DE2901198C2

DE2901198C2 - Elektrodenregelung von Lichtbogenöfen unter Verwendung hydraulischer Hubzylinder

Info

Publication number: DE2901198C2
Application number: DE2901198A
Authority: DE
Inventors: Edgar 8770 Lohr Mark
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1979-01-13
Filing date: 1979-01-13
Publication date: 1988-07-28
Also published as: US4295000A; FR2446577B1; CH646297A5; DE2901198A1; SE435205B; IT1209178B; FR2446577A1; YU6580A; SE8000239L; IT8019151A0; JPS5596598A

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenregelung von Lichtbogenöfen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Durch die AEG-Druckschrift »Elektrische Ausrüstungen für Lichtbogenöfen«, Oktober 1952, ist eine Elektrodenregelung dieser Art bekanntgeworden, bei der das zwischen elektrisch ansteuerbarem Steuerventil und Hubzylinder angeordnete Absperrventil als magnetbetätigtes Kolbenventil ausgebildet ist. Bei Ausfall des elektrischen Stromes verschiebt sich der Steuerkolben in seine Sperrstellung und verhindert ein Zurückströmen der Arbeitsflüssigkeit vom Hubzylinder zum Tank. Dadurch bleibt die Stellung der Elektroden annähernd erhalten. Lediglich die im Kolbenventil auftretenden Leckverluste bewirken noch ein geringfügiges weiteres Absinken der Elektroden in Richtung des Badspiegels. Ein Ausfahren der Elektroden aus dem Badspiegel bei Versagen der Elektrik wird mit einem parallel zum elektrisch ansteuerbaren Steuerventil angeordneten handbetätigten Steuerventil durchgeführt.
Bei einer weiteren bekannten Elektrodenregelung nach Abb. 150 in dem Fachbuch von Taussig »Elektrische Schmelzöfen«, Wien (1933), Seite 163, ist bei einem Ausfall des elektrisch ansteuerbaren Steuerventils ebenfalls nur eine Einwirkung von Hand möglich. Ein Eintauchen der Elektroden in das Schmelzgut ist deshalb bei diesen Elektrodenregelungen praktisch nicht zu unterbinden.

Durch die US-Patentschrift 31 73 052 ist eine Elektrodenregelung bekanntgeworden, bei der elek-

trisch ansteuerbare, vorgesteuerte Zwei-Wege-Sitzventile verwendet werden.

Schließlich ist durch die französische Patentschrift 9 13 279 eine Elektrodenregelung bekanntgeworden, bei der ebenfalls zwei Steuerventile parallel geschaltet s sind. Das eine betriebsmäßig arbeitende Steuerventil soll bei einem langer dauernden Kurzschluß durch das andere Ventil überbrückt werden, damit die Elektrode schnell angehoben wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine ι ο Elektrodenregelung von Lichtbogenöfen zu schaffen, die wirtschaftlich arbeitet und bei einer Störung am elektrisch ansteuerbaren Steuerventil mit Sicherheit ein Herausfahren der Elektroden aus der Schmelzzone des Lichtbogenofens oder wahlweise die Beibehaltung der eingenommenen Brennstellung der Elektroden gewährleistet.

Nach der Erfindung wird dies mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht

Durch die in den Unteransprüchen genannten Ausbildungen wird insbesondere die Möglichkeit geschaffen, daß ein einfacher Austausch des elektrisch ansteuerbaren Steuerventils durchführbar und gleichzeitig ein Notbetrieb aufrechtzuerhalten ist, und es wird zusätzlich eine konstruktive Vereinigung, insbesondere der den Hydraulikteil betreffenden Steuergeräte zu einer kompakten weitgehend leckölfreien Baueinheit erreicht

