-
Titel: Antriebsvorrichtung für den Schieberverschluß
-
eines metallurgischen Gefäßes.
-
Antriebsvorrichtung für den Schieberverschluss eines metallurgischen
Gefässes Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für den Schieberverschluss
eines metallurgischen Gefässes nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
-
Die Schieberverschlüsse von Giesspfannen sind vielfach mit Ausgusshülsen
oder Tauchrohren ausgestattet, die mit dem Schieber mitbewegt werden. Daneben ist
auch schon ein Schieberverschluss für einen SM-Ofen vorgeschlagen worden, welcher
eine mitbewegte Abstichrinne aufweist.
-
Sowohl bei Regelschiebern wie bei Absperrschiebern sind die Antriebsvorrichtungen
so ausgelegt, dass der volle Hub in einer kurzen Zeit zurückgelegt werden kann.
-
Aus der Betätigung des Schiebers resultieren dabei an den für die
Uebertragung der Reaktionskräfte verantwortlichen Teilen des Schiebergehäuses bzw.
seiner Befestigung vergleichsweise hohe Belastungen. Insbesondere dort, wo ausserhalb
der Schieberebene Massenkräfte wirksam sind, wie beispielsweise im Fall einer mitbewegten
Abstichrinne, kann die Betätigung des Schiebers zu einer Beschädigung oder gar zu
einer Zerstörung des Schieberverschlusses führen.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun die Schaffung einer Antriebsvorrichtung,
welche in der Lage ist, auch bei kurzen Schliess- bzw. Offnungszeiten Beschädigungen
des Schieberverschlusses zu vermeiden.
-
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichens
von Anspruch 1 gelöst. Die Begrenzung der Beschleunigung sowohl beim Anfahren wie
beim Stillsetzen des Schiebers und zwar gleichgültig, ob in einer Endstellung oder
in einer Zwiscenstellung, gestattet sowohl die am Schiebergehäuse wie auch die am
Schieber oder die an den am Schieber befestigten Teilen auftretenden Belastungen
zu beherrschen.
-
Nachfolgend ist eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemässen
Antriebsvorrichtung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Fig. 1, einen Ausschnitt
des Hydraulikschemas der Antriebsvorrichtung und eine vereinfachte Darstellung eines
Schieberverschlusses mit Auslaufrinne, Fig. 2, einen Schnitt durch einen Teil des
HauFtsteuerventils, Fig. 3, eine Endlagendämpfung der Zylinder-Koleneinheit im Schnitt.
-
Ein allgemein mit 4 bezeichneter Schieberverschluss ist am Ende des
Abstichkanals 5 eines metallurgischen Gefässes 6, zum Beispiel eines SM-Ofens, lösbar
befestigt.
-
Der in offener Stellung dargestellte Schieberverschluss 4 umfasst
im wesentlichen ein Gehäuse 7, eine darin
eingebettete, feuerfeste
Bodenplatte 8 und den eigEntlichen Schieber 9, der seinerseits eine feuerfeste Schieberplatte
10 beinhaltet. Am Schiebergehäuse 7 ist eine einer Antriebsvorrichtung zugehörige
Zylinderkolbeneinheit 11 befestigt, die mit dem Schieber 9 in Antriebsverbindung
steht. Durch eine sinngemässe Bewegung des Schiebers 9 mittels der Zylinder-Kolbencinheit
11 kann der Abstichkanal 5 ganz oder teilweise verschlossen werden. Die Schliessbewegung
muss instesondere dann, wenn ein schlackenfreier Abstich erreicht werden soll, schnellstmöglich
erfolgen.
-
Figur 1 zeigt ausserdem eine als Verlängerung des S.bstichkanals 5
dienende Abstichrinne 12, die einerseits an der Stirnseite 13 des Schiebers 9 und
andererseits über Schenkel 14 an einer Konsole 15 befestigt ist.
-
Die Konsole 15 ist an einem im Gehäuse 7 geführten Gleitführungsstück
17 befestigt, welches kraftübertragend zwischen einer Kolbenstange 16, der Zylinder
Kolbeneinheit 11 und dem Schieber 9 eingeschaltet ist.
-
Der Hubantrieb hat also nicht nur die Reibungskräffe, die in den Gleitführungen
(nicht gezeigt) und zwischen den Dichtflächen der Bodenplatte 8 und der Schiebiplatte
10 auftreten, zu überwinden, sondern darübelhinaus auch bedeutende Massenkräfte
beim Mitbewegt der Abstichrinne 12.
-
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, umfasst die Antriebsvorrichtung weiterhin
ein allgemein mit 20 bezeichnetes, hydraulisch vorgesteuertes 4/3-Wege-Schieberventil
mit Federzentrierung. Dieses Wegeventil enthält neben einem elektromagnetisch betätigten
Vorsteuerventil 21, einer Zwischenplatte 22 mit zwei Paaren Drosselventilen 4, 26
und 23, 25 sowie vier Rückschlagventilen 27 ein Hauptventil 28 (siehe auch Fig.
2). Im Zusammenwiren
mit einem Mengenregelventil 29 arbeitet das
Wegeventil 20 lastunabhängig, d.h. die Durchflussmenge behält den eingestellten
Wert unabhängig von dem im System herrschenden Druck bei. Ein nicht gezeigtes Pumpenaggregat,
das nebs-t Pumpe, El.-Motor und Tank Einrichtungen für Druckbegrenzung, Temperaturkontrolle
und Filtrierung des Mediums, sowie gegebenenfalls Druckspeicher beinhaltet, schliesst
an den beiden Anschlusspunkten P und T an.
