DE2929204A1

DE2929204A1 - Beschickungsvorrichtung fuer schachtoefen

Info

Publication number: DE2929204A1
Application number: DE19792929204
Authority: DE
Inventors: Edouard Legille; Pierre Mailliet
Original assignee: Paul Wurth SA
Current assignee: Paul Wurth SA
Priority date: 1978-08-16
Filing date: 1979-07-19
Publication date: 1980-02-28
Also published as: LU80112A1; GB2027860A; AT371148B; NL7906153A; ES483341A1; CS227672B2; ATA495679A; US4273492A; FR2433722B1; AU4928679A; SU833168A3; IT7925030A0; BE878113A; NL191152C; IT1162769B; AU523908B2; GB2027860B; FR2433722A1; JPS63167153U; JPH0311221Y2

Description

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DR.-ING. W. BERNHARDT

PATENTANWALT SAARBRÜCKEN NASSAUERSTR. 5 - TEL (0681) 34433 PATENTANMELDUNG

PAUL WURTH S.A. 32, rue d¹Alsace

Luxembourg

Beschickungsvorrichtung für Schachtöfen.

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Die Erfindung betrifft eine Beschickungsvorrichtung für Schachtöfen, mit einem ortsfesten, senkrecht in der Hochofenmitte angeordneten Speisekanal, einer koaxial zu diesem Speisekanal angeordneten Drehhülse, einer ortsfesten, im wesentlichen zylindrischen und ausserhalb der Drehhülse koaxial mit dieser vorgesehenen Wandung, welche zusammen mit der Drehhülse eine zylindrische Ringkammer definiert, wobei letztere mittels einer ringförmigen, mit der Drehhülse eine mechanische Einheit bildenden Scheibe gegen das Ofeninnere abgeschlossen, jedoch nicht abgedichtet ist, einer schwenkbar am Unterteil der Drehhülse aufgehängten Speiseschurre, einer an letzterer angelenkten Betätigungsstange, welche durch die ringförmige Scheibe hindurch in die zylindrische Ringkammer hineingeführt ist, ersten Antriebsmitteln zum Erzeugen einer Drehbewegung der Drehhülse, der ringförmigen Scheibe, der Speiseschurre und der Betätigungsstange, als Ganzes, um die Ofenlängsachse und den Speisekanal, und zweiten Antriebsmitteln zum Schwenken der Speiseschurre um ihre horizontalen Aufhängungslager an der Drehhülse mittels der Betätigungsstange, wobei diese Schwenkung unabhängig von der durch die ersten Antriebsmittel erzeugten Bewegung erfolgen kann.

Die Beschickungsvorrichtungen mit einer drehbaren Schurre, deren Neigungswinkel einstellbar ist, sind inzwischen in den interessierten Kreisen wohl bekannt geworden. Der Erfolg dieses Beschickungssystems beruht einmal auf dem Umstand, dass damit die schon seit einiger Zeit von den herkömmlichen Glockenbeschikkungsvorrichtungen erreichten Leistungsgrenzen überschritten werden konnten, und zum andern, weil damit die Ofenbeschickung besser gesteuert werden kann und infolgedessen auch das Betriebsverhalten des Ofens.

Die Verstellung der Schurre geschieht im allgemeinen mittels zweier unabhängiger Motoren,derei Drehbewegung in geeigneter Weise in voneinander unabhängige Dreh- und Schwenkbewegungen der Schurre umgewandelt wird, wozu auf die Verwendung von Rädertrieben und Uebersetzungsgetrieben, insbesondere Differential-und Planetengetrieben zurückgegriffen wird. Diese Antriebsmecnanisjnen

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müssen so funktionieren, dass die Schurre jeden beliebigen Punkt des Schmelzbetts anvisieren kann, sodass das Füllgut nach einem ganz bestimmten Muster abgesetzt werden kann und damit eine optimale Nutzung des Ofens begünstigt wird.

Bei den zahlreichen Ausführungsarten dieser Beschikkungsvorrichtungen kann man im wesentlichen zwei Bautypen gemäss dem verwendeten Mechanismus zur Winke!veränderung der Schurre unterscheiden. Beim ersten Bautyp wird eine an der Schurre angelenkte Betätigungsstange verwendet, der eine auf und ab gehende Bewegung vermittelt wird, wodurch die Schurre um ihre horizontalen Aufhängungslager geschwenkt wird, während bei einem zweiten Bautyp in direkter Weise durch Drehbewegungen auf die Aufhängungswelle der Schurre eingewirkt wird.

Zum ersten Bautyp, entsprechend dem in der Einführung beschriebenen, gehören insbesondere die in den belgischen Patentschriften 754.067 und 805.858 beschriebenen Vorrichtungen. Als einer der Vorteile dieses Bautyps kann die verhältnismässig bescheidene Breite der ringförmigen Kammer gelten, in welcher sich die Betätigungsstange bewegt. Als einer der Nachteile dieses Bautyps muss die Komplexität der Mechanismen erwähnt werden, welche dazu nötig sind, der Drehbewegung der Betätigungsstange um den Speisekanal herum eine vertikale Translationsbewegung zur Erzeugung der Schurrenwinkelbewegung zu überlagern. Es sei erwähnt, dass bisher zu diesem ersten Bautyp schon die verschiedensten Mechanismen vorgeschlagen worden sind, sei es in Artikeln von Fachzeitschriften oder in der Form von Patenten oder Patentanmeldungen, jedoch wurde keine Vorrichtung dieser Art bisher tatsächlich hergestellt und verwendet, die Fachleute, avf diesem Gebiet haben vielmehr bis jetzt den Vorrichtungen des zweiten Bautyps den Vorzug gegeben.

