DE2243792A1

DE2243792A1 - Fluessigkeitslagerung fuer schwenkbare metallurgische behaelter

Info

Publication number: DE2243792A1
Application number: DE2243792A
Authority: DE
Inventors: Judson Wells Martt
Original assignee: National Steel Corp
Current assignee: National Steel Corp
Priority date: 1971-09-28
Filing date: 1972-09-06
Publication date: 1973-04-05
Also published as: US3746328A; AU4621872A; GB1400060A; FR2155393A5; CA996348A; ES406603A1; JPS4841135A; AU471055B2; ES412300A1; NL7212694A; BE789349A; IT966042B

Description

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National Steel Corporation, Pittsburgh, Pa/USA

Flüssigkeitslagerung für schwenkbare metallurgische

Behälter

Die Erfindung betrifft die Kombination einer Umfangszapfenlagerung mit einem schweren,kippbaren, metallurgischen Behälter für heisses Metall, beispielsweise einem basischen Sauerstoffofen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Flüssigkeitslagerung der Tragzapfen von schwenkbaren Behältern, womit eine selbstausrichtende Kompensation einer Durchbiegung längs der Achse dieser Tragzapfen sowie die

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Möglichkeit thermischer Expansions- und Kontraktionsbewegungen parallel zur Tragzapfenachse geschaffen ist. Darüberhinaus sind Mittel zur Anzeige der Lagerbetriebsbedingungen und ein automatisches Überwachungssystem zum Schutz der Lageranordnung vorgesehen.

Tragzapfenringe mit gegenüberliegend angeordneten Tragzapfen, werden zur Lagerung metallurgischer Behälter für heisses Metall verwendet, die zur Behandlung und Handhabung hoher Tonnagen heissen Metalles dienen. Ein typischer Behälter dieser Gattung ist ein basischer Sauerstoffofen zum Prischen von Stahl. Diese Behälter sind gewöhnlich um einen Winkel von 360⁰ in beiden Richtungen zur Bestückung und Behandlung als auch zur Entfernung von Schlacke und zum Entleeren schwenkbar. Die Tragzapfen werden auf beidseitig des Behälters angeordneten Lagergestell -an abgestützt, so dass ein freier Raum zur Drehung des Behälters während der Behandlungsstufen geschaffen ist.

Die Kapazität.derartiger Behälter kann 300 t überschreiten. Die feuerfesten Bauteile wiegen etwa 500 t und Behälter und Tragzapfenanordnung wiegen etwa 600 t. Derart schwere Gewichte erfordern spezielle Lager und schaffen gewisse Lagerprobleme, insbesondere da sie mit während des Betriebs schwankenden Temperaturen, die einen Wert von 1650⁰C übersteigen können und mit wechselnden Lastbeanspruchungen verbunden sind. ·

Bislang wurden massive mechanische Lager für solche Behälter verwendet. Ausser der massiven Bauweise bekannter Lageranordnungen erwiesen sich diese erfahrungsgemäss als Nachteil, als sie nur eine begrenzte und unvorherbestimmbare Lebensdauer besitzen. Wichtiger jedoch ist, dass ihre Zweekmässigkeit ernstlich dadurch in Frage gestellt ist, da kost-

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spielige Stillstandszeiten des Behälters bei einem Lagerbruch auftreten. Trotz dieser Kachteile und ,einer etwa 50-jährigen Entwicklung auf dem Gebiet basischer Sauerstofföfen ist bislang keine praktikable· Alternative zu solchen mechanischen Lagern beschrieben worden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die durch schwankende Belastüngs- und Temperaturbedingungen hervorgerufenen Versagensmöglichkeiten für mechanische Lager zu vermeiden, indem ein Lager geschaffen werden soll, das trotz leichter Drehbarkeit des Behälters eine Versetzung der Tragzapfen infolge Durchhängens kompensieren und gleichzeitig thermische Expansions- und Kontraktionsbewegungen aufnehmen kann»

Dieses Ziel wird erfindungsgemäss gelöst durch eine Tragzapfeneinrichtung die integral mit der Zapfenlagerung verbunden und an den gegenüberliegenden Seiten des Behälters angeordnet ist, so dass eine Zapfenachse gebildet ist, durch so angeordnete Mittel zur Druckflüssigkeitslagerung, dass ein vorgegebener begrenzter Bereich der Tragzapfeneinrichtung umgeben und eine Gleichgewichtslagerung für den Behälter ge* schaffen ist und durch eine Einrichtung zur Speisung der Mittel mit Druckflüssigkeit.

Die Mittel weisen eine Vielzahl von Druckflüssigkeitskammern auf, die in·lasttragender Anordnung über den begrenzten Bereich der Tragzapfeneinrichtung vorgesehen sind.

Desweiteren ist eine Lagerblockanordnung vorgesehen, die eine um den gesamten Umfang der Tragzapfeneinrichtung sich erstreckende Laufbahn bildet und mit Druckflüssigkeitskammern versehen ist, wobei diese in der Lagerblockanordnung so ange-

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ordnet Bind, dass unter dem Flüssigkeitsdruck in den Kammern eine mechanische Berührung zwischen der Tragzapfeneinrichtung und der Lagerblockanordnung durch eine Flüssigkeitsberührung ersetzt ist.

Desweiteren sind Mittel zur thermischen Expansion und Kontraktion von Behältern, Tragzapfen, Lagerung und der Tragzapfen selbst parallel zur Zapfenachse vorgesehen.

Ferner ist eine Vielzahl von Speiseleitungen für die Druckflüssigkeit vorgesehen, wobei Jede Speiseleitung mit einer Vielzahl von DruckflUssigkeitskammern verbunden.ist, die in Abstand und wechselseitiger Beziehung zueinander so angeordnet sind, dass wenigstens eine Teilkompensation des Durchhanges längs der Zapfenachse ohne Beeinträchtigung einer leichten Kippbewegung des Behälters möglich ist. Dabei kann eine Einrichtung zur Überwachung des Drucks in den separaten Speiseleitungen vorgesehen sein, die mit einer Einrichtung zur automatischen Unterbrechung der Kippbewegung des Behälters verbunden werden kann.

