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Stützrollenlagerung für einen Drehofen, insbesondere für einen drehbaren
Konverter zur Stahlgewinnung Die Erfindung bezieht sich auf eine Stützrollenlagerung
für einen Drehofen, insbesondere für einen drehbaren Konverter zur Herstellung von
Stahl aus Roheisen, der in einem kippbaren Gestell angeordnet ist, in dem auf Stützrollenpaaren
ein mit Laufringen versehener Ofenkessel um seine Längsachse drehbar gehalten ist.
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Bei bekannten derartigen Lagerungen für Drehöfen sind die Stützrollenpaare
mit ihren Lagerschilden in einer Ebene schwenkbar angeordnet, so daß theore>-tisch
stets bei-de Rollen auf den Laufringen abrollen. Es treten jedoch insbesondere
bei geneigten Stellungen häufig axiale Verschiebungen auf und auch Wärmespannungen;
eine ungenaue Bearbeitung und/oder Verschleiß können dazu führen, daß die Laufringe
keine zylindrischen Flächen mehr aufweisen. In allen solchen Fällen werden die Stützrollen
stark abgenutzt und die Stützrollenachsen unerwünschten Querkräften ausgesetzt und
unter Umständen auch beschädigt.
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Diese Nachteile werden bei einer Stützrollenlagerung nach der Erfindung
dadurch vermieden, daß jedes Stützrollenpaar in einem Lagergehäuse angeordnet ist,
welches seinerseits im Kippgestell in einer kugeligen Lagerung gehalten ist, deren
Kugelmittelpunkt gegenüber dem Kippgestell festliegt. Dank der kugeligen Lagerung
ihrer Gehäuse wird ermöglicht, daß die Stützrollen sichdem jeweiligen Zustand der
Laufringe automatisch anpassen, so daß ihre Abnutzung auf ein Minimum beschränkt,
die Störungsanfälligkeit der Lagerung entscheidend herabgesetzt und ihre Lebensdauer
erhöht wird.
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Eine erfindungsgemäße kugelige Lagerung der Stützrollengehäuse kann
in verschiedener Weise ausgebildet sein. So ist z. B. nach der Erfindung vorgesehen,
am Gehäuse jeweils einen kalottenförinigen Zapfenkörper in eine fest am Kippgestell
angeordnete entsprechende Kugelpfanne eingreifen zu lassen, wobei der Kugelmittelpunkt
durch den Schnittpunkt der Symmetrieebene zwischen den beiden Stützrollen eines
Paares mit der Verbindungslinie der Achsmitten beider Rollen bestimmt ist.
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Ferner kann zweckmäßig am Lagergehäuse eines Rollenpaares ein elektrischer
Antriebsmotor für die Rollen vorgesehen werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen, und zwar
zeigt F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen Drehofen, der in seiner
aufrechten Stellung gezeigt ist, F i g. 2 einen Schnitt nach Linie II-II
der F i g. 1,
wobei der Ofen in seiner waagerechten Stellung gezeigt ist,
F i g. 3 einen Schnitt in größerem Maßstab nach Linie III-III der F i
g. 1,
F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der F i
g. 2, F i g. 5 im Schnitt eine Seitenansicht eines Teils der Ausführungsform
nach den F i g. 1 bis 4 nach Linie V-V der F i g. 6,
F i
g. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI der F i g. 5
und F i
g. 7 eine Endansicht eines Teils einer abgewandelten Ausführungsform.