Ein Ausführungsbeispiel dieses zweiten Bautyps ist im belgischen Patent 801.031 näher beschrieben. Bei der Vorrichtung nach diesem Patent geschieht die Winkelverstellung der Schurre mittels zweier Zahnradkästen, welche symmetrisch zueinander an den beiden Extremitäten der Schurrenaufhängungswelle in der Ringkammer um den vertikalen Speisekanal herum vorgesehen sind und um diesen Speisekanal herum rotieren. Diese Bauart ist übrigens

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die einzige, welche bisher tatsächlich bei zahlreichen Hochöfen angewandt wurde, insbesondere bei modernen Hochöfen grosser Leistung. Als einer der Vorteile dieser Bauart kann gelten, dass alle Bewegungen mittels Zahntrieben erzeugt und übertragen werden, d.h. mittels wirkungsvollen, einfachen und zuverlässigen Maschinenteilen,deren Kräfte symmetrisch _an der Schurre angreifen. Nachteilig ist allerdings, dass wegen der beiden um den Speisekanal herumfrotierenden Zahnradkästen die radiale Ausdehnung der Ringkammer, in welcher sie sich bewegen, ziemlich gross sein muss, wobei das gleiche natürlich für die radiale Ausdehnung der ringförmigen Scheibe gilt, welche die Kammer gegen das Ofeninnere abschirmt. Dies hat zur Folge, dass die der Ofenhitze ausgesetzte Fläche verhältnismässig gross ist, wodurch eine zusätzliche Kühlung der Kammer und der darin befindlichen Antriebsorgane mittels eines Kühlkreislaufs von gekühltem Inertgas notwendig wird. Wenn auch die Vorteile dieser Beschickungsvorrichtung ganz klar ihre Verwendung bei modernen Hochöfen grosser Leistung rechtfertigen, so bedeutet doch ihr Preis und der technische Aufwand eine gewisse Beeinträchtigung bei der Verwendung an Hochöfen mittlerer und kleiner Leistung.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Beschickungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, welche die Vorteile der beiden vorstehend beschriebenen Bautypen vereinigt, d.h. eine Beschickungsvorrichtung, deren Antriebsmechanismen aus nur wenigen Teilen bestehen und einfach und zuverlässig arbeiten, nur wenig Platz beanspruchen, eine zusätzliche Kühlung mittels Inertgas überflüssig machen und deren Gestehungspreis und technischer Aufwand die Vorrichtung dazu geeignet machen, sowohl Hochöfen kleiner als auch grosser Leistung damit ausrüsten zu können.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Beschickungsvorrichtung der eingangs erwähnten Gattung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angeführten Merkmale gelöst.

Das obere Element der Betätigungsstange besteht vorteilhafterweise aus einer Stellspindel, welche in das untere, hülsenförmige Element hineinragt.

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Die Wand des Speisekanals ist vorzugsweise doppelwandig ausgeführt, sodass eine ringförmige Kammer zum Hindurchleiten einer Kühlflüssigkeit gebildet wird. Ebenso kann die Wandung der Drehhülse als auch die ringförmige Scheibe doppelwandig sein, um einen Kühlkreislauf in denselben zu ermöglichen.

Die ersten und die zweiten Antriebsmittel begreifen in der Ringkammer je zwei aneinander liegende und koaxiale Zahnräder, montiert auf die Kammerwandung durchstossenden koaxialen Antriebswellen, wobei diese Zahnräder mit Zannkränzen zusammenwirken, welche um den Speisekanal herum angeordnet und in solcher Weise gelagert sind, dass sie unabhängig voneinander um den Kanal rotieren können, wobei ein Zahnkranz mit der Drehhülse eine mechanische Einheit bildet und der andere einen Zahntrieb bildet mit einem Zahnrad, welches der Schraubenspindel der teleskopartigen Betätigungsstange zugeordnet ist.

Da die einzelnen Betätigungsmittel in der Ringkammer übereinander angeordnet sind, kann die radiale Ausdehnung dieser Kammer auf ein Minimum beschränkt bleiben. Hieraus ergibt sich wiederum, dass die radiale Ausdehnung der unteren ringförmigen Scheibe, welche als thermische Abschirmung fungiert, auch nur sehr klein zu sein braucht, wodurch die der Ofenhitze ausgesetzte Fläche verhältnismässig beschränkt ist. Wenn dann noch berücksichtigt wird, dass darüber hinaus die Möglichkeit besteht, die Wärmestrahlung zum Innern der Ringkammer durch die Zirkulation eines Kühlmittels in der Wandung des Speisekanals und eventuell der Drehhülse und der ringförmigen Scheibe zu reduzieren, erübrigt sich das Einblasen von Kühlgas in das Innere dieser Kammer. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass die

Betätigungsstange teleskopisch ausgelegt ist und deshalb keine Auf- und Abbewegung mehr ausführt, sodass auch die Höhe der Ringkammer im Vergleich mit anderen bekannten Anlagen ebenfalls reduziert werden kann. Dies wirkt sich natürlich wiederum auf die Gesamthöhe der Anlage aus, was bekannterweise als grosser Vorzug anzusehen ist.

Ausfuhrungsneispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen, in welchen gleiche Teile mit den gleichen Referenzzahlen versehen sind, dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

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Figur 1, eine Gesamtansicht, teilweise im Schnitt, eines Hochofenkopfes mit der vorgeschlagenen Beschickungsvorrichtung ;

Figur 2, eine Draufsicht auf eine Anlage gemäss Figur 1, mit einem einzigen Füllbunker;

Figur 3, eine Draufsicht entsprechend derjenigen nach Figur 2, einer Anlage mit zwei Füllbunkern;

Figur 4, in schematischer Weise ein Ausgestaltungsbeispiel eines Speiseschurrenantriebsmechanismus;

Figur 5, die Teilansicht, im Schnitt, eines ersten Ausführungsbeispiels der Betätigungsstangenaufhängung;

Figur 6, die Aufhängung dieser Betätigungsstange in Richtung des Pfeils VI in Figur 5 gesehen;

Figur 7, einen Schnitt durch ein zweites Ausgestaltungsbeispiel der Betätigungsstangenaufhängung;

Figur 8, mittels einer Schnittdarstellung die Kühlmöglichkeiten für die verschiedenen Teile der Vorrichtung mit Hilfe von Kühlkanalisationen;

Figur 9, die Ansicht des Antriebsmotorblocks ausserhalb der Ringkammer.