-
Im Gegensatz zu einem Hubantrieb mit durchgehender Kolbenstange erfordert
die dargestellte Zylinder-Kolbeneinheit 11 infolge der unterschiedlichen Kolbenflächen
auch unterschiedliche Mengenströme zur Erreichung gleicher Geschwindigkeiten in
beiden Bewegungsrichtungen.
-
Der Steuerkolben 30 des Hauptventils 28 (Fig. 2) ist in einer Zwischenposition
zwischen Mittelstellung und der rechtsseitigen Endstellung dargestellt. Um eine
lineare Zunahme des Mengenstromes zwischen Null und dem erforderlichen Maximum über
den gesamten, durch "s" nach einer Seite aus der Mittellage repräsentierten Schaltweg
zu erreichen, ist die betreffende Steuerkante 31 am Steuerkolben 30 angeschrägt.
Dasselbe trifft für die Steuerkante 32 zu, die innerhalb eines gleichlangen Schaltweges,
aber aus der Mittellage in Richtung zur anderen Seite, die lineare Zunahme des Mengenstromes
bis zu dessen erforderlichen Maximum gewänrleistet. Die Anschrägungen 31, 32 sind
also nach Massgabe des jeweiligen maximalen Mengenstromes unterschiedlich.
-
Diese Massnahme bewirkt nn im Zusammenhang mit der nachfolgend beschriebenen
Wirkungsweise der Drossel-
ventile 23, 25 und 24, 26 (Fig. 1), dass
das Wegeventil 20 wie ein Proportionalventil arbeitet, allerdings ohne dass die
aufwendigen Massnahmen zur Erzeugung eines variablen Eingangssignal-Stromes, wie
er zur Steuerung herkömmlicher Proportionalventile erforderlich ist, notwendig wären.
-
Die Steuerölleitungen 40, 41 zur Schaltung des Hauptventils 28 in
die gewünschte Schaltstellung sind aufgeteilt in je zwei Leitungsstränge, in denen
nebst in Serie angeordneten Rückschlagventilen 27 Paare von Drosselventilen 23,
25 und 24, 26 eingebaut sind. Die Rückschlagventile 27 weisen, auf die jeweilige
Steuerleitung bezogen, entgegengesetzte Durchflussrichtungen auf. Mit Hilfe der
Drosselventile werden die Schaltzeiten des Hauptventils eingestellt. Diese Schaltzeiten
sollen, auf Grund der vorausstehend beschriebenen, mengenmässig proportionalen Arbeitsweise
des Hauptventils gleich lang sein, um die gewünschten einheitlichen Beschleunigungs-
und Verzögerungswerte beim Anfahren und Abbremsen der bewegten Massen des Schieberverschlusses
zu erreichen. Bei der Einstellung der Drosselquerschnitte ist dem Umstand Rechnung
zu tragen, dass in jeweils zwei Schaltrichtungen unterschiedliche Verstellkräfte
nötig sind, um den Steuerkolben 30 zu bewegen. Aus der Mittelstellung in Richtung
auf die eine oder andere der beiden Endstellungen muss der Steueröldruck die zentrierende
Kraft einer der Federn (33 in Fig. 2) überwinden. Umgekehrt, nämlich von einer der
Endstellungen zur Mittelstellung wird der Steuerkolben 30 allein von der Federkraft
verschoben, wobei auch das Steueröl der Gegenseite zum Tank (Leitung T) zurückverdrängt
werden muss. Gemäss Fig. 1 werden die Drosselventile 26 und 23 zur Drosselung der
zufliessenden und die Drosselventile
24, 25 zur Drosselung des abfliessenden
Steueröls verwendet. Mit der Einstellung der Schaltzeit wird also direkter Einfluss
genommen auf das Beschleunigungs- und Verzögerungsverhalten des Hubantriebes.
-
Zur Abbremsung des Hubantriebes im Bereich der beiden Endlagen könnte
um die Verzögerung vor den tatsächlichen Endlagen einzuleiten, je ein elektrischer
Endschalter angeordnet sein, welche zwecks Schaltung des Hauptventils 28 in den
Steuerkreis des Vorsteuerventils 21 eingreifen.
-
Als beispielhafte Lösung dieses Problems wird jedoch einer Endlagendämpfung
gemäss Fig. 3 der Vorzug gegeben, weil diese keinen steuerungstechnischen Aufwand
erfordert.
-
Der im Zylinder 40 der Zylinder-Kolbeneinheit 11 dichtend geführte
Kolben 41 bewegt sich in Richtung der Pfeile 42 zur hinteren Endlage. Das Hydraulikmedium
(Pfeil 43) wird aus dem Zylinder verdrängt. In einem endnahen Bereich des Kolbenweges
(strichpunktierte Linie 44) überschneidet der Dämpfungskolben 45 die Dichtkante
46 des Dämpfungszylinders 47 und bildet dort einen Ringspalt, der infolge der Konizität
des Dämpfungskolbens 45 mit fortschreitender Annäherung an die Endlage immer enger
wird. Die Abbremsung erfolgt also progressiv und nicht schlagartig, wie dies bei
einem zylindrischen Dämpfungskolben der Fall wäre.
-
Ein Teil des in der Ringkammer 48 eingeschlossenen Hydraulikmediums
fliesst nicht durch den erwähnten Ringspalt, sondern über die Drossel 49 ab, was
einer idealen Ergänzung der Drosselwirkung des Ringspaltes gleichkommt. Um den Kolben
41 aus seiner Endlage entgegen die Richtungspfeile 42 und unter Beaufschlagung der
vollen Kolbenfläche bewegen zu können, wird die
Ringkammer 48 über
die interne Leitung 49 und das Rückschlagventil 50 ebenfalls mit Druckmedium gefüllt.
Eine in gleicher Weise funktionierende Endlagen-Dämpfungseinrichtung befindet sich
auf der Kolbenstangenseite der Zylinder-Kolbeneinheit.