DE2101248A1

DE2101248A1 - Kippantrieb fur Konverter

Info

Publication number: DE2101248A1
Application number: DE19712101248
Authority: DE
Inventors: Günther Dipl Ing Linz Reitter (Osterreich)
Original assignee: Vereinigte Osterreichische Eisen und Stahlwerke AG, Linz (Osterreich)
Priority date: 1970-06-10
Filing date: 1971-01-13
Publication date: 1971-12-16
Also published as: ES194195U; FI50886B; SE370954B; GB1335910A; FI50886C; DE2101248B2; DE7100968U; BE762172A; ZA712243B; AT317270B; FR2094154A1; LU62410A1; US3736807A; FR2094154B1; ES194195Y

Description

DIpl.-lng. Vt'cxlisr Jackisdi Λ Q 1

7 Stutigart N, Menzelstraße 40 W fc I J J

12, Jaa tin

Vereinigte Österreichische Eisen-

und Stahlwerke Aktiengesellschaft

Linz - (Österreich)

Kippantrieb für Konverter

Die Erfindung betrifft einen Kippantrieb für Konverter mit einem am Kippzapfen befestigten Zahnrad und einem am Kippzapfen pendelnd aufgehängten Ritzelträger, in dem mindestens ein Antriebsritzel gelagert ist, wobei der Ritzelträger durch eine eine Lenkerstange, einen ein Torsionsmoment erzeugenden Hebel und einen Torsionsstab aufweisende Drehmomentenstütze federnd abgestützt ist. Derartige Kippantriebe können Lageänderungen des •Kippzapfens infolge von dessen Durchbiegung folgen, so daß in jedem Fall ein zuverlässiger Zahneingriff des Getriebes gewährleistet ist. Die den Ritzelträger mit einem Festpunkt verbindende Drehmomentenstütze muß eine größtmögliche Bewegungsfreiheit des Ritzölträgers gewährleisten, damit dieser den sich auf ihn übertragenen Taumelbewegungen des Kippzapfens folgen kann, welche sich beim Drehen des. infolge der statischen und thermischen Beanspruchung schräg gestellten Kippzapfens ergeben.

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Eine weitere Forderung, die an derartige Drehmoment enstützen gestellt wird, ist eine gewisse Elastizität gegenüber antriebs- und/oder lastseitigen Stoßen, welche durch Beschleunigung und Verzögerung im Zusammenhang mit dem Lastwechsel und infolge einer nicht spielfreien Kraftübertragung vom Konverter auf den ihn umgebenden Tragring bzw. auf das Getriebe entstehen; die Drehmoment ens tut ze soll in Umfangsrichtung federnd abgestützt sein.

Es sind verschiedene federnd abgestützte Drehmomentenstützen bekannt.. Nach einem dahingehenden Vorschlag ist das Ritzel in einem Ritzeldrehgestell gelagert, welches mittels Rollen auf den verbreiterten Felgen des angetriebe· nen, am Kippzapfen befestigten Zahnrades drehbar gelagert und in Umfangsrichtung durch hydraulische oder pneumatische Stoßdämpfer abgestützt ist. Solche Stoßdämpfer sind jedoch Dauerbeanspruchungen nicht gewachsen und für den Einsatz bei Konverteranlagen kaum geeignet.

Nach einer anderen Konstruktion ist ein am Kippzapfen von Konvertern gelagerter Kippantrieb durch eine an einem Ende unter Zwischenlage von Federelementen, wie Teller— federn, Gummipuffern od. dgl. begrenzt nachgiebig gelagerte Drehmomentenstütze abgestützt. Derartige Drehmomentenstützen haben jedoch den Nachteil, daß die Federelemente infolge der erwünschten kurzen Federwege sehr groß und schwer ausgeführt und außerdem sehr stark vorgespannt sein müssen; eine stoßfreie Abstützung ist daher nicht möglich. Wenn als Federelemente Ringfedern verwendet werden, besteht die Gefahr eines Festfressens· der konischen Paßflächen, und somit eines Verlustes der Federwirkung.