In der nun folgenden Beschreibung wird insbesonders die Anwendung bei einem Hochofen herausgestellt. Es muss jedoch darauf hingewiesen werden, dass die Erfindung sich nicht nur auf diesen Ofentyp beschränkt, sondern bei anderen Arten von Schachtöfen ebenfalls Anwendung finden kann.

In Figur 1 bezieht die Referenz 12 sich auf den Kopf eines Hochofens, in der Fachsprache als Hochofengicht bezeichnet.

Die Beschickung des Ofens geschieht durch eine Beschikkungsvorrichtung 10 mit einem senkrechten Speisekanal 16 an den sich eine Speiseschurre 14 anschliesst. Diese Schurre 14 kann eine Drehbewegung um die senkrechte Achse des Ofens sowie eine Schwenkbewegung zwischen den in Vollinien und in Strichlinien dargestellten Stellungen ausführen mittels eines geeigneten Mechanismus, welcher in einer Ringkammer 18 untergebracht ist und von einem ausserhalb dieser Kammer 18 vorgesehenen Antriebsmotorblock 20 angetrieben wird. Das Füllgut wird einem oder mehreren Füllbunkern

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22 entnommen und fliesst, je nach Stellung einer Dosierklappe 24 am Auslauf dieser Füllbunker 22 durch ein Verbindungsrohr 26 und den Speisekanal 16 auf die Speiseschurre 14.

Die Figuren 2 und 3 zeigen, in schematischer Weise, Draufsichten auf eine Anlage gemäss Figur 1, mit nur einem Füllbunker 22, bzw. mit zwei Füllbunkern 22a und 22b. Sind zwei Füllbunker 22a und 22b vorgesehen, so werden dieselben vorzugsweise wie in Figur 3 angeordnet, d.h. dass ihre jeweiligen Zwischenrohre 26a und 26b V-förmig zueinander verlaufen. Die anderen Referenzzahlen in den Figuren 2 und 3 bezeichnen die gleichen Elemente wie in Figur 1.

Die Anordnung nach Figur 3 eignet sich besonders für Hochöfen grosser Leistung. Bei dieser Anordnung arbeiten die Füllbunker alternierend, wobei der eine in dem Zeitraum gefüllt wird wo der andere entleert wird.

Sowohl in der Anordnung nach Figur 2 als auch in derjenigen nach Figur 3 ist eine gute Zugänglichkeit zum Antriebsmechanismus der Speiseschurre 14 gegeben, insbesondere im Hinblick auf den Ausbau der Schurre. Mit Hilfe eines geeigneten, oberhalb des Ofens befindlichen Hebezeuges kann nämlich die ganze Beschickungsvorrichtung 10 entfernt werden, indem sie einfach von ihrem Sitz abgehoben wird, ohne dass dabei der oder die Füllbunker bei diesem Vorgang stören wurden.

Es ist natürlich ebenfalls möglich die Speiseschurre in herkömmlicher Weise durch eine nicht gezeigte Oeffnung im oberen konischen Teil des Hochofenkopfes zu demontieren, wenn die vorstehend vorgeschlagene Lösung nicht gewünscht wird, oder aus konstruktiven Gründen nicht möglich ist.

Was die Anordnung nach Figur 3 anbelangt, sei noch darauf hingewiesen, dass die Montage der beiden Füllbunker 22a und 22b direkt nebeneinander ausser der guten Zugänglichkeit zur Beschickungsvorrichtung 10 auch eine gute Zugänglichkeit zu den Füllbunkern selbst im Hinblick auf ihre Beschickung mittels eines Bandförderers, eines Becherwerkes oder Förderkübeln gewährleistet.

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Für die detaillierte Beschreibung des Stellmechanismus für die Speiseschurre 14 beziehe man sich gleichzeitig auf die Figuren 4 bis 7. Wie bei anderen Beschickungsvorrichtungen ist die Speiseschurre 14 mittels zweier Gelenke 32 an zwei Konsolen 30 aufgehängt,welche symmetrisch zueinander an einer um den vertikalen Speisekanal 16 herum angeordneten zylindrischen Drehhülse 28 vorgesehen sind. Bei einer Drehung dieser Drehhülse 28 dreht sich infolgedessen ebenfalls die Speiseschurre 14 um die Längsachse 0 des Ofens. Um sich um den Speisekanal 16 drehen zu können, ist die Drehhülse 28 mit ihrem oberen Teil, wie es im einzelnen aus Figur 7 zu ersehen ist, an einem ringförmigen Drehblock 24 befestigt, welch letzterer wiederum mittels einer Wälzlagerung 36 an dem durch die Wandung 38 der Beschickungsvorrichtung gebildeten festen Chassis gelagert ist. Der·Drehblock 34 und damit auch die Drehhülse 28 können sich infolgedessen frei um den Speisekanal 16 drehen, welch' letzterer ebenfalls am Chassis 38 befestigt ist. Zur Erzeugung einer Drehbewegung des Drehblocks 34 ist ein Zahnkranz 40 vorgesehen, welcher mit einem ersten Antriebsritzel 42 einen Zahntrieb bildet; das Antriebsritzel 42 sitzt auf einer Welle 44, welche in einer Lagerung der Wandung 38 der Beschickungsvorrichtung 10 gelagert ist.

Die zweite Bewegung der Speiseschurre 14, nämlich die Schwenkbewegung um die Gelenke 32 zwischen einer senkrechten Stellung (in Figur 4 in Vollinien gezeichnet) und einer abgewinkelten Beschickungsstellung (in Figur 4 mit Strichlinien gezeichnet) wird mittels einer Betätigungsstange 48 erzeugt, welche an einer Oese 50 am hinteren Teil der Schurre 14 angelenkt ist. Die Betätigungsstange 48 rotiert mitsamt der Drehhülse um den Speisekanal. Zu diesem Zweck ragt sie in die ringförmige Antriebskammer 18 hinein und zwar durch eine Oeffnung 52 in einer ringförmigen Scheibe 54, welche mit der Drehhülse 28 eine mechanische Einheit bildet und als thermische Abschirmung fungiert, um das Innere der Ringkammer 18 gegen die hohen, im Kopf des Hochofens herrschenden Temperaturen abzuschirmen. Um diesen Wärmeschutz so wirksam wie nur möglich zu gestalten, wird der Spalt zwischen der drehbaren Scheibe 44 und den festen Teilen, insbesondere der Wandung 38 der

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Beschickungsvorrichtung so klein gehalten wie dies nur immer möglich ist ohne die Drehbewegung der Scheibe 54 zu behindern.

