DE2406006C3

DE2406006C3 - Spring element for a slide valve for pouring ladles for liquid metals, in particular steel

Info

Publication number: DE2406006C3
Application number: DE19742406006
Authority: DE
Inventors: Josef 5163 Langerwehe Lothmann
Original assignee: Zimmermann and Jansen GmbH
Current assignee: Zimmermann and Jansen GmbH
Filing date: 1974-02-08
Publication date: 1976-07-22

Description

Die Erfindung betrifft ein Federelement für einen Schieherverschluß für Gießpfannen für flüssige Metalle, insbesondere Stahl. Ein bewährter Schieberverschluß weist eine in einem Stahlrahmen austauschbar ortsfest gehaltene keramische Kopfplatte und eine diese untergreifende und gegen sie vorzugsweise kraftbetriebene verschiebbare, in einem Gleitrahmen austauschbar gehaltene keramische Schieberplatte auf, die mit einer diese untergreifenden Ausgußhülse mittels der Stützflächen der im Gleitrahmen gehaltendcn Fcdcrelemente gegen die Kopfplatte angestellt ist.The invention relates to a spring element for a slide lock for pouring ladles for liquid metals, especially steel. A tried and tested slide lock has a replaceable one in a steel frame Stationary ceramic head plate and a head plate that engages under it and is preferably powered against it slidable, replaceable ceramic slide plate held in a sliding frame, which with a spout sleeve engaging under this by means of the support surfaces of the held in the sliding frame Fcdcrelemente is employed against the head plate.

Derart ausgebildete Schieberverschlüsse weisen befriedigende Standzeiten auf: die Durehtrittskanale in der Kopfplatte der Schieberplatte sowie der Ausgußhülse werden durch deren Keramik begrenzt und somit durch sowohl mechanisch hartes als auch thermisch resistentcs Material gebildet. Sowohl die Kopf- als auch die Schieberplatte mit der Ausgußhülse oder, bei getrenntem Aufbau, sowie die Ausgußhülsc lassen sich 1111 Bedarfsfalle mit geringem Aufwände austauschen, so daß bei auftretenden Schaden derselben sowie beim Erreichen ihrer Verschleißgrcnze diese leicht erneuert werden können.Slider closures designed in this way have a satisfactory service life: the passage channels in the top plate of the slide plate and the pouring sleeve are limited by their ceramic and thus formed by both mechanically hard and thermally resistant material. Both the head and the slide plate with the pouring sleeve or, in the case of a separate construction, as well as the pouring sleeve can be 1111 Replace if necessary with little effort, so that when damage occurs the same as well as when When they reach their wear limit, they can be easily renewed.

Als wesentlicher Faktor für die Sicherung der Funktion des Schieberverschlusses sowie für die Erhöhung der Lebensdauer sowohl der Kopfplatte als auch der Schieberplatte sowie gegebenenfalls der Ausgußhülse hat sich das Anpressen der Schieberplatte an die Stirnfläche der Kopfplatte sowie gegebenenfalls der Ausgußhülse an die Schieberplatte vermittels von Fcdcrelemcnten erwiesen. Diese sichern einerseits die hohe Anpreßkraft, die insbesondere bei gefüllter Gießpfanne durch den am Schieber auftretenden hydrostatischen Druck zum Absperren erforderlich ist; andererseits sichern die Federelemente, daß auch bei nicht völlig ebenen Stirnflächen der Kopf- sowie der Schieberplatte während des Betriebs die vorgegebene AnprtSkraft nicht überschritten wird.As an essential factor for ensuring the function of the slide gate valve and to increase the service life of both the top plate and the The sliding plate and, if applicable, the pouring sleeve have to be pressed against the face the head plate and, if necessary, the pouring sleeve to the slide plate by means of Fcdcrelemcnten proven. On the one hand, these ensure the high contact pressure, which is particularly important when the ladle is full is required for shut-off due to the hydrostatic pressure occurring at the slide; on the other hand secure the spring elements that even with not completely flat end faces of the head plate and the slide plate the specified contact force during operation is not exceeded.

Zur Bewirkung der starken Anpreßkraft mit ausreichendem Federwege bei geringem Raumbedarf werden kompakte Federelemente verwendet, bei denen eine als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder den verstärkten Kopf eines Bolzens untergreiit, der mit seiner Slirnliäehe die Schieberplatte bzw. die Ausgußhülse iinieHalii, stützt und vorspann!. Zwar wird mit solchen !ede: elementen das gewünschte Andruckverhalii'ii erreicht, und bei begrenztem Wege der Bolzen ist auch das Auswechseln der Schieberplatte entfach diirchzu führen. Fs hat stell jedoch gezeigt, daß die FijjeiiM/ha' ter eier /um Fin-.ilz. gelangenden Druckfedern sichTo effect the strong contact pressure with sufficient Spring travel with little space requirement, compact spring elements are used in which a compression spring designed as a helical spring undergoes the reinforced head of a bolt, which with its Slirnliäehe the slide plate or the pouring sleeve iinieHalii, support and preamble !. Although with such ! ede: elements reached the desired pressure ratio, and if the bolt travel is limited, the slide plate can also be replaced to lead. However, Fs has shown that the FijjeiiM / ha ' the eggs / around fin-felt. reaching compression springs

während des Betriebs unter Einwirkung der auftretenden Hitze ändern und nach längerer Betriebszeit bei Betriebstemperatur die auf die Schieberplatte zur Auswirkung gebrachte Anpreßkraft nachläßt. Um den sicheren Betrieb zu garantieren, ist es daher erforderlich. die Federelemente zu kontrollieren und nach verhältnismäßig geringer Betriebszeit zu ersetzen.change during operation under the effect of the occurring heat and after a long period of operation at Operating temperature decreases the contact pressure applied to the slide plate. To the safe It is therefore necessary to guarantee operation. to control the spring elements and according to proportion to replace short operating time.

