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Abflussregulierender Schieberverschluss
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Die Erfindung betrifft einen Abschlussregulierenden Schieberverschluss
fUr eine Auslassöffnung von Behalten, die zum Enthalten von Produkten bei hoher
Temperatur, z. Bo Schmelzestahl, bestimmt sind.
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Es ist bekannt, die Abstichlöcher der Giesspfannen, die Schmelze,
wie, z. Bo Stahl, enthalten mEssen, mit Schieberverschlüssen zu versehen, in welchen
eine bewegliche keramische
Platte, die mindestens ein Loch aufweist,
an einer festen, ein Loch aufweisender Platte gleitet, wobei sich dieses Loch gegenüber
dem Abstichloch des Behälters befindet.
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Der Verschluss ist in offener Stellung, wenn Aufeinanderpassen der
Öffnung der festen Platte und einer Öffnung der bewegbaren Platte stattfindet. In
solchen Systemen sind die Querschnitte der Plattenöffnungen vorbestimmt.
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Es ist nun eine grundsätzliche Aufgabe für den Fachmann, die Regelung
des Metallabflusses während des Giessens versichern zu können, insbesondere um den
Abfluss unveränderlich zu halten.
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Der Abfluss des Metalls durch die Ausflussoffnung ist hauptsächlich
von dem Querschnitt dieser Öffnung und von dem auf das Metall ausgeübten Druck abhängig.
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Der Druck, der durch die Metallhbhe in dem Behälter bestimmt wird,
vermindert in Laufe des Giessens und es schien zweckmässig eine ausgleichende Wirkung
in der gleichzeitigen Vergrosserung des Querschnittes der Auslassöffnung zu ersuchen.
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Mehrere, mehr oder weniger zufriedenstellende Lösungen wurden vorgeschlagen,
z. B.
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- man kann den Querschnitt der Auslrssöffnung durch Einwirkung auf
die bezügliche Stellung der feuerfesten Platten einstellen, sodass die Übereinstimmung
der Öffnungen dieser Platten mehr oder weniger vollständig sein sollo
Obwohl
dieses Verfahren eine stetige Regulierung erlaubt, hat die Praxis gezeigt, dass
dabei, unter anderem, ein beschleunigter Verschleiss der festen Platten erfolgt,
sowie ein erhebliches Schadhaftwerden der Qualitat des Strahles durch Abbruch der
Symmetrie.
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- der Gebrauch von feuerfesten Materialen mit bestimmter Verschleissgeschwindigkeit
kann in verschiedenen Fällen der Verminderung des ferrostatischen Druckes abhelfen
t a:ber diesem Verfahren fehlt einerseits Nachgiebigkeit wegen der Abwesenheit einer
Steuerung während des Giessens selbst, und andrerseits verbietet es jegliche Wiederbenutzung
der feuerfesten, schnell abgenutzten Teile.
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- eine andere gebrauchte Lösung besteht in der Anordnung auf der beweglichen
Platte von mebreren Öffnungen, die verschiedene Diameter haben, wobei diese Öffnungen,
auf Wahl, mit der Öffnung der festen Platte ilbereingestimmt werden und als kalibrierte
Drosselungen wirken. Eine solche Lösung hat den Nachteil, dass sie an sich unterbrochen
wird und ausserdem im allgemeinen einen komplizierten und mehr Raum benötigten Unterbau
verlangt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteilen abzuhelfen, bei Beibehaltung
am Strahle einer festen Ausflussachse und einer doppelten Symmetrie des Ausflusses,
und vorteilhaft bei Dissozitation der Schliessfunktion von der Regulierungsfunktion
des Abflusses.
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Diese Aufgabe wird für einen Schieberverschluss eingangs erwähnter
Art erfindungsmässig im wesentlichen dadurch gelöst
dass er zwei
feuerfeste Platten enthält, die sich symmetrisch zur Anflussachse jeweils so verschieben,
dass sie mehr oder weniger vollständig die Ausflussoffnung verschliessen können,
wobei in dem durch diese Öffnung und den Zwischenraum beider Platten abgegrenzten
Abstichkanal mindestens zwei zueinander senkrechte: symmetrieebenen beibehalten
sind.
