DE2101248B2

DE2101248B2 - Kippantrieb fur Konverter

Info

Publication number: DE2101248B2
Application number: DE2101248A
Authority: DE
Inventors: Guenther Dipl.-Ing. Linz Reitter (Oesterreich)
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1970-06-10
Filing date: 1971-01-13
Publication date: 1978-04-13
Also published as: SE370954B; FR2094154B1; GB1335910A; US3736807A; FR2094154A1; BE762172A; FI50886B; ES194195Y; FI50886C; DE7100968U; ES194195U; LU62410A1; AT317270B; ZA712243B; DE2101248A1

Description

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 Ritzelträgers gewährleisten, damit dieser den sich auf ihn übertragenen Taumelbewegungen des Kippzapfens folgen kann, welche sich beim Drehen des infolge der statisehen und thermischen Beanspruchung schräg gestellten Kippzapfens ergeben.

Eine weitere Forderung, die an derartige Drehmomentenstützen 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 Drehmomentenstütze soll in Umfangsrichtung federnd abgestützt sein.

Es sind verschiedene federnd abgestützte Drehmomentenstützen bekannt. Nach einem dahingehenden Vorschlag ist das Ritzel in einem Ritzeldrehgstel! gelagert, welches mittels Rollen auf den verbreiterten Felgen des angetriebenen, 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 Tellerfedern, 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.

Schließlich ist ein am 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

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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 Lenkerslangen entstehenden Kräfte gegeneinander und verdrehen den Torsionsstab. Folgt das Getriebe den Taurneäbewegungen des Kippzapfens, so bewegen sich beide Lenkerstangen in die gleiche Richtung und der Torsionsstab wird nicht verdreht. Dabei wird aber die wirksame Hebellä'nge der Hebel verändert, so daß ein gleichzeitig auftretendes Drehmoment im Torsionsstab ein verändertes Torsionsmoment hervorruft; die Hebelarme müssen also gleichzeitig den Ausgleich der Taumelbewegungen 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 Streiklage von Lenkerstangen und Hebeln gelangen, wodurch die federnde Drehmomentenabstützung teilweise oder ganz verlorenginge. Ferner ist die Länge des Torsionsslabes im wesentlichen abhängig vom Durchmesser des Getriebes und somit nicht frei wählbar.

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/o der 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 Drehmomentenstütze 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 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 Auführungsform ist der die Lenkerstange und den Torsionsstab verbindende Hebel an einer Kurbelwelle ausgebildet, welche mit der Lenkerstange durch ein Kugelgelenklager verbunden

Unterhalb der Kurbelwelle kann im Abstand von der Lenkerstange eine Abstützplatte vorgesehen sein, wobei der Abstand das ein- bis zweifache, vorzugsweise l,5iache 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 Hebels auf einen solchen Wert einstellbar, daß das erzeugte Torsionsmoment größer ist als die Summe aller Lagerreibungsmomente in der Drehmomente nstütze.

Die Erfindung wird an Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben; die Fig. 1 bis 5 beziehen sich auf das erste und die Fig. 6 und 7 auf das zweite Ausführungsbeispiel. Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Kippantriebes mit einer federnd abgestützten Drehmomentenstütze; Fig. 2 ist ein Vertikalschnitt nach der Linie H-II der Fig. 1 und Fig. 3 ein Grundriß des Kippantriebes gemäß Fig. 1. 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 lOsitzt (Fig. 4). Die Kurbelwelle ist in den Lagerbökken 11, 12 gelagert. Ein Kurbelwellenzapfen 13 besitzt eine Bohrung 14 mit einer Keilwellen- oder Kerbverzahnung. In die Bohrung 14 ist ein Torsionsstab 15 eingeschoben, dessen Ende eine Keilwellenoder Kerbverzahnung 16 aufweist, welche jener in der Bohrung 14 des Kurbelwellenzapfens 13 entspricht, so daß eine drehsteife, jedoch lösbare Verbindung zwischen dem Torsionsstab 15 und der Kurbelwelle 10 hergestellt wird. Am anderen Ende besitzt der Torsionsstab 15 eine weitere Keilwellen- oder Kerbverzahnung 17, die in eine entsprechende Innenverzahnung tines in Pfeilrichtung (Fig. 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 Torsions-

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slab 15 fest eingespannt. Die wirksame Torsionsstablänge »/« (Fig. 4) ist durch Verschieben des Lagerbocks 18 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 Kurbelwellenzapfens 13 herausgezogen und dann die Kurbelwelle 10 um den gewünschten Winkel verdreht werden, worauf der Torsionsstab 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 17 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 Federkosntante des Torsionsstabes 15 wird durch Verstellung der wirksamen Torsionsstablänge »/« verändert: wird »/« — durch Verschiebung des Lagerbocks 18 nach rechts - verkleinert, so wird die Abfederung härter; wird der Lagerbock 18 nach links verschoben und »/« vergrößert, so wird die Federcharakteristik flacher und die Abfederung- bei gleichem Torsionsmoment-weicher. Durch Änderung von »/« 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.

