(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火性セラミックガスパージ要素であって、
ａ）前記ガスパージ要素は耐火性セラミック本体（１０）を有し、該耐火性セラミック本体（１０）を通じてガスが前記耐火性セラミック本体（１０）の第１端部（１０ｕ）と、前記耐火性セラミック本体（１０）の第２端部（１０ｏ）と、の間で軸方向（Ａ−Ａ）に流れることができる；
ｂ）チャンバ（２０）が前記耐火性セラミック本体（１０）の前記第１端部（１０ｕ）に配置され、前記チャンバは、前記耐火性セラミック本体の前記第１端部（１０ｕ）における断面積の少なくとも５０％を超えて延在する；
ｃ）ガス供給ライン（３０）が、前記耐火性セラミック本体（１０）まで所定の距離において、前記チャンバ（２０）の中に進入する；
ｄ）前記耐火性セラミック本体（１０）に向かう区画では、前記チャンバ（２０）は、ガスに対して少なくとも部分的に透過性を有する；
ｅ）前記チャンバ（２０）内には少なくとも１つのプレート（５０）が配置され、該プレートは、前記耐火性セラミック本体（１０）に対してオフセットされた第１端部位置と、前記耐火性セラミック本体（１０）の所定の区画に隣接するが所定の距離にある、ガスに対して透過性を有する第２端部位置と、の間で前記ガスパージ要素の前記軸方向（Ａ−Ａ）に自由に可動である；
ｆ）前記プレート（５０）は、前記チャンバ（２０）を通じた前記ガス供給ライン（３０）から前記耐火性セラミック本体（１０）の前記第１端部（１０ｕ）までのガス流れが、前記プレート（５０）が前記耐火性セラミック本体（１０）の前記第２端部位置にあるときにでさえ保証されるように寸法を決められ、形成され、前記チャンバ（２０）中に配置されている；
ｇ）前記プレート（５０）は、少なくとも部分的にガスに対して透過性を有する、
との特徴を備える、耐火性セラミックガスパージ要素。
【請求項２】
前記耐火性セラミックガスパージ要素の前記チャンバ（２０）は、前記耐火性セラミック本体（１０）の前記第１端部（１０ｕ）における断面積の少なくとも９０％を超えて延在することを特徴とする請求項１に記載の耐火性セラミックガスパージ要素。
【請求項３】
前記チャンバは、金属製箱から作られることを特徴とする請求項１に記載の耐火性セラミックガスパージ要素。
【請求項４】
前記ガス供給ライン（３０）は前記チャンバ（２０）の所定の区画の中に合流し、該区画は前記耐火性セラミック本体（１０）に対向していることを特徴とする請求項１に記載の耐火性セラミックガスパージ要素。
【請求項５】
前記耐火性セラミックガスパージ要素の前記プレート（５０）は、その第１端部位置において、前記ガス供給管（５０）を覆うことを特徴とする請求項１に記載の耐火性セラミックガスパージ要素。
【請求項６】
前記耐火性セラミックガスパージ要素の前記プレート（５０）は、その第２端部位置において１つ以上の停止部材（２０ａ）に当接し、それによって、前記プレート（５０）と、前記耐火性セラミック本体（１０）の第１端部（１０ｕ）との間に自由空間（２０ｒ）を形成することを特徴とする請求項１に記載の耐火性セラミックガスパージ要素。
【請求項７】
前記耐火性セラミックガスパージ要素の前記プレート（５０）は、その第２端部位置において、前記耐火性セラミック本体（１０）の前記第１端部から前記プレート（５０）に向かって突出する少なくとも１つの停止部材に当接し、それによって、前記プレート（５０）と、前記耐火性セラミック本体（１０）の前記第１端部（１０ｕ）と、の間に自由空間（２０ｒ）を形成することを特徴とする請求項１に記載の耐火性セラミックガスパージ要素。
【請求項８】
前記耐火性セラミックガスパージ要素の前記プレート（５０）は、その第２端部位置において、前記チャンバ（２０）の内側に形成された少なくとも１つの停止部材（２０ａ）に当接し、それによって、前記プレート（５０）と、前記耐火性セラミック本体（１０）の前記第１端部（１０ｕ）と、の間に自由空間（２０ｒ）を形成することを特徴とする請求項１に記載の耐火性セラミックガスパージ要素。
【請求項９】
前記耐火性セラミックガスパージ要素の前記プレート（５０）は、前記耐火性セラミック本体（１０）に隣接する側部に少なくとも１つの突出する停止部材を有し、それによって、その第２端部位置において、前記プレート（５０）と、前記耐火性セラミック本体（１０）の前記第１端部（１０ｕ）と、の間に自由空間（２０ｒ）を形成することを特徴とする請求項１に記載の耐火性セラミックガスパージ要素。
【請求項１０】
