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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine feuerfeste Verschlussplatte
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Feuerfeste
Verschlussplatten weisen üblicherweise
einen äußeren metallischen
Rahmen auf, der mit einem Antrieb und einer Führung zusammenwirkt. Im Innenbereich
des Rahmens ist ein Einsatz aus Feuerfest-Material angeordnet, der
im Gebrauch einem Verschleiß unterliegt.
Bei konventionellen Verschlussplatten wird das Feuerfest-Material
unmittelbar in den äußeren metallischen
Rahmen eingegossen und dort verfestigt. Nach dem Ende der Nutzungsdauer
muss das Feuerfest-Material aufwendig aus dem Rahmen entfernt werden.
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Bei
anderen bekannten Verschlussplatten ist ein äußerer Rahmen mit einer Spannvorrichtung
versehen, die einen vorkonfektionierten feuerfesten Einsatz aufnehmen
kann. So soll erreicht werden, dass nach dem Ende der Standzeit
des Einsatzes der Rahmen einfach geöffnet werden kann, worauf der verbrauchte
Einsatz entfernt und ein neuer, baugleicher Einsatz eingesetzt werden
kann.
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Diese
technische Lösung
ist in einer Ausführungsform
aus der
EP 1437186
A1 bekannt, die auf dieselbe Anmelderin zurückgeht.
Hier ist der äußere Rahmen
mit einem Scharnier versehen und kann nach Art einer Schelle um
den Einsatz gespannt werden.
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Der
gattungsgemäße Stand
der Technik ist aus der europäischen
Patentschrift
EP 1276579
B1 bekannt. Bei dieser technischen Lösung wird ein geschlossener äußerer Rahmen
verwendet, der in einem mittigen Bereich eine Öffnung zur Aufnahme des feuerfesten
Einsatzes aufweist. Die Öffnung
ist größer als
der Einsatz selbst. Der Einsatz wird in der Öffnung durch einen etwa hufeisenförmigen Bügel gespannt,
der in der Ebene des Einsatzes gegen den Einsatz gedrängt wird
und der mit seinen beiden freien Endbereichen keilförmig in
den Spalt zwischen dem Einsatz und dem äußeren Rahmen eingreift und so
den Einsatz in dem Rahmen verklemmt. Der Bügel ist federelastisch, so
dass er sich unter dem Einfluss einer Spannschraube aufweiten kann
und an beide Bauelemente gleichzeitig anlegen kann.
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In
einem Bereich zwischen den Punkten, die mit dem hufeisenförmigen Bügel in Anlage
kommen, ist der feuerfeste Einsatz nicht eingespannt. In der Praxis
ergibt sich hierbei das Problem, dass der Einsatz reißen kann
und der nicht eingespannte Bereich verlagert werden kann, so dass
sich dort Spalte von erheblicher Größe ergeben können, durch
die flüssiges
Metall austreten kann.
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Es
ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verschlussplatte
mit einem äußeren umlaufenden
Rahmen zu schaffen, die einen auswechselbaren, konfektionierten
Einsatz auf weist, wobei der Einsatz im Falle eines Bruchs des Feuerfest-Materials eine geringere
Spaltbildung verhindert.
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Diese
Aufgabe wird von einer Erfindung mit dem Merkmal des Anspruchs 1
gelöst.
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Weil
der Spannkeil in der Spannstellung quer zu seiner Bewegungsrichtung
ein seitliches Spiel gegenüber
dem Grundkörper
aufweist, kann der keramische Einsatz formschlüssig über einen großen Teil seines
Umfangs gespannt werden, ohne dass es zu einer statischen Überbestimmung
der Anordnung kommt. Die Gefahr von Spannungsrissen wird dadurch
ebenso verringert wie die Gefahr der Spaltbildung nach einem eventuellen
Riss in dem Einsatz.
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Der
Einsatz kann bei einem geringen Hub des Spannkeils eingesetzt werden,
wenn die Spannöffnung
in einem mittigen Bereich ihre größte Erstreckung quer zu der
Bewegungsrichtung aufweist und Spannflächen zur Halterung des Einsatzes
vorgesehen sind, die ausgehend von dem mittigen Bereich sich einander
annähern.
Insbesondere ist vorteilhaft, wenn je zwei benachbarte Spannflächen an
ihrem dem mittigen Bereich fernen Ende einen Abstand voneinander
aufweisen, der nicht mehr als 60% des Abstandes ihrer beiden dem
mittigen Bereich nahen Enden beträgt.
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Eine
umfassende Einspannung des Einsatzes von mehr als 50% und vorzugsweise
mehr als 70% des Umfangs wird möglich,
wenn die Spannflächen
dem äußeren Umfang
des Einsatzes angepasst sind.