Die Betätigungsstange 48 besteht aus zwei teleskopartigen Elementen, und zwar aus einem Element 56 in Gestalt einer Schraubenspindel,welche in ein unteres Element 58 in Gestalt einer Hülse hineinragt. Diese Hülse 58 weist eine Bronzemutter 60 auf, deren Innengewinde demjenigen der Schraubenspindel 56 entspricht, sodass eine Rotation letzterer, je nach Drehsinn, eine Aufwärts- oder Abwärtsbewegung der Hülse 58 hervorruft und damit eine entsprechende Schwenkung der Speiseschurre 14. Die Bronzemutter 60 ist mittels einem Ringflansch 62 (siehe Figuren 5 und 7), welcher auf die obere Extremität der Hülse 58 aufgeschraubt ist, mit dieser Hülse 58 aus hitzebeständigem Stahl verbunden. Diese zusammengesetzte Struktur der Betätigungsstange 48 ist vorteilhafter als ein einfacherer Aufbau mit einem Innengewinde an der Hülse 58, da die Notwendigkeit,diese letztere aus hitzebeständigem Stahl auszuführen es verunmöglicht, dass sie die gleichen günstigen Eigenschaften aufweisen kann wie die Bronzemutter 60.

Hierdurch wird auch die Demontage der Betätigungsstange 48 insbesondere die Trennung der Schraubenspindel 56 von der Hülse 58 erleichtert, da es nicht nötig ist diese beiden Elemente durch vollständiges Auseinanderschrauben voneinander zu lösen; hierzu braucht im Gegenteil nur der Ringflansch 62 von der Hülse 58 abgeschraubt zu werden.

Zur Erzeugung einer Drehbewegung der Schraubenspindel 56 um ihre Achse ist sie drehfest mit einem Zahnrad 64 verbunden, welches einen Zahntrieb bildet mit einer 66 der Verzahnungen eines doppeltverzahnten Zahnkranzes 70, dessen andere Verzahnung 68 einen Zahntrieb mit einem zweiten Ritzel 76 direkt neben dem Ritzel 42 bildet. Der Zahnkranz 70 ist mittels einer Wälzlagerung 72 im Drehblock 34 gelagert, welch letzterer mit den beiden Lagerungen 36 und 72 eine differentialähnliche Lagerung 73 bildet.

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Diese Lagerung 73, welche sehr kompakt ist und Differentialwirkung hat, ist eine der Besonderheiten der vorgeschlagenen Vorrichtung. In den bisher bekannt gewordenen Vorrichtungen wurde nämlich immer auf zwei nebeneinander liegende und getrennte Lagerungen zurückgegriffen, um unabhängige und überlagerte Bewegungen zu übertragen. Im Gegensatz hierzu erlaubt das vorgeschlagene Doppellager 73 eine merkliche Reduzierung nicht nur der Teilansicht und infolgedessen des GesteRungspreises, sondern auch des Platzbedarfes, insbesondere in der Höhe.

Das Ritzel 76 ist, wie auch das Ritzel 42, drehfest mit einer Antriebswelle 74 verbunden, welche koaxial im Innern der Hohlwelle 44 angeordnet ist. Die Bewegungsunabhängigkeit zwischen den Wellen 44 und 74 wird durch eine Lagerung 78 zwischen den Antriebswellen 44 und 74 bewerkstelligt. Diese beiden Wellen 44 und 74 werden unabhängig voneinander angetrieben, und zwar mittels des Antriebsmotorblocks 20 (siehe auch Figur 1), so, wie dies im einzelnen mit Bezug auf die Figur 9 beschrieben werden wird.

Um gleichzeitig mit der Aufhängung der Betätigungsstange 48 und ihrer Drehbewegung mit der Drehhülse 28 um die Ofenachse 0 eine unabhängige Drehbewegung der Schraubenspindel 56 um ihre eigene Längsachse zu ermöglichen, ist letztere mittels einer Lagerung 80 an der Drehhülse 28, bzw. am Drehblock 34, welcher mit der Drehhülse 28 eine mechanische Einheit bildet, aufgehängt. Eine solche Lagerung 80, an sich im Aufbau bekannt, kann ein die Aufhängung bildendes und deshalb in Bezug auf seine eigene Achse unbewegliches Lagergehäuse 82 begreifen ,einen mit der Schraubenspindel 56 und dem Zahnrad 64 eine mechanische Einheit bildenden Wellenzapfen 84, welcher sich im Lagergehäuse 82 drehen kann, sowie eine Wälzlagerkombination 86, welche im beschriebenen Beispiel aus einem Satz von zwei Kegelrollenlagern besteht, welcher sowohl die radialen als auch die axialen Kräfte abfangen kann (siehe Figuren S oder 7) .

