<Desc/Clms Page number 1>
Klasse : 18 b 8 ÖSTERREICHISCHES PATENTAMT
EMI1.1
EMI1.2
IN OBERHAUSEN (DEUTSCHLAND) An Kippzapfen aufgehängtes metallurgisches Gefäss, insbesondere Konverter Angemeldet am 7. 0ktober 1966 (A 9426/66) ; Priorität der Anmeldung in Deutschland vom 10. November 1965 (G 45149 VIa/18b) beansprucht.
Beginn der Patentdauer : 15. Juli 1968.
Die zum Frischen von Roheisen dienenden Konverter werden nach Abschluss des Frischprozesses zum Entleeren und Neubeschicken gekippt. Das Konvertergefäss ist an Kippzapfen aufgehängt, die entweder unmittelbar oder meist an einem das Gefäss umgebenden Tragring befestigt und auf je einem ortsfesten Ständer gelagert sind. Das zum Kippen notwendige Moment wird von einem auf einen der
5 beiden Zapfen aufgekeilten Stirnrad übertragen.
Bei Grosskonvertern, d. h. bei Konvertern mit einem Fassungsvermögen von 100 t und mehr, haben sich grundsätzliche Schwierigkeiten konstruktiver Art herausgestellt, die, wie weiter unten im einzelnen erläutert wird, in den grossen und verschiedenartigen Belastungen der Zapfenbefestigung am
Konverter oder dessen Tragring begründet sind.
10 Die Erfindung strebt an, dieser grundsätzlichen Schwierigkeiten Herr zu werden, d. h. die Lagerung eines metallurgischen Kippgefässes so auszubilden, dass sich weit günstigere Beanspruchungsverhältnisse als bisher ergeben und die noch verbleibenden Beanspruchungen sich einwandfrei überblicken und rechnerisch erfassen lassen.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungegmäss darin, dass das Kippgefäss auf ortsfest 15 eingespannten Zapfen gelagert ist. Die auf diese Weise erzielte wesentliche Verbesserung wird an Hand der Zeichnungen erörtert, die einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulichen, u. zw. zeigt Fig. 1 schematisch die übliche Lagerung eines Konverters in einem Tragring mit zwei
Kippzapfen, Fig. 2 sinngemäss zu Fig. l die neue Tragringlagerung, Fig. 3 einen Querschnitt durch den
Tragring in einer Zapfenebene mit unmittelbar am Tragring befestigtem Zahnrade.
Fig. 4 einen 20 Querschnitt durch einen Wälzlagerring, Fig. 5 eine Draufsicht auf die Zapfenlagerung gemäss der Fig. 3,
Fig. 6 und 7 eine andere Ausführung sinngemäss zu den Fig. 3 und 5, Fig. 8 einen Querschnitt gemäss VIH-VIII der Fig. 6, Fig. 9 zwei weitere Abwandlungen des Wälzlagereinbaues in den Tragring.
Nach Fig. 1 stützt sich das Konvertergefäss in der üblichen Weise mit vier Pratzen, welche die Lastpfeile--P--andeuten, auf dem Tragring ab. An zwei einander diametral gegenüberliegenden 25 Stellen sind am Tragring die beiden Kippzapfen befestigt, an denen die Auflagerkräfte-A---- der beiden Ständer mit einem Hebelarm-h-angreifen.
Bei dieser herkömmlichen Ausführung sind die beiden Kipp- und Tragzapfen am Tragring meist mit Bolzen angeflanscht und mit einem Zentrieransatz versehen, der die Bolzen von Schubkräften entlasten soll.
30 Weiter greift der Zapfenflansch mit radialen Leisten in Aussparungen des Tragringes, u. zw. zur Übertragung des Kippmomentes vom Zapfen auf den Tragring und damit das Kovertergefäss.