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Bei der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 6
besteht
der Ofen aus einer zylindrischen Stahlbirne 1,
die mit einem hitzebeständigen
Material 2 ausgekleidet und in einem Mantel 3 herausnehmbar angeordnet ist,
der aus drei Abschnitten 4, 5, 6 besteht, wobei der Abschnitt
5 vier im Abstand voneinander Angel ordnete, getrennte Teile besitzt, die
an seinem Umfang verteilt angeordnet und an den entsprechenden Teilen der Abschnitte
4, 6 befestigt sind. Die Birne ist - wie F i g. 1 zeigt
- an ihrem unteren Ende geschlossen und an ihrem oberen Ende mit einer axialen
öffnung 7 versehen. Die Birneneinheit 1, 2, 3
ist so angeordnet,
daß sie um ihre Achse in einem zylindrischen Rahmen 8 drehbar ist, der den
größten Teil der Länge der Birne umgibt. Der Rahmen 8 ist so angebracht,
daß er um waagerechte Lagerzapfen 9
kippbar ist, die in festen Lagern (nicht
gezeigt) angeordnet
sind, die ihrerseits auf einer Achse liegen,
die die Längsachse der Birneneinheit in einem Abstand von etwas mehr als einem Viertel
der Länge der Birne von ihrem geschlossenen Ende schneidet. Ein nicht gezeigter
Motor bewirkt über einen entsprechenden Mechanismus die Kippbewegung des Rahmens
8
und der Birneneinheit 1, 2, 3 in die verschiedenen Betriebsstellungen,
wie z. B. die Beladestellung, inder die Achse der Birne in einem Winkel von
100 zur Horizontalen liegt, eine Raffinationsstellung, in der dieser Winkel
151 20' beträgt, eine Ausschlackstellung, in der die Achse 100 unter
der Horizontalen liegt, und eine Entnahmestellung bei waagerecht liegender Birnenachse;
in-allen diesen Stellungen befindet sich die öffnung der Birne auf der einen Seite
der Vertikalen. Ferner gibt es eine AbstichsteRung, in der die Birne aus ihrer waagerechten
SteRung und -über die senkrechte Stellung um 1900 geschwenkt wird, und schließlich
in eine Stellung, in der die Birne so umgekippt wird, daß ihre Achse senkrecht verläuft,
um Materialreste aus der Birne entfernen #md die Birne 1 herausnehmen zu
können. Zumindest ., wird die Birneneinm der Raffinationsstellung heit
1, 2, 3 mittels zweier vom Rahmen 8 getragener Motoren, die
über die nachstehend beschriebene Vorrichtung auf die Birne bzw. deren Halterang
einwirken, um ihre Achse geschwenkt.
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Die Birne ist mit zwei an ihrem Umfang angebrachten und einander gleichen
Schienen 11, 12 versehen, die Teile der zuvor erwähnten Abschnitte 4,
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bilden und jeweils nahe an den Enden der Birne 1
angeordnet
sind. Wenn sich die Birne in der Raff!-nationsstellung und in den anderen, dieser
Raffinationssstellung nahe liegenden Stellungen befindet, ruht jede dieser Schienen
11, 12 auf zwei Antifriktionslagem 14 bzw. 13 (F i g. 4). Die
beiden Antifriktionslager in jedem Paar 13 oder 14 sind um 800 zueinander
um die Achse des Rahmens 8 und ferner um das gleiche Stück auf entgegengesetzten
Seiten der senkrechten, durch die Achse verlaufenden Ebene versetzt. Jedes Antifriktionslager
(s. F i g. 5
und 6) besteht aus zwei parallelen Rollen
15 mit gleichförmigem Querschnitt, die normalerweise waagerecht liegen. Die
Rollen sind mit Drehzapfen 16 versehen, die in Lagern 17 in den gegenüberliegenden
Wandungen eines Gehäuses 18 angebracht sind, durch dessen offene Oberseite
mit einem Großteil ihres zylindrischen Umfangs die Rollen 15 hindurchragen,
und diese Rollen gegen die Schienen 11 bzw. 12 anliegen.
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Das Gehäuse 18 besitzt am Umfang der Birne, d. h. in
der Richtung senkrecht zur Rollenachse, eine größere Abmessung als in der Richtung
parallel zur Rollenachse, obwohl Zwischenräume 19 in den Seitenwandungen
des Gehäuses, das die gesamte Länge der Rollen 15 übergreift, ausgebildet
sind, durch die die diametral gegenüberliegenden seitlichen Abschnitte des Umfangs
der beiden Rollen hindurchragen. Die beiden Rollen besitzen einen geringen
Ab-
stand voneinander, doch erstreckt sich zur Verstärkung des Gehäuses
18 ein Steg 20 senkrecht zur Ebene der Rollenachsen vom Boden des Gehäuses
18
nach oben bis zu einem Punkt, der unmittelbar über der Ebene der Rollenachsen
liegt.
