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Stützvorrichtung für ein warmgängiges Gefäß, insbesondere metallurgisches
Gefäß des Stahlerzeugungsbetriebes (Stahlwerksonverter) Die Erfindung betrifft eine
Stützvorrichtung tAr ein warmgängiges Gefäß, insbesondere metallurgischen Gefäß
des Stahlerzeugungsbetriebes (Stahiwerkakonverter), das kippbar um die horizontale
Kippzapfenachse und mit einem, auf die Kippzapfen treibenden Kippantrieb verschen
ist, mit am Gefäß befestigten, auf Zug beanspruchbaren Spanngliedern zwecks weitestgehend
unbehinderter Gefäßwärmedohnung.
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Metallurgische Gefäße weisen bekanntlich mit wachsender Gefäßgröße
Schwierigkeiten der Lag@rung auf. weil im Verhältnis zu früheren kleineren Gefäßen,
die bodenblasend betrieben wurden, mit dem neueren Sauerstoff-Aufblasverfahren auch
eine Steigerung der sich entwickelnden Wärmemengen zu verzeichnen ist. Das Gewicht
des Gefäßes verhindert eine normale Wärmedehnung, wie diese beispielsweise bei Brücken
leicht durch Auflagerung auf Rollen aufgefangen werden kann. Aus technischen Gründen
ist ferner das Gewicht des Gefäßmantels so gering wie nur möglich zu hâlten, weil
eine Verstärkung der Wandplatte die Wärmespeicherfähigkeit nur noch steigert. Aber
auch aus wirtschaftlichen Gründen wird angestrobt, ein Gefäß zu erhalten, dessen
Kosten für den vorrichtungstechnischen Teil so gering wie möglich sind.
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Im Laufe der Ofenreise eines solchen metallurgischen Gefäßes treten
Auswaschungen auf, die die Ausmauerungsdicke verringern.
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An diesen Stellen tritt pro Zeiteinheit eine größere Wärmemenge hindurch,
so daß die Temperatur in bestimmten Wand~ ungsteilen
steigt. Die
aus Temperaturspannung, Gewichtsbeanspruchung und Beanspruchung in den verschiedenen
Kipplagen resultierende Gesamtspannung darf jedoch an keiner Stelle des Gefäßes
eine bestimmte Größe übersteigen. Insbesondere die Wärmespannungen stellen eine
labile Größe dar, die nur schwer beherrscht werden kann.
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Eine Standard-Ausführung seit vielen Jahren bildet der lose um das
Gefäß gelegte Tragring, auf den sich das Gefäß mittels Pratzen stützt. Es gehört
bereits zum Fachwissen des Konstrukteurs für Stahlwerkskonverter, daß eine solche
Pratzenlagerung nur ttlr Gefäßgrößen niedrigster Gewichtseinheit infrage kommt.
Mit wachsender Gefäßgröße, d.h. mit wachsendem Nutzvolumen, tritt eine solche Vershfechterung
der Verhältnisse ein, daß einzelne Zonen der Gefäßwandung über die Streckgrenze
hinaus beansprucht werden.
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Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist nunmehr eine Lösung bekanntgeworden,
die sich auf Zug beanspruchbaren Spanngliedern bedient. Danach ist es möglich, derartige
Zugglieder in Radiallebenen, in achsparalleler Richtung und in tangentialer Richtung
anzuordnen. Die Zugglieder verlaufen jeweils zwischen einer Defestigungsstelle auf
den Tragring und einer solchen am Gefäßmantel. Eine weiter bestehende Schwierigkeit
stellt jedoch der Temperaturunterschied zwischen Gefäßmantel und Tragring dar. Der
Tragring ist gewissermaßen duroh einen Luftspalt von der Gefäßwandung isoliert und
nimmt dus diesem Grund weniger Wärme auf. Das Verhalten der Befestigungsstellen
auf den ob Tragring untorw liegt insofern einem Problem, als der innere Umfang des
Tragringes dem heißen Gefäßmantel zugewandt ist, hingegen der äußere umfang des
Tragringes der, weit kühleren Außenluft gegenübersteht. Der Tragring verzieht sich
deshalb auch und dir auf ihm befindlichen Befestigungs@tellen unterliegen im gewissen
Sinn einem Wandern je nach Erwärmung oder Abkühlung des Tragringes. Diese Tat@ache
spielt insofern eine Rolle, als die Zugglieder unter Vorspannung eingebaut sein
müssen, um extreme Spannungswechsel zu vermeiden. Das gesamte
System
der Spannglieder steht daher ständig unter der Last der Vorspannung oder aber Je
nach Betriebszustand des Gefäßes unter einer bereits erwähnten resultierenden Spannung.