Eine wirkliche Entlastung der Bolzen von Schubkräften hat zur Voraussetzung, dass der
Zentrieransatz in seine Bohrung mit Spannung eingesetzt, also z. B. eingeschrumpft ist. Grundsätzlich dasselbe gilt für die Drehmomentleisten. Diese Forderungen sind erfahrungsgemäss in 35 fertigungstechnischer Hinsicht umso problematischer, als bei den in Betracht kommenden Abmessungen
<Desc/Clms Page number 2>
(Zapfendurchmesser z. B. 800 mm und mehr) die beabsichtigte Zuordnung der Biegungsbeanspruchung auf die Bolzen, der Torsionsbeanspruchung auf die Drehmomentleisten und der Schubbeanspruchung auf den Zentrieransatz unbestimmt bleibt. Infolgedessen muss der Konstrukteur wohl oder übel mit einer erheblichen Unsicherheit rechnen, die ihn zu überdimensionierungen zwingt.
5 Ein solcher Behelf ist aber schon deshalb unzulänglich, weil beim Kippen des Konverters die
Lastrichtung und mithin alle Beanspruchungen sich ständig, bis zur Umkehr, ändern, so dass festigkeitsmässig die denkbar härtesten Betriebsbedingungen gegeben sind.
Im Vergleich zu Fig. 1 veranschaulicht Fig. 2 bei der erfindungsgemässen Ausführung die Auflagerkräfte-A-unmittelbar am Tragring mit den vier Einzellasten-P--. Die Auflagerkräfte 10-A--sind in diesem Falle gewissermassen um den Hebelarm-h-an den Tragring herangerückt.
Dadurch wird die Spannweite um 2h verkleinert.
Darüber hinaus sind die Zapfen an der übertragung des Kippmomentes auf das Kippgefäss nicht mehr beteiligt und haben also auch keine Torsion aufzunehmen.
Weiterhin werden die Schubkräfte vom vollen Zapfenquerschnitt aufgenommen, treten also nicht 15 an einer Befestigungsstelle des Zapfens auf. Das bedeutet ebenfalls günstigere Verhältnisse in dem Sinne, dass man entweder mit kleineren Zapfenabmessungen auskommt oder ein und demselben Zapfen eine wesentlich grössere Belastung ohne Bedenken zutrauen kann.
Da nunmehr bei Konvertern mit Tragring dieser unmittelbar auf den ortsfest eingespannten
Zapfen ruht, wird einmal das im, Bereich der Zapfen am Tragring angreifende Krempelmoment bis 20 praktisch auf Null vermindert und zum andern wegen der kleineren Stützweite das
Tragring-Biegungsmoment bei ein und derselben Belastung kleiner.
Im einzelnen zeigt Fig. 3 den Tragring der das KonvertergefâË-2-mit Abstand umgibt und der einen Kastenquerschnitt aufweist. An zwei einander diametral gegenüberliegenden
Stellen ist in der Aussenwand des Tragringes je eine Bohrung mit einem Verstärkungsring 25-3-vorgesehen, der einen Wälzlagerring --4-- aufnimmt.
Der Wälzlagerring besteht aus einem Aussenring --4a--, einem Innenring--4b- (Fig. 4) und den zwischen dem Aussen- und Innenring angeordneten Wälzkörpern --4c--. Der Innenring--4b-ist auf das abgesetzte Ende des Zapfens --5-- bis an dessen Bund --5'-- aufgeschoben. Der Aussenring --4a-- ist zwischen einem Bund --3'-- des Verstärkungsringes-3-und einem Haltering --6-- eingespannt, der gleichzeitig eine 30 den Zapfenbund-5'--umgebende Dichtung-7-aufweist. Der den Zapfen --5-- tragende Ständer --8-- ist mit dem Fundament--9--verschraubt.
Der Einbau der Lagerringe --4-- ohne Lagergehäuse in den Tragring--1--ist eine vorteilhafte Möglichkeit, welche der Erfmdungsgrundgedanke weiter bietet. Der sich aus einem solchen
Einbau ergebende Gewinn ist vornehmlich bei den für Grosskonverter notwendigen Wälzlagern 35 wesentlich, weil das Lagergehäuse eines Wälzlagers für einen Zapfen von z. B. einem Meter Durchmesser etwa das Doppelte des Wälzlagerringes selbst kostet.
Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist auf den Tragring --1-- konzentrisch zum Zapfen-5- eine Scheibe --10-- mit einem Kragen --10'-- aufgesetzt. Rippen --11-- versteifen die Scheibe - -10--, an die ein Zahnkranz --12-- angeflanscht ist.
