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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschließen oder Öffnen einer Bodenöffnung eines Materialbunkers für einen Hochofen (Gichtverschluss)
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Gichtverschlüsse sind dem Grunde nach seit langem bekannt. Die
DE 103 27 276 A1 beschreibt beispielsweise eine Absperr- oder Gichtklappe, die dazu verwendet wird, die Beschickung eines Hochofens mit Koks und Möller zu regeln. Dazu umfasst die Vorrichtung einen Klappenteller, der zum Verschließen oder Öffnen der Bodenöffnung eines oberhalb der Gicht eines Hochofens angeordneten Materialbunkers in eine Offenstellung bzw. Schließstellung bewegbar ist. Um den Klappenteller in die gewünschte Position zu bewegen, ist üblicherweise ein Antriebsmechanismus am Klappenrand angelenkt, wodurch erreicht wird, dass der Klappenteller in Offenstellung die Strömungsöffnung im Wesentlichen vollständig frei gibt. Dabei wird jedoch der Klappenteller relativ weit von der Öffnung weggeschwenkt, so dass die Gicht des Hochofens entsprechend dimensioniert werden muss, um eine Kollision des Klappentellers mit Schüttgut zu vermeiden.
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Dieser Nachteil wird bei der Gichtklappe gemäß
DE 103 27 276 A1 dadurch vermieden, dass der Klappenteller an zwei Schwenkarmen angelenkt ist, die um parallel zueinander sich erstreckende Schwenkachsen schwenkbar gelagert sind. Dabei wird erreicht, dass sich die Randbereiche des Klappentellers bei Bewegung desselben aus der Schließ- in die Offenstellung und umgekehrt längs entgegengesetzt gerichteter Bogenbahnen bewegen.
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Die dadurch erreichte mehrfach überlagerte Kipp-Translationsbewegung des Klappentellers bewirkt eine Bewegung des Klappentellers auf einer Ortsbahn nahe der Bodenöffnung, wodurch die Gicht des Hochofens insgesamt kompakter gebaut werden kann.
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Die Führung des Klappentellers entlang der Bogenbahnen bewirkt im Bereich der Öffnung eine Relativbewegung zwischen dem Randbereich des Klappentellers und dem für den Klappenteller vorgesehenen Dichtsitz an der Bodenöffnung. Insbesondere wenn der Dichtbereich des Klappentellers am Dichtsitz der Bodenöffnung anliegt, ist eine zur Öffnungsebene parallele Relativbewegung schädlich und kann zu einem vorzeitigen Verschleiß der Dichtmittel führen.
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Aus der
EP 2 000 547 B1 ist ein Gichtverschluss bekannt, der einen antreibbaren Klappenteller aufweist, der in eine die Öffnung freigebende Offenstellung und in eine die Öffnung versperrende Schließstellung und umgekehrt bewegbar ist, wobei der Klappenteller mit einer Getriebeanordnung verbunden ist derart, daß für den Klappenteller im Bereich der Öffnung eine lineare Bewegung senkrecht zur Öffnungsebene und distal von der Öffnung eine Schwenkbewegung durchführbar ist. Die beschriebene Getriebeanordnung ist eine Viergelenkkette bzw. ein viergliedriges Drehgelenkgetriebe.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen sind mit den Nachteilen behaftet, apparativ aufwendig zu sein, viel Platz zu benötigen sowie einen hohen Dichtmittelverschleiß oder einen hohen Wartungsaufwand bei der Getriebeanordnung aufzuweisen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Gichtverschluss bereitzustellen, der die genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Bereitstellung einer Vorrichtung zum Verschließen oder Öffnen einer Öffnung eines oberhalb der Gicht eines Hochofens angeordneten Materialbunkers (11) mit einem antreibbaren Klappenteller (12), der in eine die Öffnung freigebende Offenstellung und in eine die Öffnung versperrende Schließstellung und umgekehrt bewegbar ist, wobei der Klappenteller (12) im ersten Bewegungsabschnitt des Öffnungsvorgangs etwa normal vom Dichtungssitz abhebt und im weiteren Verlauf des Öffnungsvorgangs eine mit wachsendem Hub mit zunehmender Steilheit verlaufende Drehbewegung vollführt.