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Die Lösung der Gefäßstützung für warmgängige Gefäße mittels Tragring
befriedigt daher nicht in allen Belangen. Die Erwindung hat sich zum Ziel gesetzt,
hier Abhilfe zu schaffen, d.h. ganz auf einen Tragring zu verzichten und trotzdem
weitestgehend Gefäßwärmodehnung nicht zu behindern. Selbstverständlich sollen auch
die übrigen Forderungen erfüllt sein, beispielsweise in einer beliebigen Gefäßwandzone
die resultierende Spannung nicht über das gewünschte Maß steigen zu lassen.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß jeder der Kippzapfen
einen ausgeprägten Anschlußflansch für die Spannglieder aufweist und von diesem
die Spannglieder so zum Gefäß verlaufen, daß die aus Gewichts- und Kippantriebskräften
resultierenden Stützkräfte in jeder Kipplage auf einen möglichst großen Teil und
einzelne Punkte des Gefäßmantels verteilt übertragbar sind. Der Grundgedanke der
Erfindung liegt quasi darin, ein Netz einer Mindestzahl von Spanngliedern UM das
Gefäß zu legen, und deren ursprünglichste Eigenschaft auszunutzen, nämlich Zugkräfte
übertragen zu können bei einer praktisch nicht vorhandenen Biegebeanspruchung. Sobald
sich das Gefäß auszudehnen beginnt was in jeder Kipplage erfolgen kann, entsteht
lediglich e&ne höhere Zugspannung in den Spanngliedern, jedoch gestatten diese,
wie erwünscht eine kleinere oder größere Krümmung einzunehmen.
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Kine bisher durch den Tragring gegebene Abschirmung entfällt, so daß
die Luft besser um den Gefäßumfang zirkulieren kann.
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Die Erfindung erfüllt demnach zwei wichtige Bedingungen, erstens tritt
durch den Wegfall des Tragringes eine bessere Kühlung der Gefäßmanteleberfläche
ein, zweitens ist ein elastisches Verhalten der Stützvorrichtung in höheren Maße
gegeben als bisher.
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Ferner sind Verteile dadurch gegeben, daß beim Kippen des Gefäßes
keinerlei Gefäßverlagerung eintritt, dh. das bisherige Schlagen des Gefäßes auf
dem Tragring unterbunden wird. Ferner besteht eine große Sicherheit bei Wandungsdurchbrüchen
an ausgewaschenen Ausmauerungsstelen. Wird in diesem Fall ein Tragelement beschädigt,
so übernehmen andere Spannglioder zusätzlich Lastanteile, Die Unabhängigkeit der
Kippzapfen untereinander gestattet auch das Richten der Kippzapfen ohne Schwierigkeiten.
Bisherige Probleme wegen verschränkter Kippzapfen können demnach nicht mehr auftreten.
Alle diese Vorteile l@ssen sich selbstverständlich auf die unterschiedlichston Arten
von kippbaren metallurgischen Gefäßen, wie beispielsweise auch auf Gießpfannen,
anwenden. Es ist jedoch aush möglich, in anderen Bereichen außerhalb des metallurgischen,
beispielsweise in der Reaktortechnik, diese vorteilhafte Stützverrichtung einzusetzen.
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Eine Ausgestaltungsform der Erfindung besteht darin, daß die Spannglieder
aus flexiblen Zugeiementen bestehen und paarweise zwischen den beiden Anschlußflanschen
der Kippzapfen um den Gefäßumfang verlaufen, wobei sich zwischen ihnen und dem Gefäßmastel
eingelegte, gegebenenfalls am Gefäßmantel bvefestigte Stützstücke befinden. Die
Zugelemente verlaufen also im Abstand zur Gefäßaußenfläche und berühren diese nicht.
Mittels der Stützelemente gelingt die Herabsetzung örtlicher, etwa hoher Flächenpressung.
Der Verlauf der Zugelemente gestattet ein zweskmäßiges Umfassen des Gefäßkörpers
und stützt diesen, ohne daß Wärmedchnungen eingeschränkt werden. Weitere Vorzüge
der Erfindung sind durch die vermiedenen Rüekwirkungen auf die Kippzapfen gegeben
und durch entsprochend günstige Anschlußmöglichkeit des Kippantriebes in Form von
Zahnradgetrieben.
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Die Lastaufnahmefähigkeit der Stützvorrichtung läßt sich nach einem
weiteren Merkmal der Krfindung dadurch steigern, daß von den Anschlußflanschen der
Kippzapfen Spannglieder in den Bereich der Gefäßmündung und/oder des Gefäßbodens
verlaufen.