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Vorzugsweise kann in dieser Anordnung die einer der gleitenden Platten
vollständig die Öffnung Uberdecken, wobei die beiden Platten gleichzeitig in derselben
Richtung sich verschieben können, damit die eine der Platten vollständig die Öffnung
verschliessen könnten Gemäss einer Variante der Erfindung, ist eine zusätzliche
Platte vorgesehen, die allein die Schliessfunktion versichert, wobei diese Platte
stromaufwärts oder -abwärts zu den Platten, die die Abflussregulierung sichern,
angeordnet sein kann.
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Diese Anordnung sowie weitere, der Erfindung gehörende, werden nun
beispielsweise, an Hand der Zeichnung, die verschiedene Ausführungsformen der Erfindung
zeigt, erläutert.
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Fig. 1 zeigt schematisch einen Längschnitt eines Schieberverschluss
gemäss der Erfindung t Figo 2 ist ein schematischer Schnitt eines Verschlusses,
in dem eine einzige der Platten die Schliessfunktion sichert Fig 3 ist ein schematischer
Schnitt eines Verschlusses, der ein Doppelplattensystem enthält
Fig.
4 und 5 sind dem Schnitt der Fig. 3 ähnliche Schnitte, wobei die zusätsliche Platte
stromaufwärts angeordnet ist und mit einer der Platten der Abflussregulierung fest
verbunden ist ; Fig. 6 zeigt schematisch rechtwicklige, durch die Regulierungsplatten
bestimmte Uffnungen ; Fig. -7 ist eine Perspektivansicht einer Baueinheit aus Regulierungs-
und seitlichen Platten ; Figo 8 ist ein Schnitt gemäss der Linie VIII-VIII der Fig.
7 t Fig. 9 ist eine Draufsicht einer Ausführungsform mit ineinanderfügbaren Platten
; Fig. 10 ist ein Schnitt gemäss der Linie B-B der Fig. 9 ; Fig. 11 ist eine variante
der Fig. 9 t Figo 12-ist ein Schnitt gemäss der Linie C-C der Figo 11 ; Fig. 13
ist ein Längschnitt einer weiteren AusfUhrungsform eines Plattenverschlusses mit
einer Steueranordnung Fig. 14-ist eine der Fig. 13 entsprechenden Draufsicht p und
Fig. 15 ist eine Variante der Fig. 14.
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In Fig. 1 wird ein Behälter 1 gezeigt, der zur Aufnahme von Schmelzen
bestimmt ist ind dessen Boden eine feuerfeste Bodenplatte 2 enthält, die eine durch
eine feuerfeste Düse 4 bedeckte
Öffnung 3 hat. Unter dem Boden
befindet sich eine Abflussregulierungsvorrichtung, die den Ausfluss der Schmelze
steuert.
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Diese Vorrichtung besteht aus zwei beweglichen feuerfesten Platten
5 und 6, die sich auf der festen Platte 2 symmetrisch zu ihrer Oeffnung verschieben.
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Diese verschiebbaren Platten weisen zwei ebene gegenüberstehende Seiten
7 und 8 auf, die entlang einer queren Mittelebene der Öffnung 3 sich anfügen können.
Bei fortschrittlichem Entfernen der verschiebbaren Platten 5 und 6, wird die Öffnung
3 verhältnismässig und symmetrisch zu ihrer Achse unabgedeckt, wobei einerseits
die Stellung der Strahlachse unveränderlich bleibt und andrerseits die Symmetrie
des Strahles verbleibt, In der Praxis werden die beiden Seiten 7 und 8 der verschiebbaren
Platten 5 und 6 am Schluss durch den Schmelzdurchfluss verschleisst, was zur Folge
eine Unmöglichkeit eines vollen Schliessens des Verschlusses verursachen kann.
