DE19528025A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausbringen von Massen - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kreisförmigen,
flächenüberstreichenden Ausbringen von spritzfähigen Massen oder Mörteln aus
einem drehbaren Spritzkopf mit wenigstens einer seitlichen Austrittsöffnung, der
mit einer Zuleitung für die Masse oder den Mörtel und gegebenenfalls für ein
Fördermedium verbunden ist, insbesondere zur Reparatur eines Lochsteins eines
metallurgischen Gefäßes.
Bausteine, beispielsweise der Lochstein eines metallurgischen Gefäßes
verschleißen. Sie werden vor dem Auswechseln dadurch repariert, daß auf die
verschlissenen Bereiche Massen oder Mörtel aufgespritzt werden. Eine
Vorrichtung zum Aufspritzen einer Ausbesserungsmasse auf einen Lochstein ist in
der DE 38 33 506 C2 beschrieben. Ein Spritzkopf zum Ausbringen der
Reparaturmasse wird durch den Lochstein gesteckt, so daß mit ihm Masse auf
die gefäßinnenseitige Verschleißstelle aufgebracht wird. Der Spritzkopf ist axial
verschiebbar und um die Achse drehbar. Wie der axiale Hub und die Drehbarkeit
erfolgen soll, ist offengelassen. Da die Verschleißstelle nicht einsehbar ist, ist eine
geeignete Verteilung der Ausbesserungsmasse schwierig.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und Vorrichtung der eingangs
genannten Art vorzuschlagen, wobei die Masse bzw. der Mörtel in der Umgebung
des Spritzkopfes möglichst gleichmäßig von selbst verteilt wird.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, daß der Spritzkopf während der Förderung der Masse bzw. des
Mörtels in axialer Richtung um einen jeweils gleichen Hub axial vor und zurück
(Arbeitsschritt) verschoben wird und bei jedem Arbeitsschritt jeweils um einen
gleichen Winkelbetrag (Drehschritt) um die Achse gedreht wird.
Bei jedem Arbeitsschritt wird der Spritzkopf axial vor und zurück bewegt, so daß
die Masse radial über einen Bereich verteilt wird, der radial wesentlich größer ist
als ohne Axialhub. Bei jedem Arbeitsschritt wird außerdem der Spritzkopf
zwangsweise um einen bestimmten Winkelbetrag gedreht, wobei er sich nach
mehreren Arbeitsschritten um 360° gedreht hat. Dadurch wird die Masse auch über
den Umfangsbereich gleichmäßig verteilt.
Insgesamt wird also die Masse über eine vergleichsweise große Kreisfläche auf
dem zu reparierten Bauteil, insbesondere Lochstein, verteilt. Die Arbeitsschritte
können manuell oder maschinell, beispielsweise pneumatisch oder elektrisch,
durchgeführt werden. Die Drehschritte ergeben sich durch Zwangskopplung mit
dem Hub.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß
die Zuleitung fest mit dem Spritzkopf verbunden ist und in einem gegenüber dem
mit Masse bzw. Mörtel zu belegenden Bauteil festlegbaren Führungsgehäuse axial
verschieblich und um die Achse drehbar gelagert ist und daß ein Antrieb die
Zuleitung schrittweise in eine axial und eine drehend bewegt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In
der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung zum Ausbringen einer Masse, wobei die Vorrichtung
in einen Lochstein eingesetzt ist,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Teilansicht der Vorrichtung bei einem Vorwärtshub,
Fig. 4 eine Teilansicht der Vorrichtung nach einer ersten Drehbewegung,
Fig. 5 eine Fig. 4 entsprechende Ansicht schematisch,
Fig. 6 eine Teilansicht der Vorrichtung bei einer zweiten Drehbewegung und
Fig. 7 einen Schnitt des Spritzkopfes der Vorrichtung längs der Linie VI-VI
nach Fig. 1.
Die Vorrichtung weist ein zylindrisches Führungsgehäuse (1) auf. Dieses ist mittels
eines Flansches (2) außen an einem metallurgischen Gefäß festlegbar, so daß es
gegenüber einem Lochstein (L) feststeht. Das zylindrische Führungsgehäuse (1)
erstreckt sich im Montagezustand im Loch (M) des Lochsteins (L) (vgl. Fig. 1). Ist
das Loch (M) konisch, dann kann das zylindrische Führungsgehäuse (1) mit einem
entsprechend konischen Mantel versehen sein, der eine möglichst dichte Anlage
des zylindrischen Führungsgehäuses (1) im Loch (M) gewährleistet. Die mit Masse
bzw. Mörtel zu belegende, verschlissene Seite (S) des Lochsteins (L) liegt
innerhalb des metallurgischen Gefäßes.