Der hohen thermischen Belastung wird mit der Auswahl hochwärmefester Federstähle, zusätzlicher Kühlung gemäß der DT-OS 20 24 829 sowie der Ausbildung nur geringer Kontaktflächen begegnet. Hierdurch lassen sich die erzielbaren Standzeiten verlängern, ohne daß die angestrebte Verwendbarkeit über längere Zeiträume erreicht wird.The high thermal load is with the selection of highly heat-resistant spring steels, additional cooling encountered in accordance with DT-OS 20 24 829 and the formation of only small contact areas. Let through this the achievable service life is extended without the desired usability over longer periods of time is achieved.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, das Federelement der oben bezeichneten Gattung derart weiterzubilden, daß ein betriebssicheres Arbeiten des Schieberverschlusses über längere Zeiten auch ohne dauernde Kontrollen von Federelementen und wiederholten Austausch derselben gesichert sind, wobei die leichte Austauschbarkeit unabhängiger Federelemente erhallen bleiben soll.The invention is based on the task of developing the spring element of the above-mentioned type in such a way that that a reliable operation of the slide gate valve over long periods of time even without permanent Checks of spring elements and repeated replacement of the same are ensured, with the easy Interchangeability of independent spring elements should remain.

Gelöst wird diese Aufgabe, indem das Federclement als in sich geschlossene gasgefüllte zylindrische Kammer ausgebildet wird, welche die Stützflächen jeweils an einer ihrer Stirnflächen aufweist, und indem die Stützflächen mindestens bei Betriebstemperatur unter Einwirkung des Drucks von in der Kammer enthaltenden Gases in axialer Richtung gegen ihren Hub begrenzende Mittel auffedern. Zwar sind Gasfedern bcispielsweise durch den Sonderdruck Ing. A D i 11 s, Offenbach: Stickstoff-Federungssystem im Stanzwerkzeugbau, sowie einen Artikel des gleichen Verfassers in der VDI-Zeitung Nr. 40 vom 3.10.1973 bekannt. Dort werden zu Fedeiungszwecken übliche Druckmittelzylinder verwendet, die an Speicherbehälter angeschlossen sind. Bekannt ist es auch (DT-OS 20 24 829), statt der Federelemcnte Hydraulikzylinder zu verwenden. Die Druckmittelzylinder von Gasfedern wie diese Hydraulikzylinder, insbesondere aber deren Dichtungen, sind höheren Temperaturen nicht gewachsen, die erforderlichen Druckleitungen sind aufwendig und erschweren sowohl die Wartung und die Überprüfung als auch den gegebenenfalls erforderlich werdenden Austausch, und die Verwendung von Druckmitielspeichern laßt zwar die: oft erwünschten gestreckten Federkennlinie!! zu, korn pliziert die Einrichtung aber erheblich und unterbindet weitgehend auch positiv nutzbare Temperatureinflüsse.This task is achieved by using the spring element as a self-contained, gas-filled cylindrical chamber is formed, which has the support surfaces each on one of its end faces, and by the Support surfaces at least at operating temperature under the action of the pressure contained in the chamber Spring gas in the axial direction against its stroke limiting means. Gas springs are an example by the special print Ing.A D i 11 s, Offenbach: Nitrogen suspension system in die making, as well as an article by the same author in the VDI-Zeitung No. 40 of October 3rd, 1973 known. There are common pressure cylinders for springing purposes connected to storage tanks. It is also known (DT-OS 20 24 829), instead of the spring elements Use hydraulic cylinders. The hydraulic cylinders of gas springs like these hydraulic cylinders, But especially their seals, the higher temperatures are not able to cope with the necessary Pressure lines are complex and complicate both maintenance and checking, as well as, if necessary required replacement, and the use of pressure media storage allows the: often desired stretched spring characteristic !! to, grain but complicates the facility considerably and largely prevents positive temperature influences.

Gemäß der Erfindung jedoch wird erreicht, daß beim Einsct/.cn der Federclemente und Schließen des Schieberverschlusscs nur verhältnismäßig geringe Kräfte aufzuwenden sind, im Betrieb jedoch aber die gewünschte Anpreßkraft durch die auftretende Erwärmung erreicht bzw. gesteigert wird.According to the invention, however, it is achieved that when inserting the spring elements and closing the slide lock only relatively small forces have to be used, but the desired one during operation Contact pressure is achieved or increased by the heating that occurs.