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Man kann aber ein volles Schliessen leicht erhalten, falls in der
Steuerung des Antriebes der Platten 5 und 6 die Moglichkeit eines gleichzeitiges
Verschiebens in derselben Richtung vorgesehen wird. Diese Bewegung erlaubt es, mindestens
die eine der Platten 5 und 6 zur vollen Bedeckung der Uffnung 3 der festen Platte
herzuBühren und somit ein volles Schliessen, auf die selbe Art wie mit einem klassischen
Schieberverschluss, zu versichern (Figo 2).
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Man muss bemerken, dass sich die Schliessbewegung in derselben Flucht
wie die Abflussregulierungsbewegung auswirkt. Dagegen ist die Amplitude des Gleitens,
falls die Öffnung 3 ein Höchstmass gleich D in der Richtung des Gleitens aufweist,
gleich
der Hälfte von D fUr die Funktion "AbflussregulieTungn--und muss viel grösser fEr
die Funktion volles Schliessen" sein.
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In den bekannten klassischen Ausftthrungen wird läufig eine Amplitude
von 2,5 D fr Kreisoffnungen gebraucht. Gemäss den Anforderungen der Praxis, wird
eine symmetrische Baueinheit gebraucht, die das volle Schliessen abwechselnd durch
die eine oder die andere der Platten 5 und 6 erlaubt, wodurch man einen optimalisierten
Gebrauch der feuerfesten Materialen erhält, aber grUsserenHub- und Raumbedarf benötigt
oder eine symmetrische Baueinheit, die das volle Schliessen nur durch eine der verschiebbaren
Platten 5 und 6 erlaubt. Es kann in manchen Fällen vorteilhaft sein, noch mehr die
Funktion "Schliessen" von der Funktion Abflussregulierung" durch Beifügung einer
zusätzlichen Platte 9 zu dissozieren, wobei diese Platte im allgemeinen eine Oeffnung,
die ähnlich der der festen Platte 2 ist, aufweist.
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Diese Verschlussplatte 9 kann stromabwärts zum den Abrlussregulierungsplatten
5 und 6 eingeordnet sein, wie es die Figo 3 zeigt. Die Gesamtheit der stromaufwãrts-von
der Platte 8 befindlichen Platten, und insbesondere die verschiebbaren Platten 5
und 6, massen vollkommen an jeder Stelle, die in Kontakt mit dem Metall kommen kann,
ineinanderfUgbar sein, um auf diese Weise die Dichtheit der Einrichtung zu sichern.
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Es;ist darum im allgemeinen vorteilhaft, in solchen Einrichtungen
gemäss der Erfindung die verschiebbare Platte 9 stromaufw&rts zu den Platten
5 und 6 anzuordnen, was nur zu einer einzigen die Zahl der Zwischenseiten begrenzt,
die die
Gesamtheit des auf das Metall ausgeübten Druckes ertragen
und doch vollkommen dicht bleiben0' Die Fig. 4 und 5 zeigen zwei Varianten der Einrichtung
gemäss der Erfindung, die dadurch verschiedenartig sind, dass die verschiebbaren
Platten 5 und 6, die die Regulierung des Abflusses sichern, mit der Bewegung der
verschiebbaren Schliessplatte 9 fest verbunden sind (Fig. 4) oder unabhangig von
dieser Bewegung sind (Fig0 5).
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Die zweite Anordnung, die dauerhaft die Strahlachse aufbewahrt und
viel leichter ausführbar ist, weist die Nachteile auf, dass dieselbe hohe Tragkraft
einerseits auf die Zwischenseiten der festen Platte 2 und der verschiebbaren Platte
9 angelegt wird und andrerseits auf die Platten 5, 6 und 9, und dass noch ausserdem
die Viedereinführung der Platte 9 erschwert ist, falls man die Platten 5 und 6 wechseln
muss. Man muss dazu bemerken, dass in einer Einrichtung gemäss der Erfindung der
Strahl, der symmetrisch zu einer durch die Achse der Ausflussöffnung durchgehender
Ebene verdrosselt ist, wobei in der Mehrzahl der bekannten existierenden Fälle diese
Öffnung kreisförmig ist, nach Erdrosselung eine der rechtwinkligen naheliegende
und deshalb vorteilhafte Form annimt.