Am Innenumfang des zylindrischen Führungsgehäuses (1) sind mehrere
Führungsleisten (3) befestigt, die sich parallel zur Achse (A) erstrecken. Zwischen
den Führungsleisten (3) bestehen achsparallele Führungsnuten (4). Jede
Führungsleiste (3) ist an ihrem oberen Ende mit einer Schräge (5) versehen. Die
oberen Enden der Führungsleisten (3) enden vor einem oberen Abschluß (6) des
zylindrischen Führungsgehäuses (1). Am Innenumfang des zylindrischen
Führungsgehäuses (1) sind acht Führungsleisten (3) gleich verteilt (vgl. Fig. 2). Es
ist auch möglich, um eine gerade Zahl mehr als acht Führungsleisten (3)
vorzusehen.
Im zylindrischen Führungsgehäuse (1) ist eine Zuleitung axial (Achse A)
verschieblich und um die Achse (A) drehbar geführt. An der Zuleitung ist außerhalb
des zylindrischen Führungsgehäuses (1) ein Spritzkopf (7) starr befestigt. Dieser
weist wenigstens eine auf die Seite (S) des Lochsteins (L) gerichtete Spritzdüse (8)
auf. Die Zuleitung besteht aus einem Außenrohr (9) und einem zu diesem
koaxialen Innenrohr (10). Durch das Innenrohr (10) ist dem Spritzkopf (7) die
Masse zuführbar. Durch den zwischen dem Außenrohr (9) und dem Innenrohr (10)
bestehenden Raum (11) ist dem Spritzkopf (7) ein Fördermedium, beispielsweise
Druckluft, zuführbar, das das Ausspritzen der Masse verbessert.
Am Außenrohr (9) ist eine Drehkopf (12) starr befestigt, der radiale Nocken (13)
aufweist, welche zum Eingriff in die Führungsnuten (4) vorgesehen sind. Im
Beispielsfall weist der Drehkopf (12) vier Nocken (13) auf. Am Drehkopf (12) sind
an seiner axialen Anschlagfläche, insbesondere an dessen Nocken (13), Zähne
(14) ausgebildet, die jeweils eine längere Flanke (15) und eine kürzere Flanke (16)
aufweisen. Die Zähne (14) bilden dabei eine rückseitige Stirnfläche des Drehkopfes
(12).
Auf dem Außenrohr (9) ist ein Kronenstempel (17) axial verschieblich und nicht
drehfest gelagert. Der Kronenstempel (17) weist Nasen (18) auf, die in die
Führungsnuten (4) eingreifen. Der Kronenstempel (17) ist dadurch gegenüber dem
zylindrischen Führungsgehäuse (1) drehfest und axial verschieblich. Der
Kronenstempel (17) weist an seiner vorderseitigen Stirnfläche, die der
rückseitigen Stirnfläche des Drehkopfes (12), also dessen Zähnen (14) zugewandt
ist, acht am Umfang gleich verteilte Zähne (19) auf, von denen in Fig. 2 nur vier
zu sehen sind, weil die jeweils zwischenliegenden Zähne (19) durch die Nocken
(13) bzw. die Zähne (14) des Drehkopfes (12) verdeckt sind.
Zwischen der rückseitigen Stirnfläche (20) des Kronenstempels (17) und einem an
dem Außenrohr (9) befestigten Anschlagring (21) ist eine Druckfeder (22)
außerhalb des zylindrischen Führungsgehäuses (1) angeordnet.
Am Kronenstempel (17) greift außerhalb des zylindrischen Führungsgehäuses (1)
ein Hubmechanismus (23) an, der zusammen mit der oben beschriebenen
Einrichtung einen Hub- und Drehantrieb für den Spritzkopf (7) bildet. Der
Hubmechanismus (23) ist manuell oder pneumatisch oder elektromechanisch
betätigbar.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist etwa folgende:
Während durch das Innenrohr (10) Masse bzw. Mörtel und durch den Raum (11) Druckluft gefördert wird, wird der Hubmechanismus (23) betätigt.
Während durch das Innenrohr (10) Masse bzw. Mörtel und durch den Raum (11) Druckluft gefördert wird, wird der Hubmechanismus (23) betätigt.
Wird ausgehend von der in Fig. 1 dargestellten Stellung der Hubmechanismus
(23) in der einen Richtung bewegt, dann bewegt sich der Kronenstempel (17) in
Richtung des Vorwärtshubes (V). Er drückt dabei mit der Hälfte seiner Zähne (19)
gegen die Zahnflanken (15) der Zähne (14) der Nocken (13) des Drehkopfes (12).
Die Zahnflanken (15) können dabei zunächst noch nicht gegeneinander gleiten,
weil sowohl der Kronenstempel (17) mit seinen Nasen (18) als auch der Drehkopf
(12) mit seinen Nocken (13) in den Führungsnuten (4) unverdrehbar axial
verschieblich geführt sind (vgl. Fig. 3). Der Spritzkopf (7) wird nach oben
bewegt.
