DE2402088A1 - Stichlochstopfmaschine - Google Patents

Description

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Dipl.-Ing. H. Sauerland · Dr.-Ing. R. König · Dipl.-Ing. K. Bergen Patentanwälte · 4odd Düsseldorf 3D · Cecilienallee 7G · Telefon 432732

16. Januar 1974 28 928 K

Dango & Dienenthai KG, 5900 Siegen / Westf.

Stichlo chstopfmaschine

Die Erfindung betrifft eine Stichlochstopfmaschine mit. einem in einem Massezylinder verschiebbaren Stopfkolben.

Stichlochstopfmaschinen zum Verschließen von Abstichlöchern insbesondere von Hochöfen, Niederschachtofen und auch Siemens-Martin-Öfen, mit denen eine Stopfmasse aus dem Massezylinder in das Abstichloch gedrückt wird, sind bekannt. In der Regel ist der vordere Teil des Massezylinders kegelförmig verjüngt, um den Durchmesser des Massezylinders auf den Durchmesser des Abstichlochs zu reduzieren. Durch diese Verjüngung ist eine relativ hohe Pressung am Stopfkolben erforderlich, da die Stopfmasse einen hohen Verformungs-widerstand bzw. eine geringe Plastizität besitzt. Außerdem müssen der Gegendruck des unter dem Innendruck des Ofens ausfließenden Metalls und ein hoher Widerstand in dem ausgewaschenen Stichloch überwunden werden.

Bei bekannten Konstruktionen befindet sich ein Spalt von wenigen Zehntel Millimetern zwischen dem Stopfkolben und der Zylinderwandung, um ein Festfressen der

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gegeneinanderbewegten Teile durch die in der Stopfmasse enthaltenen schmirgelnden Bestandteile zu verhindern. Es ist jedoch unvermeidlich, daß nach relativ kurzer Betriebszeit infolge der schmirgelnden Wirkung fester Stopfmassebestandteile dennoch der Stopfkolben und die Zylinderwandung zunehmend Schaden nehmen und ein Verschleiß stattfindet, der kostspielige Reparaturen erfordert. Der Verschleiß an der Zylinderwand kann zwar durch Einsetzen einer gehärteten Büchse verringert werden, dies ist jedoch außerordentlich teuer.

Ein weiterer Nachteil bekannter Stichlochstopfmaschinen besteht darin, daß sich die durch den Spalt zwischen der Zylinderwandung und dem Stopfkolben hindurchtretende Stopfmasse bei der Rückbewegung des Stopfkolbens im hinteren Zylinderraum sammelt. Bei Verwendung schnellhärtender Stopfmassen, wie sie im modernen Hochofenbetrieb in den letzten Jahren üblich geworden sind, läßt sich die erhärtete Masse schon nach kurzer Zeit nicht mehr durch die in der Zylinderwand dafür vorgesehene Öffnung entfernen. Demzufolge ist es auch nicht mehr möglich, den Kolben bis in die rückwärtige Endlage zu bringen, so daß sich das Fassungsvermögen des Massezylinders stetig verringert.

Ein Abdichten des Kolbens mit an sich bekannten Kolbenringen besitzt den Nachteil, daß die Kolbenringe durch die Stopfmasse am Kolben festbacken und demzufolge die verhältnismäßig geringe radiale Spannkraft der Kolbenringe unwirksam wird. Dies führt schon nach relativ kurzer Betriebszeit zum Bruch der Kolbenringe und damit zum vorübergehenden Ausfall der ganzen Maschine.

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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Stichlochstopfmaschine mit einem Stopfkolben zu schaffen, dessen Abdichtung gegen die Zylinderwandung zwar durch einen oder mehrere Kolbenringe erfolgt, gleichwohl keinen der vorgenannten Nachteile aufweist und durch minimalen Verschleiß, insbesondere in bezug auf die Betriebsdauer des Massezylinders, besonders wirtschaftlich eingesetzt werden kann. Darüber hinaus soll der Stopfkolben auch beim Einsatz verschiedenartiger Stopfmassen einwandfrei funktionieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer Ringnut des Stopfkolbens ein Kolbenring mit verhältnismäßig großem Querschnitt sitzt, dessen in Preßrichtung liegende Stirnfläche mindestens teilweise freiliegt und demzufolge mit der Stopfmasse in Berührung kommt. Auf diese Weise wirkt der Preßdruck direkt auf den Kolbenring.

