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Einhängevorrichtung für beheizbare Gefäße Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf eine Einhängevorrichtung für beheizbare'Gefäße, insbesondere Schmelzgefäße
für die metallurgische Industr.ie mit einem Tragring, in dem das Gefäß unter: Vermittlung
von Ubertragungsgliedern zur Ubertragung der auftretenden Kräfte und Momente aufgehängt
ist, wobei. Mittel zum Ausgleich der beim Erhitzen des Gefäßes auftretenden Wärmedehnungen
vorgesehen sind.
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Es ist bereits bekannt, metallurgische Gefäße bzw. Stahlwerkskonverter
in Tragringen aufzuhängen. Die Einhängung eines. solchen Gefäßes -in den Tragringen
muß so eingerichtet sein, daß nicht nur eine sichere übertragung der. vom Gefäß,
der Ausmauerung und dem Metallbad herrührenden Kräfte und Momente möglich ist, sondern
darüber.+htinaus auch noch die gegenüber. dem- Tragring größere Wärmeausdehnung
kompensiert wird, die beim Erhitzen des Gefäßes eintritt.
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Um die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen von Gefäß und Tragring
auszugleichen, sind s.chon verschiedenartige Konstrukt.ionen vorgeschlagen worden.
Beispielsweise ist es bekannt, an dem Mantel des Gefäßes Winkelpratzen zu bafestigen,
die das Gefäß gegen die'Stirnkanten des Tragringes abstützen, und zusätzlich elastische
Bänder zu bestigen, um den Verschleiß der Pratzenführung zu vermeiden (DAS 1 583
245). Dabei ergibt sich.jedoch der.
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Nachteil, daß bei einer. ungleichmäßigen Ausdehnung des Gefäßes. ein
Klemmen zwis.chen Tragring und Pratzen eintreten kann, wodurch unkontrollierbare
zusätzliche Spannungen in der Gefäßwand oder im Tragring auftreten.
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Es ist s.chan vorges.chlagen worden, runde Bolzen gleichmäßig am Umfang
zwischen Gefäß und Tragring so anzuordnen, daß das sich ausdehende Gefäß auf diesen
Bolzen in Längsrichtung gleiten kann, wobei Lasten und Momente jedoch quer auf die
Bolzen einwirken (DBP 1 280 897.). Diese Konstruktion erfordert jedoch einen sehr.
hohen Fertigungsaufwand.
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Die vorl.iegende Erfindung bezweckt, eine einfache und doch in allen
Betriebs zuständen sicher.e Verbindung zwischen Gefäß und Tragring zu schaffen.
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, als Übertragungsglieder dreieckförmige Zwischenstücke
vorzusehen, die im Zwischenraum zwischen Gefäß und Tragring tangential angeordnet
und die mit ihrer Grundseite am Tragring und mit ihrer Spitze am Gefäß befestigt
sind.
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In einfacher Weise können die dreieckförmigen Zwischenstücke.
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aus. einem Paar knicksteifer Stangen bestehen, die winkelförmig so
zueinander angeordnet werden, daß sie gemeinsam einen wechselweise Zug- oder. Druckspannungen
aufnehmenden Freiträger bilden. Dieses? winkelförmige Gestänge Wird so in die Tragringkonstruktion
eingefüft, daß die freien Enden des Gestänges am Tragring und die Verbindung der
beiden knicksteifen Stangen am Gefäß angelenkt werden.
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Vorteilhaft kann es sein, die Anlekpunkte als kugelbewegliche'.Gelenklager
auszubilden, um etwa durch die unter-5 chiedl iche Erwärmung auftretende Winkel
änderungen aus -
gleichen zu können. Der Tragring kann zweckmäßig
aus einzelnen Segmenten hergestellt werden, die wiederum zweckmäßig aus Stahlguß
und als Hohlkörper mit Fenstern ausgebildet werden können. Vorzugsweise erstrecken
sich die einzelnen Abschnitte .des. TragringeS von Fenstermitte zu Fenstermitte,
wo sie aneinan'dergeschw'eißt werden.
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Die Vorteile eines aus. einzelnen Hohlkörperabschnitten her.-gestellten
Tragringes liegen im geringen Gewicht der einzelnen Gußstücke. Sie sind gußtechnisch
einfach herzustellen.