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Schaltschemas erläutert

In dem Schema ist mit 1 der Hubzylinder bezeichnet, dessen Plungerkolben 2 über eine Konsole 3 die Elektrode 4 eines nicht näher dargestellten Lichtbogenofens trägt In der Regel weist ein Lichtbogenofen drei Elektroden mit entsprechenden Hubzylindern auf. Mit Sf ist die Steuerplatte bezeichnet, die die als Einbausätze ausgebildeten hydraulisch betätigten Zwei-Wege-Sitzventile 5,6 und 7 aufnimmt Das elektrisch ansteuerbare Steuerventil 8, das handbetätigte bzw. wahlweise elektrisch zu betätigende Wegeventil 10 sowie die elektromagnetisch betätigten Vorsteuerventile 11 und 12 sind auf der Steuerplatte aufgeschraubt. Der Ventilraum 5a des Zwei-Wege-Sitzventils 5 steht über den Kanal 14 mit dem Pumpenanschluß P der Steuerplatte und der Ventilraum 5b über den Kanal 15 mit dem Anschluß P₅ des elektrisch ansteuerbaren Steuerventils 8 in Verbindung. Der Ventilraum 6a des Zwei-Wege-Sitzventils 6 ist über den Kanal 17 mit dem Arbeitsleitungsanschluß A und der Ventilrzum 6b ist über den Kanal 18 mit dem Anschluß B_s des elektrisch ansteuerbaren Steuerventils 8 verbunden. Der Anschluß A_s des elektrisch ansteuerbaren Steuerventils 8 ist geschlossen, so daß dieses Ventil als 3-Wegeventil wirkt. Der Anschluß T_s dieses Steuerventils steht über den Kanal 20 mit Rückschlagventil 21 mit dem Tankan-Schluß T der Steuerplatte in Verbindung. Die beiden Steuerräume 5c, 6c der Zwei-Wege-Sitzventile 5,6 sind durch die Steuerleitung 22 miteinander und durch den Steuerkanal 23 mit dem Anschluß A2 des Vorsteuerventils U verbunden. Der Anschluß 7} des Vorsteuerventils eo 11 steht über den Kanal 24 mit Rückschlagventil 30 mit dem Anschluß 7Ί und der Anschluß Pi über die Leitung 25 mit Rückschlagventil 31 mit dem Anschluß P\ der Steuerplatte Si in Verbindung.

In der gezeigten Ausgangsschaltstellung a des Vorsteuerventils 11 ist der Anschluß P2 über den Strömungspfad Ha mit dem Anschluß Λ2 verbunden, so daß beide Steuerräume 5c; 6cder Zwei-Wege-Sitzventile 5, 6 von dem am Anschluß /Ί der Steuerplatte wirkenden Steuerdruck beaufschlagt sind und damit die Zwei-Wege-Sitzventile ihre gezeigte Schließstellung einnehmen. Das elektrisch ansteuerbare Steuerventil 8 ist dadurch außer Funktion gesetzt Wird das Vorsteuerventil It aus der Schaltstellung a durch Erregen des Betätigungsmagneten 115 in die Schaltstellung b geschaltet, verbindet sich der Anschluß Aj über den Strömungspfad lic mit dem Anschluß Ti, so daß sich der in den Steuerräumen 5c, 6c hergehende Steuerdruck in Richtung des mit dem Tankanschluß Ti in Verbindung stehenden Tanks entlastet Infolge des in den Ventilräumen 5a, 6b herrschenden Pumpendruckes nehmen die Zwei-Wege-Sitzventile ihre Offen- bzw. Durchgangsschaltstellung ein. Das Steuerventil 8 ist nunmehr funktionsbereit und verbindet je nach seiner Schaltstellung den Zylinderraum 43 des Arbeitszylinders mit dem Pumpenanschluß P oder dem Tankanschluß Tder Steuerplatte St

Der Ventilraum 7a des Zwei-Wege-Sitzventils 7 steht über den Kanal 33 mit dem Kanal 17 und damit ebenfalls mit dem Anschluß A der Steuerplatte St in Verbindung. Der Steuerraum Tb des Zwei-Wege-Sitzventils ist über den Kanal 34 mit einstellbarer Drossel 35 und Rückschlagventil 36 mit dem Anschluß P' der Steuerplatte verbunden. Der Steuerraum 7c des Zwei-Wege-Sitzventils 7 steht über den Steuerkanal 38 mit dem Anschluß A3 des magnetbetätigten Vorsteuerventils 12 in Verbindung. Der Anschluß T3 des Vorsteuerventils ist durch den Kanal 39 mit dem zum Tankanschluß Γι führenden Kanal 24 verbunden und der Anschluß Pi durch den Kanal 40 mit dem zum Steuermittelanschluß P₁ führenden Kanal 25.