Für den praktischen Einsat/ hat sich ein Federekment bewährt, dessen Kammer starr ausgeführt ist und einen abgedichteten und axial geführten Kolben enthalt, dessen .Schüft über die Stirnfläche der Kummer vorsieht sowie die Stützfläche aufweist. Em sicherer. (.asverlusie ausschließender Abschluß de·. Druckraum··- fto der Kammer läßt sich erreichen, indem ucv Kolben i · gen seine Führung mittels fines lewcils mn eini.-ni I ml·.· druckfest und gasdicht mit diesen veilin.Kk-iu '·' ' ^:'Ί' ' b.ilferi ahiv.'d'chtet ist. Knie cniLicIn' (■ iilii um :* u. '·> ·. bindung mn -iner I liihbrj'.iiMi'iinj.· l;il(' O- u <■:.".■■. ■ ■ indem du- KoihiMifläHi ::w i-incm den ! ;ί'ι·." 1 a!·· r>tncveiidcn Schaf¹·, vorgesehen ist. (!'''.VM !irv. Im-K •iKni'ki'wi 11 η ti ir IMiK₁T Hohi'HMi' dc Sm i,|i|·.; 1'. !." Kammer geführt ist. Die Führungseigenschaften iassen sieh verbessern, indem die Grundplatte der Kammer mit einem in den Kolben und den Schaft eingreifenden Führungsbolzen ausgestattet ist.For practical use / a spring remnant has proven its worth, the chamber of which is made rigid and contains a sealed and axially guided piston whose .Schüft provides the grief over the face and has the support surface. Em safer. (.asverlusie the exclusion of the pressure chamber - fto of the chamber can be achieved by placing ucv piston against its guide by means of fine lewcils mn eini.-ni I ml '·' ' ^: ' Ί '' b.ilferi ahiv.'d'chtet is. Knee cniLicIn '(■ iilii um: * u.'·> ·. Binding mn -iner I liihbrj'.iiMi'iinj. · L ; il ('O- u <■:. ". ■■. ■ ■ by du- KoihiMifläHi :: w i-incm den!; ί'ι ·." 1 a! ·· r> tncveiidcn sheep ¹ ·, provided is. (! '''. VM! irv. Im-K • iKni'ki'wi 11 η ti ir IMiK ₁ T Hohi'HMi' dc Sm i, | i | · .; 1 '.!. "Chamber led The guide properties can be improved by equipping the base plate of the chamber with a guide pin that engages in the piston and the shaft.

Ein besonders einfacher Aufbau des Federelements ergibt sich, wenn die Kammer eine Grund- sowie eine die Stützfläche zeigende Stüizplatte aufweist, die durch einen jeweils mit einem seiner Enden fest und dicht mit ihnen verbundenen Faltenbalg zur geschlossenen Kammer ergänzt sind. Eine Begrenzung des Hubs läßt sich hierbei mit einfachen Mitteln erreichen, indem die Grund- und die Stützplatte des Federelements durch ein sich in gespanntem Zustande axial zwischen ihnen erstreckendes flexibles Metallseil miteinander verbunden sind.A particularly simple structure of the spring element results when the chamber has a basic and a the support surface showing Stüizplatte, which by a each with one of its ends firmly and tightly with bellows connected to them are supplemented to form a closed chamber. The stroke can be limited achieve this with simple means by the base plate and the support plate of the spring element through a flexible metal cable which extends axially between them in the tensioned state is connected to one another are.

Ein Schutz des Federelements sowie gegebenenfalls eine Führung läßt sich erreichen, indem die Grundplatte mit einem den Faltenbalg umfassenden und gegebenenfalls zentrierenden Mantelrohr verbunden ist. Hierbei kann die Stützplatte im Mantelrohr geführt sein. Andererseits bzw. zusätzlich Iassen sich die Grund- und die Stützplatte mit einem Stempel und einem diesen umfassenden Führungsrohr ausstatten, wobei durch Ansätze derselben und/oder durch ein sie durchgreifendes Seil der Anschlag gebildet sein kann.Protection of the spring element and possibly a guide can be achieved in that the base plate is connected to a jacket tube which surrounds and optionally centers the bellows. Here, the support plate can be guided in the jacket tube. On the other hand, or in addition, the base plate and the support plate can be equipped with a stamp and a guide tube encompassing it, the stop being able to be formed by attachments of the same and / or by a rope extending through them.

Die Füllung der Federelemente läßt sich vereinfachen und ein sicherer Abschluß nach Einbringen der vorgegebenen Füllmenge erzielen, indem die Grundplatte mit einer durch einen Verschluß versiegelten Füllöffnung ausgestattet ist. Andererseits besteht auch die Möglichen, die Kammer mit einem Druckanschluß auszustatten.The filling of the spring elements can be simplified and a secure closure after the introduction of the Achieve predetermined filling volume by sealing the base plate with a by a closure Filling opening is equipped. On the other hand, there is also the possibility of the chamber with a pressure connection equip.

Als Federmedium haben sich bei Betriebstemperatur gasförmige Gase, aber auch /wischen Raumtemperatur und Betriebstemperatur verdampfende Flüssigkeiten bewährt. Es empfiehlt sich, als elastisches Medium inerte Gase wie beispielsweise Stickstoff oder Argon vorzusehen. Gaseous gases, but also between room temperature, have proven to be the spring medium at operating temperature and operating temperature evaporating liquids. It is advisable to use inert as the elastic medium Provide gases such as nitrogen or argon.

Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung an Hand zweier Ausführungsbeispiele von Federelementen in Verbindung mit diese darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt hierbeiIn detail, the features of the invention are based on two exemplary embodiments of spring elements explained in connection with these illustrative drawings. It shows here

F i g. 1 schematisch geschnitten einen Schicberversehluß der angegebenen Gattung mit den zugehörigen Federelcmenten,F i g. 1 schematically sectioned a Schicber closure of the specified genus with the associated spring elements,

F i g. 2 vergrößert und axial geschnitten ein in einen Gleitrahmcn eingesetztes Federelement, undF i g. 2 enlarged and axially cut into one Gleitrahmcn inserted spring element, and

F i g. 3 geschnitten ein abgeändertes, in einem Gleitrahmcn gehaltenes Federelement, das in Arbeitsstellung eine Kopfplatte untergreift.F i g. 3 cut a modified, held in a Gleitrahmcn spring element, which in the working position a head plate engages under.