Wie aus den Figuren 4 und 5 hervorgeht,beschreibt der Anlenkpunkt zwiscnen der Betätigungsstange 48 und der Speise- oder Verteilerschurre 14 eine Kreisbogen um die Schwenkachse der Schurre, wenn letztere zwischen ihren beiden Extremstellungen hin- und hergeschwenkt wird. Der diesem Kreisbogen entsprechende Zentriwinkel ist natürlich Funktion des maximalen Schwenkwinkels der Verteilerschurre 14. Damit diese Bewegung des Anlenkpunktes möglich ist,

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muss demnach die Betätigungsstange 48 um den entsprechenden Winkel in der von der Stange und der Ofenachse O gebildeten Ebene geschwenkt werden können. Die Grosse dieses Schwenkwinkels der Betätigungsstange 48 ist Funktion des Schurrenschwenkwinkels und der Stangenlänge. In Figur 5 sind die Schwenkwinkel der Schurre 14 und der Stange 48 mit Ύ bzw. /^ bezeichnet. In den Figuren 5 und 6 ist ein erstes Ausgestaltungsbeispiel einer Aufhängung gezeigt, welche diese Schwenkbewegung der Betätigungsstange 48 zulässt. Gemäss dieser Ausführung ist das Gehäuse 82 der Lagerung 81 in einem ü-förmigen Bügel 88 montiert, dessen freie Enden mittels Gelenken 90 und 92 am Drehblock 34 aufgehängt sind. Durch diese Aufhängung wird demnach eine Schwenkbewegung der Betätigungsstange 48 um eine durch die Gelenke 90 und 92 definierte Achse, welche parallel zur Schwenkachse der Verteilerschurre 14 verläuft, ermöglicht.

Da das Zahnrad 64 mit der Schraubenspindel 56 eine mechanische Einheit bildet, führt dieses Zahnrad ebenfalls eine Schwenkbewegung aus und muss deshalb, damit der Eingriff mit der Verzahnung 66 während der Schwenkbewegung korrekt bleibt, in der Schwenkebene bombiert sein, d.h. in einer durch die Achse des Zahnrads 64 und die Achse 0 des Ofens gebildeten Ebene. Der Krümmungsradius R dieser Verzahnung ist Funktion der Grosse des Winkels β und als Bedingung gilt, dass der diese Krümmung definierende Oeffnungswinkel, welcher in Figur 5 mit (X bezeichnet ist, grosser oder gleich gross wie der Winkel β sein muss.

Die in der Scheibe 54 vorgesehene Durchgangsöffnung 52 muss natürlich diese Schwenkbewegung der Betätigungsstange 48 zulassen, sodass ihre Form nicht kreisförmig ist, sondern in radialer Richtung in Bezug zur Ofenachse länglich.

In Figur 7 ist eine zweite Ausgestaltungsmöglichkeit einer Aufhängung gezeigt, welche Schwenkbewegungen der Betätigungsstange 48 ermöglicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Lagergehäuse 82 der Lagerung 80 starr, z.B. mittels einer Verschraubung, mit der Drehhülse verbunden, während das Zahnrad 64, welches mit dem Wellenzapfen 84 der Lagerung eine mechanische Einheit bildet, die Schraubenspindel 56 mittels eines Kardangelenks 94 trägt. Auf Grund der örtlichen Lage dieses Gelenks 94 hat, im Gegensatz

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zum Ausführungsbeispiel nach den Figuren 5 und 6, eine Schwenkbewegung der Betätigungsstange 48 keine Neigungsveränderung des Zahnrads 64 im Gefolge, sodass dessen Verzahnung gerade sein kann.

Die Arbeitsweise der Beschickungsvorrichtung ergibt sich aus den vorstehenden Ausführungen. Werden die beiden Zahnräder 42 und 76 synchron angetrieben, d.h. mit der gleichen Drehzahl, so drehen sich die Zahnkränze 40 und 68 ebenfalls mit gleicher Drehzahl, sodass die Lagerung 72 nicht operativ ist, während der Drehblock 34 mit den beiden Zahnkränzen 40 und 68 dank der Lagerung 36 rotieren kann. Bei einer solchen Bewegungsphase rotieren die Drehhülse 28, die Verteilerschurre 14, die Betätigungsstange 48, der Drehblock 34, die Zahnkränze 40 und und die Aufhängung der Betätigungsstange, sowie deren Zahnrad 64 als Ganzes um den Speisekanal, ohne dass dabei die Verzahnungen des Zahnrads 64 und des Zahnkranzes 66 relative Käiiimbawegungen . ausführen wurden. Infolgedessen dreht sich die Verteilerschurre 14 mit einem konstanten Neigungswinkel um die Längsachse 0 des Ofens, sodass bei einem solchen Bewegungsablauf das Füllgut kreisförmig auf dem Schmelzbett abgesetzt wird.

Drehen sich hingegen die beiden Zahnräder 42 und 76 mit unterschiedlichen Drehzahlen, so teilt sich dieser Drehzahlunterschied den Zahnkränzen 40 und 70 mit, sodass nunmehr die Lagerung 72 operativ wird. Die Relativbewegung zwischen dem Zahnkranz 70 und dem Drehblock 34 erzeugt jetzt relative iväniinbewegungen zwischen dem Zahnrad 64 und der Verzahnung 66, sodass die Schraubenspindel 56 um ihre eigene Achse in der einen oder der anderen Richtung in Umdrehung versetzt wird, je nachdem der Zahnkranz 70 in Bezug zum Zahnkranz 40 voreilt oder zurückbleibt. Bei diesem Bewegungsablauf wird eine Winke!verstellung der Verteilerschurre 14 hervorgerufen. Durch die richtige Wahl der Drehzahl der beiden Zahnräder 42 und 76 kann deshalb der Drehbewegung der Verteilerschurre 14 eine Schwenkbewegung überlagert werden, sodass z.B. das Füllgut spiralförmig auf dem Schmelzbett abgesetzt werden kann.

Es ist natürlich auch möglich, das Zahnrad 42 bei weiterrotierendem Zahnrad 76 zeitweilig anzuhalten, wodurch eine Winkelverstellung der Verteilerschurre bei gestoppter Rotation um die Hochofenachse 0 durchgeführt wird.

