DE19541199C2 - Wechselvorrichtung für eine Blaslanze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wechselvorrichtung für eine Blaslanze, die ein Blasrohr und einen das Blasrohr umgebenden, mit Kühlmittel durchspülbaren Kühlmantel aufweist, dessen Ein- und Auslaß an dem einem Kupplungskopf zugeordneten Ende der Blaslanze angeordnet sind, wobei der Kupplungskopf eine Aufnahme aufweist, in die dieses Ende der Blaslanze einführbar ist und die Anschlüsse für eine Kühlmittelzufuhr, die Kühlmittelabfuhr und die Blasfluidzufuhr umfaßt, wobei die Blaslanze lösbar mit dem Kupplungskopf verkoppelbar ist, wobei mindestens der Einlaß oder der Auslaß des Kühlmantels auf einer Umfangsfläche der Blaslanze münden, wobei der dem Einlaß oder dem Auslaß jeweils zugeordnete Anschluß auf einer der jeweiligen Umfangsfläche zugeordneten Seitenfläche der Aufnahme mündet, wobei bei in die Aufnahme des Kupplungskopfes eingeführter Blaslanze das Blasrohr ineinandergreifend und dicht mit einem Rohransatz der Aufnahme verbunden ist, welcher an die Blasfluidversorgung angeschlossen ist, und wobei bei in die Aufnahme eingeführter Blaslanze im Bereich des Anschlusses für die Kühlmittelzufuhr und des Anschlusses für die Kühlmittelabfuhr jeweils eine Kammer, insbesondere eine Ringkammer ausgebildet ist.

Blaslanzen werden eingesetzt, um beispielsweise Sau­ erstoff in einen Konverter während der Herstellung von Stahl einzublasen. Das Problem bei derart eingesetzten Blaslanzen besteht darin, daß diese nach einer bestimm­ ten Gebrauchsdauer abgenutzt sind und ausgewechselt werden müssen.

Um eine vorzeitige Beschädigung der Blaslanze durch die im Bereich des Konverters vorhandenen ho­ hen Umgebungstemperaturen zu vermeiden, wird das Blasrohr, durch das das in den Konverter eingeblasene Gas geleitet wird, mittels eines Kühlmittels, zumeist Wasser, gekühlt. Zu diesem Zweck sind die Blaslanzen üblicherweise mit einem Doppelmantel versehen, der zwei miteinander verbundene koaxial zueinander und zu dem Blasrohr angeordnete Kammern umschließt. In die erste, unmittelbar an das Blasrohr angrenzende Kammer wird das Kühlmittel eingeleitet und strömt an­ schließend entlang dem Blasrohr bis annähernd zu des­ sen Spitze und von dort durch die zweite Kammer zum Auslaß des Kühlmittelmantels zurück.

Zum Anschluß der Blasfluid- und Kühlmittelversor­ gungsleitung sowie der Kühlmittelabfuhrleitung sind herkömmliche Blaslanzen mit Flanschen versehen, an die die betreffenden Leitungen in herkömmlicher Weise anschließbar sind. Diese Art der Verbindung zwischen den Versorgungs- und Abfuhrleitungen bringt bei einem Auswechseln einer derartiger Blaslanze das Problem mit sich, daß eine erhebliche Zeit für das Lösen und Anschließen der Leitungen erforderlich ist. Darüber hinaus ist es bei derartigen Anschlüssen zwischen den Versorgungs- bzw. Abfuhrleitungen und der Blaslanze nicht möglich, den Auswechselvorgang zu automatisie­ ren. Statt dessen muß in Kauf genommen werden, daß, um eine Gefährdung der mit dem Auswechseln der Blas­ lanze befaßten Monteure zu vermeiden, der Betrieb der Blaslanze für lange Zeit unterbrochen wird.