前記耐火性セラミックガスパージ要素の前記プレート（５０）は、耐火性セラミック材料からなることを特徴とする請求項１に記載の耐火性セラミックガスパージ要素。
【請求項１１】
前記耐火性セラミックガスパージ要素の前記プレート（５０）は冷却することができることを特徴とする請求項１に記載の耐火性セラミックガスパージ要素。
【請求項１２】
前記耐火性セラミックガスパージ要素の前記チャンバ（２０）は、冷却装置の一部である少なくとも１つの壁（２０ｂ）を有することを特徴とする請求項１に記載の耐火性セラミックガスパージ要素。
【請求項１３】
前記耐火性セラミックガスパージ要素の前記プレート（５０）は、バー（７０）によって貫通されている、前記ガスパージ要素の前記軸方向（Ａ−Ａ）に延在する少なくとも１つの開口部を有し、前記開口部は、前記バーの断面積よりわずかに大きな断面積を有することを特徴とする請求項１に記載の耐火性セラミックガスパージ要素。
【請求項１４】
前記バー（７０）は、前記ガスパージ要素の残存厚を表示する装置の１部であることを特徴とする請求項１３に記載の耐火性セラミックガスパージ要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は耐火性セラミックガスパージ要素、すなわち、特に、その中で金属溶融物が処理される、例えば取鍋又はタンディッシュである金属学的容器のためのガスパージ設備に関する。そのような容器／凝集物（ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ）は、鉛のような非鉄金属のためのものを含む。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１から知られているようなタイプの一般的なガスパージ設備は、耐火性セラミックのガスパージ煉瓦と、ガスパージ煉瓦の底部に配置されたガス分配チャンバを備え、このガス分配チャンバからガス透過性部分が、ガスパージ煉瓦の出口側に、ガスパージ煉瓦を通じて延びている。ガスパージ設備は、ガス供給管をさらに備え、このガス供給管は、前記ガス分配チャンバの中へのガス出口開口部に合流する。
【０００３】
処理ガス又は気固混合物が、そのようなガスパージ設備を使用することによって金属溶融物に吹き込まれる。
【０００４】
ガスの圧力が低下する、及び／又はガスパージ要素が短くなる（特に金属学的アタックによって引き起こされる損耗による）と、前記ガスパージ要素中への、又は前記ガスパージ要素を通じた金属溶融物の侵入のリスクがそれぞれ存在することになる。
【０００５】
そのようなリスクを軽減するために、引用文献１は前記分配チャンバ内にカバーを備え、このカバーはガス分配チャンバにおける一区画と、他方の自由に移動可能な区画と、に固定され、カバーはガス供給管の出口開口部に重なっている。通常のガスの圧力の下ではガスはカバーを押しのけ、ガスはガス分配チャンバ及びガスパージ煉瓦の多孔区画を介して金属溶融物中に流れることができる。低下された圧力の下で、かつガスの流れが中断される場合には、カバーの前記移動可能な部分が、クロージャのようなガス供給管のガス出口側開口部上にのしかかり、ガス供給管をシールする。
【０００６】
既知のガスパージ設備は功を奏することが立証されたが、例えば薄い金属シートからなる柔軟な（弾力性を有する）カバーを必要とする。カバーの機能は、ガス圧力の頻繁な変更の下、又はガス分配チャンバの中の高温の下では、低下される場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許第１９７５５１９９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、一般的なタイプの耐火性セラミックガスパージ要素を提供することであり、このガスパージ要素は、ガスの圧力が変化するか、及び／又はガスパージ要素のセラミック部分が部分的に損耗したとしても、故障に対して大幅に安全である。
【０００９】
本発明は、以下の特徴を備える耐火性セラミックガスパージ要素に端を発している。
‐ガスパージ要素は耐火性セラミック本体を有し、この本体を通じてガスが、ガスパージ要素の第１端部と第２端部との間で、ガスパージ要素の軸方向（Ａ−Ａ）に流れることができる
‐チャンバが耐火性セラミック本体の第１端部に配置され、このチャンバは、耐火性セラミック本体の第１端部における断面積の少なくとも５０％を超えて延在する。
‐ガス供給ラインが、前記耐火性セラミック本体まで所定の距離において、前記チャンバの中に進入する。