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Der
Einsatz kann in Vertikalrichtung sicher gehalten und präzise positioniert
werden, wenn die Spannflächen
ein konkaves Profil aufweisen, welches über ihre Längserstreckung im wesentlichen konstant
ist.
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Der
Spannkeil kann dauerhaft und unverlierbar in dem Grundkörper gelagert
werden, wenn der Spannkeil an seinen beiden dem Grundkörper zugewandten
Seiten jeweils eine in Bewegungsrichtung verlaufende und quer zu
der Bewegungsrichtung offene Nut aufweist, die mit einem entsprechenden Steg
des Grundkörper
als Lager und Führung
zusammenwirkt. Vorteilhaft für
die Montage ist es, wenn wenigstens eine Nut des Spannkeils zumindest
einseitig von einer plattenförmigen,
lösbar
mit dem Spannkeil verbundenen Nutenwand begrenzt ist.
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Eine
bevorzugte Bemaßung
auch unter Berücksichtigung
der thermischen Belastung wird darin gesehen, dass der Spannkeil
in dem Grundkörper quer
zu der Bewegungsrichtung ein Lateralspiel von 0,3 bis 0,6 mm aufweist.
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Eine
vorteilhaft kompakte räumliche
Anordnung wir dmöglich,
wenn die Bewegungsrichtung des Spannkeils mit der Bewegungsrichtung
der Verschlussplatte bei einem Hub zusammenfällt.
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Die
Einspannung des Einsatzes wird vereinfacht, wenn der Einsatz eine
obere und eine untere Gleitfläche
aufweist und dass zwischen den Gleitflächen an dem äußeren Umfang
Schmalseiten ausgebildet sind, wobei die Schmalseiten auf mehr als
50% der Umfangslänge
des Einsatzes eine konvexe Außenkontur
aufweisen, insbesondere wenn die Schmalseiten in einem Winkel von
10° bis
30° abgefast
sind oder wenn die Schmalseiten abgerundet sind.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
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1:
eine erfindungsgemäße Verschlussplatte
in einer Draufsicht;
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2:
den Spannkeil der Verschlussplatte aus 1 in einer
Draufsicht;
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3:
den Spannkeil gemäß 2 in
einer Stirnansicht; sowie
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4:
einen Querschnitt durch einen Endbereich des Spannkeils gemäß 2 entlang
der Linie A-A.
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Die 1 zeigt
eine erfindungsgemäße feuerfeste
Verschlussplatte in einer Draufsicht. Die Verschlussplatte weist
einen äußeren Rahmen 1 auf,
in den ein Einsatz 2 eingesetzt ist. Der Rahmen selbst ist
aus einem Grundkörper 3 und
einem innerhalb des Grundkörpers
verschieblich gelagerten Spannkeil 4 zusammengestellt.
Der Spannkeil 4 ist in einer Bewegungsrichtung 5 in
dem Grundkörper 3 beweglich,
die mit einem Doppelpfeil veranschaulicht ist.
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Der
Einsatz 2 ist aus einem feuerfesten, keramischen Material
gefertigt. Er weist eine obere sichtbare Gleitfläche 6 und eine dazu
parallele, in der 1 nicht sichtbare Gleitfläche 7 auf.
Etwa in der Mitte des Einsatzes ist eine kreisrunde Durchflussöffnung 8 vorgesehen,
durch die in Betrieb die Schmelze hindurchtreten kann.
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Der
Einsatz ist achteckig ausgebildet und an seinem äußeren Umfang mit Schmalseiten 11, 12, 13, 14 versehen.
Die Schmalseiten verbinden die obere Gleitfläche 6 und die dazu
parallele untere Gleitfläche 7 und
weisen somit eine konstante Höhe senkrecht
zur Zeichenebenen auf.
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Die
Schmalseiten 11 sind ebenso wie die Schmalseiten 13 länger als
die (kurzen) Schmalseiten 12 und 14. Die Längserstreckung
des Einsatzes in Richtung der Bewegungsrichtung 5 ist größer als diejenige
quer zu der Bewegungsrichtung 5.
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Weiter
sind die Schmalseiten 11 bis 14 in diesem Ausführungsbeispiel
mit einer symmetrischen Fase von 15° versehen.
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Der
Grundkörper 3 des
Rahmens 1 weist an einem in Bewegungsrichtung liegenden
Ende eine Kupplungsvorrichtung 20 auf, die für einen
nicht dargestellten Antrieb in den betreffenden Schieberverschluss
eingerichtet ist.