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Scliließlich ist ein ειΐη Konverterzapfen aufgeschobenes, mehrere Ritzel aufweisendes Kippgetriebe bekannt, welches durch eine aus Lenkerstangen, Hebeln und einem Torsionsstab bestehende elastische Drehmomentenstütze in Umfangsrichtung abgestützt ist. Am Getriebegehäuse bzw. Ritzelträger ist an beiden Seiten je eine vertikale Lenkerstange befestigt, welche am anderen Ende mit je einem Hebel gelenkig verbunden ist« Diese Hebel sind ihrerseits drehsteif mit den Enden eines drehbar gelagerten, horizontalen Torsionsstabes verbunden. Die Hebel schließen mit den Lenkerstangen einen Winkel von 90 ein. Wenn ein Drehmoment auftritt, wirken die in den Lenkerstangen entstehenden Kräfte gegeneinander und verdrehen den Torsionsstab. Folgt das Getriebe den Taumelbewegungen des Kippzapfens, so bewegen sich beide Lenkerstangen in die gleiche Richtung und der Torsionsstab wird nicht verdreht. Dabei wird aber die wirksame Hebellänge der Hebel verändert, so daß ein gleichzeitig auftretendes Drehmoment im Torsionsstab ein verändertes Torsionsmoment hervorruft; die Hebelarme müssen also gleichzeitig den Ausgleich der Taumerbewegungen des Getriebes vornehmen und die Federbewegungen übertragen. Dadurch ergeben sich unübersichtliche Verhältnisse in bezug auf die Beanspruchung des Torsionsstabes. Ein weiterer Nachteil ist, daß die Länge der Hebelarme so groß gewählt werden muß, daß diese bei extremen Lageänderungen des Kippzapfens nicht in die Strecklage von Lenkerstangen und Hebeln gelangen, wodurch die federnde Drehmomentenabstützung teilweise oder ganz verloren ginge. Ferner ist die Länge des Torsionsstabes im wesentlichen abhängig vom Durchmesser des Getriebes und somit nicht frei wählbar.

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Allen bekannten federnd abgestützten Drehmomentenstützen gemeinsam ist der Nachteil, daß nach Inbetriebnahme der Konverteranlage eine Korrektur der Federkonstante und der Federdämpfung nicht möglich ist. Bei Konverteranlagen können bekanntlich während des Blasvorganges Schwingungen, .insbesondere Schwingungen des Metallbades auftreten, deren Stärke und Frequenz rechnerisch nicht erfaßbar sind. Es besteht daher das Bedürfnis, die. Federkonstante und/oder die Federdämpfung zu ändern, so daß die Drehmomentenstütze auf die Betriebsverhältnisse richtig und optimal eingestellt werden kann, ohne daß Teile derselben ausgebaut Werden müssen oder langwierige Umbauten erforderlich sind. Schließlich sollen die Taumelbewegungen des Konverters keine Veränderungen des Federwiderstandes der Drehmomentenstutze herbeiführen.

Diese Ziele der Erfindung werden unter Vermeidung der genannten Nachteile durch einen Kippantrieb der eingangs definierten Art mit mindestens einem der folgenden Merkmale erreicht:

a) daß zur Einspannung des Torsionsstabes ein gegenüber diesem axial verschiebbarer Lagerbock vorgesehen ist, so daß die wirksame Torsionsstablänge veränderbar ist und,

b) daß die wirksame Hebellänge des das Torsionsmoment erzeugenden Hebels verstellbar ist.

Der Torsionsstab weist zweckmäßig über mindestens einen Teil seiner Länge eine Keilwellen- oder Kerbverzahnung auf, wobei im der Einspannung des Torsionsstabes dienenden Lagerbock eine entsprechende Innenverzahnung vorgesehen ist.