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Wie ersichtlich, ist die radiale Ausdehnung der Ringkammer 18 durch die Abmessungen des Drehblocks 34 und durch diejenigen der Zahnkränze 40 und 70 gegeben. Wenn auch die Abmessungen dieser Elemente in einem gewissen Masse Funktion der Abmessungen und der Leistung des Hochofens sind, so sind sie insgesamt gesehen doch verhältnismässig gering, woraus eine Ringkammer mit rechtbeschränkter radialer Ausdehnung resultiert.Hieraus ergibt sich wiederum eine nur geringe Breite der Ringscheibe 54, d.h. der Fläche, welche direkt der Ofenhitze ausgesetzt ist. Desweiteren kann der Einfluss der Wärmeeinstrahlung über den Speisekanal 16 auf ein Minimum reduziert werden, so wie dies bei der Beschreibung der Figur 8 des näheren auszuführen sein wird, da die Möglichkeit besteht, die Wandung dieses Speisekanals 16 zu kühlen. Um eine solche Kühlung vorzunehmen, genügt es, wie aus Figur 8 hervorgeht, eine doppelte Wandung 96, 98 vorzusehen, wodurch ein Hohlraum geschaffen wird für die Zirkulation einer Kühlflüssigkeit wie etwa Wasser. Die Durchführung dieser Kühlung bereitet keinerlei technische Schwierigkeiten, da der Speisekanal 16 ortsfest ist. In Figur 8 ist eine innere Auskleidung 102 des Speisekanals dargestellt. Diese Auskleidung 102 besteht aus einem Werkstoff mit guten Verschleisseigenschaften gegenüber den beim Herunterfallen des Füllguts entstehenden mechanischen Stössen, um die Seitenwand des Speisekanals 16 zu schützen und einen vorzeitigen Verschieiss zu verhindern.

Wenn die Betriebsverhältnisse des Ofens so gelagert wären, dass die reduzierte Oberfläche der Scheibe 54 in Verbindung mit der Wandkühlung des Speisekanals 16 noch nicht genügen würden um in der Ringkammer 18 eine ausreichend tiefe Temperatur aufrecht zu erhalten, so bietet die vorgeschlagene Beschickungsvorrichtung die Möglichkeit einer zusätzlichen Kühlung der am meisten der Hitze ausgesetzten Oberflächen, wie der Scheibe 54 und mindestens einem Teil der Drehhülse 28.

Aus Figur 8 geht eine mögliche Ausführung einer solchen Zusatzkühlung hervor. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Speisekanal 16 unter Zwischenschaltung eines Ringes 104, welcher mit einer Anzahl Ein- und Auslassöffnungen für eine Kühlflüssigkeit versehen ist, mit der Wandung 38 verbunden. Diese Ein- und Auslassöffnungen sind über den Umfang des Rings 104 in unterschiedlicher

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Anzahl je nach Volumen und notwendigem Durchsatz von Kühlflüssigkeit verteilt. Dieser Ring 104 hat eine innere Bohrung, in welcher sich eine Verlängerung 110 der Drehhülse 28 dreht. Die Ein- 106 und Auslasskanäle 108 münden in Ringnuten 112 und 114 in der Bohrung des Blocks 104, wo diese Ringnuten beidseits mit Dichtungen 116 zur Gewährleistung der Dichtheit beim Betrieb der Anlage versehen sind. Die Scheibe 54 ist doopelwandig 118, 120 ausgeführt wodurch ein Zwischenraum 122 für die Zirkulation einer Kühlflüssigkeit definiert ist. Die Kühlflüssigkeit wird dem Zwischenraum 122 mittels einer Leitung 124 zugeführt, welche die Verlängerung 110 der Drehhülse teilweise durchquert um auf dem Niveau der Ringnute 112 zu münden. Eine ähnliche Leitung, welche nur teilweise dargestellt und mit der Referenz 128 versehen ist, erlaubt das Herausführen der Kühlflüssigkeit durch die Ringnut 114. Es ist natürlich möglich, den Hohlraum 122 in der Scheibe 54 mittels Zwischenwänden in Abteile geeigneter Form zu unterteilen, z.B. spiralförmig, um auf diese Weise eine Zwangsführung der Kühlflüssigkeit durch den gesamten Hohlraum 122 zu erzielen.

Die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit im Kühlsystem der Scheibe 54 und/oder die Temperatur dieser Flüssigkeit werden vorzugsweise in Abhängigkeit vom Kühlbedarf geregelt. Die einfachste Methode besteht darin, die Arbeitsweise dieses Kühlsystems in an sich bekannter Weise mittels Thermostaten und Thermoelementen zu steuern und damit das Kühlsystem zu automatisieren zwecks Aufrechterhaltung einer mehr oder weniger konstanten Temperatur in der Kammer 18. Dieses Kühlsystem gestattet es, in Verbindung mit der verhältnismässig kleinen Oberfläche der Scheibe 54 und dank dem besonderen Konzept des Verteilerschurrenantriebsmechanismus, auf die Kühlung des Innern der Kammer 18 mittels eines Inertkühlgases zu verzichten.

Es muss jedoch hinzugefügt werden, dass sogar die Kühlung der Scheibe 54 nur eine aussergewöhnliche Massnahme darstellt und die Ausführung nach Figur 8 nur deswegen gezeigt wurde, um die Möglichkeit einer Kühlung der Scheibe 54 zu illustrieren, wenn eine solche Kühlung ausnahmsweise notwendig sein sollte. In diesem Zusammenhang kann auch auf den günstigen Einfluss eines Kühlringes 128 hingewiesen werden, welcher auf der Höhe der Scheibe 54 an der

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Wandung der Ringkammer 18 befestigt ist. Dieser Ring 128 ermöglicht es nämlich, die radiale Ausdehnung der beweglichen Teile, insbesondere der Scheibe 54 auf ein Minimum zu reduzieren, und zwar auf Kosten der ortsfesten Teile, insbesondere des Rings 128, dessen Kühlung keinerlei technisches Problem stellt,da im hohlen Innenraum des Rings auf einfache Weise eine Kühlflüssigkeit zirkulieren gelassen werden kann. Der Querschnitt dieses Kühlrings 128 ist vorzugsweise dreieckförmig, wie aus Figur 8 hervorgeht, um ein Heruntergleiten der Staubablagerungen gegen das Ofeninnere zu begünstigen. Es ist desweiteren möglich, eine höhenveränderliche Befestigung des Rings 128 vorzusehen, wodurch die Breite des Spaltes zwischen der Scheibe 54 und diesem Ring 128 nach Belieben eingestellt werden kann.