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In Wirklichkeit zeigen Theorie und Erfahrung, dass bei gleichem Abfluss,
die Abstromung des Metalls in Falle einer rechtwinkligen Öffnung immer mehr walzig
zu bleiben strebt, als im Falle einer kreisförmigen Öffnung0 Um Auslasstrahlen zu
erhalten, deren Querschnitt nahe wie möglich zum Quadrat ist, ist es vorteilhaft,
in dem Masse
wo es die Herstellungstechnologie der feuerfesten
Teile erlaubt, die feste Bodenplatte 2, die Hülse 4 (innere Düse) und falls die
Einrichtung damit ausgestattet ist, die verschiebbare Platte 9, mit Öffnungen rechtwinkligen
Querschnittes zu verwirklichen. Man wählt vorteilhaft die Ausmessungen L und 1 der
obengenannten Öffnungen auf solcher Art, dass sie die Gleichung L = 1
befriedigen, in welchen x das Verhältnis der vorgesehenen maximalen und minimalen
Abflüsse ist.
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Dieses Kriterium erlaubt es, die Ausmessungen der Öffnungen so zu
berechnen, dass sie möglichst nicht von der Quadratform, fUr ein gewttnchtes Verhältnis
des Abflusses, -abweichen.
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Die Fig. 6 zeigt ein Beispiel dieser dieser Bestimmung für ein Verhältnis
x = 4.
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Gewisse Anordnungen können gemäss der Erfindung vorgesehen werden,
um dem Strahl seitlich stromabwärts von der festen Bodenplatte 2 zu fUhrenO In einer
Ausfahrung gemäss der Erfindung, wie es die Fig. 7 und 8 zeigen, sind feuerfeste
Platten 10 und. 11, die von den verschiebbaren Platten 5 und 6 unabhängig sind,
je seitlich von diesen letzten so angeordnet, dass sie den Schutz des Metalluntérbåues
des Verschlusses und die seitliche Führung des Strahles sichern. Während eine vollkommene
Abdichtung an der Innenseite. 12 zwischen der verschiedenen Platten 5 und 6 und
der festen Bodenplatte 2 notig ist, stellen die inneren Seiten 13 zwischen den verschiedenet
Platten 5 und 6 einerseits, und den seitlichen Fnhrungsplatten 10 und 11 andrerseits,
eine mehr nebensächliche Wichtigkeit dar. In Wirklichkeit sind diese innere Seiten
nut
einem dynamischen Druck, der durch das abströmende Medium im
Kanal senkrecht wirkt, unterworfen und haben keine Dichtungsrolle zu versichern.
Man imin sich im allgemeinen mit rohen Giess- oder Pressteilen begntigen, während
die Innenseiten 12 allgemein durch Schleifen bearbeitet werden dessen, Zur Vermeidung
der Übereinandersetzung der Abflussoffnung 3 und der inneren Seiten 13, ist es vorteilhaft
verschiebbare Platten 5 und 6 so auszubauen, dass sie an der Basis einen Abstand
haben, der grösser als die Breite 1 der Öffnung 3 ist.
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Obwohl das sogar nicht zwanghaft ist, kann es doch zweckmässig sein
die Platten 10 und 11 so zu verwirklichen, dass die Öffnung des Verschlusses (an
der Basis) einen Querschnitt aufweist, der nahe dem der Öffnung 3 ist.