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In senkrechter Gefäßachslage übernehmen diese Spannglieder die
volle
Last d.s Gefäßes. In horizontaler Gefäßachslage hingegen werden die um den Gefäßumfang
geführten Spannglieder im wesentlichen auf Zug belastet und zur Übernahme des Gefäßgewichtes
veranlaßt. Für beide Lastfälle lassen sich daher die Spannglieder xakt berechnen.
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In Mündungs- und Bodenbereichen können u.U. schwierige Verhältnisse
wegen erhöhter Temperatur oder aber bei niedrigen Temperaturen günstige Festigkeitseigenschaften
vorliegen.
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In beiden Fällen kann es vorteilhaft sein, derart die Stützvorrichtung
auszubilden, daß im Bereich der Gefäßmündung und/oder des Gefäßbodens einen Teil
des Umfangs einnehmende Ringstücke oder ganz umlaufende Ringe zwecks Ansch@uß der
Spannglieder vorgeschen sind.
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Die Elastizität der Stützvorrichtung kann ferner dahingehend verbessert
werden, daß zwischen Gefäßmündungsbereich und/oder -bodenberdeich die Spannglieder
jeweils vom Anschlußflansch und vorn Gefäßmantel zu einem gesonderten Spannschloß
verlaufen.
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Praktisch kann alleine damit für mittlere Gefäßgrößen eine Stütsvorrichtung
gebildet werden. Der Weg des Kraft flusses verläuft dann von den Anschlußflanschen
jeweils über Spannglieder cu den Spannschlössern und von dort in den Gefäßmündungs-
bzw. -bodenbereich zurück. Der mittlere Gefäßteil braucht keinerlei Stützung zu
erfahren. Er dehnt sich somit frei aus in einer bisher unbekannten Art.
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Die Zentrierung des Gefäßes nach einem leichten Gefäßwechsel zowie
auch eine sichere Stützung in den Kipplagen ermöglicht die Erfindung allgemein.
Letztere Schwierigkeit vermag durch eine einfache wie einfallsreiche Maßnahme aus
dem Weg geräumt zu werden, wenach die Spannglieder vom Anschlußflansch der Kippzapfen
über das Spannschloß zum Gefäßmündungs- bzw.
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-bodenbereich über Kreus verlaufen, Die gezicherte Lage des Gefäßes,
insbesondere nach Gefäßaustausch gilt als eine Veraussetzung zwecks Ausrichtens
der
Gesamtmasse zur Kippachse. Dies erfährt dadurch eine Erleichterung,
daß zwischen den Anschlußflanschen der Kippzapfen und der Gefäßwandung an dieser
befestigte Stützbolzen vorgesehen sind. Liegt das Gefäß zu den Stützstücken fluchtend,
so kann die Vorspannung auf die Spannglieder aufgebracht werden. Solange bleibt
das Gefäß auf seiner Hubeinrichtung.
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Nach einer eigenartigen Ausbildung der Anschlußflansche ist vorgeschen,
daß diese eine einem vierblätterigen Kleeblatt angenäherte Form aufweisen. Zwei
Vorteile verbinden sich mit dieser Lösung. Die Spannschlösser rücken näher zum Anschlußflansch.
Dessen Ecken eignen sich als Befestigungsstellen ftlr die Spannglieder. Diese Ecken
umfassen den Gefäßumfang weitergehend, so daß es bei einem verkleinerten Umschlingungswinkel
bleibt. Die Stützstücke bilden dabei die Gewähr für eine verhältnismäßig geringe
Krümmung der Spannglieder.
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Eine Krümmung der Zugglieder kann außerdem noch nach einem anderen
Merkmal beeinflußt werden: d@e flexiblen, den Gefäßumfang umfassenden Zugelemente
sind an mindestens einer Umfangsstelle anm einem Gefäßvorsprung befestigt. Der Kraftfluß
ist damit unterbrechen und verläuft von Jedem Anschlußflansch über den Körper des
Gefäßes surnck.
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Zine schr geringe Flächenpressung der Autlagestellen unter den Stätzstücken
läßt sich weiterhin ebenfalls erreichen. Nach einer Ausführungsform ist es vorteilhaft,
daß die Stützstücke drei@ckförmig und an einer Spitze mit Einbuchtungen für die
Zugelemente versehen sind. Die Anpreßkraft verteilt sich auf eine größer-@ Fläche,
wobei sich wölbende Gefäßmantelflächen einfach eine höhere Lage der @ Stützstücke
bewirken, und sich die Zugapannglieder automatisch anpassen, da sie keine Biegebeanspruchung
aufnehmen. Insbesondere dieser Zusammenhang ist von wesentlicher B@deutung.