Damit zeichnet sich- die Erfindung unter anderem dadurch aus, dass unabhängig von den schweren Bedingungen während der Behandlung hoher Tonnagen von heissem Metall eine Lagerlebensdauer geschaffen ißt, die praktisch unbegrenzt ist. Darüberhinaus lässt sich, da der Lagerbetrieb überwacht wird, eine Beschädigung des Lagers vermeiden und damit eine zutreffende Betriebsvoraussage treffen.

Zusammenfassend sieht die Erfindung Flüssigkeitslager für schwere kippbare Lasten, beispielsweise für metallurgische Behälter wie basische Sauerstofföfen vor. Die Flüssigkeitslagerung ist so ausgelegt, dass sie ein Durchhängen längs

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der Achsen von BOF-Tragzapfen zu kompensieren vermag, wo- · bei die Lagerveränderung bzw. Formänderung der Tragzapfen eine Folge des einwirkenden Behältergewichtes ist. Mit ihr lassen sich.ferner derartige Abweichungen von idealen Verlauf der Tragzapfenachse kompensieren, die als Folge stan-dig sich ändernder Belastungs- und Kippbedingungen, auftreten. Desweiteren ermöglicht die erfindungsgemässe Lagerbauweise ein Nachgeben auf Expansions- und Kontraktionsbewegungen längs der Tragzapfenachse infolge sich ändernder Temperaturbedingungen am Behälter und an seinen Tragbauteilen. Dadurch wird die ,Voraussetzung zu einer leichten Drehbarkeit des Behälters um die Tragzapfenachse bei hoher Lebensdauer geschaffen. Auch sind Anzeigemittel, vorgesehen, die eine Überwachung der Betriebsbedingungen der· Lager ermöglichen.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen im folgenden näher erläutert, wobei die Fig. 1 sich auf eine bekannte mechanische Lageranordnung bezieht. Im ⁽ einzelnen zeigen;

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Fig. 1 einen Querschnitt durch eine bekannte mechanische Lageranordnung mit schematischer Darstellung eines zugehörigen Zapfentragringes und eines Behälters,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung mit Darstellung des Aufbaus eines Fest- und Expansionslagers an gegenüberliegenden Seiten einer Last,

Fig. J5 eine schematische Übersicht über ein DruekflUssigspeisesystem. für die Druckflüssigkeit nach der Erfindung,

Fig. 4 eine schematische, teilweise weggebrochene Ansicht senkrecht zur V/ende- oder Tragzapfenachse, mit Darstellung der winkelmässigen Aufteilung für die die Last tragenden Bereiche,

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung mit Darstellung des Aufbaus von an gegenüberliegenden Seiten einer Last angeordnetem Fest- und Expansionslager,

Fig. 6 eine Seitenansicht der Lagerbauweise nach Fig. 5»

Fig. 7 eine Draufsicht auf einen bei der Ausführungsform nach Fig. 5 verwendeten Lagerblock, wobei die unter der Oberfläche liegenden Teile gestrichelt dargestellt sind, ·

Fig. 8 einen Querschnitt durch den Lagerblock nach Fig. und

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Pig. 9 ein Bchematisehes Stromlaufbild eines Lagerüberwachungssystems nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines schwenkbaren Behälters und die herkömmliche Bauweise eines Lagers für einen Tragzapfen. Bekanntlich Bind die Tragzapfen an den gegenüberliegenden Seiten eines Behälters angeordnet und damit auch die betreffenden Lager. Die mechanische Lageranordnung nach Pig* I ißt typisch für die zur Zeit verfügbaren Lagerbauweisen.

Der Behälter 12 ist-an einer Tragkonstruktion 14 befestigt, an die wiederum ein Tragzapfen 16 integral entweder schon vom Hersteller oder beim Zusammenbau der Anordnung angeordnet ist.

Die bislang fortBchrittlichsten Lagerbauweisen für metallurgische Behälter sind Antifriktionsrollenlager bei denen die innere Laufbüchse 18 zylindrisch ist und den Tragzapfen 16 umgibt. Die Lagerrollen 20 Bind am gesamten Umfang der inneren Laufbüchse 18 in Lagerschuhen 22 angeordnet, so dass eine volle ,sich um ?60° erstreckende Lagerung vorliegt, was bislang als notwendig erachtet wurde. Die Lagersohühe 22 werden von einem ausεeren Lagergehäuse 24 umgeben. ·

Das gesamte Lager wird von einem Lagerbook 26 in einer be- . stimmten Höhe gehalten, wobei dieser Lagerbock gleichzeitig den notwendigen Abstand zur Drehung des Behälters schafft. Der äussere Umfang des Gehäuses 2h weist eine gekrümmte Oberfläche 27 auf, die mit der Trägfläche des Lagerbocks 26 in Berührung steht. Theoretisch würde die gekrümmte Oberfläche 27 , eine begrenzte Winkelveränderung des Lagers in der Ebene * der Tragzapfen achse ermöglichen. Bei den vorliegenden Gewichten Jedoch kann diese theoretische Bewegung auf der gekrümmten Oberfläche 27 in Wirklichkeit Jedoch nicht erfolgen. Vielmehr

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wirkt sich eine Tragzapfenverformung in der Praxis derge·» Btalt aus, dass Lagerbrüche häufig vorkommen.

Die Linie 28 bezieht sich auf die normale Drehachse. Eine zur Erfindung führende Analyse von bisherigen Versagungsursachen ergab, dass längs der Tragachse ein permanentes Durchhängen oder Absinken , erfolgt. Befindet sich der Behälter in aufrechter Stellung, so hängt der innere Teil der Tragzapfenachse unter die normale (d.h., wirklich horizontale) Drehachse durch, während der aissenliegende Teil über diese Achse zu liegen kommt. Diese Versetzung der Tragzapfenachse ist durch die strichpunktierte Linie. 30 angedeutet.