Die für ein Auswechseln der Blaslanze erforderliche Zeit kann mit Hilfe einer Vorrichtung verkürzt werden, die in der europäischen Patentanmeldung EP 0 464 427 A2 beschrieben ist. Bei dieser bekannten Wechselvorrichtung ist der Abschnitt, welcher bei den zuvor beschriebenen Blaslanzen zum Anschluß der Ver­ sorgungs- und Abfuhrleitungen vorgesehen ist, einem separaten Kupplungskopf zugeordnet. Der Kupplungs­ kopf ist auf einem Gestell befestigt, das darüber hinaus ein hydraulisch betätigbares Hubsystem umfaßt. In das Hubsystem ist der übrige Teil der Blaslanze derart ein­ hängbar, daß das betreffende Ende der Blaslanze in die Aufnahme des Kupplungskopfs einführbar ist. Dabei ist sowohl die Endöffnung des Blasrohres als auch der Ein- und Auslaß des Kühlmantels auf der endseitigen Stirn­ fläche der Blaslanze angeordnet. In entsprechender Weise sind die Anschlüsse für die Kühlmittelzufuhr- und Abfuhr sowie die Blasfluidzufuhr auf dem der Stirnflä­ che der Blaslanze zugeordneten Boden der Aufnahme des Kupplungskopfes angeordnet.

Während des Einsatzes der bekannten Blaslanze hält die hydraulische Hubvorrichtung die endseitige Stirnflä­ che der Blaslanze ständig in Anlage an die Bodenfläche der Aufnahme, um eine gleichbleibende Abdichtung von Blasrohr, Kühlmitteleinlaß und -auslaß zu gewährlei­ sten. Dabei sind für das Aufrechterhalten einer dichten Verbindung erhebliche Anpreßkräfte wegen des be­ trächtlichen Drucks erforderlich, mit dem das Kühlmit­ tel und das Blasfluid in die Blaslanze eingeleitet werden.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der Europäischen Patentanmeldung EP 0 441 767 A2 bekannt. Bei dieser Vorrichtung sind die Anschlüsse für die Kühlmittel zu- und -abfuhr der Blaslanze gemeinsam mit dem Anschluß für das Blasfluid auf einer seitlichen befestigten Platte angeordnet. Der Kupplungskopf der bekannten Vorrichtung, mit dem die Blaslanze lösbar verkoppelbar ist, weist eine ebenfalls eine Platte auf, auf der die Anschlüsse für das Blasfluid und das Kühlmittel in entsprechender Weise angeordnet sind. Auch bei die­ ser bekannten Vorrichtung wird eine hydraulisch arbei­ tende Vorrichtung eingesetzt, um die Anschlüsse des Kupplungskopfes dicht gegen die Anschlüsse der Blas­ lanze zu pressen.

Die voranstehend erläuterten bekannten Wechsel­ vorrichtungen ermöglichen es zwar, eine Blaslanze in­ nerhalb kurzer Zeit auszuwechseln. Sie haben jedoch den Nachteil, daß aufwendige und sowohl hinsichtlich ihrer Anschaffung als auch hinsichtlich ihrer Wartung kostenaufwendige hydraulische Hub- und Anpressein­ richtungen erforderlich sind, um ein dauerhaft dichtes, sicheres Anpressen der Blaslanze an die Anschlüsse für die Kühlmittelzufuhr und das Blasfluid zu gewährlei­ sten.

Aus der US-Patentschrift US 3 170 977 ist eine weitere Wechselvorrichtung der eingangs genannten Art für eine Blaslanze bekannt, bei der die Einlaß- und die Auslaßöffnung des Kühlmantels achsial beabstandet angeordnet sind. Die Öffnungen für den Ein- und Auslaß sind dabei als Ringspalte ausgebildet, die in Richtung des der Wechselvorrichtung zugeordneten Endes der Blaslanze geöffnet sind.

Bei in die Aufnahme des Kupplungskopfes eingeschobener Blaslanze sind bei der aus der US-Patentschrift bekannten Vorrichtung innerhalb der Aufnahme zwei achsial beabstandete Kammern gebildet, von denen die eine mit dem Kühlmitteleinlaß und die andere mit dem Kühlmittelauslaß der Blaslanze verbunden ist. In der mit dem Kühlmitteleinlaß verbundenen Kammer mündet die Zufuhrleitung der Kühlmittelversorgung, während die mit dem Kühlmittelauslaß verbundene Kammer an die Kühlmittelablußleitung der Kühlmittelversorgung angeschlossen ist. Auf diese Weise ist der Kühlmantel der Blaslanze über die Kammern mit der Kühlmittelversorgung verbunden.