Durch den großen Querschnitt bedingt, besitzt der Kolbenring eine entsprechend große Spannkraft, die ein dichtes Anliegen an der Zylinderinnenwand gewährleistet. Vorzugsweise besitzt der Kolbenring auf der der Stopfmasse abgewandten Seite eine kegelstumpfförmige Stirnfläche, die sich auf einer Gegenfläche der Ringnut gleitend abstützen kann. Dabei kann die Gegenfläche ebenfalls kegelstumpfförmig geneigt verlaufen oder linsenförmig gekrümmt sein.

Der erfindungsgemäße Stopfkolben besitzt den besonderen Vorteil, daß er sich bei geringem Preßdruck unter der Wirkung seiner eigenen Vorspannung dichtend gegen die Zylinderwandung legt, bei höherem Preßdruck dagegen unter der Einwirkung der Stopfmasse dagegen gleichsam auf einer schiefen Ebene gespreizt und so-

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mit zusätzlich gegen die Zylinderwandung gedrückt wird.

Bei linsenförmig gekrümmter Gegenfläche können Kolbenringe mit unterschiedlicher Kegelflächenneigung verwendet werden, um bei gleichem Druck unterschiedliche Radialkräfte zu erzeugen. Auf diese Weise ist es möglich, eine der Natur der jeweiligen Stopfmasse entsprechende Radialkraft zu gewährleisten.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, in eine beispielsweise im Querschnitt U-förmige Ringnut zunächst einen Gegenring mit einer kegelstumpfförmigen Kegelfläche ortsfest einzusetzen, an der dann die entsprechende Kegelstumpffläche des erfindungsgemäßen Kolbenrings anliegt. In diesem Falle kommen stets zwei mit kegelstumpfförmig verlaufenden Komplementärflächen versehene Ringe zur Verwendung.

Um ein leichtes Auswechseln bzw. Einsetzen des Kolbenringes und gegebenenfalls auch des Komplementärringes zu ermöglichen, wird der Kolbenring stirnseitig vorzugsweise von einer Deckscheibe gehalten, deren Durchmesser kleiner ist als der Zylinderdurchmesser, um einen Umfangsspalt zu schaffen, in den die den Kolbenring spreizende Stopfmasse eindringen kann. Vorzugsweise befindet sich dabei zwischen der der Stopfmasse abgewandten Stirnfläche der Deckscheibe und der ihr gegenüberliegenden Stirnfläche des Kolbenrings ein radialer Spalt, so daß die Stopfmasse unter dem Einfluß des Preßdrucks einen mehr oder minder großen Teil der in Preßrichtung liegenden Stirnfläche des Kolbenrings beaufschlagt und auf diese Weise eine große Radialkraft gewährleistet ist.

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Schließlich kann der Innendurchmesser des Kolbenrings auch erheblich größer als der Durchmesser des ihr gegenüberliegenden Kolbenteils sein, so daß sich zwischen der Innenfläche des Kolbenrings und der ihr gegenüberliegenden Mantelfläche des Stopfkolbens ein Ringspalt ergibt, in den ebenfalls die unter dem Preßdruck stehende Stopfmasse eindringt. Auf diese Weise ergibt sich eine weitere Erhöhung der dichtenden Radialkraft.

Um selbst für den Fall, daß geringe Mengen Stopfmasse zwischen der Zylinderwandung und dem Kolbenring hindurchtreten, eine Beschädigung des Kolbens auszuschließen, liegt erfindungsgemäß die Mantelfläche des Kolbens im Abstand von der Zylinderwandung. Dabei sollte in der Stoßstelle des Kolbenrings ein ' ' Gleitstück angeordnet sein, um den den Kolben umgebenden Ringspalt gegen die Stopfmasse abzusperren.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Massezylinder mit einem erfindungsgemäßen Stopfkolben,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie I-I in Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Kolbenrings der Fig. 1,

Fig. 4 und

Fig. 5 der Fig. 3 entsprechenden Darstellungen der Ringnut und des Kolbenrings in anderer Ausführung .