Eine derartige längs der Tragachse sich erstreckende Versetzung wirkt sich auf eine vertikale Achse 32 (durch das Lager senkrecht zur normalen Drehachse gehend) dergestalt aus, wie es durch die ßtrichpunktierten Linien 3^ und 36 angedeutet ist. Falls die Linie 32 die normale Lage der vertikalen Ebene durch das Lager vor dem Durchhängen kennzeichnet, wird diese vertikale Ebene in verschiedenen Lagen beim Kippen des Behälters in der einen oder anderen Richtung verschoben. Einige dieser Lageänderungen sind durch die Lage der Linien Jk und 36 gezeigt.

Man kann davon ausgehen, dass bei den schweren Lasten, mit denen man es hier zu tun hat, im wesentlichen keine oder eine nur äusserst begrenzte Bewegung auf der Oberfläche 27 bei den herkömmlichen Lagerbauweisen möglich ist. In Jedem Fall wird die längs der Tragachse auftretende Durchbiegung nicht entsprechend kompensiert und aufgrund der begrenzten mechanischen Belastbarkeit führt das zu einem Brechen des Lagerschuhs oder der anderen Lagerteile. Die Erfahren hat gezeigt, dass

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auch bei Verwendung der feinsten Lagermaterialien, zweckmässiger Bauweise und entsprechender Pflege eine Formänderung und ein Brechen von ein oder mehreren Lagerteilen nicht zu vermeiden ist. Desweiteren ist das Versagen nicht vorhersagbar und darüber hinaus bedingt ein Brechen von Lagerteilen ein Stoppen des Behälters.

Ein Hauptnachteil der bisherigen Lagerbauweise besteht darin, dass keine Möglichkeit gegeben ist, den Betriebszustand des Lagers zu messen. Des weiteren sind bislang weder Mittel zur Warnanzeige für·ein schwebendes Lagerversagen noch für einen möglicherweise fehlerhaften Betrieb des Lagers vorhanden oder konzipiert. · ·

Ein wesentlicher Teil der Erfindung besteht in der Schaffung einer Flüssigkeitslagerung für schwere schwenkbare Lasten. Dieses Konzept bezieht sich insbesondere auf eine spezielle Flüssigkeitslagerbauweise, die eine leichte Drehbewegung, Kompensation von Durchbiegungsversetzungen, Möglichkeit einer thermischen Expansion und Kontraktion, Überwachung des Lagerbetriebszustandes und aufgrund letzterem eine Steuerung des Lagerbetriebes ermöglicht.

Das erfindungsgemässe Prinzip geht davon aus, dass eine volle 5βθ° Lagerberührung nicht erforderlich ist und stattdessen wird der Flüssigkeitsdruck nur in einem bestimmten begrenzten Umfangsbereich der Tragzapfen aufgebracht und dazu ausgenutzt, die Tragzapfen von mechanischen Tragteilen um einige hundertstel Millimeter anzuheben und im Gleichgewicht zur Last zu halten. Die Flüssigkeitsabstützung erfolgt über einen gegebenen Teil des unteren Urnfangsbogens der Tragzapfen, der die Tragfläche bei ,jedem Betriebszustand darstellt. Der Rest des unteren Bogens und der um die obere Oberfläche der Tragzapfen sich erstreckenden oberen Bogens sind um einige hundert-

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stel Millimeter, (genauer einige 0,025 mm) freigedreht, so dass ein bestimmter Raumabstand zum Anheben der Zapfen geschaffen ist, so dass diese ausser mechanischer Berührung gebracht werden können.

Fig. 2 zeigt eine spezielle Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Festlager 40 an der Antriebsseite der Zapfen eines schwenkbaren Behälters angeordnet ist.Ein eine horizontale "schwimmende" Bewegung erlaubendes Expansionslager 42 zur Aufnahme von thermischen Expansions- und Kontraktionssbewegungen befindet sich am gegenüberliegenden diametralen Ende des Behälters.

Beim Festlager 40 wird ein Zapfen 44 von einer mit dem Zapfen verbundenen Büchse 45 umgeben. Ein Lagerblock 46 definiert die Lagerlaufbahn und enthält Druckflüssigkeitskammern 47 und 48, die durch die Leitungen 49 und 50 mit einer Druckflüssigkeit beaufschlagbar sind.

Besagte Kammern im Lagerblock werden von erhabenen Bereidien 51* 52 umgeben, über die die hydraulische Flüssigkeit unter Druck entlang strömt und sich innerhalb der ringförmigen, die Zapfen umgebenden Taschen 54, 56 sammelt. Die hydraulische Flüssigkeit, typischerweise handelt es sich um ein 1200 SSU-öl, wird zur Wiederverwendung durch die Leitungen 57 und 58 abgezogen. Die Kammern, beispielsweise 47 und 48, und die erhabenen Bereiche sowohl des Fest- wie auch Expansionslagers schaffen eine Flüssigkeitslagerung für die Last, durch die die Zapfen innerhalb „der sie umgebenden Bauteile angehoben vrerden. Wie dieses Anheben im einzelnen erfolgt, wird später näher beschrieben.

Beim Festlager 40 schlägt der Lagerblock 46 gegen die Schultern 60, 6l der Büchse 45 an. Des v/eiteren ist der Lager-

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block 46 an einem Aussengehäuse 62 durch stiftartige Mittel 64, 65 befestigt. Diese Bauweise fixiert die Lage des Lagers und verhindert so eine horizontale Bewegung, sie unterscheidet sich damit vom Exp an sionslager 42,das nachfolgend näher beschrieben wird. ·

Das Aussengehäuse 62 ist in radialer Richtung ausserhalb des Lägerblocks 46 angeordnet und weist an seiner Bodenfläche eine Aussparung 66 auf, die gegenüber einer Aussparung 68 an einem Lagerbock angeordnet ist. Innerhalb dieser ausgesparten Bereiche befindet sich eine Kartusche 70, durch die eine Bewegung des Aussengehäuses parallel zur Längsachse der Tragzapfen vermieden wird. Am Umfang des Aussengehäuses 62 1st weiter eine gekrümmte Oberfläche 72 vorgesehen. Der Lagerbock 7^ weist aus Sicherheitsgründen sich verjüngende Flächen 75* 76 auf, durch die ein möglicher Kontakt zwischen'dem Aussengehäuse und dem Lagerbock vermieden wird.