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In der Mitte des Bodens eines jeden Gehäuses 18
ist ein kreisförmiges
Lagerglied 21 angeordnet, das eine konvexe sphärische Lagerfläche bildet, die gegen
eine in einem kreisförmigen und von einer Halterung 23 getragenen Lagerglied
22 ausgebildete konkave sphärische Fläche (als Teil einer Gelenkschale) anliegt.
Die Achse des konkaven Teils 22 schneidet die Achse des Rahmens 8 in senkrechter
Richtung und die Halterung 23 ist in einem Teil des Rahmens 8 angeordnet.
Der Mittelpunkt C der beiden sphärischen Flächen der Glieder 21, 22 liegt
in der Ebene durch die Rollenachsen, und zwar in der Mitte zwischen den Achsen und
im gleichen Abstand von den Enden der Rollen.
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Das Gehäuse oder der Rahmen wird ferner durch zwei weitere Paare von
sphärischen Lagern 24, 25
und 26, 27 in seiner Lage gehalten. Hierbei
besitzen die beiden konkaven Teile 24, 26 eine gemeinsame Achse, die parallel
zur Achse der Rollen verläuft und durch den Mittelpunkt C der erstgenannten
sphärischen Flächen der Glieder 21, 22 geht. Die Krümmungsradien aUer drei Paare
von sphärischen Flächen sind gleich, und ihre Wölbung ist die gleiche. Bei den beiden
zusätzlichen Paaren von sphärischen Lagern 24, 25 und 26, 27 sind
die konvexen Teile 25, 27
außerhalb der Wandungen des Gehäuses angebracht,
und ihre konkaven Teile 24, 26 sind an abnehmbaren Teilen 28, 29 der
Wandungen befestigt, die einen Teil der vorerwähnten Halterung 23 bilden.
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Es ist ersichtlich, daß die sphärischen Lager eine Kippbewegung
der Rollenpaare 15 um eine parallele Mittelachse durch den Mittelpunkt
C zwischen den Rollen 15 ermöglichen, wodurch sichergesteHt wird,
daß stets beide Rollen an der Schiene 11 bzw. 12 anliegen, und zwar trotz
etwaiger Unregelmäßigkeiten am Umfang der Schiene infolge Herstellungstoleranzen,
Wärineexpansion und ungleichmäßiger Belastung. Außerdem ermöglichen die sphärischen
Lager eine Kippbewegung der Rollen 15 um eine Achse, die senkrecht zur Mittelachse
verläuft, d. h. um die waagerechte Achse durch den Mittelpunkt C,
wie aus
F i g. 5 zu erkennen ist, wodurch sichergestellt wird, daß sie, soweit dies
möglich ist, mit ihrer gesamten Länge an der Schiene 11 bzw. 12 anliegen
und Änderungen auf Grund von Wärmeexpansion und infolge der Umlagerung der Last
bei der Kippbewegung ausgleichen.
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Die sphärischen Flächenpaare sind mit Fett geschmiert. Aus diesem
Grund ist der Raum um die Lagerglieder 20, 21 mit Faltenbälgen 30 abgedichtet,
um das Fett in diesem Raum zu halten, wobei die Faltenbälge mit ihrem oberen Ende
(F i g. 5 und 6)
an dem Gehäuse 18 und mit ihrem unteren Ende
an der Halterung 23 abgedichtet sind. Um das Fett um die Lagerpaare 24,
25 und 26, 27 herum zu halten, sind zwischen den Wandungsteilen
28, 29 und dem Gehäuse 18 flexible Zylinder 31, 32 vorgesehen.