Der erfindungsgemäße Stopfkolben 1 ist verschiebbar in einem Massezylinder 2 angeordnet. Der Massezylinder 2

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besitzt eine kegelförmige Verjüngung 3, die in das nicht dargestellte Stichloch eines Hochofens oder dergleichen eingeführt wird und bei 5 abzunehmen ist. Der Stopfkolben 1 wird mittels einer Kolbenstange 4 im Massezylinder verschoben. An der zur kegelförmigen Verjüngung bzw. Stopfmasse weisenden Seite besitzt der Stopfkolben 1 eine Umfangsnut 6. Diese Umfangsnut kann eine kegelstumpfförmige oder linsenförmige Stirnwand 7j 8 aufweisen. In der Umfangsnut sitzt ein Kolbenring 9, dessen der als Gegenfläche wirkenden Ringnutwand 7, 8 zugekehrte kegelstumpfförmige Stirnfläche 10 flach oder steil verlaufen kann.

Eine Deckscheibe 11 schließt die Ringnut 6 gegen den Zylinderinnenraum 12 ab und ist derart bemessen, daß sich zwischen ihr und der Zylinderwandung ein Ringspalt 13 ergibt; außerdem ist die Deckscheibe 11 im Abstand von dem Kolbenring 9 angeordnet, so daß sich ein Zwischenraum 14 ergibt, an den sich ein Ringspalt 15 zwischen dem Kolbenring 9 und dem Kolben 1 anschließt. Desgleichen befindet sich zwischen der Wandung des Massezylinders 2 und dem rückwärtigen Teil des Stopfkolbens 1 ein Zwischenraum 16 von mehreren Millimetern. Die Stoßstelle 17 des Kolbenrings ist durch ein eingesetztes Gleitstück 18 verschlossen.

Bei der erfindungsgemäßen Stopfmaschine dringt die Stopfmasse aus dem Zylinderinnenraum 12 durch den Ringspalt 13 in den Zwischenraum 14 und von dort in den Ringspalt 15, so daß der Kolbenring unter dem Einfluß des Masse- bzw. Preßdrucks (P₁ + P₂) (Fig. 3) in der Umfangsnut nach außen gegen die Zylinderwand gedrückt wird. Die Kolbenringbewegung wird dabei durch den Verlauf der Gegenfläche bzw. Ringnutwand 7, 8 bestimmt.

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Claims (8)

Dango & Dienenthal KG, 5900 Siegen / Westf. Patentansprüche;

1. Stichlochstopfmaschine mit einem in einem Massezylinder verschiebbaren Stopfkolben, gekennzeichnet durch einen in einer Umfangsnut (6) radial verschiebbaren Kolbenring (9) mit großem Querschnitt, dessen in Preßrichtung weisende Stirnfläche mindestens teilweise freiliegt.

2. Stichlochstopfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Massezylinder (2) abgekehrte Stirnfläche (10) des Kolbenrings (9) kegelstumpfförmig ausgebildet ist und an einer kegelstumpfförmig oder linsenförmig ausgebildeten Gegenfläche (7, 8) anliegt.

3. Stichlochstopfmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnut (6) masseseitig durch eine Deckscheibe (11) begrenzt ist, deren Mantelfläche im Abstand zur Wandung des Massezylinders (2) verläuft.

4. Stichlochstopfmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Kolbenring

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(9) und der Deckscheibe (12) ein Zwischenraum (14) befindet .

5. Stichlochstopfmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Innenfläche des Kolbenrings (9) und der ihr gegenüberliegenden Mantelfläche des Stopfkolbens (1) ein Ringspalt (15) befindet.

6. Stichlochstopfmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Mantelfläche des Stopfkolbens (1) und der Wandung des Massezylinders (2) ein Ringspalt (16) befindet.

7. Stichlochstopfmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Stoßstelle (17) des Kolbenrings (9) ein Gleitstück (18) befindet.

8. Stichlochstopfmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen in der Umfangsnut (6) angeordneten Gegenring mit Gegenflächen (7, 8).

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