Gegen Ende des Vorwärtshubes (V) treten die Nocken (13) aus den
Führungsnuten (4), weil sie die Führungsleisten (3) verlassen (vgl. Fig. 4). Unter
der Wirkung der vorgespannten Druckfeder (22) wandern nun die Flanken (15)
der Zähne (14) des Drehkopfes (12) auf den Grund der Zähne (19) des
Kronenstempels (17) (vgl. Fig. 4), wobei sich der Drehkopf (12) in einer ersten
Drehbewegung geringfügig soweit dreht, daß die Nocken (13) bei der weiteren
Bewegung dann nicht mehr zwischen die gleichen Führungsleisten (3)
gelangen können. Die Druckfeder (20) entspannt sich dabei teilweise. Sie bleibt
jedoch weiter gespannt. Entsprechend der Drehung des Drehkopfes (12) dreht sich
auch das Außenrohr (9) und das Innenrohr (10) und der Spritzkopf (7).
Fig. 5 zeigt die beschriebenen Vorgänge zur Verdeutlichung schematisch. Der
Zahn (14) des Nockens (13) steht mit seiner Flanke (15) am Zahn (19) des
Kronenstempels (17) an. Da der Nocken (13) von den Führungsleisten (3) frei ist,
kann sein Zahn (14) unter der Wirkung der Druckfeder (22) auf den Grund
zwischen den benachbarten Zähnen (19) des Kronenstempels (17) rutschen,
was durch den Pfeil (a) angedeutet ist. Dadurch erfolgt die genannte erste
Drehbewegung. Die Spitze des Zahnes (14) steht dann über der Schräge (5) der
nächsten Führungsleiste (3). Der Zahn (14) kann also nicht mehr in diejenige Nut
rutschen, aus der der Nocken (13) beim Vorwärtshub (V) herausbewegt wurde.
Anschließend wird dann der Hubmechanismus (23) in der anderen Richtung
(Rückwärtshub R) bewegt. Es gelangen jetzt die Flanken (15) der Zähne (14) des
Drehkopfes (12) auf die Schrägen (5) der Führungsleisten (3) (vgl. Fig. 6) und
wandern in die jeweils benachbarte Führungsnut (4), was durch den Pfeil (b) in
Fig. 6 angedeutet ist. Dadurch erfolgt eine zweite Drehbewegung, die zur ersten
Drehbewegung gleichgerichtet ist. Die erste Drehbewegung und die zweite
Drehbewegung bilden zusammen einen Drehschritt, der im Beispielsfalle 45°
beträgt. Der Spritzkopf (7) hat sich also um 45° weitergedreht und wandert dann im
Zuge des Rückwärtshubs (R) des Kronenstempels (17) in seine axiale
Ausgangsstellung zurück. Bei jedem Arbeitsschritt (Vorwärtshub mit
Rückwärtshub) dreht sich also der Spritzkopf (7) um einen gleichen Drehschritt, im
Beispielsfalle 45°.
Die Seite (S) wird also kreisflächenförmig gleichmäßig mit der aus der Spritzdüse
(8) austretenden Masse belegt.
Beim Rückwärtshub (R) erhält die Druckfeder (22) wieder ihre volle Vorspannung.
Der Federhub ist von der Zahnhöhe und der Schrägen der Führungsleisten (3)
abhängig.
Der Spritzkopf (7) weist nach Fig. 7 eine zweite Spritzdüse (8′) auf. Diese ist am
Umfang des Spritzkopfes (7) so versetzt, daß sie zwischen den
Drehschrittstellungen - im Beispielsfalle 45° - der Spritzdüse (8) steht. Die
Spritzdüse (8) ist also gegenüber der Spritzdüse (8′) um das Ein- oder Mehrfache
von 45° plus 22,5° versetzt, wobei im Beispielsfall (vgl. Fig. 7) eine Versetzung um
112,5° gewählt ist. Dadurch ist erreicht, daß die Spritzdüse (8′) Umfangsbereiche
abdeckt, auf die die Spritzdüse (8) bei ihren Drehschritten nicht direkt trifft. Dies
verbessert die gleichmäßige Verteilung der Masse.
Um eine noch weitergehende Verteilung der Masse auch bei der Verwendung nur
einer Spritzdüse (8) zu erreichen, lassen sich die Drehschritte verkleinern. Hierfür
werden dann entsprechend mehr Führungsleisten (3) und Zähne (14) am Drehkopf
(12) vorgesehen. Die Anzahl der Zähne (14) entspricht jeweils der Hälfte der
Führungsleisten (3).