Zur Abdichtung der in Richtung der Blaslanzenspitze zuunterst angeordneten Kammer gegenüber der Umgebung ist bei der bekannten Vorrichtung ein Dichtungsring vorgesehen. Gegen diesen Dichtring wird die ebenfalls ringförmige Stirnfläche der äußeren Wand des Kühlmantels mittels einer mechanischen Verriegelungseinrichtung gedrückt, welche eine in die Aufnahme der Vorrichtung gerichtete achsiale Kraft auf die Blaslanze ausübt.

Ein Vorteil eines derartigen Anschlusses des Kühlmantels der Blaslanze an die Kühlmittelversorgung über im Bereich der Aufnahme ausgebildete Kammern besteht darin, daß bei einem Wechsel der Blaslanze der technische Aufwand für das An- und Abkoppeln gering und die Handhabung einfach ist. So kann bei der bekannten Wechselvorrichtung die Blaslanze in einer einfachen Bewegung aus der Aufnahme gezogen werden, sobald die Verriegelungseinrichtung gelöst worden ist. Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist jedoch, daß, ähnlich wie bei den zuvor erläuterten bekannten Vorrichtungen, zur Verriegelung der Blaslanze in der Aufnahme der Vorrichtung erhebliche achsiale Kräfte aufgebracht werden müssen, um die sichere Abdichtung der Kammern insbesondere gegenüber der Umgebung zu gewährleisten. Darüber hinaus muß die Verriegelungseinrichtung geeignet sein, Lageänderungen der Ringfläche der äußeren Kühlmantelwand auszugleichen, welche aufgrund von durch Temperaturveränderungen und Verschleiß verursachten Längenänderungen der Blaslanze entstehen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ausgehend von dem voranstehend erläuterten Stand der Technik mit einfachen Mitteln eine Wechselvorrichtung für Blaslanzen zu schaffen, bei welcher der Aufwand für das Halten der Blaslanze in der Aufnahme verringert ist und bei der gleichzeitig die Dichtheit der Kammern bei eingeführter Blaslanze auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen mit hoher Sicherheit gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß beide Kammern durch radial gegen jeweils eine Umfangsfläche der Blaslanze wirkende Dichtungen abgedichtet sind.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Blaslanze und des Kupplungskopfes ermöglicht es, die Abdich­ tung der einzelnen Ein- und Ausgänge der Blaslanze durch ein einfaches Einschieben der Blaslanze in die Aufnahme zu bewerkstelligen. Eine aufwendige Halte­ vorrichtung ist nach dem Einführen der Blaslanze in die Aufnahme nicht mehr erforderlich. Ebensowenig wer­ den elektrische, hydraulische oder pneumatische Ein­ richtungen für den Kupplungsvorgang benötigt. Statt dessen kann eine einfache Kupplungsmechanik verwen­ det werden, wobei die im Bereich der jeweiligen Dich­ tungsflächen eingesetzten Dichtmittel stets ausreichend, um eine zuverlässige Abdichtung der einzelnen An­ schlüsse der Blaslanze während deren Betrieb zu ge­ währleisten. Auf diese Weise ist durch die Erfindung eine kostengünstige herstellbare Wechselvorrichtung geschaffen, die bei hoher Betriebssicherheit ein einfach durchführbares Auswechseln der Lanze ermöglicht.

Indem bei in die Aufnahme des Kupplungskopf einge­ schobener Blaslanze im Bereich des Anschlusses für die Kühlmittelzufuhr und/oder des Anschlusses für die Kühlmittelabfuhr jeweils eine Kammer, insbesondere eine Ringkammer ausgebildet ist, wird bei einer derart ausgestalteten Wechselvorrichtung die für das Ausrich­ ten der Blaslanze des Kupplungskopfs erforderliche Zeit auf ein Minimum reduziert, da es in diesem Fall nicht mehr erforderlich ist, den Ein- bzw. Auslaß des Kühlmantels exakt gegenüber dem entsprechenden An­ schluß des Kupplungskopfes zu positionieren.