‐チャンバは、耐火性セラミック本体に向かうガスに対して少なくとも部分的に透過性を有する。
【００１０】
これは、特許文献１によるガスパージ設備の構成に対応する。
【００１１】
既知のガスパージ要素とは対照的に、新しいガスパージ要素は以下の特徴をさらに備える。
‐チャンバ内には少なくとも１つのプレートが配置され、このプレートは、耐火性セラミック本体に対してオフセットされた第１端部位置と、ガスに対して透過性を有する耐火性セラミック本体の所定の区画に隣接するけれども所定の距離を隔てた第２端部位置と、の間でガスパージ要素の軸方向（Ａ−Ａ）において自由に可動である
‐このプレートは、前記チャンバを通じたガス供給ラインから耐火性セラミック本体の第１端部までのガス流が、プレートがその第２端部の位置にあるときに保証されるように寸法を決められ、形成され、前記チャンバ中に配置されている
【００１２】
特許文献１によるガスパージ手段に対する決定的な差は、既知の配置によるとカバーが前記チャンバに固定されているのに対して、ガス分配チャンバ内の遊離した（固定されていない）プレートの存在である。
【００１３】
本発明によれば、プレートは、ガス分配チャンバ内で（例えばガスが供給停止される）第１端部位置と、（通常のガス圧下にある）第２端部位置と、の間で、すなわち特にガスパージ要素の軸方向において、すなわちそれに沿ってガスがガスパージ要素のセラミック部分を通じて流れる主方向に移動する。
【００１４】
プレートが、その（上昇した、上の）第２端部位置にある場合には、ガスが耐火性セラミック本体のガス透過性部分中にガス分配チャンバを通じてもまた流れることができることが重要である。したがってプレートは、その第２端部位置において、それを通じてガスが流れる耐火性セラミック本体の一部まで、所定の位置を有さなければならない。
【００１５】
それによって、ガス分配チャンバの（通常のガス流の方向にみて）上部が開口した（空いている）状態に維持され、プレートが耐火性セラミック本体の下側に直接当接する（接触する）のを回避する。
【００１６】
一実施形態によれば、チャンバはその第１端部において耐火性セラミック本体の断面積の少なくとも９０％を超えて延在する。典型的には、ガス分配チャンバは、隣接する耐火性本体と匹敵するほとんど同一の断面積を特徴とし、これはこれら両方が軸方向において同一平面の態様で延在することを意味する。
【００１７】
チャンバは、金属製箱から作ることができる。
【００１８】
一実施形態によれば、ガス供給ラインはチャンバの所定の区画に合流し、この区画は耐火性セラミック本体とは反対側にある。ガスパージ要素が、金属学的容器の底部に通常設置されるような所定の位置にあるとみなされるときには、ガス供給管は下からチャンバの中に進入する。このガスパージ要素の方向は、別様に開示されない場合には以下の記述においてもまたあてはまる。
【００１９】
このことから、ガスの圧力がプレートを上方に押すのに必要な最小値未満である場合には、可動のプレートがガス供給管を覆うことがわかる。このより低い位置において、プレートは安全機能を実行して、金属溶融物の潜在的な侵入を回避する。金属溶融物がチャンバに進入するであろう場合には、金属溶融物は、まず前記プレートによって停止させられる。
【００２０】
多孔プレートの場合、特に開放気孔のプレートの場合には、前記プレートは金属溶融物中においてさえ吸収することができる。それは、溶融物がガス供給管に進入することをさらに回避する。
【００２１】
第２端部位置は、プレートの上部位置であり、プレートと、（下方の）耐火性セラミック本体の第１端部と、の間にフリースペース（許容範囲）を提供する１つ以上の停止部材（本体停止部）によって画定することができる。
【００２２】
この少なくとも１つの停止部材は、耐火性セラミック本体の第１端部から、プレートに向かって突出することができ、少なくとも１つの本体停止部もまた前記チャンバの内側に、好ましくはセラミック本体に近接して配置することができる。停止部材をプレートそれ自体に、例えばセラミック本体に面するプレートの側の突出するノブ又はリッジによって配置することがさらに可能である。
【００２３】
プレートの断面積（ベース領域）は、常にチャンバの内側断面積よりわずかに小さく、それによってガスパージ設備の軸方向におけるプレートの前記可動性を可能にする。
【００２４】
好ましくは、プレートはほとんど連続的なギャップがプレートの周縁とチャンバの内壁との間に残るように設計される。このギャップは、プレートのティルト無しの良好な動きを可能にするように寸法を決められる。
