DE2015017B2 - Abdichteinrichtung für den Spalt zwischen Elektrode und Durchtrittsöffnung im Deckel eines Lichtbogenofens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abdichteinrichtuiig für den Spalt zwischen Elektrode und Durchtrittsöffnung im Deckel eines Lichtbogenofens, mit bogenförmigen, die Elektrode ringförmig umgebenden Verteilerleitungen mit zur Elektrode gerichteten Austrittsöffnungen für ein einen abdichtenden Gasschleier bildendes Schutzgas. Eine solche Abdichteinrichtung ist aus der DT-AS 1 167 992 bekannt.

Bei dieser bekannten Ausbildung strömt das Gas nach Verlassen der Verteilerleitungen ungeführt in Radialrichtung zur Elektrodenoberfläche. Die Strömung verläuft daher verhältnismäßig unstabil, und zur Erreichung der erforderlichen Abdichtwirkung ist ein Verhältnismäßig hoher Gasdurchsatz erforderlich.

Die nicht ausreichend zuverlässige Abdichtwirkung bei der bekannten Einrichtung ist insbesondere desvvegen bedenklich, weil die Ofengase giftig sein können und dann ein auch nur teilweises Ausströmen zuverlässig verhindert werden muß.

Schließlich führt auch die Möglichkeit des Durchbrechens von heißen Ofengasen zu einer hohen thermisehen Belastung der oberhalb der Gewölbeöffnung gelegenen Bauteile, so daß diese oft ausgewechselt werden müssen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abdichteinrichtung für den Spalt zwischen Elektrode und Durchtrittsöffnung im Deckel eines Lichtbogenofens zu schaffen, welche mit geringem Gasverbrauch eine gute Dichtwirkung zu erreichen gestattet und zuverlässig verhindert, daß Ofengase durch die Abdichteinrichtung gelangen und ausströmen können. Die Einrichtung soll dabei dennoch einfach bleiben und hohe Betriebsdauer erreichen.

Ausgehend von einer Abdichtcinrichtung der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verteilerlei'.ungcn im Inneren einer die Elektrode umgebenden zylindrischen Kammer verlaufen, in welcher zwischen Verteilerleitungen und Elektrode Führungsschaufeln vorgesehen sind, deren innere, zur Elektrode hin gelegene Enden unter einem einheitlich von der Radialrichtung abweichenden Winkel verlaufen.

Durch diese Ausbildung tritt eine gleichmäßige, stabile Strömung aus dem durch die Schaufeln gebildeten Leitapparat, welche drallbehaftet ist und welche die Oberfläche der Elektrode ungefähr tangential an strömt. Durch die höhere Geschwindigkeit ergibt sich eine stabilere Strömung mit besserer Abdichtwirkung bei gleichem Gasdurchsatz.

Zweckmäßigerweise werden die Führuigssehaufeln gekrümmt ausgeführt, so daß während der Durchströ mung der zwischen ihnen gebildeten Kanäle eine stroß- freie Ablenkung aus der Radialrichtung erfolgt und keine wesentlichen Strömungsverluste auftreten.

Zur Verhinderung der Abströmung des Schutzgases nach oben i-^es zweckmäßig, zusätzlich oberhalb der Verteilerleitungen an die Elektrode angedrückte Dich tungselemente vorzusehen, wie es an sich aus der CH-PS 222 896 bekannt ist. Dadu.^.. kurrn verhindert werden, daß ein großer Teil des Schutzgases unmittelbar entlang der Elektrode nach oben entweicht.

Der durch die erfindungsgemäße Ausbildung erzeugte rotierende, ringförmige Gasschleier, der die Elektmdenobcrfläche stoßfrei umspült und an ihr entlang nach unten in das Ofeninnere abströmt, löst erfolgreich die gestellten Aufgaben und verhindert zuverlässig ein Ausströmen von Ofengasen.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Beschreibung des in den Zeichnungen dargestellten Aus führungsbeispiels weiter erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch eine Abdichteinrichtung für den Spalt zwischen Elektrode und Deckel eines Lichtbogenofen.

F i g. 2 einen Schnitt nach Linie U-Il der F i g. I und F i g. 3 einen Schnitt nach Linie HI-III der F i g. 1.