Im folgenden wird auf das Expansionslager 42 eingegangen. Dieses befindet öUhän diametrlal gegenüberliegenden Ende der Last und zeichnet sich insbesondere dadurch aus,dass der Lagerblock 78 parallel zur Tragzapfenachse verkürzt ist und damit Räume 79 und 80zur Aufnahme von Expansions- und Kontraktionsbewegungen geschaffen sind. Durch den Flüssigkeitsdruck in den Räumen 79 und 80 wird die Lagerbüchse "schwimmend" am Lagerblock gehalten. Hierdurch ist eine Bewegung parallel zur Zapfenachse möglich.

Das Messen des Anhebens der Zapfen durch die Flüssigkeiten kammern erfolgt als Bestandteil der Erfindung durch eine .Tiefenmessöffimng 82 am Festlager, und durch eine Tiefen-

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messöffnung 84 am Expansionslager.

Eine schematische Draufsicht auf die Kammern am unteren Umfangsbogen eines Tragzapfens ist in Flg. 5 dargestellt. Dabei enthält der Lagerblock 46 die Kammern 47, 48 und 87, 88. Als Teil der Einrichtung zur Durchbiegungskompensation und Betriebsüberwachung nach der Erfindung werden die wechselseitigen Kammern 48 und 87 von einer Pumps 90 und die verbleibenden wechselseitigen Kammern 47 und 88 von einer gesonderten Pumpe 92 gespeiäb. Diese Versorgung der wechselseitigen Kammern durch separate Druckflüssigkeitsleitungen wirkt unterstützend bei der Kompensation der Winkelabweichungen, denen der Tragzapfen unterworfen ist. Je nach Kipprichtung des Behälters können die Kammern 48 und 87 beispielsweise unter einem Druck von etwa ISO kp/cm gehalten werden, während die Kammern 47 und 88 einem Druck von etwa 1/4 dieses W_ertes ausgesetzt sind. Bei Schwenken des Behälters in entgegengesetzter Richtung kehren sich diese Druckverhältnisse graduell um, so dass die Kammern 47 und 48 einem Druck von etwa 150 kp/cm *, die Kammern 48 und 87 einem Druck von etwa 1/4 dieses W_ertes unterworfen sind. Diese Druckäilderungen lassen sich visuell sichtbar machen, indem man sich die Drehung einer Welle mit einer Winkelabweichung längs ihrer Achse und zur gleichen Zeit vorstellt, dass die tragende mechanische Anordnung und der Lagerblock 46 zur normalen (d.h. tatsächlichen horizontalen) Drehachse ausgerichtet sind. Selbstverständlich sind ähnliche separate Versorgungsmittel für die wechselseitigen Kammern vorgesehen, die den übrigen Tragzapfen abstützen.

Die durch die Kammern aufgebrachten Drücke (bestimmt durch die relative Ausrichtung des Zapfens) werden durch Messinstrumente wie beispielsweise 94, 95* bei denen es sich um visuell

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ablesbare oder aufzeichnende handeln kann, kontrolliert, so dass ein Betriebsanzeigemittel geschaffen ist, das auf den vorhersagbaren Wechsel der Druckverhältnisse beim Schwenken des Behälters in der einen oder anderen Richtung beruht. Der Plüsslgkeitsrücklaufweg vom ringförmigen Deckel 5^· erfolgt durch die Leitung 98 bzw, vom ringfö'rmi-gen Deckel 56 durch die Leitung 100. Dieses öl wird danach'..durch einen Filter 102 über einen Wärmet-tauscher 104 in ein Rese'rvoir 106 geleitet.

Aus "der Seitenansicht des Lagers nach Fig. k ist zu entnehmen, dass sich die Kammern ^β und 88 jeweils über^ annähernd einen Winkel von 4o° am unteren Umfangsbogen und ein dazwischenliegender erhabener Bereich über einen Winkel von 20° erstrecken. Die erhabenen Bereiche I08 und 110 an den gegenüberliegenden Seiten der Kammern überstreichen jeweils einen Winkel von 20 . Damit ist ein Flüssigkeitstragbereich geschaffen, der sich etwa über einen Winkel von l4o erstreckt. Diese sich auf einen begrenzten Bereich belaufende Flüssigkeitslagerung schafft eine Gleichgewichts-Abstützung der Last, wobei der verbleibende Bogen sich so in nicht berührendem Abstand befindet, dass ein Anheben des Zapfens ermöglicht wird und dass der Zapfen eine Winkelverlagerung ausführen kann.

Der Radius des Lagerblocks 56" an den erhabenen Stellen ist etwa O.I75 bis 0.25 mm geringer als der Radius des Lagerblocks ausserhalb der Plussigkeitstragbereiche j d.h.·, der Radius des einen Winkel von 220° einnehmenden oberen Bogens ist etwa 0.175 bis 0.25 mm grosser als der Radius des einen Winkel von l4o° einnehmenden lasttragenden Bereichs.

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Die Kartusche bei jeder Traganordnung, wie beispielsweise die Kartusche 70 bei der FeAlageranordnung 40, dient zur Verankerung der Lager und ist so ausgelegt, dass einö gewisse Kompensation der Relativbewegung eines durchhängenden Zapfens zusätzlich zu der durch die PlUssigkeitskammern geschaffenen möglich ist. Praktisch wird jedoch im wesentlichen die gesamte Kompensation durch die FlUssigkeitslager selbst vorgenommen.