Weiters weist der Torsionsstab zweckmäßig an einem Ende eine weitere Keilwellen- oder Kerbverzahnung auf, welche

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in eine mit einer entsprechenden Innenverzahnung versehene Bohrung eines Zapfens des die Lenkerstange und den Torsionsstab verbindenden Hebels einschiebbar ist, so daß eine drehsteife, lösbare Verbindung herstellbar ist«

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der die Lenkerstange und den Torsionsstab verbindende Hebel an einer Kurbelwelle ausgebildet, welche mit der Lenkerstange durch ein Kugelgelenklager verbunden ist.

Unterhalb der Kurbelwelle kann im Abstand von. der Lenkerstange eine Abstützplatte vorgesehen sein, wobei der Abstand das ein- bis zweifache, vorzugsweise l,5f&che φ

der maximalen wirksamen Hebellänge der Kurbelwelle beträgt.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der die Lenkerstange und den Torsionsstab verbindende Hebel an einem von einem Bolzen durchsetzten Joch ausgebildet, auf welchem Bolzen ein mit der Lenkerstange verbundenes Kugelgelenklager befestigt und in Achsrichtung des Bolzens verschiebbar ist, wobei die durch das Joch, den Bolzen und den Torsionsstab gelegte Ebene senkrecht zur Lenkerstangenachse steht.

Bei beiden Ausführungsformen ist die wirksame Länge des die Lenkerstange und den Torsionsstab verbindenden Hebele auf einen solchen Wert einstellbar, daß das erzeugte Torsionsmoment größer ist als die Summe aller Lagerreibungsmomente in der Drehmomentenstütze.

Die Erfindung wird an Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben; die Pig.l

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bis 5 beziehen sich auf das erste und die Fig.6 und 7 auf das zweite Ausführungsbeispiel. Fig.l zeigt eine Seitenansicht eines Kippantriebes mit einer federnd abgestützten Drehmomentenstütze; Fig.2 ist ein Vertikalschnitt nach der Linie II - II der Fig.l und Fig.3 ein Grundriß des Kippantriebes gemäß Fig.l. In den Fig.4 und 5 sind Einzelheiten der Drehmomentenstütze dargestellt, und zwar ist Fig.4 ein Vertikalschnitt nach der Linie IV - IV der Fig.3 in einem vergrößerten Maßstab und Fig.5 ein Vertikalschnitt nach der Linie V-V der Fig.4. Fig. 6 zeigt Einzelheiten des entsprechend der zweiten Ausführungsform die Lenkerstange und zwei Torsionsstäbe verbindenden Hebels, teilweise im Schnitt gezeichnet, und Fig. 7 ist ein Vertikalschnitt nach der Linie VII - VII der Fig. 6.

In den Fig.1,2 und 3 ist mit 1 der Kippzapfen des Konverters und mit 2 ein auf diesem befestigtes Zahnrad, welches durch zwei Ritzel 3 antreibbar ist, bezeichnet. Die Ritzel 3 sind in einem das Zahnrad 2 umschließenden Ritzelträger 4 gelagert, welcher am Kippzapfen 1 pendelnd aufgehängt ist. Am Ritzelträger 4 ist mittels eines Bolzens 5 und eines denselben umgebenden Kugelgelenklagers 6 ein Ende der Lenkerstange 7 der Drehmomentenstütze angelenkt· Das andere Ende der Lenkerstange 7 weist ein Auge mit einem lösbaren Bügel 8 auf und umschließt ein weiteres Kugelgelenklager 9» welches auf einer Kurbelwelle 10 sitzt (Fig. 4). Die Kurbelwelle ist in den Lagerböcken 11, 12 gelagert. Ein Kurbelwellenzapfen 13 besitzt eine Bohrung 14 mit einer Keilwellen- oder Kerbverzahnung. In die Bohrung l4 ist ein Torsionsstab 15 eingeschoben, dessen Ende eine Keilwellen- oder Kerbverzahnung 16 aufweist, welche jener in der Bohrung l4 des Kurbelwellenzapfens entspricht, so daß eine drehsteife, jedoch lösbare Verbindung zwischen dem Toreionsstab 15 und der Kurbelwelle