In F i g. I ist im Längsschnitt der Auslaufbereich einer Gießpfanne 1 dargestellt, die mit einem an einer Montageplatte 2 gehaltenen Schieberverschluß 3 ausgestattet ist: Mit der Montageplatte 2 ist durch außerhalb der /eichenebene liegende, nicht dargestellte Mittel scharnierartig ein Schiebergehäuse 4 verbunden und in der gezeigten Stellung verriegelt.In Fig. I is shown in longitudinal section of the outlet area of a pouring ladle 1, which is connected to a Mounting plate 2 held slide lock 3 is equipped: With the mounting plate 2 is through outside the / oak-level means, not shown, is connected to a slider housing 4 in a hinge-like manner and locked in the position shown.

Im Schiebergehäuse 4 ist kraftbetrieben längsverschiebbar ein Gleimihni'.-'i "> vorgesehen, in den über einander ein Bleihknigcu h mit einer von ihm umfaßten '\usfjußhülse 7 sown· e^e Siahlw.iime 8 mit einer in • iii··,!· i'inresetziiMi Sehicbc-pbt ·.· eingelegt sind, in M'sriei-.mimt'eii des \ .k'itrahmens S vorgesehen¹ Icli· 1'.·; 'i-i·;·;·.· \0 1111''.TfT¹¹¹IIe;: mil ihren Kopien den l-h.i ', Jes Rleehl·: .,i;.';m\ f« stiv-ie die Siahl\»amic ■'·■ und S|',inni-n die Aus^ußtuiLv.· ~t ire^en die Schieberplatte °» sowie -t'f-e in Riclncn^ ;\n| die Ausgui.Vilfnimi· der '"ni'ßiilanne I vor, die '■'·■"". emei¹ mittels Mörtel in t mmA Gleimihni '.-' i "> is provided in the valve housing 4 so that it can be longitudinally displaced in a power-operated manner, in which a lead corner with a '\ usfjußhülse 7 sown · e ^ e Siahlw.iime 8 with a in • iii ··, ! · i'inresetziiMi Sehicbc PBT · · are inserted in M'sriei-.mimt'eii of \ S .k'itrahmens provided Icli ¹ · 1. '·;.' ii · ·;. · \ 0 1111 ''. TfT ¹¹¹ IIe ;: mil their copies den lh.i ', Jes Rleehl ·:., I;.'; M \ f «stiv-ie die Siahl \» amic ■ '· ■ and S |', inni-n ^ from ußtuiLv · ~ t ire ^ s the slide plate ° "and -t'f-e in Riclncn ^;. \ n | the Ausgui.Vilfnimi · the ''ni'ßiilanne I before, the '■' · ■ "". emei ¹ using mortar in t mm

Stahlrahmen Il cingesctzlen Kopfplatte 12 untergrifien wird. Die durch die Federelemente 10 vorgespannte Schieberplatte 9 wird gegen diese gepreßt, so daß die Gleitflächen der Kopf- und der Schieberplatte utifcinanderliegen. Gleichzeitig werden hierbei die AusgtiU-hülse 7 gegen die Schieberplatte 9 und die KopfplatteSteel frame Il cingesctzlen head plate 12 undercut will. The preloaded by the spring elements 10 slide plate 9 is pressed against this so that the The sliding surfaces of the head and slide plates are mutually aligned. At the same time, the AusgtiU sleeve 7 against the slide plate 9 and the head plate

12 gegen die Ausflußöffnung vermittels von abdichtend in Ringnute eingreifenden Ringfedern abgedichtet.12 sealed against the outflow opening by means of sealingly engaging annular springs in annular grooves.

Die Unterseite des Schieberverschlusses 3 ist durch Schutzplatten abgedeckt, und das Schiebergehäuse 4 wie der Gleitrahmen 5 weisen nach rechts gerichtete, hülsenartig ausgebildete Kupplungselemcnte zum Eingriff eines als Stellvorrichtung gewählten, nicht dargestellten Hydraulikzylinders auf.The underside of the slide gate valve 3 is covered by protective plates, and the slide valve housing 4 like the sliding frame 5, sleeve-like coupling elements directed to the right have to engage a hydraulic cylinder, not shown, selected as an adjusting device.

Ein in eine Ausnehmung des Gleitrahmens 5 eingesetztes Federelemcnt ist vergrößert und axial geschnitten mit einem Teil des Gleitrahmens in F i g. 2 gezeigt.A spring element inserted into a recess in the sliding frame 5 is enlarged and axially cut with part of the sliding frame in FIG. 2 shown.

Gemäß F ι g. 2 erstreckt sich die zur Aufnahme eines Federelements vorgesehene Ausnehmung durch den zweiteiligen Gleitrahmen 5 bis in dessen BodenplatteAccording to FIG. 2 extends to accommodate a Spring element provided recess through the two-part sliding frame 5 to the bottom plate

13 und stützt mittels eines Ringansatzes das Federelemcnt ab.13 and supports the spring element by means of a ring attachment.