Eine sowohl hinsichtlich des für den Kupplungskopf erforderlichen Bauraums als auch hinsichtlich der Her­ stellbarkeit der Blaslanze kostengünstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Einlaß als auch der Auslaß des Kühlmantels auf einer Umfangsfläche der Blaslanze münden.

Um ein ungewolltes Herausfallen der Blaslanze aus dem Kupplungskopf zu vermeiden, sollte die Blaslanze mit dem Kupplungskopf lösbar verriegelbar sein. Dies kann auf einfache Weise dadurch erreicht werden, daß der Kupplungskopf mittels mindestens eines schwenk­ baren an ihm befestigten Haken mit der Blaslanze ver­ riegelbar ist, wobei der Haken während des Einschie­ bens der Blaslanze in die Aufnahme des Kupplungskop­ fes sich selbsttätig in seine Verriegelungsstellung be­ wegt. Für den Fall, daß gleichzeitig die dem Anschluß für die Kühlmittelzufuhr zugeordnete Kammer die freie, endseitige Stirnfläche des der Aufnahme zugeordneten Endes der Blaslanze mindestens abschnittsweise umgibt, bewirkt die durch das Kühlmittel auf die Lanze in Rich­ tung von deren Spitze ausgeübte Kraft, daß die Lanze spielfrei in dem Haken gehalten ist.

Umgekehrt kann es aber auch günstig sein, wenn an der Blaslanze ein in die dem Anschluß für die Kühlmit­ telzufuhr zugeordnete Kammer reichender Absatz an­ geformt ist, auf den das Kühlmittel bei Druckbeauf­ schlagung eine in die Aufnahme des Kupplungskopfes gerichtete Kraft ausübt. In diesem Fall bewirkt die durch das Kühlmittel ausgeübte Druckkraft, daß die Blaslanze in der Aufnahme gehalten wird.

Schließlich ist es vorteilhaft, wenn der Rohreinsatz und das Blasrohr über mindestens eine Ringdichtung dicht miteinander verbunden sind, welche zwischen dem Rohransatz und dem Blasrohr angeordnet ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Wechselvorrichtung für eine Blaslanze in einer ausschnittsweisen, teilweise aufgebrochenen fron­ talen Ansicht;

Fig. 2 die Wechselvorrichtung nach Fig. 1 in einer ausschnittsweisen, seitlichen Ansicht.

Die in den Figuren gezeigte Wechselvorrichtung für eine Blaslanze 1 weist einen Kupplungskopf 2 auf, der über eine Führung 3 höhen-, seiten- und winkelverstell­ bar an einem nicht gezeigten Gestell befestigt ist. Der Kupplungskopf 2 weist einen ersten Anschluß 4 für ein Blasfluid, insbesondere Sauerstoff, auf, der an der obe­ ren Seite 5 des Kupplungskopfes 2 angeordnet ist. In den Anschluß 4 ist ein Rohreinsatz 6 eingepaßt, der mit seinem dem Innern des Kupplungskopfes 2 zugeordne­ ten Ende 6a in eine Aufnahme 7 hineinreicht.

Die Aufnahme 7 des Kupplungskopfes ist zur Unter­ seite 8 des Kupplungskopfes 2 geöffnet. In die Aufnah­ me 7 ist von der Unterseite 8 her ein Ringeinsatz 9 eingesetzt, welcher sich mit seinem unteren Abschnitt trichterförmig zur Unterseite 8 hin erweitert. Im mittle­ ren Abschnitt des Ringeinsatzes 9 ist eine Nut 9a einge­ formt, welcher mit einer fensterartigen Öffnung 9b ver­ sehen ist Ober- und unterhalb des Ringnut 9a sind Ring­ dichtungen 10, 11 in dafür vorgesehene Nuten eingelegt.