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horgestollt wird. Am anderen Ende besitzt dor Torsionsstab 15 eine weitere Keilwellen- oder Kerbverzalmung 17t die in eine entsprechende Innenverzahnung eines in Pfeilrichtung (Pig,4) verschiebbaren Lagerbockes 18 eingreift« Der Lagerbock 18 ist auf dem Führungsbett 19 mittels Schrauben 20, deren Köpfe in Ausnehmungen 21 angeordnet sind, lösbar befestigt (Fig.5). Im Lagerbock 18 ist der Torsionsst.ab 15 fest eingespannt. Die wirksame Torsionsstablänge "1" (Fig.4) ist durch Verschieben des Lagerbocks IS auf dem Führungsbett 19 beliebig einstellbar. Zur Veränderung der wirksamen Hebellänge bzw. Exzentrizität "e" (Fig.4) der Kurbelwelle 10 kann der Torsionsstab 15 aus der Bohrung 14 des ICurbelwellenzapf ens I3 herausgezogen und dann die Kurbelwelle 10 um den gewünschten ¥inkel verdreht werden, worauf der Torsibnsstab 15 wieder in die Bohrung 14 des Kurbelwellenzapfens 13 eingeschoben wird. Man kann auch den Lagerbock 18 so weit nach links verschieben, bis er außer Eingriff mit der Verzahnung I7 des Torsionsstabes 15 gelangt, so daß der Torsionsstab 15 zusammen mit der Kurbelwelle 10 verdreht werden kann, worauf der Lagerbock 18 wieder in seine ursprüngliche Stellung verschoben wird.

Die Federkonstante des Torsionsstabes 15 wird durch Verstellung der wirksamen Torsionsstablänge "1" verändert: wird "1" - durch Verschiebung des Lagerbocks 18 nach rechts - verkleinert, so wird die Abfederung härter; wird der Lagerbock IS nach links verschoben und "1" vergrößert, so wird die Federcharakteristik flacher und die Abfederung - bei gleichem Torsionsmoment - weicher. Durch Änderung von "lⁿ ist eine Veränderung der Eigenfrequenz der Drehmomentenstütze bzw. des ganzen Antriebs und damit die Ausschaltung von kritischen Frequenzen möglich. Da der Torsionsstab 15 nicht vorgespannt ist, ist eine stoßfreie Federung des Ritzelträgers 4 gewährleistet.

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Die wirksame Hebellänge bzw. Exzentrizität "e" der Kurbelwelle 10 wird so groß gewählt, daß die Summe aller Lagerrcibungsniomente in der Drehnomentenstütze nicht viel kleiner ist als das durch, die Lenkerstange 7 und die Kurbelwelle 10 eingeleitete Torsionsrnoment; bei dieser Wahl von "e" ist eine ausreichende Dämpfung der federung gegeben, "e" bzw. das Torsionsmoment kann also zwischen einem auslegungsgomäßen Maximum - Kröpfungsebene der Kurbel 10 steht senkrecht zur Achse des Lenkers 7 - und einem Minimum - Kröpfungsebene liegt in der Lenkerachse eingestellt werden. Wird "e" gleich Null oder wird "e" so klein, daß die Summe aller Reibungsmomente größer ist als das Torsionsmoment, so liegt eine vollkommen steife. Abstützung vor; diese Einstellung wird allerdings nicht angestrebt und ist nur zur besseren Veranschaulichung des Erfindungsgedankens erwähnt.

Durch Veränderung der wirksamen Torsionsstablänge "1" und/ oder der wirksamen Hebellänge "e" kann die Drehmomentenstütze jederzeit den Betriebsverhältnissen des Konverters angepaßt werden, ohne daß langwierige Umbauten erforderlich sind. Ein weiterer Vorteil ist, daß das auf den Torsionsstab 15 übertragene Torsionsmoment unbeeinflußt von der Größe der Taumelbewegungen des Kippzapfens 1 bzw. des Ritzelträgers 4 bleibt; diese Taumelbewegungen werden von der Lenkerstange 7 ausgeglichen.