Die wirksame Hebellängc bzw. Exzentrizität »e« der Kurbelwelle 10 wird so groß gewählt, daß die Summe aller Lagerreibungsmomente in der Drehmomentenstütze nicht viel kleiner ist als das durch die Lenkerstange 7 und die Kurbelwelle 10 eingeleitete Torsionsmoment; bei dieser Wahl von »e« ist eine ausreichende Dämpfung der Federung gegeben. »<?« bzw. das Torsionsmoment kann also zwischen einem auslegungsgcmäßen Maximum - Kröpfungsebene der Kurbel 10 steht senkrecht zur Achse des Lenkers 7 - und einem Minimum - Kröpfungsebene liegt in der Lenkerachse-eingestellt werden. Wird »c« 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 »/« und/oder der wirksamen Hebellänge »c« kann die Drehmomentenstützc 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 Ritzclträgers 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 Kugelgclenklagcr 9 versehenen Endes der Lenkerstangc 7 ist eine am Fundament befestigte Platte 22 vorgesehen, die im Abstand »/i« von der Unterseite des Endes der Lenkerstange 7 angeordnet ist (Fig. 4); der Abstand »Λ« soll mindestens gleich groß wie die maximale wirksame Hebellänge (Exzentrizität) »e« sein, aber den Wert 2 e nicht überschreiten, wobei der bevorzugte Wert 1,5 c 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 Ausführungsform der Drehmomentenstütze weist alle obenerwähnten Eigenschaften in bezug auf die Vcränderung von »/« und » c« auf. Die senkrecht zur Zeichenebene stehende, in gleicher Weise wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt, an einem Ende mit dem Ritzclträger 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, welches 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, 38 zur Veränderung der wirksamen Torsionsstablänge »/« verschiebbar sind. Mit 39 sind Klemmschrauben bezeichnet, die der Einspannung der Torsionsstäbe 33, 34 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 Verstellung der wirksamen Hebellänge bzw. Exzentrizität »<?« sind auf dem Bolzen 25 aufgeschraubte Muttern 40 vorgesehen, welche mittels Hülsen 41 mit dem Kugclgelenklager 24 zusammenwirken, so daß dieses durch Verdrehen der Schraubenmuttern 40 am Bolzen 25 verschoben werden kann (Fig. 6). Die Lcnkerstange 7 ist mittels eines zweiteiligen Ringes 42 am Kugelgelenklager 24 befestigt. Mit 43 ist ein lösbarer Teil des Joches 26 bezeichnet, welcher zu Montagezwecken entfernt werden muß, damit der Bolzen 25 mit den Muttern 40, den Hülsen 41 und dem Kugelgelenklager 24 ein- bzw. ausgebaut werden kann. Der Bolzen 25 ist am Joch 26 durch die Muttern 44 fixiert.

Selbstverständlich 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 11 gelagerte Kurbel zu verwenden, so daß der Lagerbock 12 entfallen kann (Fig. 4). Bei der Ausführung nach Fig. 6 kann auch nur ein einziger 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 Kurbclwellcnzapfen 13 dargestellt ist. Umgekehrt kann auch die Kurbelwelle 10 mit zwei Torsionsstäben verbunden werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

21 Ol 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 duich eine eine Lenkerstange, einen ein Torsionsmoment erzeugenden Hebel und einen Torsionsstab aufweisende Dreh- ι» momentenstütze federnd abgestützt ist, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale

a) daß zur Einspannung des Torsionsstabes (15; 33, 34) ein gegenüber diesem axial ver- i> schiebbarer Lagerbock (18; 35, 36) vorgesehen ist, so daß die wirksame Torsionsstablänge (/) veränderbar ist und

b) daß die wirksame Hebellänge (e) des das Torsionsmoment erzeugenden Hebels ver- -'» stellbar 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 (18) eine entsprechende Innenverzahnung vorgesehen ist.

3. Kippantrieb nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsstab in (15) an einem Ende eine weitere Keilwellen- oder Kerbverzahnung (16) aufweist, welche in eine mit einer entsprechenden Innenverzahnung versehene Bohrung (14) eines Zapfens (13) des die Lenkerstange (7) und den Torsionsstab (15) verbinden- π den Hebels einschiebbar ist, so daß eine drehsteife, lösbare Verbindung herstellbar ist.

4. Kippantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Lenkerstange (7) und den Torsionsstab (15; 33, 34) verbindende Hebel an einer Kurbelwelle (tO) ausgebildet ist, welche mit der Lenkerstange (7) durch ein Kugelgelenklager (9) verbunden ist.

5. Kippantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Kurbelwelle (10) π im Abstand (h) von der Lenkerstange (7) eine Abstützplatte (22) vorgesehen ist, wobei der Abstand (A) das ein- bis zweifache, vorzugsweise l,5fache, der maximalen wirksamen Hebellänge (e) der Kurbelwelle (10) beträgt. 51)

6. Kippantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Lenkerstange (7) und den Torsionsstab (33, 34) verbindende Hebel an einem von einem Bolzen (25) durchsetzten Joch (26) ausgebildet ist, auf wel- v> chem 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 t>o 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 (15; 33, 34) verbindenden Hebels (10; 25, 26) _b5 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).