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Gemäss einer Variante der Erfindung, die in den Fig. 9 und 10 gezeigt
ist, sind die verschiebbare Platten 5 und 6 so ausgebildet-, dass sie ineinanderfügen
können, so dass durch ihre bezügliche Bewegung eine Öffnung ungedeckt wird, deren
Querschnitt veränderbar ist. Die Lösung durch L-fUrmiges Ineinanderfolgen wird in
der Figo 9 gezeigt und hat den Vorteil einer seitlichen Klemmung0 Die Fig. 11 und
12 zeigen einen weiteren AusfUhrungsbeispiel, in dem die Platte 6 durch zwei U-förmige
Arme endet, in deren Innere die Platte 5 hineindringt0 Die Bewegung in entgegengesetzten
Richtungen der Platten 5 und 6 wird mittels einer einzigen geradlinieger Steuerung
erzeugt, wie es an 20 der Fig13 gezeigt ist, die den Antriebsmechanismus
einesider
Fig. 11 ähnlichen Verschluss zeigt.
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Gemäss dieser Anordnung erfolgt die Verschiebung der Platten 5 und
6 mittels Gleitsteinen 14 und 15, mit denen sie fest verbunden sind.
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Die verschiebbare Platte 6, die im Gleitstein 15 gehalten wird, ist
gegen die Bodenplatte 2 mittels eines Deckels 22 angelegt und geklemmt. Der Gleitstein
14 verschiebt sich in dem Gleitstein 15 und die beiden sind durch eine auf einer
Achse 16 angeordnete Stange 17 vereinigt. Eine unabhängige Klemmung (nicht gezeigt)
ist direkt an dem Gleitstein 15 oder an den Gleitbahnen des Gleitsteines 14 so angelegt,
dass die Anlegekraft der verschiebbare Platte 6 kontrolliert werden kann.
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Dieses Ergebnis kann durch dynamische Klemmung, Feder oder jede andere
angeeignete Methode erzielt werden. Es ergibt sich aus der Figo 14, dass die Gleitsteine
14 and 15, wie oben beschrieben, durch eine Stange 16 verbunden sind, die im allgemeinen
symmetrisch zu ihrer Mittelachse 17 ist. Während des Betriebes als Abflussregler,
ist die Stangenachse 17 in fester Stellung in einer Ausnehmung 18 gelagert, die
auf einem Nocken 19 vorgesehen ist. Der Nocken 19i der z. Bo auf einer Achse 21
des Deckels 22 drehbar angebracht ist, wird in der Stellung, z. B. durch eine Feder
23 oder einen jeglichen Rückholungsmechanismus gehalten.
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Während des Betriebes als Verschluss, im Laufe dessen der Antrieb
der Platten in derselben Richtung erfolgt, wird die Achse 17 aus ihrer Lagerung
18 herausgeholt und die. Gleitsteine 14 und 15 und die Stange 16 werden gleichzeitig
durch einen auf die Steuerung 20 ausgeübten Druck angetrieben. Falls der Verschluss,
von der Schliesstellung ausgehend, durch einen
auf die Steuerstange
20 und damit auf den Gleitstein 15 ausgeübten Zug geoffnet wird, wobei die Stange
16 frei ist und die verschiebbare Platte 6 hohen Reibungskräften untergeworfen ist,
die an der festen Platte 2 entstehen, wird der Gleitstein 14 soweit wie möglich
vom Gleitstein 15 abgeschoben.
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Ein Anschlag 27 ist zweckmässig fnr die Regelung des Abschubes vorgesehen
und erlaubt den maximalen Abstand der abschiebbaren Platten 5 und 6 vorzubestimmen.
Ein anderer Anschlag ist ebenfalls auf den Deckel vorgesehen, zO B. auf solcher
Art, dass bei voller Öffnung die Achse der Ausflussöffnung mit der Achse einer zwischen
den verschiebbaren Platten 5 und 6 vorhandener Öffnung UbereinstimmtO Auf dieser
Weise, wenn der Verschluss von der Schliesstellung ab, zur Stellung des vollständigen
Öffnens gesteuert wird, gleitet die Achse 17 auf den Nacken 19, bis sie mit ihrer
Lagerung 18 Ubereinstimmt.