Die Abdichteinrichtung für den Spalt zwischen Elektrode und Deckel eines Lichtbogenofens enthält einen unteren Kühlring 13, der auf (km Deckel 1 aufliegt, und eine zylindrische Kammer, die aus der unteren, auf dem Kühlring 13 (F i g. 1) aufliegenden, flachen Wand 2. aus der von der Auskleidung 1 weiter entfernten oberer, Wand 3 und aus der senkrechten zylindrischen Wand 4 besteht. Die untere Wand 2 und die zylindrische Wand 4 sind starr und luftdicht miteinander verschweißt. Die Elektrode 5 verläuft durch den Mittelteil der Kammer. Zur Erleichterung ihrer Montage besteht die Kammer aus zwei Hälften. Die an der unteren Wand 2 und an der zylindrischen Wand 4 angeschweißten Verbindungsflansche 6 (F i g. 2, 3) werden nach dem Einbau der Elektrode 5 mittels Schrauben 7 oder anderen ge eigneten Verbindungselemcnten verbunden. Die Kammer kann je nach dem Durchmesser der Elektrode 5 von dem Außenmaße und Gewicht der Abdichteinrich tung abhängen, auch aus mehr als zwei Teilen zusam mengesetzt werden.

Innerhalb der Kammer liegen auf der flachen Wane 2 zwei bogenförmige Verteilerleitungen 8 (F i g. I). di< einen Ring auf der Außenseite um die FJekirodc 5 bil den. Die Enden der Verteilerleitungen 8 sind mit Blind flanschen 9 (Fi g. 2) verschlossen. In jede Verteilerlei tung 8 mündet ein Zuleitungssttit/en 10, und zwar zu gleichmäßigen Verteilung des Schutzgases in der Mitt der limfangserstreckung derselben.

Jeder Stutzen 10 ist über eine öffnung in der zylin drischcn Wand 4 aus der Kammer herausgeführt, wo e an sine nicht dargestellte Speisequelle für inertes Ga angeschlossen ist.

In den dem Knmmermittelieil zugewandten Wanden der Verteilerleitungen 8, d. h. an deren Innenseite, sind kalibrierte öffnungen Il (F i g. 2) vorgesehen, Ober die das inerte Gas in den Kammerraum strömt. Hierdurch wird ein gleichmäßiges Zuströmen und Verteilen des inerten Gases längs des Elektrodenumfangs erreicht.

Zwischen den Verteilerleitungen 8 und der Elektrode 5 sind in der Kammer Führungsschaufeln 12 (F i g. 2) angeordnet Diese enden auf der der Elektrode zugewandten Innenseite unter einem von der Radialrichtung abweichenden Austrittswinkel, so daß der durch die Führungsschaufel gebildete Leitapparat das inerte Schutzgas drallbehaftet austreten läßt und ihm eine ringförmige Bewegung um die Elektrode herum erteilt. Der so erzeugte rotierende ringförmige Schutzgas-.schleier um die Elektrode verhindert, daß Gase aus dem Ofen in die Abdichteinrichtung gelangen und in die Umgebung ausströmen.

Die Schaufeln 12 sind gekrümmt ausgeführt, um eine stoßfreie Umlenkung aus der Radialrichtung zu erreichen und die Strömungsverluste gering zu halten. Die öffnungen 11 sind, um den Sianddruck des inerten Gases zu vermindern, in Richtung der in der unteren Kammerwand für die Elektrode vorgesehe ien Öffnung orientiert. Die Kammer ist zur Erhöhung ihrer Haltbarkeit, insbesondere gegenüber starker Wärmestrahlung durch die Auskleidung 1, mit einer Kühlung versehen. Zu diesem Zweck ist an der Unterseite der Wand 2 der Kühlnng 13 mit kastenförmigem Querschnitt angeschweißt, durch den Kühlwasser fließt. Das Wasser wird über Stutzen 14 (F i g. 2, 3) eingeleitet und fließt über Stutzen 15 ab. Um den Wasserumlauf im aus ebenso vielen Segmenten wie die Kammer zusammengesetzten Kühlnng 13 zu ermöglichen, sind die einzelnen Teile durch Rohrkrümmer 16 miteinander verbunden.

In der Kammer sind über den Verteilerleitungen und den Führungsschaufeln 12 an der Unterseite der oberen Wand 3 radial verschiebbare Blechsegmente (F i g-1 ''nd 3) vorgesehen, die auf den Schaufeln und Stützen 18 aufliegen, wobei letztere innerhalb der Kammer zwischen der zylindrischen Wand 4 und den Verteilerleitungen 8 angeordnet sind. An den inneren Enden der Blechsegmente 17, welche an der Elektrode 5 anliegen, sind in Ausschnitten der Blechränder Schuhe 19 befestigt, deren Enden abgebogen sind.

Die Blechsegmente 17 zusammen mit den Führungsschaufeln 12 und der unteren Kammerwand 2 bilden Kanäle für die Gasstrahlen, welche aus den kalibrierten öffnungen 11 ausströmen. Dies führt zu einer stabilen, gleichmäßigen und gerichteten Strömung des inerten Gases von den Verteilerleitungen 8 zur Oberfläche der Elektrode 5.