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Außerdem ergibt sich bei dieser. Konstruktion durch die Fensterbauart
eine leichte Zugänglichkeit zur Einhängevorrichtung sowie zur Wandung des' Gefäßes.
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Die übertragungsglieder können bei einer bevorzugten Ausführungsform
der? Erfindung auch'als Blattfedern hergestellt sein, und zwar können ggf. mehrere
derartige Flachfedern gebündelt werden. Solche dreieckartig gestalteten Blattfedern
werden zweckmäßig mit ihrer Grundseite am Tragring und mit ihrer Spitze an mit dem:
Gefäß anges?chw'eißten bügel'förmigen Böcken mittels Paßschrauben fest verbunden.
Durch Anwendung einer Paßschraubenverbindung können die nachteiligen schlagartigen
Kraftrichtungswechsel beim Kippen des. Gefäßes. wir-' kungsvoll vermieden werden.
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Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein knicksteifes Blattfedernpaar,
das als übertragungsglied für die vorerwähnte Ausführungsform der Erfindung besonders
zweckmäßig eingesetzt werden kann. Bei der Anwendung von Blattfeder'n als Übertragungsglied'er
für die Kräfte,. die':zwischen Gefäß und Tragring auftreten, ergibt sich die Aufgabe,
ein Ausknicken dieser Federn zu.verhinder'n und gleichzeitig die etwa auftretende
Wärmedehnung auszugleichen. Diese Aufgabe wird nach einem weiteren Schritt der Erfindung
dadurch .gel?öst,
daß zwei Blattfedern vorgesehen werden, zwischen
denen drei mit Wangenplatten versehene Stäbe angeordnet sind, die einen.Rahmen bilden
und deren Bauhöhe dem Abstand zwischen den bei'den Blattfedern entspricht. Dabei
wird der mittlere Stab'zweckmäßig mit dem mittleren Bereich der Blattfedern durch
S.chr.auben verspannt.
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Der Vorteil, der mit der Anwendung eines solchen Blattfedernpaares
erzielbar ist, besteht vor allem darin, daß die ursprüngliche Knicklage sich auf
die halbe Knicklänge reduziert, und daß dadurch die zulässige Knickkraft, die sich
nach der Eulerformel:-auf die vierfache Größe steigt
errechnet, Die .Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes,
und zwar zeigt Fig. 1 einen Konverter- zur Stahler.zeugung mit Tragring Fig. 2 den
Konverter nach Fig. 1 von oben gesehen Fig. 3 die Seitenansicht eines Konverters
mit Tragring in anderer Ausfthrungsform Fig. 4 4 einen Auss.chnitt aus der Aufhängung
des Konverters im Tragring Fig. 5a bis 5c Einzelheiten Fig. 6 ein knicksteifes Blattfedernpaar
in perspektivischer Darstellung
Fig.- 7. ein knicksteifes Blattfedernpaar
im Schnitt Fig. 8 und Fig.. 9-'die Wirkungsweise des knicks.teifen Blattfedernpaares
nach Fig. 6 und Fig. 7.
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In Fig. 1 ist mit 1 das Konverter'gefäß bezeichnet, das in den Tragring
2, der aus einzelnen Abschnitten 3 zusammengeschweißt ist, aufgehängt ist,und zwar
in der Weise, daß die aus dem Gewicht des Gefäßes, der Ausmauerung und des Stahlbades.
herrührenden statischen und dynamischen Lasten auf den Tragring übertragen werden
Um dabei die durch die Betriebswärme am Gefäß auftretenden Dehnungen spiel- bzw.
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spannungsfrei. auf den Tragring übertragen zu können, sind als Übertragungsglieder
dreieckige Federplatten 4 vorgesehen, die mit zwei Befestigungsstellen 5 an ihrer
Grundseite am Tragring und mit einer Befestigungsstelle 6 an bügelförmigeri Böcken
7 angelenkt. sind,- die sich am Gefäß mantel befinden. Die gleichmäßig am Umfang
des. Konverters. 1 verteilten dreieckigen Feder'platten'4 4 dienen in der dargestellten
senkrechten Lage des Konverters als Tragarme, die an den Befestigungsstellen 5.
einges'pannt sind und durch eine Vertikallast an der Befestigungsstelle 6 am Tragring
2 auf Biegung beansprucht werden.