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Es ist ersichtlich, daß für ein Gehäuse 18 nur eine sehr geringe
Schwenkbewegung in jeder Ebene erforderlich ist, wobei die hauptsächliche Kippbewegung
in einer Ebene um die Achse C herum - wie aus F i g. 5 ersichtlich
- erfolgt, die von Anschlägen 33
auf der Halterung 23 begrenzt
wird, die mit in Ansätzen 35 des Gehäuses 18 einstellbar angeordneten
Bolzen 34 in Eingriff gelangen. Es ist ferner ersichtlich, daß innerhalb des Bereiches
der Bewegungen des Gehäuses 18 die Resultierende des Druckes zwischen der
Schiene und den Rollen 15 im wesentlichen durch den Mittelpunkt
C verläuft.
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Wenn der Rahmen 8 nach oben in die senkrechte Stellung (F i
g. 1) gekippt wird, ruht das Ende der Birneneinheit 1, 2,
3 auf zwei abgeschrägten Rollen
35, 36, die gegen
eine entsprechende konische Schiene 37 am Boden des Mantelabschnitts
6 anliegen. Die Rollen 35, 36 werden von Rollenkufen 38,
39
getragen, die an die Enden eines Trägers 40 angelenkt sind, der seinerseits gelenkig
an Lagerzapfen 41 (F i g. 3) eines Querträgers 42 gelagert ist, der einen
Teil des Rahmens 8 bildet. Die Achse der Drehzapfen 41 schneidet die Achse
des Rahmens 8 und verläuft senkrecht zu dieser, jedoch rechtwinklig zu der
Achse der Lagerzapfen 9, um die der Rahmen gekippt wird; diese Anordnung
ist jedoch Gegenstand eines anderen, nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlages.
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Wenn der Rahmen 8 über seine vertikale Stellung hinaus gekippt
worden ist, bewirkt das Lagerspiel, daß die Schienen 11, 12 nur in sehr geringem
Ausmaß die vier Antifriktionslager 13, 14 beanspruchen und gegen vier einfache
Rollen 43 anliegen, die in dem Rahmen 8 an den den vier Antifriktionslagern
13, 14 diametral gegenüberliegenden Stellen angeordnet sind.
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Die beiden Motoren 10 für den Antrieb der Birneneinheit
1, 2, 3 werden von dem Querträger 42 getragen, der diametral über
das geschlossene Ende der Birne 1 führt. Dieser Antriebsmechanismus ist jedoch
Gegenstand eines weiteren anderen, nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlages.
Der Antrieb wird mittels einer Welle 44 axial auf die Birneneinheit 1, 2,
3 übertragen, die an ihren Enden gelenkig gelagert ist und den Antrieb auf
die Mitte eines Kreuzträgers 45 überträgt, der an dem Mantelabschnitt
6 befestigt ist. Zwischen der Welle 44 und dem Kreuzträger 45 befindet sich
eine Gelenkverzahnung als Gleitverbindung 46, so daß bei einem Umkippen der Birne
die axiale Last nicht auf die Welle 44 übertragen wird, sondern die Birne dann auf
Puffern 47 (F i g. 1) am anderen Ende des Rahmens 8 aufliegt.
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Bei einer abgewandelten Ausführungsforin nach F i g. 7 laufen
die Schienen auf Rollenpaaren 48, die in Gehäusen mit kugelförmigen Ansätzen
52 gelagert sind, die in sphärische Lager 54 eingreifen. Bei dieser Ausführungsforin
ist an Stelle der Welle 44 und des Motors 10 ein Reibungsantrieb vorgesehen,
und die Rollen 48, 49 werden von Elektromotoren 56 angetrieben, die auf den
Gehäusen 50 angebracht und über ein Untersetzungsgetriebe mit den Rollen
48 verbunden sind. Die sphärischen Lager 54 werden von einem Rahmen 57 getragen,
der so angeordnet ist, daß er in der gleichen Weise wie der Rahmen 8
der F
i g. 1 bis 4 kippbar ist.