【００２５】
これは、特にプレートそれ自体がガスに対して不透過性である場合に当てはまる。この場合、ガスは、プレートと耐火性セラミック本体の第１端部との間の空間中に進入する前に、プレートの周り、そしてそこからセラミック及びガス透過性セラミック本体を通じて流れる。
【００２６】
セラミック本体は、いわゆるランダム気孔及び／又は指向性気孔を特徴とすることができる。「ランダム気孔／不規則な気孔」は、海綿状の構造によって特徴づけられ、ガス流はセラミックを通じて開放気孔に沿ってジグザグパターンの流れを特徴とする。「指向性気孔」の場合には、ガス流は画定されたチャネル、スリット、又はその種のものに従って殆ど直線的に生じる。チャネルは、ほとんどパージ要素の軸方向に延びる。
【００２７】
また、プレートは少なくとも部分的にガスに対して透過性とすることができる。
【００２８】
ガスの透過度は、様々な方法で達成することができる。
【００２９】
その最も単純な実施形態において、プレートはいくつかの小さな開口部を特徴とし、これら開口部を通じてガスは流れることができる。開口部は領域にそって均一に分散させることができ、本体のガス透過性部分中への均一なガス流を可能にする。
【００３０】
また、プレートは一種の海綿構造、すなわち「ランダム気孔」のタイプの構造を特徴とすることができる。この場合、プレートは焼結金属からなるか又はランダム（非指向性）気孔の耐火性セラミック部分からなることができる。
【００３１】
危機的な状況においてさえ、この安全手段（可動プレートを有するガス分配チャンバ）の機能性を確保するために、一実施形態は、チャンバを冷却することを提案する。
【００３２】
この目的のために、チャンバは弁を提示し、この弁へ冷却ガス管が嵌合する。また、チャンバは壁部を特徴とすることができ、この壁は冷却装置の一部である。例えば、チャンバの底部は、その間を冷却流体が流れる２重壁の態様に設計することができる。
【００３３】
さらなる実施形態によれば、プレートは少なくとも１つの開口部を有し、この開口部は、ガスパージ要素の軸方向に延在するバーによって貫通され、開口部は、バーの断面積よりわずかに大きな断面積を有する。
【００３４】
このバーは多くの機能を果たすことができる。まず、バーは、ガスパージ要素の軸方向にプレートを案内するように作用する。
【００３５】
同時に、バーはさらなる機能を果たすことができる。例えば、バーは熱素子を提供することができ、この熱素子によって、ガスパージ要素内の温度が検知される。
【００３６】
バーは、さらに残存厚を検知するように作用することができる。例えば、バーは中空のバーとして設計することができ、セラミック本体内に配置されたその端部は閉止されている。前記中空のバーがガス圧下に設定され、セラミック本体が、中空のバーの閉止端が溶融する程度に損耗すると、ガスは逃げることができ、次いでガス圧は低下し、対応する損耗が検知される。
【００３７】
本発明のさらなる特徴は、従属請求項及び他の出願書類から得られる。
【００３８】
本発明は、図的に図示される様々な実施形態に従って、以下にさらに説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ガス流の無いガスパージ要素の第１の実施形態の長手方向断面図である。
【図２】使用中の通常のガス圧下にある、ガスパージ要素の第１の実施形態の長手方向断面図である。
【図３】ガス流の無いガスパージ要素の第２の実施形態の長手方向断面図である。
【図４】使用中の通常のガス圧下にある、ガスパージ要素の第２の実施形態の長手方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図面において、同一の、又は同様の作用部分は、同一の符号によって示されている。
【００４１】
図１及び２による耐火性セラミックガスパージ要素は、以下の特徴を示す。
【００４２】
断頭円錐台形状の耐火性セラミック本体１０は、その下部部分のみが図示されており、耐火性セラミック本体１０は、第１の（下部）端部１０ｕと上部端部（１０ｏによって図示されている）との間で、ガスパージ要素の軸方向Ａ−Ａに延在している。
【００４３】
前記軸方向Ａ−Ａでは、チャネル１２がセラミック本体１０を通じて延び、したがってセラミック本体１０は指向性気孔を特徴とする。
【００４４】
チャンバは本体１０の第１の端部１０ｕに配置され、下端部１０ｕにおいて前記本体１０の全断面に亘って延在し、金属から作られている。
【００４５】