•Während des Betriebs v/erden die in den Kammern vorliegenden .Plüssigkeitsdrücke in jedem Augenblick überwacht, wodurch ein Mittel zur !Control]© eines normalen Betriebszustandes des hydrostatischen Systems und des Lagers gegeben ist. Zu Beginn des Betriebs werden die Zapfen innerhalb der Lagerblöcke um einige hundertstel Millimeter (genauer einige p.025 mrn) angehoben. Bei der. vorliegenden Ausführungsform, die zur Handhabung eines Sauerstoffofens dient, weisen die Kammern eine Breite von etwas weniger als 101 mm und eine

Gesamtfläche von etwa 1^50 cm und mehr pro Tragzapfen auf. Der umgebene erhabene Bereich beträgt etwa 58OO cm und mehr, so dass über den Bogen von l4o° eine Gesamtfläche von annä-

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hernd 7.750 cm gebildet ist. Obgleich ein repräsentatives hydrostatisches System für die spezielle Ausführungsform

eine Kapazität von etwa 350 kp/cm aufweisen kann, übersteigen im Betrieb bei einer Gesamtlast von etwa I360 t die

Drücke gewöhnlich einen Viert von 175kp/cm nicht.

Die Tiefe der Kammern beträgt etwa 6,35 mm. Ein freier Abstand von etwa 0.25 mm reicht zur Kompensation einer Durchbiegung als, die bei einem Zapfendurchmesser von .etwas weniger als 1280 mm aus einer Winkelabweichung von 1° längs des Tragzapfens resultiert. Hält man sich das permanente Durchhängen der Bauteile vor Augen, so schafft die Erfindung eine Kompensationsmöglichkeit, ohne dabei die für eine lange Lebensdauer notwendige Leichtgängigkeit der Drehbewegung zu beeinträch-

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Die gezeigten und beschriebenen Abmessungen, Flächen für die Kammern und die erhabenen Bereiche etc. ergeben eine vollständige Offenbarung einer einsatzfähigen Ausführungsform der Erfindung für Lasten von etwa Ij56o t. Diese Angaben bilden die Basis für den Fachmann,andere Abmessungskenngrössen und Anordnungen bei·abweichenden Lasten und anderen Ausführungsformen vorzusehen.

Fig. 5 und zugehörige Figuren zeigen eine bevorzugte Ausführungsform eines Systems zur Durohbiegungskompensation „ ' mit bestimmten Gruppen von Flussigkeitskammern^ die bestimmte Funktionen bei der Kompensation der Zapfendurchbiegung aufweisen und eine thermische Expansion und Kontraktion parallel zur normalen Drehachse ermöglichen, ohne die Leichtigkeit der Drehbewegung zu beeinträchtigen.

Ein Festlager 120 befindet sich auf der linken Seite und ein Expansionslager 122 auf der rechten'Seite der Fig. Jede Lageranordnung ist mit einer sphärischen Lageroberfläche_;(die im Querschnitt längs einer radialen Ebene wie in Fig. 5 gekrümmt ist), versehen. Die Schaffung einer sphärischen Oberfläche ist ein wesentlicher Beitrag zur Kompensation einer entweder temporären oder dauernden Zapfendurchbiegung.·

Des weiteren ist eine gesonderte zylindrische Lagerfläche (mit geradlinigem Querschnitt längs einer radialen Ebene wie in Fig. 5) vorgesehen, die für die "schwimmende" Wirkung des Expansionslagers dient. ' . ■

Bei dieser Ausführungsform stellt eine Büchse 126 einen Teil des Tragzapfens 124 dar, indem sie an diesem befestigt ist. Die Büchse 126 weist eine äussere sphärische Oberfläche auf. Ein Lagerblock 129 enthält eine weitere ähnliche sphärische Oberfläche IjJO, die im wesentlichen der Konfiguration der Büchsenoberfläche 128 angepasst ist. Zwischen diesen

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sphärischen Oberflächen sind Druckflüssigkeitskammern 1J54, 136 und deren umgebenden erhabenen Bereich ageordnet.

Die äussere Oberfläche des Lagerüocks 129, mit der krummlinigen Konfiguration eines Zylinders, enthält Kammern I4o, 142 und den sie umgebenden erhabenen Bereich. Der Lagerblock 129 wird durch ein Aussengehäuse 144 abgestützt.

Ein Lagerbock 146 ist mit einer zentrierenden Kartusche 148 versehen. Das Aussengehäuse 144 ruht auf dem Lagerbock 146 und wird während des Zusammenbaus am Lagerbock durch die Kartusche 148 zentriert. Die Oberflächen zwischen dem Aussengehäuse und dem Lagerbock befinden sich im wesentlichen Über ihre gesamte Breite in Berührung; eine Kompensationsbewegung längs dieser Oberflächen ist nicht möglich.

Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht der Lagerungsanordnung nach Fig. 5 und die dabei verwendeten Befestigungsmittel 150, 152 zur Befestigung des äusseren Gehäuses am Lagerbock.

Zu dem auf der rechten Seite der Piß. 5 gezeigten Expansionslager 122 ist zu vermerken, dass der Lagerblock Ϊ56 an seiner unteren Oberfläche Kammern 157 und 158 mit dem entsprechendbn erhabenen Bereich aufweist, wobei der Lagerblock auf der oberen Oberfläche I60 des Aussengehüuses 162 ruht. Besagte Kammern werden durch die gestrichelt angedeuteten Druckflüssig-IflBifcsleltungen gespeist, wobei gewöhnlich eine separate Versorgungsleitung vorgesehen ist, d.h., die Versorgungsleitung für diese Kammern unterscheidet sich von der für die Kammern an der sphärischen Oberfläche. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Oberfläche I60 eine geradlinige Querschnittskonfiguration aufweist, wobei keine Störstellen vorliegen, die den Lagerblock berühren. Auf diese Weise lässt sich der Lagerblock l46 parallel zur normalen Drohachse vor- und zurückbtrwe-

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gen, wodurch eine Kompensation, infolge thermischer ,Bxpan* _v . ■-'■ sion und Kontraktion des gesamten Behälteraufbaus gegeben ist. . . __, ... . ...... . . _; .