Radial nach außen weisende Forlsätze 20 (Fig. 3) der Blechsegmcnte 17 sind durch Ausschnitte in der zylindrischen Wand 4 der Kammer herausgeführt, wo sie mit Hebeln 21 (Fig. 1) in Wechselwirkung stehen, die an auf dem Kammeroberteil befestigten Kragarmen 22 angelenkt sind.

Die Hebel 21 sind zum ständigen Andrücken der Blechsegmente 17 an die Elektrode 5 durch Gewichte 23 belastet, die an den Hebeln 21 mittels Stiften 24 oder anderen Verriegelungsvorrichtungen iin der gewünschten Lage festgehalten werden. Die Blechsegmente ver hindern ein Austreten des inerten Gases aus der Kammer nach oben und reinigen zusätzlich die Elektrodenoberfläche, bei deren Bewegung infolge der Elektrodenregelung.

Zur weiteren Abdichtung ist außerhalb der Kammer auf der oberen Wand 3 eine Packungsstopfbucnse montiert, zu der der obere Kühlring 25 gehört, der die Elektrode 5 umfaßt. Die Innenwand dieses Köhlrmgs ist s trichterförmig geformt und nimmt den elastischen Dichtungssloff 26 auf, welcher unten auf den Blechsegmenten 17 aufliegt. Der Küblring 25 wird von Kühlwasser durchströmt. Von oben her wird der Dichtungsstoff 26 der Stopfbuchse durch Gewichte 27 belastet, die in to bezug auf die Stopfbuchse mit Hilfe von Bolzen 28 zentriert werden, die am Kühlring 25 befestigt sind.

Zur Abdichtung der Durchtrittsstellen der Zuleitungsstutzen 10 und der Fortsatze 20 der Blechsegmente durch die zylindrische Kammerwand 4 sind Stopfis büchsen 29 (F i g. 2 und 3) vorgesehen. In den Trennfugen der Kammer werden zwischen den Flanschen 6 Dichtungseinlagen 30 vorgesehen. An den Verbindungsstellen zwischen oberer Kammerwand 3 und senkrechter zylindrischer Wand 4 befinden sich (aus der Zeichnung nicht ersichtliche) Dichtungseinlagen.

Durch die Blcchsegmente 17, die zusätzliche Stopfbuchse 26 über der Kammer und die Packmgssiopfbuchsen 29 an den Stellen, an .enen Zuleitungssiutzen 10 und Fortsätze 20 der Blecnsejmente 17 durch die zylindrische Kammerwand 4 herausgeführt sind, wird vollkommen das Ausströmen von inertem Gas aus der Kammer nach oben und außen verhindert, wodurch der Gasverbrauch vermindert und eine gute Dichtwirkung der Einrichtung gewährleistet wird.

Der untere Kühlring 13 der Abdichteinrichtung sitzt fest im Ofendeckel 1.

Beim Betrieb der Einrichtung strömt inertes Gas aus einer Speisequelle über Stutzen 10 unter Druck in die Verteilerleitungen 8. Aus diesen strömt es in Form von Strahlen durch die kalibrierten öffnungen Ii aus, die in den Wänden der Verteilerleitungen 8 vorgesehen und dem Mittelteil der unteren Kammerwand 2 zugewandt sind. Die Austrittsquerschnitte der Öffnungen 11 wachsen, um ein gleichmäßiges Ausströmen der Gasstrahlen und Gleichmäßigkeit des Gasstroms urn die Elektrode herum zu gewährleisten, mit ihrer Entfernung von der Mitte der Verteilerleitung 8, wo die Stutzen 10 münden.

aus an.

Die aus den Öffnungen 11 austretenden Gasstrahlen gelangen in die Kanäle, welche durch Schaufeln 12, untere Kammerwand 2 und Blechsegmeme 17 gebildet werden, und werden in den Kammermittelteil zur Elektrode 5 geleitet. Anordnung und Form der Schaufeln tragen dazu bei, daß um die Elektrode herum ein rotierender ringförmiger Schleier aus inertem, unter Druck stehendem Gas entsteht.