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Aus Fig. 2 ist zu erkennen, daß der Tragring 2 aus. einzelnen Abschnitten
3 besteht, die miteinander in den Stoßstellen 8 verschweißt sind. Diese StoßsteLlen
sind: zweckmäßig durch die Mitte der Fenster gelegt.
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Mijt 9 sind die Drehzapfen bezeichnet, um die der. Konverter. 1 ges:chwenkt
werden kann. Nach einer Schwenkung des Konverters 1 um 900 treten in den Ped'erplatten:
4 Spannungen auf, und zwar in 4a Zug- und in; 4b Druckspannungeri, wobei die benachbarten
Platten an der Kraftübertragung. entsprechend beteiligt wer-
Enden.
Außerdem tritt, da der Gesamtschwerpunkt der eingehängten Last des: Konverters aus
Gründen der Betriebssicherheit unter der. Tragringebene 'lie.gen soll, ein Lastmoment
auf, das im Sinne einer Biegung auf die Federplatten 4c, 4d einwirkt, und. zwar
jeweils im veränderten Drehsinn. In Zwischenstellung des. Konverters 1 zwischen
0 und 900 wer'den die Federplatten je nach ihrer Einspannstelle mehr oder weniger
in der einen oder anderen Belastungsart beansprucht.
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Bei der? Ausführungsform nach Fig. 3'bestehen die.Ubertragungsglieder
aus knicksteifen Laschen 10, 11, die miteinander ein dreieckiges? Zwischenstück
bilden, das an seiner Grundseite mit zwei Befestigungsstellen 5 am Tragring und
an seiner Spitze mit einer Befestigungsstelle 6 an bügelförmigen Böcken am Gehäuse
des Konverters 1 befestigt ist. Der Tragring 2 ist wiederum aus hohlkörperförmigen
Segmenten 3 hergestellt.
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In Fig. 4 sind die Möglichkeiten der Einspannung der Zwischenstücke
dargestellt, und zwar werden bei 12 Federplatten 4 mittels Paßschrauben beiderseits
fest eingespannt, während bei 12' die feste Einspannung mittels Bolzen 13 durchgeführt
wird. Eine Formänderung des. Konverters 1 bleibt dann ohne Einfluß auf den Tragring
2.
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Die bügelförmigen Böcke 7 werden mit möglichst kleinem Hebelarm am
Konverter.gefäß 1 befestigt, damit das Moment möglichst klein ist. Es erfolgt also
keine Einleitung eines Momentes am Angriffspunkt des Bockes 7 sondern nur von Kräften,
wiederum in der Absicht, das Moment auf das Konvertergefäß so klein als möglich
zu halten.
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In den Fig. 5a,- 5b und 5c ist die Einbaustelle des dreieckförmigen
Zwischenstückes
-10, 11 an dem am Konverter angeschweißten bügel.förmigen Bock .7 näher dargestellt
Das dreieckförmige Gebilde 10, 11 besteht hier. entweder aus dickwandigen Rohren
i6, die beiderseits mit einem Stück Flachstahl 15 verschweißt sind, oder aus paarig
angeordneten Platten 4. Zur .Verbindung können im ersten Fall vorteilhaft Paßfschrauben,
im zweiten Fall Bolzen 13 und GeIenklager.14.'vor.geseh'en werden. Die Winkeländerung
durch den Wärmeversatz stellen die Flachstähle 15 und/oder die kugelförmigen Gelenklager
14 sicher.
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Bei dem in Fig. 6 dargestellten knicksteifen Blattfedernpaar sind
die Federblätter 17, 18 von zweischenkeliger Form, d.h. jedes der beiden Federblätter
ist durch eine Aussparung in die beiden Schenkel aufgegliedert. An den beiden Enden
der Federn befinden sich Hochreihen 21, 22 bzw. 21', 22', die für Paßschrauben vorgesehen
sind, welche die Blattfedern spielfrei mit nicht gezeichneten leistenförmigen Anschlußstellen'
der" zu verbindenden Teile verspannen.
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Zwischen den Federblättern 17, 18 sind drei Stäbe 23, 24, 25, angeordnet,
die in ihrer Dicke dem Abstand der Blätter entsprechen und deren Länge größer ist
als die Breite der Federblätter 17, 18. Die vorstehenden enden der Stäbe sind mit
den beiden Wangenplatten 26, 27 fest verbunden.