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Der Klappenteller (Dichtklappe) befindet sich vorzugsweise an der Bodenöffnung eines Materialbunkers (11) an einem erfindungsgemäßen Gichtverschluss eines Hochofens.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform befindet sich der Klappenteller (Dichtklappe) an der oberen Öffnung eines Materialbunkers (11) für einen Hochofen, wobei beide Ausführungsformen erfindungsgemäß kombiniert werden können.
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Durch diesen Bewegungsablauf wird bewirkt, dass der Klappenteller jeweils normal unter Vermeidung tangentieller Bewegungskomponenten auf den Dichtungssitz aufgelegt und von ihm abgehoben wird, so dass die Dichtungen nur geringem Verschleiß unterworfen sind und eine gute Abdichtung über lange Zeiten erhalten wird.
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Die vorliegende Erfindung weist insbesondere folgende Vorteile im Vergleich zu vorbekannten Gichtverschlüssen auf:
- • Die Antriebswelle des erfindungsgemäßen Gichtverschlusses kann durchgehend, außerhalb des Strömungskanals für das Material, gestaltet werden. Der beispielsweise gemäß der Lehre der EP 2 000 547 B1 notwendige, aufwendig mehrfach gekröpft und gebogene Betätigungshebel (15) entfällt.
- • Der Bewegungsablauf erfolgt gegenüber den Lösungen aus dem Stand der Technik harmonischer und gleichförmiger. Vor allem ist die Bewegung vor dem Erreichen der Offenstellung langsamer und es kann daher auf den Endanschlag oder einen servo- bzw. proportionalgesteuerten Hydraulikantrieb verzichtet werden.
- • Beim Öffnungsvorgang schwenkt der Klappenteller näher am Dichtritz vorbei. Daher kann der benötigte Raum vor dem Dichtsitz kleiner gestaltet werden. Die gesamte Anlage kann aus diesem Grund kompakter gestaltet werden.
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Die Getriebeanordnung umfasst einen Tellerhebel, der ortsfest und voneinander beabstandet angeordnete Drehachsen (17, 18) aufweist. Der Tellerhebel weist einen starr mit dem Klappenteller verbundenen ersten Arm (16) und einen durch eine der Drehachsen drehbar gelagerten zweiten Arm (15) auf, wobei der erste und zweite Arm durch zwei Drehgelenke (19, 22) gekoppelt sind. Eine derartige Getriebeanordnung führt zu einer besonders kompakten Bauweise, die ein im Wesentlichen reibungsfreies Anpressen bzw. Abheben des Klappentellers auf oder vom Dichtsitz der Öffnung ermöglicht.
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Bei einer bevorzugten Ausgangsform sind das erste und zweite Drehgelenk in der Schließstellung auf einer gemeinsamen senkrechten Achse angeordnet.
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Die ortsfesten Drehachsen können, bezogen auf eine senkrechte Achse, versetzt angeordnet sein. Durch die versetzte Anordnung der Drehachsen ergeben sich unterschiedliche Schwenkradien für die beiden Arme des Tellerhebels, so dass auf einfache Weise eine optimierte Bewegungsbahn des Klappentellers nahe am Gehäuse der Öffnung bzw. des Materialbunkers bewirkt wird.
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Ferner wird die Vorrichtung im Zusammenhang mit einem Hochofen beansprucht sowie ein Verfahren zum Verschließen oder Öffnen der Öffnung eines oberhalb der Gicht eines Hochofens angeordneten Materialbunkers.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten unter Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Die Beispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, ohne sie jedoch darauf einzuschränken:
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In den Zeichnungen (Figuren) zeigen
- 1a: einen Querschnitt durch eine Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel mit einem Klappenteller in Schließstellung und Offenstellung. Die Schwenkbewegung des Klappentellers wird durch einen Pfeil dargestellt. Klappenteller und Tellerhebel sind in der Schließstellung mittels durchgezogener Linien, in der Offenstellung mittels unterbrochener Linien dargestellt.
- 1b: die Vorrichtung gemäß 1a mit dem Klappenteller in Schließstellung.
- 1c: die Vorrichtung gemäß 1a mit dem Klappenteller in Offenstellung.
- 2a: einen Querschnitt durch eine Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gemäß 1a.