In der gezeigten Ausgangsschaltstellung a des Vorsteuervenlils 12 steht der Steuerraum 7c des Zwei-Wege-Sitzventils 7 im Gegensatz zu den Zwei-Wege-Sitzventilen 5 und 6 über den Strömungspfad 12c mit dem Tankanschluß Ti in Verbindung. Dadurch verschiebt das über den Arbeitsleitungsanschluß P'dem Ventilraum 7b zuströmende Arbeitsmittel des Zwei-Wege-Sitzventils 7 letzteres in dessen Offenstellung, so daß das Arbeitsmittel von dort weiter über den Ventilraum 7a, die Kanäle 33,17 zum Arbeitsleitungsanschluß A und weiter über die Arbeitsleitung 42 zum Zylinderraum 43 strömt, wo es den Plungerkolben 2 ausfährt. Die Ausfahrgeschwindigkeit wird durch die Einstellung der Drossel 35 im Kanal 34 festgelegt.

Bei Erregen des Betätigungsmagneten 12Z> des Vorsteuerventils 12 nimmt dieses die Schaltstellung b ein, in der über den Strompfad 12a der Anschluß Λ3 mit dem Steuermittelanschluß P\ verbunden ist. Dadurch wird der Steuerraum Tc des Zwei-Wege-Sitzventils 7 vom Steuerdruck beaufschlagt, und dieses nimmt seine Schließstellung ein, so daß die Verbindung zwischen Arbeitsmitteianschluß P' und Zylinderraum 43 unterbrochen ist.

Dadurch, daß die Betätigungsmagnete 116, \2b gleichzeitig erregt und entregt werden können, lassen sich die beiden Vorsteuerventile gleichzeitig in die eine oder andere Schaltstellung schalten, so daß bei geöffneten,. dem Steuerventil 8 zugeordneten Zwei-Wege-Sitzventilen 5, 6 das zum Steuerventil 8 parallel geschalteten Zwei-Wege-Sitzventil 7 geschlossen ist und umgekehrt.

Im Falle einer Störung in der Gesamtsteucrung und einer damit verbundenen Entregung der Betätigungsmagnete der Vorsteuerventile 11, 12 steuern somit die beiden Zwei-Wege-Sitzventile 5, 6 zu und das

Zwei-Wege-Sitzventil 7 auf. Das Steuerventil 8 ist durch die geschlossenen Zwei-Wege-Sitzventile 5, 6 außer Funktion gesetzt. Durch das gleichzeitige öffnen des Zwei-Wege-Sitzventils 7 strömt die Arbeitsflüssigkeit über dieses Ventil in den Zylinderraum 43 des ^r-Hubzylinders, so daß der Plungerkolben 2 ausfährt und damit auch die Elektrode 4 aus dem Badspiegel des nicht dargestellten Elektroofens.

Für den Fall, daß ein Ausfahren der Elektroden nicht gewünscht wird, wird lediglich der Betätigungsmagnet Ub entregt, während der Betätigungsmagnet 126 erregt bleibt. Damit werden über das Vorsteuerventil U die beiden Zwei-Wege-Sitzventile 5 und 6 in ihre Schließstellung gebracht, zugleich bleibt aber auch das Zwei-Wege-Sitzventil 7 in seiner Schließstellung, so daß , ■: die Brennstellung der betreffenden Elektrode fest fixiert ist.