Dies steht im Gegensatz zum Aufbau „des. Festlag,ers 120. Beim Pest lager 1.20, wird der. Lagerblock lhh an einer. Bewegung parallel zur beschriebenen Achse durch kreisförmige Ringe l6h_r 165 gehindert, die gegen den .Lagerblock 144 an beiden Seiten , anst.ossen. Diese kreis.formi.gen Ringe sind integral am Aussengehäuse durch Verbindungsmittel wi.e beispielsweise die Bolzen 166, I67 befestigt. . . . . -

Desweiteren ist zum Festlager 120 nach Fig. 5 zu.vermerken* · dass der Austrittsweg der Flüssigkeit von den Kammern 136; und I4o längs der .erhabenen Bereiche jeder, zugehörigen Kammer und in die Hohlräume I72, I73 erfolgt, die durch die. Lager- .-.-.. deckel I70. und I7I. gebildet sind.. Aus den. Hohlräumen. vfird die Flüssigkeit durch die Auslassrohre 1.7^ 175 abgeleitet.. ...

Ferner sei vermerkt, dass, obschon in der Festlageranordnung 120 nach Fig. 5 dargestellt, die Kammern l4o und 142-nicht erforderlich sind und unbenutzt bleiben (Versorgungsleitungen sind bei · der gezeigten· Ausführungsform nicht vorgesehen). Zur Verringerung der im praktischen Betrieb erforderlichen Ersatztei'le wurden die LagerblÖeke für das Fest- und Loslager in gleicher Weise ausgelegt. Die Expansions- und Kontraktionskammern an der Fest-* lagerseite Werden jedoch während des Zusammenbaus nicht angeschlossen und während des Betriebs nicht benutzt..-. '^r

Beim Betrieb der Ausführungsform nach Fig. 5 wird der Zapfen zusammen mit seiner Büchse innerhalb des Aussengehäuses durchdie Kammern 1J4, Ij56 am Festlager und durch die Kammern 176 ' und 178 am Expansionsblock I56 angehoben. Zusammen mit den zueinanderp'assenden gekrümmten Oberflächen am· äusseren Umfang

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der zylindrischen Büchse und am inneren Umfang des Lagerblocks 1st somit eine vollkommene Kompensationsmöglichkeit für eine Zapfendurchbiegung geschaffen, sobald die Last von den Lagerblocks durch den Flüssigkeitsdruck angehoben worden ist.

Wie bei der vorhergehend.beschriebenen Ausführungsform ist ein ausgesparter Bereich oberhalb der Lagerfläche von etwa 0,25 mm vorgesehen. Das Anheben des Zapfens und der Büchse wird durch die Tiefenmesseinrichtung I80 geme^en. Die Tiefe des zentralen Bereichs des äusseren Umfangs der zylindrischen Büchse wird dabei ermittelt.

Das Konzept der zueinanderpassenden krummlinigen Oberflächen beim Flüssigkeitslager der Erfindung schafft eine: ideale Durchbiegungskonipens at ion und ermöglicht eine Relativbewegung zwischen den beiden sphärischen Oberflächen in der Ebene der Wellenachse, wobei gleichzeitig die Leichtgängigkeit der Drehbewegung der Welle um ihre Achse so beibehalten ist, das,s eine unbegrenzte Lebensdauer des Lagers durch die Erfindung gewährleistet ..wird*·

Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf den Lagerbloqk I56, wobei die unter d,er Oberfläche des äusseren Umfangs des .Lagerbioclcs liegenden Teile gestrichelt dargestellt sind. In Fig. 7 sind die Druckflüssigkeitskammern am inneren Umfang des Lagerblocks mit durchgesogenen Linien dargestellt und weisen die Bezugsziffern I76 bis 179 auf. Die Druckflüssiekeitskammern für die "Schwimmbewegung" zur Aufnahme von Expansionsund Kontraktionsbewegungen sind durch gestrichelte Linien dargestellt und weisen die Bezugsziffern 157* 158* und I80, 181 auf.

Fig. 7 und 8 zeigen die Lage der Druckflüösigkeitskammern

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und den Aufbau des Lagerblocks bei dieser Ausführungsform. Jede Kammer bei dieser Ausführungsform erstreckt sich über einen Winkel von 40° am betreffenden Bogen am inneren und äusseren Umfang des Lagerblocks, wobei die dazwischenliegenden Bögen der erhabenen Bereiche einen Winkel von 20° einnehmen. Zusammen mit dem äus&eren erhabenen Bereich ergibt.: sich somit ein gesamter Lagerberäch für jede Lageranordnung, der sich über einen Winkel von 1^-0 erstreckt* Die Breite über alles des Lagerblocks nach Fig. 8 (parallel zur Zapfenachse gemessen) beträgt etwa 585 mm. Der Krümmungsradius der sphärischen Oberfläche liegt bei etwa 710 mm und die Profillänge der sphärischen Oberfläche beträgt etwa 510 mm. Die Kammernafda? sphärischen Oberfläche weisen eine Breite von etwas weniger BlB 8,9 mm auf, und der dazwischenliegende erhabene Bereich nebst jeder Kammer ist etwa gleich breit. Jede der "Schwimm"*-Kammern, d.h.,157 und'I58, weisen eine Breite von 8,9 mm auf.