Die Öffnung 9b des Ringeinsatzes 9 ist einem zweiten Anschluß zugeordnet, an den eine nicht gezeigte Kühl­ mittelabfuhrleitung anschließbar ist. Ein dritter An­ schluß 13 ist oberhalb des zweiten Anschlusses 12 ange­ ordnet und mündet ebenfalls in der Aufnahme 7. An den Anschluß 13 ist eine hier ebenfalls nicht gezeigte Kühl­ mittelzufuhrleitung anschließbar.

Die Blaslanze 1 weist ein innenliegendes Blasrohr 20 auf, dessen der Aufnahme 7 des Kupplungskopfes 2 zu­ geordneten Endabschnitts 21 aufgeweitet ist und eine gegenüber der Restlänge des Blasrohres vergrößerte Wandstärke aufweist. Mit seinem Endabschnitt 21 ist das Blasrohr 20 auf den Endabschnitt 6a des Rohreinsat­ zes 6 aufgeschoben, wobei drei in Achsrichtung des Rohrabschnitts 6 hintereinander angeordnete Ringdich­ tungen 23 die Abdichtung der ineinandergreifenden Ab­ schnitte des Rohreinsatzes 6 und des Blasrohrs 20 ge­ genüber der Umgebung sicherstellen.

Das Blasrohr 20 ist in einen Kühlmantel 30 der Blas­ lanze 1 eingesetzt und lösbar mit diesem verbunden. Der Kühlmantel 30 weist eine sich koaxial zum Blasrohr 20 erstreckende, beabstandet zu diesem angeordnete Trennwand 31 auf, durch die eine erste Kammer 32 und eine zweite Kammer 33 innerhalb des Kühlmantels 30 abgeteilt sind. Mit der ersten Kammer 32 des Kühlman­ tels verbunden sind Einlaßöffnungen 34, welche am obe­ ren, der Aufnahme 7 zugeordneten Ende der Blaslanze 1 eingeformt sind. Die zweite Kammer 33 mündet dage­ gen in Auslaßöffnungen 35, welche versetzt zur nicht gezeigten Spitze der Blaslanze 1 unterhalb einer zwi­ schen den Einlaßöffnungen 34 und den Auslaßöffnungen 35 ausgebildeten ersten Dichtfläche 36 in den Kühlman­ tel 30 eingeformt sind. Die erste und die zweite Kammer 32, 33 des Kühlmantels sind im Bereich der nicht gezeig­ ten Spitze der Blaslanze miteinander verbunden, so daß das Kühlmittel, welches durch die Einlaßöffnungen 34 in die erste Kammer 32 einströmt, entlang des Blasrohres 20 zur Spitze der Blaslanze 1 geleitet und von dort durch die Kammer 33 zurück zu den Auslaßöffnungen 35 ge­ spült wird.

Bei in die Aufnahme 7 eingeschobener Blaslanze 1 liegt die Dichtung 10 des Ringeinsatzes 9 an der ersten Dichtfläche 36 der Blaslanze 1 an und dichtet die durch die Ringnut 9a gebildete Ringkammer 40 gegenüber einer zweiten, im oberen Bereich der Aufnahme 7 gebil­ deten Kammer 41 ab, welche mit dem Anschluß 13 für die Kühlmittelzufuhr verbunden ist. Die zweite Kam­ mer 41 der Aufnahme 7 umgibt die endseitige Stirnflä­ che 42 der Blaslanze 1, so daß der Druck des in der Kammer 41 anstehenden Kühlmittels eine Kraft in Richtung der nicht gezeigten Spitze der Blaslanze 1 auf diese ausübt.