Das Federelemcnt wird durch ein Mantelrohr 14 eingeschlossen, das zur Bildung einer zylindrischen Kammer nach unten durch eine eingeschweißte Grundplatte 15 und nach oben durch eine ebenfalls eingeschweißte Stirnplatte 16 abgeschlossen ist. Im Innenraum des Federclements frei stehend ist ein Kolben 17 vorgesehen, dessen Schaft 18 unter Bildung eines ringförmigen Bundes auf ein einen geringeren Durchmesser zeigendes, die Stützfläche 19 aufweisendes freies Ende 20 abgesetzt ist. Dieses freie Ende ist in einer Bohrung 21 der in ihrem Mittenbereich stärker ausgeführten Stirnplatte 16 geführt. Abgedichtet ist der Kolben, indem der Mittenbereich der Stirnplatte 16 dicht und fest mit einem Ende eines Metailbalgs 22 verbunden ist, dessen anderes Ende ebenso druckfest und gasdicht mit dem Kolben 17 verbunden ist. Der zwischen dem Mantelrohr 14 und dem Metallbalg 22 sowie dem Kolben 17 und der Grundplatte 15 anstehende Raum ist über die durch den Verschluß 23 abgeschlossene Füllöffnung 24 mit einem unter Druck stehenden inerten Gas gefüllt worden, dessen Druck sich auf den Kolbenboden auswirkt und das freie Ende 20 des Schafts 18 bis zum Anschlag an den Bund durch die Bohrung 21 preßt.The spring element is enclosed by a jacket tube 14 which, to form a cylindrical chamber, is closed at the bottom by a welded-in base plate 15 and at the top by a likewise welded-in end plate 16. In the interior of the spring element, a piston 17 is provided free-standing, the shaft 18 of which is offset to a free end 20 which shows a smaller diameter and has the support surface 19, forming an annular collar. This free end is guided in a bore 21 of the front plate 16, which is more strongly designed in its central area. The piston is sealed in that the central area of the end plate 16 is tightly and firmly connected to one end of a metal bellows 22 , the other end of which is also connected to the piston 17 in a pressure-tight and gas-tight manner. The space between the jacket tube 14 and the metal bellows 22 as well as the piston 17 and the base plate 15 has been filled with a pressurized inert gas via the filling opening 24 closed by the closure 23 , the pressure of which affects the piston crown and the free end 20 of the shaft 18 presses through the bore 21 up to the stop on the collar.

Zum Betriebe wird, in der Figur nicht dargestellt, der Blechkragen einer Ausgußhülse oder die Stahlwanne einer Schieberplatte auf die Stützfläche 19 aufgelegt und beim Schließen des Schieberverschlusses durch diese die Stützfläche 19 zurückgedrückt und damit der Bund von der ihn als Anschlag stützenden Rückfläche der Stirnplatte 16 freigehoben. Unter Einfluß der von der Gießpfanne übertragenen Wärme steigt nunmehr der Gasdruck im Innenraum des Federelfnents und damit die von diesem entwickelte Anpreßkraft auf den Betriebswert Es ist also nicht mehr nötig, das Federelement zu kühlen und besondere konstruktive Maßnahmen zu seinem Schütze vor hohen Temperaturen zu treffen: Der Schieberverschluß ist da die zunächst entwickelte Kraft geringer ist leichter zu schließen als bisher, und im Betriebe entwickelt sich die volle Anpreßkraft der Federelemente, die, da sie allein auf den Gleichungen idealer Gase beruht bei steigender Temperatur nur noch anzusteigen vermag. For operation, not shown in the figure, the sheet metal collar of a pouring sleeve or the steel tub of a slide plate is placed on the support surface 19 and, when the slide gate is closed, the support surface 19 is pushed back by this and thus the collar is lifted free from the rear surface of the end plate 16 that supports it as a stop . Under the influence of the heat transferred from the ladle, the gas pressure in the interior of the spring eleven increases and with it the contact pressure developed by it on the operating value.It is therefore no longer necessary to cool the spring element and to take special constructive measures to protect it from high temperatures: The slide lock is easier to close than before because the initially developed force is less, and the full contact pressure of the spring elements develops in operation, which, since it is based solely on the equations of ideal gases, can only increase with increasing temperature.

Das gezeigte Federelement kann variiert werden. Bei der praktischen Ausführung ist zur Füllung Stickstoff verwendet Es empfehlen sich aber auch andere inerte Gase, beispielsweise Argon, und es ist schließlich möglich, zur Füllung eine Flüssigkeit zu verwenden, die vor Fneiclien der Betriebstemperatur verdampft Und unter Einwirkung des entwickelten Dampfdrucks die gewünschte Anpreßkraft ergibt. Das durch Gas erfüllte Volumen ist verhältnismäßig groß gewählt und dadurch weiterhin vergrößert, daß die Stirnplatte in ihrem äußeren Bereich mit geringerer Stärke ausgeführt ist: Das größere Gasvolumen gibt eine erwünscht flache Federkennlinie. Der Metallbalg wird aus einem elastischen The spring element shown can be varied. In the practical version, nitrogen is used for the filling. However, other inert gases are also recommended, for example argon, and it is finally possible to use a liquid for the filling that evaporates before the operating temperature reaches the operating temperature and gives the desired contact pressure under the action of the vapor pressure developed . The volume filled by gas is selected to be relatively large and is further increased by the fact that the end plate is designed with a smaller thickness in its outer area: the larger gas volume gives a desired flat spring characteristic. The metal bellows is made of an elastic one

ίο und korrosionsfesten Material gewählt, das ausreichend lempcraturfcst ist. Bewährt hat sich beispielsweise ein Nirostahl Nr. 1.4541 nach DIN 17007. Bei geeigneter Wahl des Durchmessers des Schafts 18 wird zwar eine ständige Berührung mit den !"alten des Metallbalgs 22 vermieden, ein zu starkes Auslenken des Melallbalgcs unterbunden.ίο and corrosion-resistant material selected that has sufficient temperature resistance. For example, a stainless steel No. 1.4541 according to DIN 17007 has proven itself. With a suitable choice of the diameter of the shaft 18, constant contact with the old ones of the metal bellows 22 is avoided and excessive deflection of the bellows is prevented.