Die Abmessungen und dargestellten Anordnungen sind für Tragleisten mit einem Gesamtgewicht von etwa Ij56ö t vorgesehen. Mit diesen Daten lässt sich die Erfindung ohne weiteres auf andere Behälter oder andere Belastungssltüatlonen übertragen, die ähnlich denen bei BOF-Behältern sind. Die Erfindung ist daher nicht auf die beschriebenen speziellen Ausführungs-' formen beschränkt« %'·';" ." ■ ·;■

Das erfindungsgemässe Konzept ist insbesondere für schwere kippbare Lasten vEr.wendbar und bezieht sich auf eine Lagerblockbauweise, bei der ein Teil der durch den Lagerfrloek definierten Laufbahn einen grösseren Radius aufweist als ein vorbestimmter laettragehdfer Bereich. Der dem lasttragenden Bereich zugeführte Flüssigkeitsdruck hält die Last im; Gleichgewicht und ausser mechanischer Berührung mit der Lagerblockanordnung. Diese Abstandhaltung wird zur Kompensation einer Winkelvercchiebung des Zapfens angesetzt, die aus einem Durchhängen des

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Zapfens resultiert. Sie ermöglicht ferner ein Kippen der Last, ohne dass hierbei Lagerbrüche auftreten können.

t)ie sphärische Oberfläche, nach der Ausführungsform in Fig. 5» kann auf andere Weise in Verbindung mit einer rein zylindrischen Büchse angeordnet sein. So können sich die sphärischen Oberflächen auf der äusseren Oberfläche des Lagerblocks und auf der inneren Oberfläche des Auss^ngehäuses befinden. Derartige Modifikationen der dargestellten Aus führungs formen fallen jedoch innerhalb des Rahmens der Erfindung, die eine Lagerblockanordnung vorsieht, die einen schwenkbaren Zapfen umgibt. Desweiteren sind erfindungsgemäss Flüssigkeitslagermittel vorgesehen,*die. auf einen begrenzten Umfangsbereich des schwenkbaren Zapfens so wirken;, dass dieser innerhalb des Lagerblocks angehoben und während der Windebewegung des Zapfens in Abstand vom Lagerblock gehalten wird.

Gewöhnlich besteht der Lagerblock aus Bronze, während die weiteren tragenden Teile aus der Fachwelt bekannten Stählen ausgewählt v/erden können. Zusätzlich zur Überwindung durch das hydraulische System nach Fig. 3 und der beschriebenen Tiefenmesseinrichtung sieht die Erfindung eine Möglichkeit zur Überwachung des Lagerbetriebs und zum automatischen Stoppen der Kippbewegung vor, sobald während des Lagerbetriebs Fehler auftreten. .

Unter Bezug auf Fig. 9 werden die DruckflUssigkeitslagerkatnrnern von zwei separaten Pumpen 190, 191 gespeist. Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, speisen diese Systeme, die durch die Leitungen 19¹I, 195 wechselseitigen Kammern des Lagers 192. Jedes der separaten Druckflüssigkeitsspeisesysteme wird durch einen Hochdruck- und einen Niederdruckschalter überwacht. So ist beispielsweise die Druckleitung 19^ niit einem Hochdruckschalter 196 verbunden, der dann in Aktion tritt, wenn eier Druck einen vorbestimmten oberen Grenzwert von beispielsueine 510 kp/cm überschreitet. Der Niederdruoksehalter 197 wirkt

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dagegen, wenn, der Druck unterhalb eines unteren- Grenzwertes von 2o kp/cm abfällt« Die Hoch- und KTieder druckschalt er können dabei mit einem nicht gezeigten Kippantrieb für den Behälter so verbunden sein* dass dieser bei abnormalen Druck-; •bedingungen nicht gedreht werden kann. Jeder Druckschalter weist ferner eine Lichtwarnanzeige I98, 199 ^u. einen Bypass-, Behälter 200, 201 zur Verwendung bei Überprüfungs- und Repa- ■ raturarbeiten auf. Die Druckanzeige und entsprechende Schriebe können ferner dazu benutzt werden,. . um die normalen zyklischen Druckveränderungen zwischen den Druckzuführungen für die wechselseitigen Kammern· zu überwachen, wobei sich eine Abweichung vom normalen Betriebszustand sofort aufgrund vorliegender bekannter Schriebe und/oder andersartig festgelegter Standardbezugswerte feststellen lässt.

Obschon für spezielle Ausführungsformen der Erfindung, die verschiedene Materialien und Details erlaubt, beschrieben worden sind, versteht es sich, dass Abweichungen hiervon im Rahmen des Schutzbereiches der nachfolgenden Patentansprüche liegen. · . ·

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Claims

Patentansprüche

Kombination einer Umfangszapfenlagerung mit einem schweren kippbaren metallurgischen Behälter für heisses Metall, beispielsweise einem basischen Sauerstoffofen» ge kennzeichnet durch eine Tragzapfeneinrichtung, die integral mit der Zapfenlagerung verbunden.und an den gegenüberliegenden Seiten des. Behälters angeordnet ist, so dass eine Tragzapfenachse gebildet ist, durch so angeordnete Mittel zur Druckflüssigkeitslagerung, dass ein vorgegebener begrenzter Bereich der Tragzapfeneinrichtung umgeben und eine Gleichgewichtslagerung für den Behälter geschaffen ist und durch eine Einrichtung zur Speisung der Mittel mif Druckflüssigkeit, .

2. Kombination nach Anspruch 1, dadurch ge k e η η ζ e i c h net, dass die Mittel eine Vielzahl· von DruckflUssigkeitskammern aufweisen, die in lasttragender Anordnung über dem begrenzten Bereich der Tragzapfen-einriehtung vorgesehen sind. .

3. Kombination nach Anspruch 1, dadurch g e k en η ζ ö lohnet, dass eine Lagerblockanordnung vorgesehen ist, die eine um den gesamten Umfang der Tragzapfen sich erstreckende Laufbahn bildet und mit Druckflüssigkeitskammern versehen ist, wobei diese in der Lagerblockanordnung so angeordnet sind, dass unter dem Flüssigkeitsdruck in den Kammern öine

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.. . mechanische Berührung zwischen Tragzapfeneinrichtung und der Lagerblockanordnung durch eine Flüssigkeitsberührung ersetzt ist«

k. Kombination nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abstützung der Lagerbloekanordnung eine mechanische Lagereinrichtung vorgesehen ist.