40 Mit dem Zahnkranz kämmen zwei Ritzel-13- (Fig. 5) die über je ein Untersetzungsgetriebe --14-- von einem Motor --15-- angetrieben werden.
Somit ist also der Zahnkranz Tragring-1-befestigt. In diesem Falle bleibt der
Einfluss der Tragringdurchbiegung auf den Eingriff der Antriebsritzel --13-- in den Zahnkranz --12-- klein. Der Zahnkranz --12-- stützt sich nämlich mit seiner Scheibe --10-- auf dem
EMI2.1
nach Massgabe der Durchbiegung geneigt, nicht aber, wie es bei den bekannten Anordnungen der Fall ist, auch gehoben. Die Zahnradneigung selbst kann erfahrungsgemäss beim Erfindungsgegenstand so klein gehalten werden, dass keine empfmdliche Störung des Ritzeleingriffs zu befürchten ist.
50 Insofern ergeben sich noch bessere Verhältnisse, wenn nach den Fig. 6 bis 8 das Antriebszahnrad --12'-- auf den Zapfen--5--u. zw. zwischen dem Ständer --8-- und dem Wälzlagerring --4-- lose drehbar aufgesetzt wird. In die Nabe des Zahnrades--12'--ist eine Laufbüchse --16-- eingebaut. An Stelle einer solchen Laufbüchse kann selbstverständlich auch ein Wälzlager vorgesehen werden. Für die übertragung des Kippmomentes vom Zahnrade--12--auf den Tragring 55--1--sind an diesem zwei Verstärkungsaugne --17-- (Fig.7) mit je einem Mitnehmerbolzen --18-- vorgesehen.
Diese greifen in je eine Bohrung des Zahnrades--12'--mit einer Buchse --19-- aus Gummi od. dgl. elastischem Werkstoff ein. Das ballige Ende der Bolzen --18-- ist mit
<Desc/Clms Page number 3>
Spannung in je eine der beiden Buchsen --19-- eingesetzt. Die Buchsen--19--wirken nach Art einer biegeelastischen Kupplung, so dass sich die Bolzen --18-- beim Durchbiegen des Tragringes - zwängungsfrei relativ zum Zahnrade --12'-- einstellen können. Das Zahnrad und sein
Eingriff mit den Ritzeln --13- - bleibt dabei gänzlich unbeeinträchtigt.
5 Einen einwandfreien Sitz des Wälzlagers --4-- im Tragring --1-- gewährleistet eine kegelige
Sitzfläche. Eine solche erleichtert ausserdem die Lagermomente im Tragring. Werden die üblichen
Wälzlager verwendet, deren Aussenring --4a-- (FigA) einen zylindrischen Aussenmantel hat, dann kann man sich mit einem Zwischenring-20- (Fig. 9 oben) helfen. Dieser Zwischenring nimmt mit einer zylindrischen Innenbohrung den Wälzlageraussenring --4a-- unmittelbar auf und ist seinerseits 10 mit kegeligem Aussenmantel in den Tragring --1-- unter Spannung eingesetzt. Für den Wiederausbau des Zwischenringes (und des Wälzlagers) kann man sich einer hydraulischen Abziehvorrichtung bedienen, die eigens für die Demontage grosser Wälzlager gebaut werden.
Ein Zwischenring --20-- erübrigt sich, wenn der Aussenring --4a-- des Wälzlagers einen kegeligen Mantel aufweist und demgemäss in die Innenkegelsitzfläche des Tragringes --1-- uittelbar 15 eingespannt werden kann (Fig. 9 unten).
Die eingangs im Zusammenhang mit einem Kippkonverter geschilderten Schwierigkeiten sind grundsätzlich die gleichen wie bei andern metallurgischen Kippgefässen, z. B. bei Schlackenpfannen, die in einem Kipptragring mit Kippzapfen gelagert sind, oder Roheisenmischern, deren trommelförmiges
Gefäss auf stirnseitig angeordneten Zapfen um die Gefässlängsachse drehbar gelagert ist.
20 PATENTANSPRÜCHE :
1. An Kippzapfen aufgehängtes metallurgisches Gefäss, insbesondere Konverter, dadurch ge- 25 kennzeichnet, dass die Zapfen (5) ortsfest und in je ein am Gefäss vorgesehenes Lager (4) drehbar eingepasst sind.