Während der Mctallbalg des ί edcrba!?es gemäß F i g. 2 von außen druckbeaufschlagt wird, ist in F i g. 3 ein abgeändertes Federelemcnt in Arbeitsstellung gc-While the metal bellows of the ί edcrba!? Es according to F i g. 2 is pressurized from the outside is shown in FIG. 3 a modified spring element in the working position

zeigt, dessen vom Mctallbalg umschlossener Raum als Druckraum verwendet wird.shows whose space enclosed by the metal bellows is used as a pressure space.

Gemäß F i g. 3 ist in einer Ausnehmung des Gleitrahmens 5 ein Federclcment vorgesehen, dessen Grundplatte 25 sich auf eine ringförmige Zone einer Bodcnplatte 13 des Gleitrahmcns 5 abstützt. Die Grundplatte 25 ist gasdicht und druckfest mit einem Ende eines Metallbalgcs 27 verbunden, dessen anderes Ende ebenso druckfest und gasdicht mit einer Tragplatte 26 verbunden ist, die in Arbeitsstellung, d. h„ nach Schließen des zugehörigen Schiebcrverschlusses gemäß Fig. 1, die Stahlwanne 8 einer Schieberplatte 9 vorgespannt untergreift. Die Vorspannung ist hierbei durch unter Druck in den vom Metallbalg 27 umschlossenen Raum eingefüllten Stickstoff bewirkt. Der Melallbalg 27 ist von wesentlichen Längskräften entlastet: Der Hub der Tragplatte 26 gegen die Grundplatte 25 ist durch cm bcidcndig mit diesen verbundenes flexibles Seil 28 begrenzt: wird das Fcdcrelement entlastet, so kann die Tragplatte 26 nur hochgepreßt werden, bis das flexible Seil 28 gespannt ist und die durch den Druck bewirkte Vorspannkraft aufnimmt.According to FIG. 3, a spring element is provided in a recess of the sliding frame 5, the base plate 25 of which is supported on an annular zone of a base plate 13 of the sliding frame 5. The base plate 25 is gas-tight and pressure-tight connected to one end of a metal bellows 27, the other end of which is also connected pressure-tight and gas-tight to a support plate 26 which, in the working position, ie. After closing the associated slide lock according to FIG. 1, the steel tub 8 engages under a slide plate 9 in a prestressed manner. The preload is brought about by nitrogen filled under pressure into the space enclosed by the metal bellows 27. The bellows 27 is relieved of essential longitudinal forces: The stroke of the support plate 26 against the base plate 25 is limited by a flexible cable 28 connected to the base plate: if the load on the support plate is relieved, the support plate 26 can only be pressed up until the flexible cable 28 is tensioned and absorbs the pretensioning force caused by the pressure.

Eigenschaften und Vorteile der erfindungsgemäß gasgefüllten Federelemente werden unmehr an Hand des Beispiels des in F i g. 3 dargestellten FederelementsProperties and advantages of the gas-filled spring elements according to the invention are no longer apparent the example of the in FIG. 3 illustrated spring element

29 erläutert: Die mittlere Kolbenfläche des Federelements 29. d. h., die druckmittelbeaufschlagten Flächen der Grundplatte 25 sowie der Tragplatte 26, betragen etwa 7 cm². Der Vorfülldruck, mit dem bei Füllung unter Zimmertemperatur die Füllöffnung 30 beaufschlagt29 explains: The middle piston surface of the spring element 29, ie the surfaces of the base plate 25 and the support plate 26 which are ^{acted upon by pressure medium, are approximately 7 cm 2} . The pre- filling pressure with which the filling opening 30 is applied when the filling is below room temperature

wurde, beträgt beim angenommenen Beispiel 29,5 atü. Dementsprechend beträgt die Kraft mit der das flexible Seil 28 beansprucht wird, werden nun eine Reihe von Federelementen 29 in einen Gleitrahmen eingesetzt und dieser geschlossen, so wird das Federelementis 29.5 atm in the assumed example. Accordingly, the force with which the flexible rope 28 is stressed will now be a series inserted by spring elements 29 in a sliding frame and this is closed, the spring element um 8.5 mm zusammengepreßt Durch Volumenverkleinerung erfolgt hierbei ein adiabatischer Druckanstieg: bei konstanter Temperatur kann aber der Druckanstieg auch durch die Isotherme angenähert werden. Durch Volumenverkleinerung steigen der Druck von 29,5 atü auf 36,8 atü und damit die je Federelement bewirkte Vorspannkraft von 204 kp auf 256 kp. Wird die Gießpfanne in Betrieb genommen, so wird das Federlement mitsamt seinem Gasvolumen erhitzt und bei einem Temperaturanstieg von 293 auf 573° K steigen der ⁶S Druck weiter auf 72 at und die Vorspannkraft auf 50Q kp. Damit erweisen sich deutlich die Vorteiie der Erfindung: Wird von einer angestrebten Federkraft von 500 kp ausgegangen, so wird gemäß der Erfindung es mög-compressed by 8.5 mm By reducing the volume, there is an adiabatic pressure increase: at constant temperature, however, the pressure increase can also be approximated by the isotherm. By reducing the volume, the pressure increases from 29.5 atmospheres to 36.8 atmospheres and thus the pretensioning force produced per spring element from 204 kp to 256 kp. When the ladle is put into operation, the spring element and its gas volume are heated and when the temperature rises from 293 to 573 ° K, the ⁶ S pressure continues to rise to 72 at and the pretensioning force to 50 ° kp. This clearly demonstrates the advantages of the invention: If a desired spring force of 500 kp is assumed, according to the invention it is possible