Das inerte Gas kann nicht aus der Kammer nach oben und außen ausströmen, da dies durch die an der Elektrode 5 anliegenden Blechsegmente 17 sowie die Packungssiopfbuchsen 29 und 26 verhindert wird. Daher strömt das inerte Gas aus der Kammer nur in den Ofen. Es strömt aus dem Kammermittelteil, durch den die Elektrode 5 verläuft, durch den Spalt zwischen Elektrode und der Wand der im Deckel I vorgesehenen Öffnung für die Elektrode in den Ofen. Das in diesen Spalt einströmende inerte Gas verdrängt die Ofengase aus der Zone der für die Elektrode im Deckel 1 vorgesehenen öffnung und sorgt für zuverlässige Abdichtung dts Spalts zwischen Elektrode 5 und Deckel 65 Wenn aus irgendwelchen Gründen während des Ofengangs die Einbaustelle der Abdichteinrichtung im Ofen deckel 1 beschädigt wird, so strömen trotzdem keine Ofengase aus. In diesem Fall strömt ein Teil des inerten

Gases, das aus der Kammer längs der Elektrode 5 in den Ofen gelangt, unter Druck in die Undichtigkeit der Einbaustelle, wobei es den Kühlring 13 umströmt. Auch hierbei können also keine Gase aus dem Ofen austreten.

Wenn die Elektrode 5 sich aus mehreren Stücken zusammensetzt, so kann es vorkommen, daß diese exzentrisch miteinander verbunden sind, wobei Vorsprünge an der StoOstelle entstehen. Ein solcher Vorsprung trifft beim Durchgang des Stoßes zwischen den Blechsegmenten 17 auf die abgebogenen Enden der Schuhe 19, gleitet an ihnen entlang und schiebt die Segmente 17 auseinander. Hierdurch wird verhindert, daß letzlere an der Stoßstelle der einzelnen Teile der Elektrode 5 festgeklemmt werden. Gleichzeitig werden Beschädigungen sowohl der Elektrode 5 als auch der Abdichteinrichtung verhindert.

Eine Mitnahme und Einschieben des Dichtungsstoffes der Stopfbuchse 26 in die Kammer beim Senken der Elektrode 5 wird durch die Blechsegmente 17 verhindert, die fest an die Elektrode 5 angepreßt sind. Ein Hochschieben des Dichtungsstoffs der Stopfbuchse 26 wird dadurch vermieden, daß oben auf ihm das Gewicht 27, welches durch die Bolzen 28 zentriert wird, aufgelegt ist. Die Blechsegmente 17 werden dauernd an die Elektrode 5 angepreßt, da ihre radial nach außen weisenden Fortsätze 20 mit den Hebeln 21 in Wechselwirkung stehen, welche durch die Gewichte 23 belastet sind,, die eine auf die Blechsegmente 17 wirkende Kraft erzeugen. Die Größe dieser Kraft wird durch Ändern der Lage der Gewichte 23 an den Hebeln 21 geregelt. Die Gewichte 23 werden in der gewählten Lage durch Stifte 24 festgehalten, die in Bohrungen in den Hebeln 21 befestigt werden.

ίο Die Segmente 17 könnten auch an die Elektrode 5 mittels Federn angedrückt werden, welche direkt auf die Blechsegmente 17 einwirken. Eine solche Andrückeinrichtung kann sowohl innerhalb als auch außerhalb der Kammer montiert werden.

Die Wasserkühlung der Einrichtung trägt dazu bei daß die Festigkeitseigenschaften und Steifigkeit aller Bauteile, auch wenn sie der durch die Elektroofenauskleidung ausgestrahlten Wärme ausgesetzt sind, nichl beeinträchtigt werden. Außerdem wird durch die Was· serkühlung ein Festbrennen des Dichtungsstoffs dci Stopfbuchsen verhütet, wodurch deren Abdichtungsei genschaften und Arbeitsfähigkeit nicht leiden und da: Ausströmen von inertem Gas aus der Kammer vermie den, d. h. der Verbrauch von inertem Gas gering gehal ten wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnuncen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Abdichteinrichtung for den Spalt zwischen Elektrode und Durchtrittsöffnung im Deckel eines Lichtbogenofens, mit bogenförmigen, die Elektrode ringförmig umgebenden Verteilerleitungen mit zur Elektrode gerichteten Austrittsöffnungen for ein einen abdichtenden Gasschleier bildendes Schutzgas, dadurch gekennzeichnet, daß die to Verteilerleitungen (8) im Inneren einer die Elektrode (5) umgebenden zylindrischen Xammer (2, 3, 4) verlaufen, in welcher zwischen Verteilerleitungen (8) und Elektrode (5) Führungsschaufeln (12) vorgesehen sind, deren innere, zur Elektrode hin gelegene Enden unter einem einheitlich von der Radialrichtung abweichenden Winkel verlaufen.

2. Abdichteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Föhrungsschaufeln (12) gekrümmt sind.

3. Abdienteinrichtung nach Anspruch 1 cder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich oberhalb der Verteilerleitungen (8) an die Elektrode (5) angedrückte Dichtungsek nente (17. 19; 26) vorgesehen sind.