Nach Beseitigung der Störung nehmen durch Erregung der Betätigungsmagnete Hi), 12f> die Vorsteuerventile 11, 12 wieder ihre' Schaltstellung b, die _ό Zwei-Wege-Sitzventile 5, 6 ihre Offenstellung und das Zwei-Wege-Sitzventil 7 seine Schließstellung ein, so daß das Steuerventil 8 wieder die Steuerung des Arbeitszylinders 1 mit Elektrode 4 aktiv übernimmt.

Parallel zu dem Steuerventil 8 sowie zu dem 2 j Zwei-Wege-Sitzventil 7 ist ein handbetätigtes oder wahlweise von einem Elektromagneten zu betätigendes Wegeventil 10 angeordnet, dessen Anschluß P₄ über den Kanal 45 mit Rückschlagventil 47 mit dem zum Anschluß P führenden Kanal 14 verbunden ist und ·.:■ dessen Anschluß T₄ über den Kanal 46 mit Rückschlagventil 48 mit dem zum Tankanschluß Tführenden Kanal

20. Der Anschluß A₄ steht über den Kanal 49 mit entsperrbarem Rückschlagventil 50 und einstellbarer Drossel 51 mit dem zum Arbeitsleitungsanschluß A führenden Kanal 17 in Verbindung und der Anschluß B₄ über die Steuerleitung 52 mit dem Steuerraum des entsperrbaren Rückschlagventils 50. Damit wird es ermöglicht, bei Ausfall der Steuerautomatik oder zum Zwecke der Funktionsprüfung des Lichtbogenofens eine Elektrodensteuerung unabhängig von der automatischen Regelung durchzuführen.

Die Kanäle 14,17, 25,34,45,49,53, die unter Druck stehende Arbeits- bzw. Steuerflüssigkeit führen, sind mittels Hähnen 55 zusätzlich absperrbar, so daß die einzelnen einen integralen Bestandteil des Steuerblokkes bildenden Steuergeräte in einfacher Weise austauschbar sind. Die Kanäle 14 und 25 sowie 14 und 34 sind durch mittels eines Stopfens 56 verschließbare Kanäle 57, 58 verbunden. Dadurch besteht die Möglichkeit, als Steuerflüssigkeit ein von der Arbeitsflüssigkeit verschiedenes Medium zu verwenden. Außerdem kann bei Abschluß des Verbindungskanals 5i für den Fall eines Ausfalls des Steuerventils 8 und des damit verbundenen Aufsteuerns des Zwei-Wege-Ventils 7 ein Ausfahren des Arbeitszylinders unter einem anderen Druck erfolgen, als dies mit dem mit dem Arbeitsleitungsanschluß P in Verbindung stehenden Steuerventil 8 der Fall ist.

Die in den Rücklaufleitungen 24, 2«, 4« der Steuerventile U, 12, 8, 1· angeordneten Rückschlagventile 30, 21 und 48 verhindern ein Rückströmen des Mediums beim Wechseln eines oder mehreren der Steuerventile.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