lieh, das Schließen nur etwa gegen die halbe gewünschte Federkraft durchzuführen, und die bisher üblichen aufwendigen Kühlungsmaßnnhmcn der Fedcrelcmentc entfallen, Fbenso zeigt es sich, daß ein Nachlassen der Vorspannkraft sowie der Arbeitsspannung unter thermischer Beanspruchung ausbleibt: Überprüfungen der l'ederelementc können zahlenmäßig erheblich reduziert werden, und nur selten müssen fehlerhafte Federelementc ersetzt werden. Die verwendeten Drucke, insbesondere aber das geringe Gasvolumen der Federclemcnie in Verbindung mit dem Umstand, daß diese in allseitig ummantelten Ausnehmungen verwende! werden, schließen sekundäre Folgenschäden bei der Zerstörung von Federclementcn durch andere, fremde Finflüsse aus. und infolge des geringen Volumens sind die für Druckbehälter solcher Größe zu beachtenden Siehcrheits-, Abnahme- und Überwachungsmaßnahmen leicht durchzuführen. Als wesentlicher Vorteil zeigt sich, daß die Federclemente kompakt ausgeführt und unabhängig voneinander wirksam sind. Sie lassen sich in ihrer Größe der der bisher verwendeten. Schraubenfedern als elastisches Mittel nutzenden anpassen, so daß auch bereits erstellte Schiebervcrschlüs se nachträglich ohne Vornahme von Änderungen mit gemäß der Erfindung ausgebildeten Federelemcnien ausgestattet werden können.lent, the closing only about half the desired Perform spring force, and the hitherto usual complex cooling measures of the spring force omitted, It also shows that a decrease in the The pre-tensioning force and the working tension are absent under thermal stress: Check the The number of leather elements can be reduced considerably, and faulty spring elements be replaced. The pressures used, but especially the low gas volume of the spring clamps in connection with the fact that this is used in recesses encased on all sides! will, conclude secondary damage caused by the destruction of spring elements by other, foreign fin flows out. and due to the small volume, those for pressure vessels of this size have to be taken into account Safety, acceptance and monitoring measures can be carried out easily. As a major advantage shows that the Federclemente made compact and are effective independently of one another. Their size can be compared to the ones previously used. Adapt coil springs using elastic means so that slide locks that have already been created are also used se subsequently without making changes with spring elements designed according to the invention can be equipped.

Ks besteht zwar die Möglichen, mit einem Druckanschluß ausgestattete Federclemente zu verwenden, die mit einer zentralen Druckquclle verbindbar sind. Bewährt haben sich aber der einfachen Handhabung sowie der wesentlich geringeren Gestehungskosten wegen auf vorgegebenen Druck vorgefülltc und fest verschlossene bzw. versiegelte Federelemcnie.Ks is possible with a pressure connection to use equipped spring elements that can be connected to a central pressure source. Proven but have the simple handling and the significantly lower production costs because of The spring elements are pre-filled to the specified pressure and tightly closed or sealed.

l>ie Erfindung ist einer Reihe von Varianten fähig. So kann in einer Anzahl von Fällen auf besondere Mittel /um Zentrieren des Metallbalgs verzichtet werden. Im Falle des in F i g. 3 dargestellten Fcderclements 29 kann der Mctallbalg mit geringem Abstande der lichten Weite der Ausnehmungen des Glcitrahmens 5 angepaßt sein, und /ur Schleißminderung können in die Ausnehmungen Buchsen mit besonders glatter Innenwandung eingesetzt sein oder aber die Federelemente selbst mit einem mit der Grundplatte verbundenen Mantelrohr ausgestattet sein. Die Wandung der Ausnehmung, einer in diese eingesetzten Buchse oder aber auch eines Mantelrohrs kann die Tragplatte 26 mit geringem Spiel führen und und den Metallbalg /.weckmäßig mit etwas größerem Absland umfassen. In ähnliehe Weise kann bei einem gemäß F i g. 2 ausgebildeten Fedcrelement der Schaft unerwünschte Auslcnkungen des Metallbalgs unterbinden.The invention is capable of a number of variants. So In a number of cases, special means / for centering the metal bellows can be dispensed with. in the Case of the in F i g. 3 shown Fcderclements 29 can the metal bellows with small spacing of the clear The width of the recesses of the glass frame 5 can be adapted, and / or wear can be reduced in the recesses Bushes with a particularly smooth inner wall can be used or the spring elements even be equipped with a jacket tube connected to the base plate. The wall of the recess, a socket inserted into this or else a jacket tube can support plate 26 with little Lead the game and and enclose the metal bellows /. In a similar way Way, in a according to FIG. 2 formed spring element of the shaft undesired deflections the metal bellows.

Die Führungs- sowie die den Hub begrenzenden Mittel des Federelemenls sind nicht auf die dargestellten beschränkt. Wenn auch beim Federelcment 29 ein flexibles Seil bei geringem Aufwand den zu stellenden Anforderungen genügt kann doch, wenn dies im Interesse der Dichtigkeit für zweckmäßig erachte! wird, das Seil in Sackbohrungen befestigt werden, die in vorzugsweise nach innen gerichteten Ansätzen der Grundplatte 25 sowie der Tragplatte 26 vorgesehen sind. Auch hier können die Platten mit einem Stempel und einem dieses umfassenden Führungsrohr ausgestattet sein, so daß die Grund- und die Tragplatte im wesentlichen parallel zueinander geführt werden. Ansätze von Stempel und Führungsrohr können auch die Hubbegrenzung und damit die F.ntlastung des Metallbalgs vor überhöhten Zugkräften bewirken; andererseits kann auch der Stempel hohl ausgebildet sein und ein flexibles Seil unifassen. Das Führungsrohr kann zusätzlich zur Zentrierung des Metallbalgs ausgenutzt werden.The guide and the stroke-limiting means of the spring element are not the ones shown limited. Even if the spring element 29 is a flexible rope with little effort, the requirements to be met It can be enough if it is considered expedient in the interests of tightness! will, the rope are fastened in blind bores, which are preferably inwardly directed approaches of the base plate 25 and the support plate 26 are provided. Here, too, the plates can have a stamp and a stamp be equipped comprehensive guide tube, so that the base and the support plate substantially be guided parallel to each other. Approaches to the punch and guide tube can also limit the stroke and thus relieve the metal bellows from excessive tensile forces; on the other hand, the The punch can be made hollow and hold a flexible rope. The guide tube can also be used for centering of the metal bellows are used.

In jedem Falle wird ein einfach zu handhabendes und mit mäßigem Aufwände erstellbares Federelement erreicht, das nicht nur alterungsbeständig gegen die hohen auftretenden Betriebstemperaturen ist, sondern sich noch vorteilhaft dadurch auszeichnet, daß die beim Einsetzen aufzubringenden Kräfte wesentlich geringer sind als die im Betrieb erzielbaren Anpreßkräfte.In any case, a spring element that is easy to use and can be created with moderate effort is achieved, that is not only resistant to aging against the high operating temperatures that occur, but is still advantageously characterized in that the forces to be applied during insertion are significantly lower are than the contact pressure that can be achieved in operation.

Hierzu T Blatt ZeichnungenFor this purpose T sheet drawings

•09 630/272• 09 630/272

Claims

«Λ •» Λ

Patent claims:

1. Spring element for the sliding frame of a slide gate valve for ladles for liquid metals, especially steel, the one in a steel frame having exchangeable stationary ceramic head plate, under which is preferably power-operated sliding frame a slide plate elastically positioned against the head plate is provided interchangeably with a spout sleeve underpinning it, characterized in that that it (10, 29) as a self-contained, gas-filled, essentially, cylindrical chamber is formed, which is on one of its end faces (20, 26) has a support surface (19) which at least at operating temperature under the action of the gas contained in the chamber springs open in the axial direction against its stroke limiting means.

2. Spring element according to claim 1, characterized in that the rigid chamber has a sealed and axially guided piston (17), the shaft (18) of which extends over the end plate (16) of the chamber protrudes and the support surface (19) * 5 having.

3. Spring element according to claim 2, characterized in that that the piston (17) is pressure-resistant against its guidance by means of one end each and is tightly sealed with these connected metal bellows (22).

4. Spring element according to claims 2 or 3, characterized in that the piston (17) on a metal bellows (22) centering shaft (18) is provided, the free end (20) with a The collar surface is offset and is guided in a hole in the • end plate (16) of the chamber.

5. Spring element according to claims 2 to 4, characterized in that the base plate (15) of the Chamber equipped with a guide pin engaging in the piston (17) and the shaft (18) is.

b. Spring element according to Claim I, characterized in that the chamber has a base plate

(25) and a support plate forming the support surface

(26), which are connected to them in a pressure-tight and tight manner by one of its ends Metal bellows (27) are added to the closed chamber.

7. Spring element according to claim 6, characterized in that that the base plate and the support plate (25, 26) are axially in the tensioned state flexible metal cable (28) extending between them and limiting their stroke are connected.

8. Spring element according to claims 1, 6 or 7, characterized characterized in that the base plate (25) with a Mctallbalg (27) comprehensive and optionally centering jacket pipe is connected.

9. spring element me claim 8, characterized in that that the support plate (2h) is guided in the jacket tube.

10. I ederelenient according to claims b Ims ^l ). characterized in that the i inind-; ind thee support plate (25, 26) with a punch and Emun ^{(^} iimlassenden this guide tube out-Main are t

11. Spring clement according to claims I hi ¹ -. H), d, i, characterized in that the base plate (15, 25) is equipped with a filling opening (24, 30) which is sealed by a closure (23, 31).

12. Spring element according to claims 1 to 10, characterized in that the chamber has a Has pressure connection.

13. Spring element according to claims 1 to 11, characterized characterized in that the chamber is filled with an inert gas which is already at ambient temperature is under pressure.

14. Spring element according to claims 1 to 11, characterized characterized in that the chamber has one above room temperature and one below operating temperature Has evaporating liquid.