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An
seinen parallel zur Bewegungsrichtung 5 verlaufenden Seiten
ist der Rahmen 1 mit Führungsnuten 21 versehen,
die den Rahmen bei einem Arbeitshub innerhalb des Schieberverschlusses
füh ren. An
dem gegenüberliegenden
freien Ende ist der Rahmen 1 ebenfalls geschlossen und
weist eine durchgehende Gewindebohrung 22 auf, in der eine
Druckschraube 23 derart angeordnet ist, dass sie in der
Bewegungsrichtung 5 verlagerbar ist. Der Grundkörper 3 des
Rahmens 1 ist umlaufend geschlossen ausgeführt. Er
begrenzt einen Innenraum 24, der den Spannkeil 4 sowie
den Einsatz 2 aufnimmt. Zu diesem Zweck ist der Grundkörper mit
zwei Spannflächen 25 versehen,
die in der 1 parallel zu den Schmalseiten 13 des
Einsatzes 2 verlaufen. Die Spannflächen 25 haben eine
geringfügig
längere
Erstreckung als die Schmalseiten 13 und sind im Wesentlichen
mit dem negativ Profil zu der Fase der Schmalseiten 13 versehen.
An der gegenüberliegenden
Seite des Innenraums 24 sind parallel zu den Führungsnuten 21 von
dem Innenraum her Führungsstege 26 vorgesehen,
die in Längsrichtung
parallel zu der Bewegungsrichtung verlaufen und die durch Abtragung
von Material von der Oberseite und der Unterseite her ausgeformt
sind.
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Die
Führungsstege 26 tragen
den Spannkeil 4, der entsprechende seitliche Nuten aufweist,
in die die Führungsstege 26 eingreifen.
Der Spannkeil 4 ist auf den Stegen 26 in der Bewegungsrichtung 5 verschieblich
gelagert, und zwar durch Drehung der Spannschraube 23,
die mit Spannstiften 27 drehbar, aber in Bewegungsrichtung 5 zugfest
in dem Spannkeil 4 gelagert ist.
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Der
Spannkeil 4 ist in der 2 in einer
genaueren Darstellung veranschaulicht.
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Der
Spannkeil 4 ist ein im Wesentlichen plattenförmiges Bauelement
mit einer Basis 30, die sich quer zu der Bewegungsrichtung 5 erstreckt
und die in ihrer Mitte eine der Spannschraube 23 zugewandte Sackbohrung 31 trägt. Zwei
quer zu der Sackbohrung 31 verlaufende Durchgangsbohrungen 32 sind
für die Spannstifte 27 vorgesehen.
Seitlich mündet
die Basis 30 in zwei sich Keilförmig verjüngende Abschnitte 33, die
in der Bewegungsrichtung 5 von der Basis 30 wegweisen.
Die Abschnitte 33 sind an ihrer Oberseite und ihrer Unterseite
im Wesentli chen Plan. Die Schmalseiten umfassen jeweils eine in
einem spitzen Winkel zu der Bewegungsrichtung 5 verlaufende Spannfläche 34,
die konkav ausgebildet ist und ebenso wie die Spannfläche 25 des
Grundkörpers
im Wesentlichen das Negativprofil der profilierten äußeren Schmalseiten 11, 13 des
Einsatzes aufweist. Die äußeren Seitenflächen der
Abschnitte 33 sind mit Nuten 35 versehen, die
seitlich quer zu der Bewegungsrichtung 5 offen sind. Die
Nuten werden an ihren Oberseiten von zwei aufgeschraubten Platten 36 begrenzt.
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Der
Aufbau der Nuten ist in der 3 näher dargestellt.
Die 3 zeigt eine Ansicht des Spannkeils aus 2 in
einer um 90° verschränkten Darstellung.
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Die
Nuten 36 an der bezüglich
der Bewegungsrichtung 5 linken und rechten Seite des Spannkeils 4 sind
von einem Nutengrund 37 und Nutenwandungen 38 begrenzt.
Dabei bildet die mit dem Spannkeil 4 lösbar verschraubt Platte 37 jeweils
eine der beiden Nutenwandungen. Die Nuten 35 wirken im Sinne
einer Führung
und eines Kleidlagers mit den Stegen 26 des Grundkörpers 3 zusammen.
Die Platten 36 sind abnehmbar, um den Spannkeil 4 in
den ansonsten starren und umlaufend geschlossenen Grundkörpern 3 des
Rahmens 1 einsetzen zu können.
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Zwischen
den Grundkörper 3 und
insbesondere dem Steg 26 und dem Nutengrund 37 beziehungsweise
den äußeren Stirnseiten 39,
die parallel zu dem Nutengrund 37 verlaufen, ist ein Lateralspiel von
insgesamt etwa 0,5mm vorgesehen.
