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Die
vorliegende Neuerung betrifft einen Schwimmkegel, auch Konverterkegel
oder Schwimmkörperverschluss genannt, mit den Merkmalen
des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Gattungsgemäße
mehrteilige Schwimmkegel sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Sie dienen zum Zurückhalten der Schlacke während
des Abstichs eines Konverters, insbesondere bei der Herstellung
von Stahl, wobei der Verschluss frei auf der Metallschmelze aufschwimmt.
Er weist einen aus Feuerfestmaterial gebildeten Schwimmkörper
mit einer mittig angeordneten Öffnung und einer darin angeordneten
Führungsstange auf, die den Schwimmkörper oben
und unten überragt. Der untere Abschnitt der Führungsstange
ist feuerfest umkleidet. Die Führungsstange ist mit dem
Schwimmkörper verbunden.
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Aus
dem Stand der Technik ist das Deutsche Gebrauchsmuster
DE 9005499 U1 bekannt. In
dieser Druckschrift wird ein zweiteiliger Schwimmkegel offenbart,
dessen Schwimmkörper eine Durchgangsbohrung aufweist, in
die die Führungsstange einsetzbar ist. Die Führungsstange
ist über einen Teil ihrer Länge feuerfest verkleidet,
wobei der mittige Endbereich der feuerfesten Verkleidung konisch
ausgebildet ist. Ein dazu kompatibler konischer Sitz des Schwimmkörpers
dient als Anschlag der Führungsstange in dem Schwimmkörper.
An der Oberseite des Schwimmkörpers ist die Führungsstange
frei von Feuerfestmaterial. Sie ist dort über einen Keil
an dem Schwimmkörper gesichert. Dieser Keil kann verloren gehen,
so dass der Schwimmkegel insgesamt unbrauchbar wird.
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Der
nächstkommende Stand der Technik ist in der Deutschen Patentschrift
DE 4420869 C2 beschrieben.
Diese Druckschrift beschreibt einen Konverter-Schwimmkegel mit einem
konischen Schwimmkörper, der eine mittige Durchgangsöffnung aufweist.
In der Durchgangsöffnung ist eine Hülse angeordnet,
die den Außenteil eines Bajonettverschlusses darstellt.
Auch hier ist eine Führungsstange vorgesehen, die in dem
unterhalb des Schwimmkörpers liegenden Bereich feuerfest
ummantelt ist. Die Führungsstange wird in die Durchgangsöffnung eingesetzt
und weist entsprechende Vorsprünge auf, die mit der Hülse
des Schwimmkegels nach Art eines Bajonettverschlusses zusammenwirken.
Dadurch entfällt der separate Befestigungsteil. In der
Praxis zeigt sich, dass die Bajonettverbindung zwischen der Führungsstange
und der in den Schwimmkörper eingesetzten Hülsen
zu Undichtigkeiten neigt.
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Es
ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Neuerung, einen zweiteiligen
Schwimmkegel zu schaffen, dessen Verbindung zwischen der Führungsstange
und dem Schwimmkörper im Betrieb sicher dauerhaft ist und
bei dem diese Verbindung eine verbesserte Dichtigkeit zwischen dem
Schwimmkegel und der Führungsstange bewirkt. Diese Aufgabe wird
von dem Gegenstand mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.
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Weil
der Schwimmkörper in der Durchgangsöffnung ein
in das Feuerfestmaterial eingebrachtes Innengewinde aufweist und
die Führungsstange ein ebenfalls aus Feuerfestmaterial
gebildetes Außengewinde aufweist, das zu dem Innengewinde
des Schwimmkörpers kompatibel ist, kann die Führungsstange
bei der Montage zunächst mit dem unverkleideten Teil in
die Durchgangsöffnung eingesetzt werden, wonach der an
den unverkleideten Teil der Führungsstange anschließende
Anfang der feuerfesten Ummantelung mit dem daran angeordneten Außengewinde
in das kompatible Innengewinde des Schwimmkörpers eingeschraubt
werden kann. Die Schraubverbindung ist besonders auch unter den Einsatzbedingungen
zuverlässig, da gleiche oder sehr ähnliche Materialien
mit einander in Kontakt kommen. Bei geeigneter Ausbildung ist der
Gewindebereich auch hinreichend dicht. Es sind keine zusätzlichen
Einlegeteile oder Befestigungsteile erforderlich, die sich lockern
können oder die verloren gehen können. Das Produkt
wird insgesamt in der Anwendung und im Betrieb zuverlässiger.
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Vorteilhaft
sind die Gewindegänge außen abgerundet ausgebildet.
Dies fördert die Dichtigkeit. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform
sieht vor, dass die Durchgangsöffnung in dem Schwimmkegel abgestuft
ist und in dem Bereich des Gewindes im Wesentlichen den Durchmesser
des mit Feuerfestmaterial ummantelten Bereichs der Führungsstange aufweist,
während der von dem Gewinde zu der Oberseite des Schwimmkörpers
führende Abschnitt der Durchgangsöffnung einen
kleineren Innendurchmesser aufweist, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser
des nicht feuerfest ummantelten Abschnitt der Führungsstange
entspricht.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Neuerung
anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
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1:
einen Schwimmkegel im Verbindungsbereich des Schwimmkörpers
mit der Führungsstange in einem Längsschnitt;
sowie
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2:
den Schwimmkegel in einer perspektivischen Darstellung.