5. Kombination nach Anspruch 2, dadurch gekennzeioh*- ne t , dass eine Vielzahl von SpeiseleitungefTfür die'-.druckflüssigkeit vorgesehen ist, wobei jede Speiseleitung mit einer Vielzahl von Druckflüssigkeitskammern verbunden ist, die in Abstand und wechselseitiger Beziehung zueinander so angeordnet sind, dass wenigstens eine Teilkomperisation des Durchhanges längs der Zapfenachse ohne Beeinträchtigung einer leichten Kippbewegung des Behälters möglich ist,

6. Kombination nach Anspruch 1, dadurch g e k e, η ii z. ei c h net, äass Mittel zur thermischen Expansion und Kontrakt tion von Behälter-Tragzapfenlagerungen und der Tragzapfenvorrichtung parallel zur Zapfenachse vorgesehen sind.

7. Kombination nach Anspruch 1, dadurch g.e kennzeichnet, dass die Lagerlaufbahn durch gegenüberliegende sphärisch ausgebildete Oberflächen gebildet ist, die an der Tragzapfeneinrichtung und Lägerblockanardnung angeordnet sind, wobei die sphärischen Oberflächen durch die·Druckflüssigkeit in den lastaufnehmenden Teilen voneinander in Abstand bringbar sind, so dass zwischen ihnen ein. freier Abstand gebildet ist, der eine Kombination der Durchbiegung längs der Zapfenachse infolge des Durchhängens der Tragzapfeneihrich™ tung möglich ist.

8. Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzei ch-

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net, dass die Tragzapfeneinrichtung ein Paar an gegenüberliegenden Seiten des Behälters angeordnete Zapfen aufweist, viobei jeder Tragzapfen mit einer zugehörigen mechanischen Lageranordnung versehen ist.

9. Kombination nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η ζ e i c h τ net, dass eine Einrichtung zur Überwachung des Drucks in den separaten Speiseleitungen vorgesehen ist.

10. Kombination nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vielzahl von Speiseleitungen eine Einrichtung zum Messen des Flüssigkeitsdruckes verbunden ist.

11. Kombination nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Anzeige abnormaler Druckbedingungen vorgesehen ist.

12. Kombination nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur automatischen Unterbrechung der Kippbewegung des Behälters vorgesehen ist, die mit dieser Einrichtung gekuppelt ist.

15· Vorrichtung zur Flüssigkeitslagerung von schweren kippbaren Lasten, gekennzei chnet, durch eine Lager·- blockanordnung mjt einer, eine lasttragende Tragzapfeneinrichtung umgebenden Lagerlaufbahn, wobei die Lagerblockanordnung wenigstens einen Hauptteil ihrer inneren Umfangsoberflachemit einem grösseren Durchmesser aufweist, als der übrige Teil dieser Oberfläche und durch eine Druckflüssigkeitslagereinrichtung im verbleibenden Bereich der Oberfläche die eine Gleichgewichtslagerung der lasttragenden Zapfen-

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einrichtung bildet, so dass diese im Abstand von der inneren Umfangsoberfläche der Lagerblockanordnung gehalten ist, und · eine Winkelverschiebung der lasttragenden Zäpfeneinrichtung kompensieren kann.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckflüssigkeitslagereihrichtung im verbleibenden Teil der inneren Umfangsoberfläche der Lagerblock~ anordnung angeordnet ist und sich über einen Bogen von etwa l40° erstreckt.

15· Vorrichtung zur Flüssigkeitslagerung von schweren kippbaren Lasten, gekennzeichnet durch eine Zapfeneinrichtung zum Tragen einer kippbaren Last, die eine in Längsrichtung sich erstreckende Zapfenachse definiert, durch eine Lagerblockanordnung "mit einer inneren Umfangsoberfläche, die eine die Zapfeneinrichtung umgebende Lagerlaufbahn bildet, wobei die innere Umfangsoberfläche, die wenigstens einen Win-• kel von I8o° einnimmt, einen grösseren Radius aufweist als der des verbleibenden Teils dieser Oberfläche, durch Mittel zur Druckflüssigkeitslagerung, die innerhalb des verbleibenden Teils dieser Oberfläche angeordnet sind und eine Gleichgewichtslagerung der Zapfeneinrichtung so bildet, dass diese von der inneren Umfangsoberfläche der Lagerblockanordnung in Abstand gehalten ist.

16. Vorrichtung- nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Druckflüssigkeitslagerung aus Druckflüssigkeitskammern und erhabenen Bereichen bestehen, die an der Lagerbldckanordnung gegenüber einem begrenzten Bereich der Zapfeneinrichtung ausgebildet sind.

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17· Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das von den DruckflUssigkeitskammern und dem \ erhabenen Berich eingenommenen Gebiet sich über einen Bogen von etwa l4o° erstreckt, gemessen in einer senkrechten Ebene zur Zapfenachse.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur thermischen Expansion und Kentraktion parallel zur Zapfenachse vorgesehen sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerblockanordnung und eine angrenzende Oberfläche an der Zapfeneinrichtung gegenüberliegende sphärische Oberflächen aufweisen, so dass eine Laufbahn gebildet ist und wobei der Flüssigkeitsdruck auf einen vorgegebenen Teil zwischen diesen benachbarten sphärischen Oberflächen ■wirkt.

20t Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die sphärische Oberfläche deu Lagerblockanordnung sich an seinem inneren Umfang befindet und seine äussere Oberfläche zylindrisch ist und letztere Mittel zur Druckfltu sigkeitsbeaufschlagung aufweist, die auf einen Teil der zylindrischen Oberfläche so wirken, dass eine thermische Expansion und Kontraktion parallel zur Zapfenachse möglich ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Messung der Zapfenbewegung in der Lagerblockanordnung angeordnet ist, die auf den im verbleibenden Teil der inneren Uinfangsfiäche der Lagerblockanordnung ausgeübten Druck anspricht.

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