Claims (14)
1. Verfahren zum kreisförmigen, flächenüberstreichenden Ausbringen von
spritzfähigen Massen oder Mörteln aus einem drehbaren Spritzkopf mit
wenigstens einer seitlichen Austrittsöffnung, der mit einer Zuleitung für
die Masse oder den Mörtel und gegebenenfalls für ein Fördermedium
verbunden ist, insbesondere zur Reparatur eines Lochsteins eines
metallurgischen Gefäßes,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Spritzkopf (7) während der Förderung der Masse bzw. des Mörtels
in axialer Richtung um jeweils einen gleichen Hub axial vor und zurück
(Arbeitsschritt) verschoben wird und bei jedem Arbeitsschritt jeweils um
einen gleichen Winkelbetrag (Drehschritt) um die Achse (A) gedreht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Spritzkopf (7) bei jedem Arbeitsschritt um 45° gedreht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl durch den Vorwärtshub (V) als auch durch den Rückwärtshub
(R) des Spritzkopfes (7) der Spritzkopf (7) gedreht wird, wobei die
Drehbewegung des Spritzkopfes (7) gegen Ende eines Hubes (V)
federbelastet eingeleitet wird.
4. Vorrichtung zum Ausbringen von spritzfähigen Massen oder Mörteln mit
einem axial verschieblichen und um die Achse drehbaren Spritzkopf, der mit
einer rohrförmigen Zuleitung für die Masse bzw. den Mörtel und
gegebenenfalls ein Fördermedium, vorzugsweise Luft, verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zuleitung (9, 10) fest mit dem Spritzkopf (7) verbunden ist und in
einem gegenüber dem mit Masse bzw. Mörtel zu belegenden Bauteil
festlegbaren zylindrischen Führungsgehäuse (1) axial verschieblich und um
die Achse (A) drehbar gelagert ist und daß ein Antrieb (23, 17, 12) die
Zuleitung (9, 10) schrittweise axial und drehend bewegt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Antrieb (23, 17, 12) einen Hubmechanismus (23) aufweist, bei
dessen axialer Bewegung die Drehbewegung von selbst erfolgt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zuleitung aus zwei konzentrisch mit Abstand ineinander
angeordneten, in den Spritzkopf (7) mündenden Rohren (9, 10) besteht.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das zylindrische Führungsgehäuse (1) in das mit der Masse bzw. Mörtel
zu belegende Bauelement (L) einschiebbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß innen am zylindrischen Führungsgehäuse (1) beabstandete
Führungsleisten (3) befestigt sind, die sich in axialer Richtung (A)
erstrecken.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Abstand vom Spritzkopf (7) an der Zuleitung (9,10) ein Drehkopf
(12) fest angeordnet ist, der federbelastet im Anschlag der Stirnflächen mit
einem auf der Zuleitung (9, 10) axial verschiebbaren Kronenstempel (17)
steht, wobei die Stirnflächen des Drehkopfes (12) und des Kronenstempels
(17) zahnförmig ausgebildet sind.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehkopf (12) und der Kronenstempel (17) im Bereich der
Führungsleisten (3) mittels Nocken (13) bzw. Nasen (18), die in zwischen
den Führungsleisten (3) bestehende Führungsnuten (4) eingreifen,
drehgesichert und axial verschiebbar sind.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß beim Austreten (Vorwärtshub V) des Drehkopfes (12) aus dem dem
Spritzkopf (7) zugewandten Ende der Führungsleisten (3) der Drehkopf (12)
auf den Zahnflanken (14, 19) der durch eine Feder (22) belasteten
Anschlagflächen von Drehkopf (12) und Kronenstempel (17) in einer ersten
Drehbewegung um einen bestimmten, der Neigung und Tiefe der Zähne
entsprechenden Winkel gedreht wird und daß der Drehkopf (12) beim
Wiedereintreten (Rückwärtshub R) zwischen die Führungsleisten (3) auf
Schrägen (5) der Führungsleisten (3) trifft und dabei entsprechend den
Winkel der Zahnflanken eine zweite Drehbewegung ausführt, wonach ein
erster Drehschritt des Spritzkopfes (7) ausgeführt ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Drehen des Spritzkopfes (7) um 360° weitere Drehschritte
entsprechend der Anzahl der Führungsleisten (3) und der in Eingriff
kommenden Anzahl der Zähne (14) der Anschlagfläche des Drehkopfes (12)
vorgesehen sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Drehen des Spritzkopfes (7) um 360° acht Führungsleisten (3) und
vier Zähne (14) der Anschlagfläche des Drehkopfes (12) vorgesehen sind,
die acht Drehschritten entsprechen.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Spritzkopf (7) wenigstens zwei Spritzdüsen (8, 8′) vorgesehen sind,
die um einen Winkel versetzt sind, der vom Winkel des Drehschritts oder
dessen Vielfachen abweicht.
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