Die in den Fig. 1 bis 5 beschriebene Drehmomentenstütze weist auch eine Sicherheitseinrichtung für den Fall des Bruches des Torsionsstabes 15 auf. Unterhalb des mit dem Kugelgelenklager 9 versehenen Endes der Lenkerstange 7 ist eine am Fundament befestigte Platte 22 vorgesehen, die im Abstand "h" von der Unterseite des Endes der Lenkerstange 7 angeordnet ist (Fig.4); der Abstand "h" soll mindestens gleich groß wie die maximale wirksame Ilebellänge (Exzentrizität) "e" sein, aber den Wert 2,e nicht überschreiten,

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wobei der bevorzugte Wert 1,5g ist. Im Fall eines Torsionsstabbruches schlägt das Ende der Lenkerstange 7 auf der Platte 22 auf, so daß eine weitere Drehung der Kurbelwelle verhindert werden kann, und der Konverterbetrieb nicht sofort unterbrochen werden muß.

Auch die in den Fig.6 und 7 beschriebene Ausführungsfonn der Drehraomentenstütze weist alle oben erwähnten Eigenschaften in bezug auf die Veränderung von "1" und "e" auf. Die senkrecht zur Zeichenebene stehende, in gleicher Weise wie in den Fig.l bis 3 dargestellt, an einem Ende mit dem Ritzelträger 4 verbundene Lenkerstange 7 ist.an ihrem anderen Ende mittels eines in ihrem Auge 23 angeordneten . * Kugelgelenklagers 24 an einem Bolzen 25 angelenkt (Fig.6). Der Bolzen 25 durchsetzt ein Joch 26, weiches mit seinen Zapfen 27, 28 in Lagerböcken 29, 30 drehbar gelagert und über Flanschverbindungen 31, 32 mit Torsionsstäben 33, 34 drehfest verbunden ist. Mit 35, 36 sind verschiebbare Lagerböcke bezeichnet, welche auf den Führungsbetten 37» zur Veränderung der wirksamen Torsionsstablänge ¹¹I" verschiebbar sind. Mit 39 sind Klemmschrauben bezeichnet, die der Einspannung der Torsionsstäbe 33, 3^ in den Lagerböcken 35, 36 dienen (Fig. 7). Die Lagerböcke sind mit Schrauben 20, deren Köpfe in Ausnehmungen 21 angeordnet sind, lösbar auf den Führungsbetten 37, 38 befestigt. Zur M

Verstellung der wirksamen Hebellänge bzw. Exzentrizität ^Meⁿ sind auf dem Bolzen 25 aufgeschraubte Muttern 4o vorgesehen, welche mittels Hülsen 4l mit dem Kugelgelenklager 24 zusammenwirken, so daß dieses durch Verdrehen der Schraubenmuttern 40 am Bolzen 25 verschoben werden kann (Fig.6). Die Lenkerstange 7 ist mittels eines zweiteiligen Ringes 42 am Kugelgelenklager 24 befestigt. Mit 43 ist ein lösbarer Teil des Joches 26 bezeichnet, welcher zu

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Montagozitfccken entfernt werden muß, damit der Bolzen 25 mit den Muttern 40, den Hülsen 4l und dem Kuge!gelenklager 24 ein- bzw. ausgebaut werden kann. Der Bolzen 25 ist am Joch 26 durch die Muttern 44 fixiert.