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In
der 1 ist ein Schwimmkegel mit einem Schwimmkörper 1 und
einer Führungsstange 2 in einem Querschnitt dargestellt.
Der Schwimmkörper ist in bekannter Weise als Konus ausgebildet,
der eine plane Grundfläche 3 aufweist, welche
im Betrieb oben angeordnet ist. An die Grundfläche 3 schließt sich
eine Mantelfläche 4 an, die sich bis zu einer
planen Stirnfläche 5 verjüngt. Die Mantelfläche 4 ist leicht
konvex ausgebildet. Die Stirnfläche 5 ist parallel
zu der Grundfläche 3 ausgerichtet. Der Schwimmkörper 1 ist
somit im wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Mittenachse
A. Eine seitlich in der Mantelfläche 4 ausgebildete
Nut 7 ist nicht funktionswesentlich. Der Schwimmkörper
ist einstückig aus Feuerfestmaterial gefertigt.
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Die
Führungsstange 2 weist einen metallischen Kern 8 auf,
der in einem ersten Bereich 10 der Führungsstange 2 nicht
ummantelt ist, während ein zweiter Bereich 11 der
Führungsstange 2 mit einem Feuerfestmaterial 12 ummantelt
ist.
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Der
Schwimmkörper 1 ist von einer Durchgangsöffnung 13 durchsetzt,
die von der Grundfläche 3 zu der Stirnfläche 5 verläuft
und konzentrisch zu der Achse A angeordnet ist. Die Durchgangsöffnung durchsetzt
die beiden Flächen also jeweils mittig.
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Die
Durchgangsöffnung 13 weist keinen über die
Länge konstanten Durchmesser auf, sondern ist gestuft.
Von der Grundfläche 3 ausgehend ist in einem ersten
Bereich 14 ihr Durchmesser oder ihre lichte Weite geringfügig
größer als der Durchmesser des metallischen Kerns 8 der
Führungsstange 2. In einem daran anschließenden
zweiten Bereich 15, der bis zu der Stirnfläche 5 reicht,
ist ihr Innendurchmesser vergrößert. In dem Übergang
zwischen dem ersten Bereich 14 und dem zweiten Bereich 15 ist
ein radial ausgerichteter Ringbund 16 vorgesehen.
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Der
zweite Bereich 15 ist mit einem Innengewinde 17 versehen,
das sich als eingängiges Gewinde von der Stirnfläche 5 koaxial zu
der Achse A erstreckt. Das Gewinde ist unmittelbar in das Feuerfestmaterial
des Schwimmkegels 1 eingeformt.
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Die
Führungsstange 2 weist in dem zweiten Bereich 11,
an der an den ersten Bereich 10 angrenzenden Seite ein
zu dem Innengewinde 17 des Schwimmkörpers 1 kompatibles
Außengewinde 18 auf, welches ebenfalls koaxial
zu der Achse A ausgerichtet ist. Das Außengewinde 18 ist
ebenfalls aus dem Feuerfestmaterial 12 gebildet. Die Gewindegänge
sind im Querschnitt etwa halbkreisförmig ausgebildet.
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Im Übergang
zwischen dem ersten Bereich 10 und dem zweiten Bereich 11 ist
ein radial zu der Achse A ausgerichteter Ringbund 19 an
dem Außengewinde 18 ausgebildet.
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Bei
der Herstellung wird der Schwimmkörper 1 einstückig
aus Feuerfestmaterial geformt. Metallische Komponenten, Hülsen
oder Einlegeteile sind nicht erforderlich. Um die Entformbarkeit
im Bereich des Innengewindes 17 zu vereinfachen, kann die
verwendete Form dort aus einem Elastomer gebildet sein.
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Die
Führungsstange wird in an sich bekannter Weise aus einer
Eisenstange und der Feuerfestummantelung hergestellt. Aus hier kann
für eine einfache Entformbarkeit im Bereich des Außengewindes 18 die
Form einen Elastomerteil aufweisen.
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Nach
dem vorzugsweise vollständigen Aushärten der beiden
Bauteile, des Schwimmkörpers 1 und der Führungsstange 2,
können diese einzeln zur Verwendungsstelle im Stahlwerk
geliefert werden und dort zu dem einsatzbereiten Schwimmkegel zusammengesetzt
werden. Dazu wird die Führungsstange mit dem ersten Bereich 10 von
der Stirnfläche 5 her in die Durchgangsöffnung 13 eingeführt
und dann das Außengewinde 18 in das Innengewinde 17 geschraubt,
bis die Ringbunde 16 und 19 aneinander anliegen.
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Es
ist ersichtlich, dass diese Verbindung nicht durch dritte Teile
gesichert werden muss. Der Aufbau insbesondere des Schwimmkörpers 1 ist
besonders einfach. Die Dichtigkeit der Verbindungsstelle wird einerseits
durch das Gewinde und besonders durch die Anlage der Ringbunde 16 und 17 aneinander
hergestellt, so dass hier kein flüssiger Stahl oder Schlacke
hindurch treten kann. Andererseits ist besonders vorteilhaft, dass
im Bereich dieser Verbindung nur gleichartige oder identische Materialien
in Form des Feuerfestmaterials miteinander in Verbindung stehen.
Dies ist besonders im Hinblick auf den extremen Temperaturgradienten
im Betrieb wichtig.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 9005499
U1 [0003]
- - DE 4420869 C2 [0004]