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Die 1a - 1c und 2a zeigen eine Gichtklappe mit einem Klappenteller 12, der zum Verschließen oder Öffnen einer Bodenöffnung eines oberhalb der Gicht eines Hochofens angeordneten Materialbunkers 11 vorgesehen ist. Durch Öffnen des Klappentellers 12 wird Schüttgut, insbesondere Erze und Möller durch die Bodenöffnung in die Gicht des Hochofens geleitet. In der Schließstellung ist die Bodenöffnung gasdicht durch den Klappenteller 12 verschlossen. Die Bodenöffnung ist an der Unterseite eines Trichters angeordnet, der mit dem Materialbunker 11 verbunden ist. Für den gasdichten Verschluss der Bodenöffnung ist an deren Öffnungsrand ein Dichtsitz 24 mit Dichtelementen vorgesehen. Wie in 1a zu erkennen, ist am Klappenrand des Klappentellers 12 umlaufend eine korrespondierende Dichtfläche 25 vorgesehen, die in der Schließstellung des Klappentellers 12 mit dem Dichtsitz 24 dichtend zusammenwirkt.
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Der Klappenteller 12 ist in eine Schließstellung (1a, 1b, 2a) und in eine Offenstellung (1a, 1c) bewegbar, wobei der Klappenteller 12 in der Offenstellung in einem Raum zwischen dem Trichter und dem Gehäuse der Gicht und somit außerhalb der Fluidströmung angeordnet ist.
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Der Tellerhebelarm 16 ist U-förmig ausgebildet und untergreift den Klappenteller 12. Der Tellerhebelarm 16 ist fest mit dem Klappenteller 12 verbunden und bildet mit diesem eine starre Einheit. Dabei greift der Tellerhebel mittig am Klappenteller 12 an, wodurch eine zentrische Einleitung der Anpresskraft in den Klappenteller 12 und somit ein gleichmäßiger Anpressdruck erreicht wird.
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Das Drehgelenk 19 verbindet die beiden Arme (15, 16) des Tellerhebels.
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Wie in 2 dargestellt, ist der Antrieb 14 bevorzugtermaßen platzsparenderweise nur auf einer Seite der Getriebeanordnung vorgesehen.
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Der Tellerhebel weist einen ersten Arm 16 und einen zweiten Arm 15 auf, wobei der erste Arm 16 starr mit dem Klappenteller 12 verbunden ist. Der erste Arm 16 ist U-förmig ausgebildet und auf beiden Seiten der Bodenöffnung durch ein zweites Drehgelenk 22 mit dem zweiten Arm 15 gelenkig gekoppelt. Der zweite Arm ist durch die ortsfest angeordnete Drehachse 18 drehbar gelagert und mit dem Gehäuse verbunden.
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In der Schließstellung ist das zweite Drehgelenk 22 des Tellerhebels auf der Mittellinie und somit auf derselben senkrechten Linie angeordnet, wie das erste Drehgelenk 19 des Tellerhebels.
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Die beiden Drehgelenke 19, 22 sind bezogen auf die Bodenöffnung ortsvariabel angeordnet Die Getriebeanordnung ist auf beiden Seiten der Bodenöffnung im Wesentlichen analog ausgebildet.
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Beim Öffnen des Klappentellers 12 hebt dieser im ersten Bewegungsabschnitt des Öffnungsvorgangs etwa normal vom Dichtungssitz ab und vollführt im weiteren Verlauf des Öffnungsvorgangs eine mit wachsendem Hub mit zunehmender Steilheit verlaufende Drehbewegung. Durch diesen Bewegungsablauf wird bewirkt, dass der Klappenteller jeweils normal unter Vermeidung tangentieller Bewegungskomponenten auf den Dichtungssitz aufgelegt und von ihm abgehoben wird, so dass die Dichtungen nur geringem Verschleiß unterworfen sind und eine gute Abdichtung über lange Zeiten erhalten wird. Die anschließende Kippbewegung wird im Allgemeinen so weit geführt, dass die Ebene des Klappentellers normal auf der des Dichtsitzes steht.
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Zum Schließen der Bodenöffnung erfolgt der für die Öffnung beschriebene Ablauf in umgekehrter Reihenfolge
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Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als Erfindung wesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Materialbunker
- 12
- Klappenteller
- 14
- Antrieb
- 15
- zweiter Arm des Tellerhebels
- 16
- erster Arm des Tellerhebels
- 17, 18
- Drehachsen
- 19
- Drehgelenk
- 22
- Drehgelenk
- 24
- Dichtsitz
- 25
- Dichtfläche
- 26
- Gehäuse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10327276 A1 [0002, 0003]
- EP 2000547 B1 [0006, 0013]