L Elektrodenregelung von Lichtbogenöfen unter Verwendung von die Elektroden über eine Konsole tragenden hydraulischen Hubzylindern, wobei das Arbeitsmittel den Hubzylindern über jeweils ein elektrisch ansteuerbares, über eine Druckleitung mit der Pumpe und über eine Arbeitsleitung mit dem Arbeitsraum des jeweiligen Hubzylinders in Verbindung stehendes Steuerventil zu- und abführbar ist und in der Arbeitsleitung zwischen elektrisch ansteuerbarem Steuerventil und Hubzylinder ein elektrisch ansteuerbares Absperrventil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Arbeitsleitung (17,18) angeordnete Absperrventil als vorgesteuertes Zwei-Wege-Sitzventil (6) ausgebildet ist, daß parallel zum elektrisch ansteuerbaren Steuerventil (8) ein weiteres, als vorgesteuertes Zwei-Wege-Sitzventil ausgebildetes Absperrventil (7) eine Verbindung zwischen einer Druckmittelquelle (P, P') und dem Arbeitsraum (43) des Hubzylinders (1) herstellt und daß die beiden Absperrventile (6,7) untereinander in einer solchen Wiricverbindung stehen, daß in der Offenstellung des einen Absperrventils (6) das andere Absperrventil (7) geschlossen ist und umgekehrt
2. Elektrodenregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zum elektrisch ansteuerbaren Steuerventil (8) führenden Druckleitung (14, 15) ein weiteres, als vorgesteuertes Zwei-Wege-Sitzventil ausgebildetes Absperrventil (5) angeordnet ist, dem das gleiche Vorsteuerventil (11) zugeordnet ist wie dem in der von dem Steuerventil (8) zum Arbeitsraum (43) des Hubzylinders (1) führenden Arbeitsleitung (17, 18, 42) angeordneten Absperrventil (6).
3. Elektrodenregelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerventile (11,12) für die vorgesteuerten Zwei-Wege-Sitzventile (5, 6, 7) als magnetbetätigt Drei-Wege-Ventile mit zwei Schaltstellungen (a, b) ausgebildet sind, deren Ausgangsschaltstellung (a) bei stromlosen Betätigungsmagneten (Wb, \2b) von einer Federkraft festgelegt ist, daß das den beiden Zwei-Wege-Sitzventilen (5, 6) zugeordnete Vorsteuerventil (11) in der Ausgangsschalstellung (a) ein Schließen der diesem zugeordneten Zwei-Wege-Sitzventile (5, 6) bewirkt und daß das dem in der unmittelbar zum Arbeitsraum (43) des Hubzylinders (1) führenden Arbeitsleitung angeordneten Zwei-Wege-Sitzventil (7) zugeordnete Vorsteuerventil (12) in der Ausgangsschaltstellung (a)ein öffnen desselben bewirkt.
4. Elektrodenregelung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem elektrisch ansteuerbaren Steuerventil (8) ein von Hand oder von der Elektrik ansteuerbares Wegeventil (10) zwischen Pumpenanschluß (P) und Arbeitsraum (43) des Hubzylinders (1) parallel geschaltet ist.
5. Elektrodenregelung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der vom handbetätigbaren bzw. von der Elektrik ansteuerbaren Wegeventil (10) zum Arbeitsraum des Hubzylinders führenden Leitung (49, 17, 42) ein entsperrbares Rückschlagventil (50) angeordnet ist, das in Richtung zum Arbeitsraum des Hubzylinders vom durchströmenden Arbeitsmittel in Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist.
6, Steuerung nach Anspruch 2 und ggf. einem oder mehreren der übrigen vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zum elektrisch ansteuerbaren Steuerventil (S) führende Druckleitung (14,15) in Strömungsrichtung gesehen, vor dem in dieser Druckleitung angeordneten Zwei-Wege-Sitzventil (5) über eine mit einem Stopfen (56) verschließbare Leitung (57) mit der zu den Vorsteuerventilen (11, 12) führenden Steuerflüssigkeitsleitung (25) und über eine weitere ebenfalls mit einem Stopfen (56) verschließbare Leitung (58) mit der zum parallel zum elektrisch ansteuerbaren Steuerventil (8) angeordneten Zwei-Wege-Sitzventil (7) führenden Druckleitung (34) verbunden ist
7. Steuerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die druckmittelführenden Leitungen (14,17, 25, 34, 45, 49, 53) durch von Hand betätigbare Ventile (55) absperrbar sind.
8. Steuerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwei-Wege-Sitzventile (5, 6, 7) als Einbausätze ausgebildet und gemeinsam mit den Vorsteuerventilen (11,12), dem elektrisch ansteuerbaren Steuerventil (8) und dem von Hand bzw. von der Elektrik ansteuerbaren Wegeventil (10) von einer Steuerplatte (St) aufnehmbar sind, in der die Druck-, Tank-, Arbeits- und Steuei leitungen als Kanäle verlaufen.
9. Steuerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rücklaufleitungen (24, 20, 46) Rücklaufventile (30,21,48) angeordnet sind.