Selbstvex-ständlich können die einzelnen Elemente der Drehmomentenstütze in beliebiger Weise je nach der Beanspruchung und nach den betrieblichen Verhältnissen kombiniert und/oder abgewandelt werden. Es ist beispielsweise ohne weiteres möglich, eine nur einseitig im Lagerbock gelagerte Kurbel zu verwenden, so daß der Lagerbock 12 entfallen kann (Fig.4). Bei der Ausführung nach Fig.6 kann auch nur ein ein'ziger Torsionsstab verwendet werden, der ähnlich wie der in Fig. 4 dargestellte Torsionsstab 15 ausgebildet und in gleicher Weise mit dem Zapfen 27 des Joches 26 verbindbar ist, wie dies bei der Verbindung des Torsionsstabes 15 mit dem Kurbelwellenzapfen 13 dargestellt ist. Umgekehrt kann auch die Kurbelwelle 10 mit zwei Torsionsstäben verbunden werden.

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Claims

Patentansprüche :

1. Kippantrieb für Konverter mit einem am Kippzapfen befestigten Zahnrad und einem am Kippzapfen pendelnd aufgehängten Ritzelträger, in dem mindestens ein Antriebsritzel gelagert ist, wobei der Ritzelträger durch eine eine Lenkerstange, einen ein Torsionsmoment erzeugenden Hebel und einen Torsionsstab aufweisende Drelimomentenstutze federnd abgestützt ist, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale

a) daß zur Einspannung des Torsionsstabes (l5> 33» 3*0 ein gegenüber diesem axial verschiebbarer Lagerbock (18; 35_f 36) vorgesehen ist, so daß die wirksame Torsionsstablänge (l) veränderbar ist und

b) daß die wirksame Hebellänge (e) des das Torsionsmoment erzeugenden Hebels verstellbar ist.

2. Kippantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsstab (15) über mindestens einen Teil seiner Länge eine Keilwellen- oder Kerbverzahnung (17) aufweist, und im der Einspannung des Torsionsstabes (15). dienenden Lagerbock (l8) eine entsprechende Innenverzahnung vorgesehen ist.

3. Kippantrieb nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsstab (l5) 3-¹¹ einem Ende eine weitere Keilwellen- oder Kerbverzahnung (l6) aufweist, welche in eine mit einer entsprechenden Innenverzahnung versehene Bohrung (l4) eines Zapfens (13) des die Lenkerstange (7) und den Torsionsstab (15) verbindenden Hebels einschiebbar ist, so daß eine drehsteife, lösbare Verbindung herstellbar ist·

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4. Kippantrieb nach, den Ansprüchen 1 bis 3* dadurch, gekennzeichnet, daß der die Lenkerstange (7) und den Torsionsstab (l5; 33» 34) verbindende Hebel an einer Kurbelwelle (lO) ausgebildet ist, welche mit der Lenkerstange (7) durch, ein Kugelgelenklager (9) verbunden ist. -

5. Kippantrieb nach Anspruch. 4, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Kurbelwelle (lO) im Abstand (h) von der Lenkerstange (7) eine Abstützplatte (22) vorgesehen ist, wobei der Abstand (h) das ein- bis zweifache, vorzugsweise l,5fache, der maximalen wirksamen Hebel— länge (e) der Kurbelwelle (lO) beträgt·

β Kippantrieb nach den Ansprüchen .1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der die Lenkerstange (7) und den Torsionsstab (33» 3*0 verbindende Hebel an einem von einem Bolzen (25} durchsetzten Joch (26) ausgebildet ist, auf welchem Bolzen (25) ein mit der Lenkerstange (7) verbundenes Kugelgelenklager (24) befestigt und in Achsrichtung des Bolzens (25) verschiebbar ist, wobei die durch das Joch (26), den Bolzen (25) und den Torsionsstab (33,34) gelegte Ebene senkrecht zur Lenkerstangenachse steht.

7· Kippantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Länge (e) des die Lenkerstange (7) und den Torsionsstab (l5; 33, 34) verbindenden Hebels (10; 25, 26) auf einen solchen Wert einstellbar ist, daß das erzeugte Torsionsmoment größer ist als die Summe aller Lagerreibungsmomente in der Drehmomentenstütze (7, 10, 15, 18 bzw. 7» 25, 26, 33, 34, 35, 36).

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