括第二個(gè)固體件，板狀的擋板元件放在入口和多孔的過(guò)濾器件之間，局部堵塞流動(dòng)通道。
8.按照權(quán)利要求
書(shū)第1項(xiàng)的裝置，其特征是它包括第二個(gè)過(guò)濾部件，放在該過(guò)濾部件的下游和出口的上游，以便串聯(lián)兩個(gè)多孔過(guò)濾器元件。
9.按照權(quán)利要求
書(shū)第1項(xiàng)的裝置，其特征是過(guò)濾器室至少包括兩組槽，過(guò)濾部件有棒與其中一組槽匹配，以便過(guò)濾部件裝入到過(guò)濾器室。
10.按照權(quán)利要求
書(shū)第4項(xiàng)的裝置，其特征是它包括三組槽，其中過(guò)濾部件是放在中間一組槽。
11.按照權(quán)利要求
書(shū)第10項(xiàng)的裝置，其特征是它包括板狀的擋板，裝在過(guò)濾部件上游第一組槽中。
12.按照權(quán)利要求
書(shū)第11項(xiàng)的裝置，其特征是它包括第二個(gè)過(guò)濾部件，裝在過(guò)濾部件下游第三組槽中。
13.按照權(quán)利要求
書(shū)第1項(xiàng)的裝置，其特征是它包括過(guò)濾部件上的機(jī)構(gòu)，以便從過(guò)濾器室拆下過(guò)濾部件。
專(zhuān)利摘要
改進(jìn)的過(guò)濾裝置包括過(guò)濾器室和過(guò)濾部件。過(guò)濾器室有金屬入口、出口和兩者之間的熔化金屬流動(dòng)通道。過(guò)濾部件放在入口和出口之間并能與過(guò)濾器室接合。
文檔編號(hào)B01D35/00GK86107248SQ86107248
公開(kāi)日1987年4月29日 申請(qǐng)日期1986年10月23日
發(fā)明者馬克·L·希蒙 申請(qǐng)人:瑞士鋁公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan