DE2415341C3 - Lagerung für kippbare Konverter - Google Patents
Lagerung für kippbare KonverterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine lagerung für kippbare
Konverter mit einander gegenüberliegenden Drehbzw. Tragzapfen, die in Winkel- bzw. Taumelbewegungen
aufnehmenden Lagern, z.B. Gleit-Gelenk- oder Wälzlagern, in Lagergehäusen gelagert sind, wobei ein
Lagergehäuse auf einer ortsfesten Stütze und das andere Lagergehäuse auf eine·· Pendelstütze befestigt
ist
An die Lagerkonstruktion c'^es Konverters zur
Erzeugung von Stahl werden infolge der hohen und schwankenden Temperaturen, denen der Konverter und
der Tragring ausgesetzt sind, besonders hohe Anforderungen gestellt Die Lager für die Dreh- bzw.
Tragzapfen müssen Lasten von mehr als 10001
aufnehmen können, wobei die Durchmesser der Zapfen oft 600 mm oder sogar mehr betragen. Da sich die
Tragzapfen oft schief stellen, müssen die Lager a.^h
Taumel- bzw. Winkelbewegungen der Zapfen aufnehmen können. Schließlich müssen die Lager auch
Längsverschiebungen folgen können, die je nach Konvertergröße bzw. Tragzapfenabstand mehr als
100 mm betragen können, weshalb das eine Lager auf der Antriebsseite des Konverters als sogenanntes
»Festlager« und das andere Lager als sogenanntes »Loslager« ausgebildet werden.
Für die Ausbildung des Loslagers sind bereits zahlreiche Vorschläge gemacht worden. In der USA.-Patentschrift
32 91541 ist eine Loslagerkonstruktion beschrieben, wobei die axiale Bewegung des Tragzapfens
durch lineare Rollenlager aufgenommen wird, die unterhalb des Lagergehäuses angeordnet sind. Nach der 5S
USA-Patentschrift 29 76 090 werden zu beiden Seiten des Loslagers ebene Gleitstücke vorgesehen, die unter
Zwischenschaltung von Wälzkörpern in einem Ausdehnungsgehäuse auf einer Unterstützung aufliegen. Um zu
vermeiden, daß die gesamte Lagerkonstruktion axial verschoben werden' muß, wird gemäß der österreichischen
Patentschrift 2 74 870 der Außenring des Loslagers in einer Schiebebüchse gelagert die gegenüber
dem das gesamte Lager umschließenden Gehäuse, das selbst ortsfest bleibt, axial verschiebbar ist. Diese
bekannten Loslagerkonstruktionen haben den Nachteil, daß sie gegenüber der Festlagerkonstruktion vollkommen
verschieden ausgeführt sind, was bei Schadensfäl-
45
50
60
65 len nachteilig ist und außerdem die Ersatzteilhaltung
verteuert
Eine weitere bekannte Konstruktion, die einen Beitrag zur Lösung des Problems darstellt ist die
Verwendung einer Pendelstütze unterhalb des Loslagers gemäß der USA-Patentschrift 31 95 875. Hier wird
ein Winkel- und Taumelbewegungen aufnehmendes Lager starr auf einer langen Pendelstütze derart
befestigt, daß bei einer Dehnung des Tragringes bzw.
bei Auftreten eines axialen Schubes auf der Loslagerseite das Lager als Ganzes zusammen mit der Pendelstütze
um einen am unteren Ende der Pendelstütze gelegenen Drehpunkt ausschwenkt Bei Großkonvertern, bei
denen der axiale Schub sehr groß sein kann, muß der Außenring dieses Lagers sehr breit — breiter als auf der
gegenüberliegenden Festlagerseite — ausgeführt werden, um die Schiefstellung des Loslagers um oen Winkel
{μ—β) aufnehmen zu können, wenn « den Neigungswinkel
der Pendelstütze zur Vertikalen und β den Neigungswinkel der Tragzäpfenaehse rar Horizontalen
— bedingt durch das Senken des Lagermittelpunktes beim Ausschwenken der Pendelstütze — bedeuten. Bei
der Dimensionierung des Loslagers müssen nicht nur die von der Größe des axialen Schubes und von der Länge
der Pendelstütze bzw. vom Absland der Mittelpunkte zwischen Festlagen und Loslager abhängigen Winkel λ
und β berücksichtigt werden, socdern zusätzlich noch
eine als Folge der Wärmeeinwirkung bzw. plastischen Verformung der Tragzapfen entstehende Winkelabweichung.
Da sich beide Einflüsse überlagern, muß aus Sicherheitsgründen der Außenring des Lagers auf der
Loslagerseite ausreichend breit bemessen sein, so daß wiederum eine konstruktive Abweichung von der
Festlagerkonstruktion vorhanden ist
Aus der DE-AS 11 78 097 ist eine Lagerung gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruches bekannt, bei der das Loslager auf zwei Wälzkörper gestellt ist die
sich einerseits auf einer am Func,srnent angeordneten
Wälzbahn und andererseits an der Unterseite einer das Loslager tragenden Stützplatte abwälzen. Diese Konstruktion
ermöglicht in kinematisch gleicher Weise wie ein auf Rollen gelagertes Loslager eine Loslagerverschiebung,
weist jedoch den Nachteil auf, daß die Wälzkörper insbesondere bei großen Linearverschiebungen,
wie sie bei Konvertern auftreten, sehr dick, schwer und materialaufwendig gestaltet sein müssen.
Außerdem kommt es zu Abplattungen an den theoretisch vorhandenen Berührungslinien zwischen
den Wälzkörpern und den Wilzbahnen, wodurch sich der Bewegungswiderstand der Wälzkörper erhöht.
Weiter sind die Wälzbahnen nur schwer abdeckbar, so daß es im rauhen Stahlwerksbetrieb zu Störungen
infolge von Verschmutzung dieser Wälzbahnen kommen kann. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß
es zu einer Blockierung der Linearbewegung des Loslagers kommen kann, sobald sich einer der
Wälzkörper schräg stellt, so daß die Achsen der Wälzkörper zueinander verschränkt stehen.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die
Aufgabe, eine Lagerkonstruktion der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß auf der Loslagerseite
und der Festlagerseite des Konverters identische Lager verwendet werden und dadurch eine gewichtsmäßig
leichte Pendelstützenkonstruktion erzielt wird, wobei gewichts- und temperaturbedingt Verformungen im
System Tragring-Tragzapfen, die eine zu große Auslenkung der Pendelstütze bewirken würden, ausge-
glichen werden können.
Diese Aufgabe wird bei einer Konstruktion der eingangs definierten Art durch die im Kennzeichen des
Patentanspruches angegebenen Merkmale gelöst
Einzelheiten der Erfindung werden an Hand eines Ausführangsbeispieles in der Zeichnung beschrieben.
F i g. 1 ist eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen
KonverteranlagÄ Fig.2 eine in größerem Maßstab gezeichnete Seitenansicht in Richtung »A« der Fig. 1
auf die Loslagerseite des Konverters; F i g. 3 ist ein zur F i g. 2 gehöriger Grundriß. F i g. 4 ist eine schematische
Darstellung der Kinematik beim Auftreten einer axialen Verschiebung in Richtung der Tragzapfen achse. In
F i g. 5, die einen Längsschnitt durch den Oberteil des Lagers auf der Loslagerseite in vergrößertem Maßstab
zeigt, wird die als Folge dieser Verschiebung auftretende Relativbewegung der Lagerteile gezeigt
In F i g. 1 ist mit 1 ein kippbarer Konverter zur Durchführung eines Frischprozesses nach dem SauerstoffaufDiasverfahren
bezeichnet, der von einem Trag- 2ö
ring 2 umgeben ist Am Tragring 2 sind Tragz>«pfen 3,4
befestigt die in zwei gleichartig ausgebildeten Lagern 5, 6 drehbar gelagert sind. Das Lager 6 auf der
Antriebsseite des Konverters, die üblicherweise die Festlagerseite ist ist starr auf einer Stütze 7, die mit dem
Fundament 8 unbeweglich verbunden ist befestigt Mit 9 ist ein am Zapfen 4 befestigtes Aufsteckgetriebe mit
Antriebsmotoren bezeichnet das durch eine Drehmomentenstütze 10 gegenüber dem Fundament 8 in
Umfangsrichtung festgelegt ist Das Lager 5 auf der Loslagerseite ist mit seinem Gehäuse starr auf einer
Stützpiatte 11 befestigt An diese Stützplatte 11 sind eine Pendelstütze 12 und eine parallel zu dieser
angeordnete, gleich lange Lenkerstange 13 angelenkt Die Pendelstütze 12 und die Lenkerstange 13 sind an
ihrem unteren Ende gegenüber dem Fundament 14 in noch näher zu beschreibender Weise gelenkig angeordnet
wobei die Achse 34 der Pendelstütze 12 mit der vertikalen Achse, des Lagers 5 fluchtet bzw. im
Einbauzustand mit der Tragzapfenachse 15 einen rechten Winkel bildet; die durch die Lagermiitelpunkte
Ms, Mb gehende Achse 15 schneidet die durch die
Drehpunkte der Pendelstütze 12 M7, Ms gehende Achse
34 in Ms, und die Drehpunkte Mg, Mw der Lenkerstange
13 liegen aut einer zur Achse 34 parallelen Achse. Die Δ5
Pendelstütze 12 und die Lenkerstange 13 sind dabei nicht direkt an das Fundament 14 angelenkt sondein an
einer Stützplatte 22, die zwischen Anschlägen 27, 28 horizontal gegenüber einer Fundamentplatte 33 verschiebbar
ist
Aus den Fig.2 und 3 ist die Befestigung der Lenkerstange 13 und der Pendelstütze 12 an den
Stützplatten 11 und 22 zu entnehmen: Hierfür sind an
der Unterseite der Stützplatte 11 Laschen 16, 17 und
Bolzen 18 und an der Oberseite der Stützplatte 22 korrespondierende Laschen 19,20 und Bolzen 21 für die
gelenkige Befestigung der die Form eines H aufweisenden Pendelstütze 12 und entsprechend für die
Lenkerstange 13 Laschen 23, 25 und Bolzen 24, 26 vorgesehen. Die Stützplatte 22 ist zwischen den
Anschlägen 27 und 28 durch Distanzstücke 29, 30 Itgefixiert, bzw. kann nach Austausch der Distanzstücke
29,30 ein Nachstellen (Verschieben) der Stützpiatte 22 gegenüber der ortsfesten Fundamentplatte 33 zum
Zweck einer Verschiebung der Pendelstützenachse 34 in Richtung der Tragzapferiachse 15 erfolgen. Um den
Axialschub der Tragzapfen 3, 4 bzw. den Schwenkweg der Pendelstütze 12 kontrollieren zu können, ist auf
einer der Laschen 19 ein Zeiger 31 und auf der Stirnseite der Pendelstütze 12 eine Skala 32 mit entsprechenden
Markierungen für die maxima! zulässige Auslenkung der Pendeistüzte 12 befestigt Wird die Auslenkung zu groß,
kann durch Verwendung kleinerer bzw. größerer Distanzstücke 29,30 nach vorheriger Unterstützung des
Konverters 1 bzw. Entlastung der Pendelstütze 12 ein Nachstellen der Stützplatte 22 erfolgen.
In Fig.4 ist die Veränderung der Mittelpunkte Ms,
Mi und Ms bei der erfindungsgemäßen Konstruktion
dargestellt, wenn sich der Abstand a zwischen den Lagermittelpunkten Ms, Ms, der im Bereich zwischen 9
und lim liegt, infolge Wärmedehnung um den Abstand b vergrößert; b kann bei Stahlwerkskonvertern mit
großen Lagerabständen etwa 100 mm betragen, eist der
konstruktiv bedingte, gleichbleibende Abstand zwischen Af5 und dem oberen Drehpunkt M7 der Pendelstütze 12,
und d ist dte Länge der Pendelstütze zwischen M1 und
dem unteren Drehpunkt Mg. dsoü st, 'dein wie möglich
gehalten werden, damit die Pendeistftze nicht zu schwer ausgeführt werden muß; d liegt im Bereich
zwischen 1000 und 2000 mm. Wenn nun als Folge des Axialschubes die Pendelstütze 12 und die Lenkerstange
13 entsprechend b um den Winkel α ausschwenken, so senken sich die Mittelpunkte M5, M7, M9 um den
Abstand e auf M5', M7', M9', und die Tragzapfenachse 15
verschiebt sich um den Winkel β entsprechend 15', während die Vertikalachse durch da^ Lager 5 nur
parallel verschoben wird (34'). Wenn d 1000 mm beträgt,
so beträgt α 5Ο4Γ und e etwa 5 mm; ist dagegen i/2000
mm, so beträgt «2° 52' und e etwa 1,2 mm. Dementsprechend ist bei einer Länge von a gleich 9 m
der Winkel β etwa 1'54" bzw. 0'28" und bei a gleich 11 m
liegt β im Bereich zwischen 1'34" und 0'23"; der Winkel β ist also in allen Fällen sehr klein, und das Lager 5 auf
der Loslagerseite des Konvertsrs kann diese Verstellung um den Winkel β zusätzlich zu einer Schiefstellung
des Tragzapfens 3 bzw. Montageungenauigkeiten ohne weiteres aufnehmen.
In F i g. 5 ist mit 35 der am Tragzapfen 3 befestigte Innenring und mit 36 der eine kugelige Lauffläche
aufweisende Außenring bezeichnet; dazwischen befinden sich die Rollen 37. Der Außenring 36 ist in einem
Gehäusedeckel 38 fixiert; mit 39 sind seitliche, ringförmige Gehäusedeckel bezeichnet. Zwischen den
Gehäusedeckeln 39 den flanschförmigen Ansätzen 44, 45 der den Innenring 35 fixierenden Distanzringe 42,43
sind kugelige Dichtflächen 40 mit dem Radius R und dem Mittelpunkt Ms und dazwischen eingelegte
ringförmige Dichtungen 41 aus Kunststoff, Gummi od. dgl. vorgesehen, damit nicht Feststoffe, wie Eisen- und
Schlacke nteilchen, in das Lßgerinnere eindringen
können.
Stellt sich der Ζαμίεη 3 als Folge eines Länjsschubes
b und zusätzlich infolge Wärmeeinwirkung bzw. plastische Verformung schief, d. h. wenn β ein Maximum
wird, was in Fi %. 5 durch die Bezeichnung +ß
angedeutet ist, tritt also die maximale Auslenkung ein, so bleibt die Lagerachse 34' absolut vertikal, während
{sich die Achsen 46,47 durch die Mittelpunkte fcr Rollen
37 in die Position 46', 47' verschieben; diese Verschiebung ist aber bei der erfindungsgemäßen Unterstützung
auf der Loslagerseite so klein, daß der Außenring 36 des Lagers 5 nicht breiter zu sein braucht als der des Lagers
6. Treten während der Betriebszeit der Konverteranlage extreme Verformungen des Tragringes 2 und/oder
der Zapfen 3,4 auf, so kann in der vorher beschriebenen
Weise die Pendelstütze 32 horizontal verschoben
werden, bis sie wieder mit der Vertikalachse des Lagers 5. fluchtet.
Aus der in F i g. 4 veranschaulichten Kinematik ist der Fortschritt der erfindungsgemäßen Lagerung gegenüber
der bekannten Konstruktion mit Pendelstütze erkennbar: Verwendet man nämlich kein Gelenk
zwischen Pendelstütze und Lager und keine Lenkerstange, so nimmt die Pendelstütze und das Lagergehäuse
die strichliert gezeichnete Position 34" ein, und der Winkel beträgt«"; das Gleit-Gelenk- oder Wälzlager 5
bzw. dessen Außenring 36 muß dann für eine Auslenkung um den Winkel (λ" -β) ausgelegt werden
und damit wesentlich breiter sein, denn (α" —β) ist
größer als ß.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Lagerung für kippbare Konverter mit einander gegenüberliegenden Dreh- bzw. Tragzapfen, die in Winkel- bzw. Taumelbewegungen aufnehmenden Lagern, z.B. Gleit-Gelenk- oder Wälzlagern, in Lagergehäusen gelagert sind, wobei ein Lagergehäuse auf einer ortsfesten Stütze befestigt ist, und sich das andere Lagergehäuse über eine starr mit diesem verbundene Stützplatte auf einer Pendelabstützung abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige, die Lagerlast aufnehmende Pendelstütze (12) und eine zu ihr parallel angeordnete, gleich lange Lenkerstange (13) an ihren oberen '5 Enden an der Stützplatte (11) angelenkt sind, und daß die Pendelstütze (12) und die Lenkerstange (13) an ihrem unteren Ende an einer weiteren Stützplatte (22) ange>eakt sind, die gegenüber einer Fundamentplatte (33) horizontal verschiebbar ist 2S
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