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Der Stab 24 ist gleich weit von den Enden des Blattfedernpaares eIngebaut
und mit nicht gezeichneten Schrauben bei 28 mit den bei'den Blättern verspannt.
Die beiden anderen: Stäbe 23, 25 sind gleich weit von dem Stab 24 und parallel zu
diesem ohne Schraubenbefestigung mit den Federblättern eingeb'aut.
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Wird eines der Federblätter 17, 18 durch eine Knickkraft
beansprucht,
welche die zulässige Knickkraft überschrei.-tet, so wird das Ausknicken des Blattes
durch den Stab 24 bzw. die bei 28 vorgesehen Schrauben unterbunden, da die 'biegesteifen
Wangenplatten 26, -27 keine ?Verlagerung zulassen.
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Der Abstand der freiverformbaren Federblätter bleibt praktisch gleich,
wenn die Durchfederung eine Größe von etwa 2 % der Federlänge nicht übersteigt,
eine Größer die ?zum Ausgleich'von Wärmedehnungen völlig ausreicht..
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Deshalb kann im vorliegenden Falle die Bauhöhe des mittleren Stabes
24 dem Zwischenraum zwischen den beiden Blattfedern entsprechen.
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In Fig. 7 ist die'Ausbildung einzelner Bauglieder des im Schnitt dargestellten
knicksteifen Blattfedernpaares erläutert.
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Der quadratisch ausgebildete Stab 24 ist für die Aufnahme der Schrauben
29 durchbohrt, die ihrerseits durch Langlöcher 28 in den Federblättern 17, 18 geführt
werden und durch Anspannen der Mutter 30 die Federblätter 17, 18 sowie den Stab
24 Zusammenhalten.
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Der Stab 24 ist - wahlweise mit Zapfen drehbar - in .den Wangenplatten
26, .27 befestigt, die weiterhin durch die Stäbe 23, 25 infester? Verbindung steh'en.
Die Stäbe 23, 25 von vorwiegend rechteckigem Profil haben abgerundete Schmalseiten
31. Der Abrundungsradius ist hierbei glei.ch der. halben Profilhöhe, so daß kein
Verklemmen zwischen den Stäben 23, 25 und den Blattfedern 17, 18 möglich ist.
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Die Wirkungsweise des in den Fig. 6 und 7 dargestellten Blattfedernpaares
ist folgende:
Das s.chematisch dargestellte Blattfedernpaar unterliegt
der Durchfederung f und erzeugt hierdurch die Kraft 2P.
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Außer de hier'.dur.ch auftretenden Biegebeanspruchung vermag eine
solche, beiderseitig fest eingespannte Feder bzw. das Federnpaar noch in Längsrichtung
die Kraft Z zu übertragen. Es ist also leicht möglich,. die Breite b und Dicke h
der Feder so abzustimmen, daß die aus beiden Kräften resultierende Beanspruchung
die' zulässige Grenze nicht überschreitet.
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Demgegenüber ist es in den meisten Fällen unmöglich, dieses Ziel zu
erreichen, wenn die Kraft Z negativ wird, d.h.
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wenn die Feder' zusätzlich ?durch eine Druckkraft K von auch nur geringer
Größe belastet. wird. Diese dann auf Knickung beanspruchte Feder verlangt einen
solch niedrigen Schlankheitsgrad, d.h. entweder eine geringe Länge e oder einen
großen Trägheitsradius, daß die Biegebeanspruchung. des Federblattes durch'die''Durchfederung
f in untragbarer Weise erhöht wird, nämlich nach der Formel
Sie steigt somit mit der Federdicke h und fällt mit dem Quadrat. der Einspannlänge
e.
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Statt der nach'Fig. 8 knickend auf den Ges?amtstab. einwirkenden Kmft
K kann auch - allein oder zusätzlich wirkend - die Kraft L durch das knicksteife
Blattfedernpaar gel'eitet' werden. Dabei werden die nach Fig. 2 bezeichneten Schenkel
17, 18 auf. einer Seite auf Zug und auf der anderen Seite 17', 18' auf Druck bzw.
Knickung beansprucht.