Die Schmierung der verschiedenen im Innern der Ringkammer 18 befindlichen Teile kann in an sich bekannter Weise automatisch und periodisch oder kontinuierlich erfolgen. Es ist insbesondere möglich, an der Drehhülse 28 einen Fettbehälter mit einer mechanischen Kolbenpumpe vorzusehen, welche automatisch vom Zahnkranz betätigt werden könnte. Es ist ebenfalls möglich, einen Fettvorrat im unteren Teil der Hülse 58 vorzusehen und die untere Extremität der Schraubenspindel 56 in der Form eines Kolbens auszuführen, wodurch jedesmal eine bestimmte Menge Fett durch einen hierfür im Innern dieser Schraubenspindel 56 vorgesehenen Kanal herausgedrückt wird, wenn die Schraubenspindel bis auf den Boden der Hülse 58 eingeführt wird.

Die Figur 9 zeigt in schematischer Weise eine Ausgestaltung eines Antriebsblocks 20 zum unabhängigen Antrieb der beiden Zahnräder 42 und 76. Ein erstes Antriebssystem, im wesentlichen bestehend aus einem (nicht gezeigten) Motor und einem Schneckengetriebe 130 besorgt den direkten Antrieb der Welle mit dem Zahnrad 42 zum Erzeugen einer Drehbewegung der Drehhülse 28 und der Verteilerschurre 14 um die senkrechte Achse 0. Ein zweites Antriebssystem, bestehend aus einem zweiten elektrischen Motor 132, welcher rat einem Getriebegehäuse 134 eine mechanische Einheit bildet und oberhalb des Antriebssystems 130 montiert ist, ist durch eine Stopfbüchse 138 hindurch mit der vom Schneckentrieb

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130 angetriebenen Welle 44 verbunden. Die Stromzufuhr zum rotierenden Gehäuse des Motors 132 erfolgt über Schleifkontakte 140. Die Ausgangswelle 142 des Motors 132 ragt über eine Stopfbüchse 144 in das Innere des Getriebegehäuses 134 hinein und treibt dort einen doppelten, ins langsame übersetzten Zahnradtrieb an, wodurch die gewünschte Drehzahl erreicht wird. Das letzte Zahnrad des doppelten Zahnradtriebes sitzt auf der Welle 74 und treibt demnach direkt das Zahnrad 76 an, welches die Schwenkbewegung der Verteilerschurre 14 erzeugt. Es sei bemerkt, dass sowohl das Getriebegehäuse 134 als auch dasjenige des Schneckentriebes 130 ein Oelbad zur Gewährleistung einer guten Schmierung enthalten können.

Wenn im Betrieb der Schneckentrieb 130 operativ ist, der Motor 132 jedoch nicht über die Kontakte 140 betätigt wird, so rotiert der Antriebsblock 132, der Getriebekasten 134 sowie die beiden Wellen 44 und 74 und die Zahnräder 42 und 76 als Ganzes um die vertikale Achse, wodurch die beiden Zahnräder 42 und 76 die gleiche Drehzahl haben und damit die Speiseschurre 14 bei konstanter Neigung um die Längsachse 0 des Hochofens antreiben. Dieser Drehung des ganzen Antriebsblocks kann jedoch die Steuerung für die Neigungseinstellung der Speiseschurre überlagert werden, indem der Motor 132 betätigt und über den Zahnradtrieb im Getriebegehäuse 134 die Welle 74 in der einen oder anderen Richtung gedreht wird, wodurch der Synchronlauf der Zahnräder 76 und 42 gestört wird.

Es ist ebenfalls möglich, die Neigung der Verteilerschurre 14 zu verändern, ohne dass die Schurre dabei eine Rotation um die Ofenlängsachse ausführt, indem einfach nur der Motor 132 betätigt wird, während das Schneckengetriebe 130 ausser Betrieb ist, sodass nur das Zahnrad 76 rotiert.

Die Referenzzahl 146 bezieht sich auf eine Simulationsund Reproduktionsrichtung der Winkelverstellbewegungen der Verteilerschurre und fusst auf der Erfassung der effektiv vom Motor 132 ausgeführten Umdrehungen. Dieses Simulationssystem kann z.B. aus einem miniariturisierten Satz von Differential-und Planetengetrieben bestehen, um die tatsächliche Anzahl der Umdrehungen des Motors 132 wiederzugeben. Die auf diese Weise erhaltenen

0R!3^;-iAL INFECTED 030009/0649

Bewegungen werden einer Vorrichtung 148 zugeführt, welche der üeberwachung und Steuerung, entweder automatisch oder auch nicht, der Verteilerschurre ewegungen dient. Diese Vorrichtung 148 kann natürlich auch die Bedienungsperson dauernd über die genaue Winkelstellung der Verteilerschurre informieren.

Es ist ebenfalls möglich, die Rotationsbewegung der Verteilerschurre um die senkrechte Ofenachse zu reproduzieren. Hierfür braucht nur ein zweites Simulations- und Reproduktionssystem vorgesehen zu werden, welches die Umdrehungen der Welle 44 wiedergibt. Dieses zweite System (nicht dargestellt) kann direkt dem Schneckentrieb 130 zugeordnet werden, oder einer Ausgangswelle 147 der ersten Vorrichtung 146.

Ein Anschlag 136 verhindert eine Rotation der stillstehenden Kontakte der Stromzufuhr 140 und der Vorrichtungen 140/146 und während der Rotation des Motors 132 und des Getriebekastens 134.