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Die Feder 23 wirkt dann auf den Nocken 19, der die Stellung der Achse
17 verriegelt. Der Verschub kann dann als Abflussregler arbeiten. In Wirklichkeit
hat die Betätigung des Gleitsteines 15 in Richtung des Schliessens zu Folge, dass
dank der Stange 16 eine umgekehrte symmetrische Bewegung des Gleitsteines 14 stattfindet.
Nach einem vorbestimmten Hub, der dem gewUnschten kleinsten Querschnitt der Auslassoffnung
entspricht, verschwindet der Nocken 19, z. Bo durch die Wirkung eines Gegen-Nockens
24, der am Gleitstein 15 angeordnet ist und sich an den Nocken 19 in 25 abstützt.
Die Formschlüssigkeit des Gegen-Nockens 24 und der Tragstelle 25 bestimmt den toten
Hub" des Hubzylinders, der zur Auslösung der Achse 17 aus ihrer Lagerung 18 nötig
ist.
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Sobald die Achse 17 ausgelöst ist, ist es möglich den Verschluss zu
schliessen, während die Steuerung in derselben Richtung der
Gleitsteine
14 und 15 und die Stange 1.6 mitantreibt.
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Man muss bemerken, dass die Stange 16 sowohl fUr einen Zugwie einen
Druckbetrieb vorgesehen wirden muss, um die verschiebbare Platten 5 und 6 annähern
oder entfernen zu kEnnen.
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Die Verbindungen 26 und 28 der Stange 16 mit den Gleitsteinen 14 bzw.
15 sind symmetrisch mit Bezug auf die Achse 17 und beschreiben, falls der Schieber
als Abflussregler arbeitet, Kreisbogen wenn man die Stange 16 betrachtet, und gerade
Abschnitte wenn man die Gleitstene-14 und 15 betrachtet.
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Obwohl diese beiden Bahnen zueinander sehr nahe stehen, muss man im
allgemeinen entweder nötige Nachholen durch einen genügenden Spielraum vorsehen,
oder die Ausführung einer Fläche auf den Zusammenftigungen der Gleitsteine, die
den Verbindungen 26 und 28 der Stange 16 entspricht. Gemäss einer anderen Variante
der Erfindung, die die Fig. 15 zeigt, ist der Mechanismus der beztiglichen Bewegung
der Gleitsteine 14 und 15 mittels eines Zahnritzels 29 gesichert, der an Zahnstangen
30 und 31 eingreift, die an den Gleitsteinen 14 und 15 vorgesehen sind.
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Für den Betrieb als Abflussregler, wird die Stellung der Achse des
Zahnritzels 29, dank einem Nockenmechanismus (der ähnlich dem vorher beschriebenen
ist) verriegelt0 Das hat zu Folge eine umgekehrte symmetrische Bewegung der Gleitsteine
14 und 15. Den Betrieb als Verschluss erhält man durch das Auslösen der Achse des
Zahnrades 29, wie vorher beschrieben.
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In der Anordnung der Fig. 13, ist eine feste Düse 32 vorgesehen, die
mit dem Deckel 22 fest verbunden ist. Diese DUse ist vorteilhalfterweise an die
verschiebbaren Platten 5 und 6
fUgbar aufgebaut, um jegliche Mediumeindringung
an diesem Stand zu vermeiden.
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Man muss bemerken, dass mit Ausnahme der Verdichtung zwischen den
verschiebbaren Platten 5 und 6, die vollkommen dicht trotzdem statischen und dynamischen
DrUcken des Mediums bleiben muss, müssen die Verdichtungen, die stromabwärts gegenüber
der erstgenannten Verdichtung angeordnet sind, und zwar die seitlichen Verdichtungen
zwischen denselben verschiebbaren Platten 5 und 6 und den unteren Verdichtungen
zwischen denselben Platten und der festen Düse 32, theoretisch keinen statischen
oder dynamischen Druck seitens des Mediums ertragen.
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Es kann aber zweckmässig sein, sich jedem eventuellen Mediumeindringen
durch Gasblasen quer durch die porige feuerfeste Elemente stromaufwärts zu den Dichtungen,
oder quer durch die Dichtungen selbst, entgegenzustellen.