チャンバ２０は閉止された底部２０ｂ、周壁２０ｗ、及び前記チャネル１２の延長部における開口部２０ｏを有する天井部２０ｄを備える。
【００４６】
壁部２０ｗと天井部２０ｄとの間の遷移領域において、円周状に延びる停止部材（本体停止部）２０ａが内側に示されている。
【００４７】
ガス供給管は、底部２０ｂの中間部分中に進入する。
【００４８】
前記ガス供給管３０まで所定の距離には、さらなるガス供給管４０が示されており、このガス供給管４０は、特に図２に示されているように、チャンバ２０の内部に向かって閉止されているが、同様に開放することができる。
【００４９】
前記チャンバ２０内には、耐火性セラミックプレート５０が配置されており、この耐火性セラミックプレート５０は、図１によれば前記チャンバ２０の底部２０ｂ上にあり、隙間が前記プレート５０と前記壁２０ｗとの間に円周状に存在するように寸法を決められている。
【００５０】
プレート５０はいわゆるランダム気孔、すなわち海綿状の内部構造を特徴とし、それによって前記管３０を介して流入するガスは、プレート５０の開放気孔を通じて流れる。
【００５１】
プレート５０は、前記プレート５０が前記停止部材２０ａに当接すると、プレート５０がその最も高い上部位置に達するまで、対応するガス圧下で上方に向かって押圧される（図２）。
【００５２】
図２に示されているように、その場合でさえ、所定の距離（隙間）がプレート５０の上側とチャンバ２０の天井２０ｄとの間に存在して、プレート５０を通じて空間２０ｒの中に、又はプレート５０と壁２０ｗとの間に流れたガスが、さらにそこから開口部２０ｏ及びチャネル１２を通じて、（図示しない）金属溶融物に向かって流れ続けるのを可能にする。
【００５３】
カバー／天井２０ｄ無しのチャンバが使用される場合には、プレート５０と本体１０との間の距離はノブによって達成され、これらノブは本体１０の下面から前記チャネル１２間に突出する。
【００５４】
前記プレート５０の軸方向可動性（関節）は、バー形状（棒形状）の熱素子（熱電対）によって支援され、この熱素子は前記底部２０ｂ、前記プレート５０、前記天井２０ｄ、及び前記セラミック本体１０において対応する開口部を貫通し、最終的に前記ガスパージ要素の（図示されない）上端部１０ｏまで所定の距離で終端する。
【００５５】
前記プレート５０内の開口部は、ガス圧が上昇する又は低下する際に、プレート５０が軸方向Ａ−Ａにおいて問題なく動くことができるように寸法を決められる。
【００５６】
図２は、機能位置（使用位置）におけるガスパージ設備を示し、図１はガスが中を流れない状況を示し、プレート５０は、ガス供給管３０を覆うことによって安全機能を果たしている。
【００５７】
ガス供給管４０の閉止部材（キャップ）は、ガス分配チャンバの領域において所定の温度を超えた際に、溶融するか、又は阻害されるように寸法を決めることができ、それによって冷却ガスが前記管４０を介して前記チャンバ２０の中に流れることができて、例えば侵入した金属溶融物によって生じる突然の温度上昇の場合に溶融物を凝固させる。
【００５８】
熱素子７０は、セラミック本体１０内の対応する区画における温度を測定することを可能にする。熱素子はさらに、表示の態様で、所定の損耗状態又は金属の侵入を検知するために使用することができる。
【００５９】
図３及び４による実施形態は、さらなる冷却空間６０が前記チャンバ２０に続いていることに関して、図１及び２による前記例とは異なり、この空間は‐チャンバとして‐本体１０の下端部１０ｕの断面全体に亘って延在し、ガス供給管４０は、この実施形態では開放端を有している。これは、空間６０を連続的に冷却することを可能とし、かつ同時にチャンバ２０の底部２０ｂを冷却することを可能にする。チャンバ２０と同様に、冷却空間６０は、金属箱によって画定される。
【００６０】
図３及び４では、冷却ガス用の戻り管は図示されていない。
【符号の説明】
【００６１】
１０          耐火性セラミック本体
１０ｏ        第２端部
１０ｕ        第１端部
２０          チャンバ
２０ａ        停止部材
２０ｂ        壁
２０ｒ        自由空間
３０          ガス供給ライン
５０          プレート
７０          バー
Ａ−Ａ        軸方向
【図１】
0006526794.tif 000002
【図２】
0006526794.tif 000003
【図３】
0006526794.tif 000004
【図４】
0006526794.tif 000005