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Claims

Patentansprüche

1. Beschickungsvorrichtung für Schachtöfen, mit einem ortsfesten, senkrecht in der Hochofenmitte angeordneten Speisekanal (16), einer koaxial zu diesem Speisekanal (16) angeordneten Drehhülse (28), einer ortsfesten, im wesentlichen zylindrischen und ausserhalb der Drehhülse (28) koaxial mit dieser vorgesehenen Wandung (38), welche zusammen mit der Drehhülse (28) eine zylindrische Ringkammer (18) definiert, wobei letztere mittels einer ringförmigen, mit der Drehhülse (28) eine mechanische Einheit bildenden Scheibe (54) gegen das Ofeninnere abgeschlossen, jedoch nicht abgedichtet ist, einer schwenkbar am Unterteil der Drehhülse (28) aufgehängten Verteilerschurre (14), einer an letzterer angelenkten Betätigungsstange (48), welche durch die ringförmige Scheibe (54) hindurch in die zylindrische Ringkammer (18) hineingeführt ist, ersten Antriebsmitteln zum Erzeugen einer Drehbewegung der Drehhülse (28) der ringförmigen Scheibe (54), der Verteilerschurre (14) und der Betätitungsstange (48) als Ganzes, um die Ofenlängsachse O und den Speisekanal (16), und zweiten Antriebsmitteln zum Schwenken der Verteilerschurre (14) um ihre horizontalen Aufhängungslager (32) an der Drehhülse (28) mittels der Betätigungsstange (48), wobei diese Schwenkung unabhängig von der durch die ersten Antriebsmittel erzeugten Bewegung erfolgen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsstange (48) aus zwei teleskopartigen Elementen (56, 58) besteht, wobei das obere Element (56) mittels eines Getriebes (90/92, 94) an der Drehscheibe (28) aufgehängt ist, und dass Mittel vorgesehen sind um mit Hilfe der zweiten Antriebsmittel die Betätigungsstange (48) in ihrer Länge zu verändern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Element (56) der Betätigungsstange (48) aus einer Schraubenspindel (56) besteht, welche in das hülsenförmige untere Element (58) hineinragt.

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3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Antriebsmittel in der__.Ringkammer (18) zwei nebeneinander liegende und koaxiale Zahnräder (42 bzw. 76) begreifen, welche auf die Wandung (3 8) der Kammer^ (18) durchstossenden, koaxialen Antriebswellen (44, 74) montiert sind, wobei diese Zahnräder (42, 76) mit zwei Zahnkränzen (40, bzw. 58) zusammenwirken, welche den Speisekanal (16) umschliessen und in einer Lagerung (73) solcherart montiert sind, dass sie unabhängig voneinander um den Kanal (16) rotieren können, wobei einer(40) dieser Zahnkränze mit der Drehhülse (28) eine mechanische Einheit bildet,und der andere (68) einen Zahntrieb zusammen mit einem Zahnrad (64), welches der Schraubenspindel (56) der teleskopartigen Betätigungsstange (48) zugeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeicnnet, dass die Lagerung (73) eine Mehrfachlagerung mit Differentialwirkung ist und einen Drehring (34), ein inneres Lager (36), welches diesen Drehring (34) an der festen Wand (38) der Kammer (18) lagert, und ein Aussenlager (72) zwischen dem Drehring (34) und dem Zahnkranz (68) für die Betätigung der Betätigungsstange/ (48) begreift, wobei der andere Zahnkranz (40) am Drehring (34) befestigt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Bronzemutter (60), deren Innengewinde dem Aussengewinde der Schraubenspindel (56) entspricht/und welche mittels eines Ringflansche (62) lösbar an der oberen Extremität der Hülse (58) befestigt ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gelenkige Aufhängung (90/92) zwischen der Betätigungsstange (48) und der Drehhülse (28) solcherart ausgelegt ist, dass eine Schwenkung der Betätigungsstange (48) in radialer Richtung in Bezug zur Achse des Speisekanals (16) möglich ist, dass das der Schraubenspindel (56) zugeordnete Zahnrad (64) starr mit dieser verbunden ist und eine konvex gewölbte Verzahnung aufweist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet/ dass die gelenkige Aufhängung der Schraubenspindel (56) mittels eines Kardanuniversalgelenks(94) realisiert ist, welches zwischen die Schraubenspindel (56) und das Zahnrad (64) eingefügt ist, wobei das Zahnrad (64) mittels eines Lagers(80) an der Drehhülse (28) gelagert ist.

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8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch

gekennzeichnet, dass der Speisekanal (16) doppelwandig ausgeführt

ist, wodurch ein Zwischenraum (100) für die Zirkulation einer Kühlflüssigkeit gegeben ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Scheibe (54) doppelwandig ausgeführt ist, wodurch ein Hohlraum (122) zum Anschluss an ein Kühlsystem definiert ist, in welchem die Flüssigkeitszirkulation mittels Leitungen (124, 126) erfolgt, welche teilweise die Drehhülse (28) und die Drehverbindungen zwischen letzterer und der festen Wandung (104/38) durchqueren.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Kühlring (128) mit dreieckförmigem Querschnitt, welcher auf der Höhe der Ringscheibe (54) an der Aussenwand (38) der Ringkammer (18) befestigt ist.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Antriebsblock (2o) ausserhalb der Ringkammer (18), begreifend einen ersten, die Antriebswelle (44) des Zahnrads (42) der ersten Antriebsmittel direkt antreibenden Motor, einen zweiten Motor (132), dessen Gehäuse mit einem Zahnradgetriebegehäuse (134) und der Antriebswelle (44) des Zahnrads (42) eine mechanische Einheit bildet, wobei der Rotor (142) des zweiten Motors (132) über die Zahnradgetriebe im Zahnradgetriebekasten (134) mit der Antriebswelle (74) des zweiten Zahnrads (76) verbunden ist, sowie ein elektrisches Anschlussystem mit Schleifkontakten (140) zur Betätigung des zweiten Motors (132) unabhängig vom ersten Motor.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Speisekanal (16) durch eine schräge Verbindungsleitung (26) mit einem Füllbunker (22) verbunden ist, welcher in Bezug zur senkrechten Achse 0 des Speisekanals (16) seitlich versetzt ist.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Speisekanal (16) durch zwei V-förmig angeordnete Verbindungsleitungen (2 6a, 26b) mit zwei Füllbunkern (22a, 22b) verbunden ist, welche letztere in Bezug zur senkrechten Achse 0 des Speisekanals (16) seitlich versetzt sind und sich in Bezug auf einer durch diese vertikale Achse 0 gehenden Ebene auf ein und derselben Seite dieser letzteren befinden.

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