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Die 4 zeigt
schließlich
einen Querschnitt durch den Abschnitt 33 entlang der Linie
A-A aus 2. Der Winkel α, der in
diesem Ausführungsbeispiel
und in der Zeichnung rund 15° beträgt, ist
der Neigungswinkel der konkaven Innenkontur der Spannfläche 34 und
dieser Neigungswinkel entspricht dem Neigungswinkel der konvexen äußeren Struktur
des Einsatzes 2 im Bereich der Schmalseiten A11, 13. Mittig
zwischen den beiden geneigten Schenkeln der Spannfläche 34 ist
eine senkrecht eingestochene Nut 40 vorgesehen. Diese Nut
dient in der Praxis der Aufnahme der bruchempfindlichen äußeren Kante
der Spannflächen 11, 13 des
Einsatzes 2.
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Bei
der Vorbereitung zur Benutzung der Verschlussplatte 1 wird
zunächst
der Spannkeil 4 mit abgenommenen Platten 36 auf
die Stege 26 aufgelegt. Die Nut 35 wird durch
Aufschrauben der beiden Platten 36 vervollständigt, so
dass der Spannkeil 4 in dem Grundkörper 3 in der Bewegungsrichtung 5 beweglich
gelagert ist. Die Spannschraube 23 wird dann in die Gewindebohrung 22 eingesetzt,
so dass sie mit ihrem freien Ende in die Sackbohrung 31 des Spannkeils 4 eingreifen
kann. Zwei Spannstifte 27 werden dann in die Durchgangsbohrung 32 eingetrieben,
wobei sie Hinterschneidungen der Spannschraube 23 erfassen,
so dass die Spannschraube zugfest in der Sackbohrung 31 fixiert
ist.
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Der
Spannkeil 4 wird dann in seine in der 1 äußerst linke
Stellung verfahren. So dann wird ein Keramikeinsatz 2 aus
einem geeigneten feuerfesten Material in den Innenraum zwischen
den Spannflächen 34 des
Spannkeils 4 und den Spannflächen 25 des Grundkörpers 3 eingelegt.
Dieser Einsatz 2 ist mit einer zu den Spannflächen kompatiblen
Außenkontur
versehen, so dass er in der vertikalen Richtung selbsttätig zentriert
wird. So dann wird durch Drehung der Spannschraube 23 der
Spannkeil 4 in der Bewegungsrichtung 5 gegen den
Einsatz 2 gedrängt,
wobei die Spannflächen 25, 34 in
feste, flächige
Anlage mit den Schmalseiten 11, 13 des Einsatzes 2 kommen.
Der Einsatz 2 wird auf diese Weise über einen überwiegenden Teil seiner Umfangsfläche fest
eingespannt und insbesondere in der vertikalen Richtung durch die
Kontur der Schmalseiten fixiert. Die freibleibenden Schmalseiten 12 und 14 stellen
einen weniger als hälftigen
Anteil am äußeren Umfang des
Einsatzes 2 dar. Der Abstand der nicht gespannten Schmalseiten 12 und 14 zu
dem Grundkörper
beträgt
etwa 1 bis 2 mm, im Bereich der Druckschraube rund 7 mm. Auch die
begrenzt den möglichen
Spielraum von Bruchstücken,
sich seitlich zu verlagern.
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Das
seitliche Spiel zwischen dem Spannkeil 4 und den Grundkörpern 3,
das in diesem Ausführungsbeispiel
zwischen 0,3mm und 0,5mm beträgt, sorgten
dafür,
dass sich der Spannkeil 4 an eventuelle Toleranzen des
Einsatzes 2 anpassen kann, ohne durch die äußere Führung im
Bereich der Stege 26 in der seitlichen Bewegung eingeschränkt oder
gar eingeklemmt zu werden. So wird eine statische Überbestimmung
der Verschlussplatte beim Spannen des Einsatzes 2 wirkungsvoll
verhindert. Die Spannkraft und die Lebensdauer des Einsatzes 2 werden
hierdurch positiv beeinflusst. Dies gilt insbesondere unter Einfluss
der mechanischen Kräfte
und der Wärmeausdehnung,
die die Verschlussplatte 1 in Betrieb erfährt.
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Ein
eventuelles Reißen
des Einsatzes 2 kann nicht zu einer nennenswerten Rissbildung
führen, durch
die flüssiges
Metall in erheblichem Maße
austreten könnte,
denn die freiwerdenden Teile des Einsatzes 2 sind durch
die Spannung entlang eines erheblichen Teils des äußeren Umfangs
(mehr als 50% der Umfangsfläche)
und durch die vertikale Fixierung durch die oben erwähnte Außenkontur
der Umfangsfläche
so fixiert, dass sie sich nicht verlagern können. Die Verschlussplatte 1 bleibt
auch bei einem in Betrieb auftretenden Riss dicht.