Ein unbeabsichtiges Herausfallen der Blaslanze 1 aus dem Kupplungskopf 2 wird durch seitlich von dem Kupplungskopf 2 und über Bolzen 50 schwenkbar an diesem gefestigte Haken 51 verhindert. Die Haken 51 greifen mit ihren hakenförmig ausgebildeten Enden 51a um die Enden von bolzenartigen Vorsprüngen 52, die an einen fest mit der Blaslanze 1 verbundenen Haltering 53 angeformt sind. Die Haken 51 weisen an ihrem unteren Ende eine Schrägfläche 54 auf. An den Schrägflächen 54 gleiten die Vorsprünge 52 während des Einschiebens der Blaslanze 1 in die Ausnehmung 7 entlang, so daß der Haken 51 aus dem Förderweg 52 geschwenkt wird, bis diese die Spitze 55 passiert haben. Anschließend fällt der Haken 51 in seine Ausgangsstellung zurück. Durch die Druckbeaufschlagung der Kammer 42 mittels des Kühl­ mittels wird anschließend die Blaslanze 1 in die Haken­ aufnahme der Haken 51 gedrückt und spielfrei in dieser gehalten.

Zum Auswechseln der Blaslanze 1 wird die Blaslanze 1 nach dem Abschalten der Kühlmittelzufuhr in der Kammer 41 in die Aufnahme 7 hineingeschoben, bis die Haken 51 frei verschwenkt werden können. Nach dem Wegschwenken der Haken 51 kann die Blaslanze unge­ hindert aus der Aufnahme 7 herausgezogen werden und durch eine neue Blaslanze 1 ersetzt werden.

Claims (5)

1. Wechselvorrichtung für eine Blaslanze (1), die ein Blasrohr (20) und einen das Blasrohr umgebenden, mit Kühlmittel durchspülbaren Kühlmantel (30) aufweist, dessen Ein- und Auslaß (34, 35) an dem einem Kupplungskopf (2) zugeordneten Ende der Blaslanze (1) angeordnet sind, wobei der Kupplungskopf (2) eine Aufnahme (7) aufweist, in die dieses Ende der Blaslanze (1) einführbar ist und die Anschlüsse (4, 12, 13) für eine Kühlmittelzufuhr, die Kühlmittelabfuhr und die Blasfluidzufuhr umfaßt, wobei die Blaslanze (1) lösbar mit dem Kupplungskopf verkoppelbar ist, wobei mindestens der Einlaß (34) oder der Auslaß (35) des Kühlmantels (30) auf einer Umfangsfläche der Blaslanze (1) münden, wobei der dem Einlaß (34) oder dem Auslaß (35) jeweils zugeordnete Anschluß (12, 13) auf einer der jeweiligen Umfangsfläche zugeordneten Seitenfläche der Aufnahme (7) mündet, wobei bei in die Aufnahme (7) des Kupplungskopfes (2) eingeführter Blaslanze (1) das Blasrohr (20) ineinandergreifend und dicht mit einem Rohransatz (6) der Aufnahme (7) verbunden ist, welcher an die Blasfluidversorgung angeschlossen ist, und wobei bei in die Aufnahme eingeführter Blaslanze (1) im Bereich des Anschlusses für die Kühlmittelzufuhr und des Anschlusses (12) für die Kühlmittelabfuhr jeweils eine Kammer (40, 41), insbesondere eine Ringkammer ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kammern (40, 41) durch radial gegen jeweils eine Umfangsfläche der Blaslanze (1) wirkende Dichtungen (10, 11) abgedichtet sind.

2. Wechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Einlaß (34) als auch der Auslaß (35) des Kühlmantels (30) auf einer Umfangsfläche der Blaslanze (1) münden.

3. Wechselvorrichtung nach einem der voranste­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungskopf (2) mittels mindestens eines schwenkbar an ihm befestigten Hakens (51) mit der Blaslanze (1) verriegelbar ist und daß der Haken (51) während des Einschiebens der Blaslanze (1) in die Aufnahme (7) des Kupplungskopfes (2) sich selbsttätig in seine Verriegelungsstellung bewegt.

4. Wechselvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Anschluß (13) für die Kühlmittelzufuhr zugeordnete Kammer (41) die freie endseitige Stirnfläche (42) des der Aufnahme (7) zugeordneten Endes der Blaslanze (2) minde­ stens abschnittsweise umgibt.

5. Wechselvorrichtung nach einem der voranste­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohreinsatz (6) und das Blasrohr (20) der Blas­ lanze (1) über mindestens eine Ringdichtung (23) dicht miteinander verbunden sind.