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Gegenüber Schlackenspritzer, Funkenregen und Staubteilchen empfiehlt
es sich, daß die Zugelemente und bzw. oder die Stützstücke von einem Schutammtel
umgeben sind. Ein
geschlossener Schutzmantel ist sogar von innen
kühlbar mit Luft oder Wasser, wodurhc ein Effekt besonderer Art für die Beständigkeit
der Stützvorrichtung gegeben ist und für die Einhaltung der Vorapannwerte der auf
Zug vorgespannten 8pannglieder Sorge getragen ist.
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Der Gefäßkörper kann zusätzlich gegen Ausbauchungen gestützt werden.
Dies erfolgt dann derart, daß im Gefäß-Mittelbereich Teile von Ringen oder Ringe
angeordnet sind, von denen die Zugelemente zu den Anschlußflanschen der Kippzapfen
verlaufen.
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Diese Art der Stützvorrichtung wirkt sich in Bauchlage des Gefäßes
aus.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele schemmtisch dargestellt
und im folgenden näher erläutert.
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Figur 1 stellt eine Grundausfübrung in Vorderansicht eine@ mit der
erfindungsgemäßen Stützvorrichtung gehaltenen Gefäßes dar.
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Figur 2 bildet dem drundri@@@@@@@@ 1 und Fifur 3 zeigt die Zeitenansicht
entspr@@ @end den Figuren 1 und 2.
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Figur 4 gibt ein weiteres Ausführungsbeispiel in Vorderansicht wieder.
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D@zu gehört Figur 5 als Einzelheit der Fig. 4, ebenso wie Figur 6
eine Einzelheit zu Fig. 5 zeigt.
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Figur 7 bildet den Grundriß zu Fig. 4 und Figur 8 ist die Seitenansicht
gemäß den Fig. 4 und 7.
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Figur 9 beinhaltet ein weiteres Ausführungsbeispiel in Verderansicht.
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Figur 10 gehört als Grundriß zu Fig. 9, Figur 11 gibt ebanfalls ein
Ausführungsbeispiel wieder.
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Figur 12 ist dabei der @ugehöroge Grundriß.
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Figur 13 stellt noch ein anderes Ausführungsbeispiel dar.
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Figur 14 zeigt den zu Fig. 13 gehörenden Grundriß und Figur 15 die
zu den Fig. 13 und 14 gehörende Seitenansicht.
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In Fig. 1 und in mehreren Figuren ist auf eine Darstellung des Kippgestells
verzichtet, das aus bekannten Lagergestellen besteht, in denen die Kippzapfen drehbar
gehalten sind. Einer der Kippzapfen ist mittels einesnicht gezeichneten Zahnradgetriebes
angetrieben. Die Stützvorrichtung gemäß der Erfindung befindet sich daher zwischen
Gefäß und je einem Kippzapfen. Das Gefäß 1 besitzt eines Gefäßbeden 2 und eine Gefäßmündung
3. Getrennt von Gefäß 1 liegen die Kippzapfen 4 bzw. 5 (Fig. 2). Jeder der Kippzapfen
ist mit einem Anschlußflansch 6 verschen. Unterhalb des Mündungsringes 7. auf der
der Ausgießschnauze 8 abgewandten Seite, sind Ringstücke 9 mit dem Gefäßmantel 10
fest verbunden, z.B. aufgeschweißt. Ebensolche Ringstücke 9 liegen auch am Gefäßbeden-Bereich
2. Die Anschlußflansche 6 weisen kleeblattähnliche Form 11 auf, und bilden demnach
Anschlußpunkte 12. Von diesen verläuft jeweils ein Spannglied 13 um den Umfang des
Gefäßes 1 zum benachbarten Anschlußflansch 6. Gezeichnet sind vier Spannglieder
13. Die Spannglieder 13 sind mittels Einrichtungen vorspannbar und das Gefäßgewicht
wird erst von einem das Gefäß 1 stützenden Hubteller freigegeben, wenn diese Vorspanung
aufgebracht ist. Die Spannglieder 13 liegen auf Stützstücken 14, was später in den
Figuren 5 und 6 noch erläutert wird. Die Stützstücken 14 befinden sich am Geüäßumfang
15 in regelmäßigen Abständen.
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Sie sind mit dem Gefäßmantel 10 verschweißt. Wie gezeichnet kann man
auch einen Schut@mantel 16 vorsehen, in dessen Innerem die Spannglieder 13 geschützt
untergebracht sind. An jedem Anschlußflansch 6 sind im übrigen Befestigungsmittel
17 in Form von Schraubenköpfen vorgeschen. Der Zweck ist das Festhalten der Spannglieder
13 am Anschlußflansch.6. Weitere Spannglieder 13 verlaufen zwischen Anschlußflansch
6, d.h. den Befestigungsstelle@ 18 und Spannschlössern 19 und von dort zw den Ringst@chen
9.
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Die @pannschlösser 19 hängen frei, wie in Fig. 3 deutlich zu sehen
ist.
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Die Anschlußflansche 6 besitzen außerdem Stützbolzen 20, wie ähnliche
auch an dem Gefäßmantel 10, mit 21 bezeichnet, angeordnet sind. Zwischen Je einem
aolchen Paar ist ein Spalt 22, der mittels einer Einlage während des Kinbaues überbrückt
werden kann.
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Ks ist auch möglich, wie in Fig. 2 mit strichpunktierten Linien dargestellt
ist, die Spannglieder 13 am Gefäßumfang 15 au teilen und dort einen festen Gefäßvorsprung
23 zu wählen.
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An diesem befinden sich sodann zwei Be@eatigungsmittel 17.
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In Fig. 3 ist das Kippgestell gezeichnet. Es besteht aus den den Lagerböcken
24 und 25, die auf dem Fundament 26 ruhen.
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In Fig. 4 sind die Anschlußflansche 6 mit anderer Form ausgestattes.
Die Außenform bildet jeweils einen Halbkreis 27. Die Spannschlösser 19 rücken daher
noch weiter in den zylindrischen Teil 28 des Gefäßes ein. Gemäß den Fig. 4 und 7
können die Ringstücke 9 nur am Gefäßboden 2 angeordnet und unter Umständen auch
als Vollringe 29 ausgeführt werden.
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Die Fig. 5 bzw. 6 wisen am Gefäßmantel 10 befestigte Stützstücke 14
aus. Diese besitzen eine Dreiecksform und an der Spitze 30 Einbuchtungen 31 entsprechend
dem Querschnittsprofil der Spannglieder 13. Die sie umgehenden Rohre 16 können entweder
nur das Spannglied 13 umgeben oder auch noch die Stütsstücke 14. Dementsprechend
liegt eine runde oder rechteckige Form (Fig. 6) des Schutzmantels 16 vor.
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In Fig. 8 ist erkennbar, daß auch mittlere Stützbolzen 21 und obere
bzw. untere bis zum Gefäßumfang 15 verlaufend, an dem sie aufgestützt sind, hinzugefügt
werden können.
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Aus Fig. 9 gehen Verstärkungsringe oder Teile 32 von Verstärkungsringem
herver, die im zylindrischen Gefäßmittelteil 28 auf den Gefäßmantel 10 aufgelegt
oder aufgeschweißt sind.
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Zn de@ Fig. 11 und 12 können die opitzen Enden 33 dieser Verstärkungs-Ringtei@@@
@@ bet r@@@@@ werden. Auch. von diesen
sind Spannglieder 13, die
aus Seilen oder Zugstangen bestehen können, oder auch aus einem Bündel Einzeldrähten,
zu den Anschlußflanschen 6 gespannt. Ferner sind Stützbolzen 34 vorhanden, die durchgehend
verlaufen und entweder am Gefäßmantel 10 und/ oder am Anschlußflansch 6 befestigt
sind. Selbztverständlich liegen auch im Beispiel bei Fig. 12 belie@ig die Stützstücke
14 vor.
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Das Ausführungsbeispiel der Fig. 13, 14 und 15 zeigt einfachere Anschlußflansche,
mit einer Rechteckform 35. Trotzdem liegen auch hier die Befestigungsmittel 17 vor.
Diese vorteilhafte Ausführungsform gestattet soges, einen in Fig. 15 gezeigten Kippantrieb
36 starrer Bauart anzuwenden. Hierzu sind außer den Lagerböcken 24 und 25 weitere
Lager 37 und 38 auf dem Fundament 16 angeordnet. Entsprochende konishe Verlängerungen
39 der Kippzapfon 4, 5 erfüllen die weiteren Forderungen eines Doppellagers 25/37
und 24/38. Zwischen zwei solchen Lagern bzw.
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Lagerböcken befindet sich auf der nahezu durchbiegungsfreien Verlängerung
39 das Kippzapfenzahnrad 40. Das Antriebsritzel 41 gehört einem ortsfesten, weiter
nicht dargestellten Getriebe an.
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In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Gebrauchamusterschrift
1 981 865