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Vorrichtung zur Handhabung von Rohren für den
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Durchgang einer Schmelze bei hoher Temperatur Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung, welche einer Einrichtung zur Handhabung eines ersten
Rohres aus einem feuerfesten Material oder feuerfesten Isoliermaterial zugeordnet
ist, wobei das Rohr mit dem Ende eines zweiten Rohres in Kontakt bringbar ist, welches
aus einem ähnlichen Material wie demjenigen des ersten Rohres besteht, um eine Schmelze
bei hoher Temperatur durch die im wesentlichen miteinander fluchtenden Rohre hindurchzulassen.
Die Vorrichtung umfaßt zwei Ringe, von denen der eine an der erwähnten Einrichtung
angebracht ist, während der andere dem ersten Rohr zugeordnet ist. Die Ringe können
sich gegeneinander und gegen die Achse der Rohre zumindest in Umfangsrichtung verlagern.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere für das Hüttenwesen
bestimmt, wo die Qualitätsanforderungen es notwendig machen, die Strahlen des flüssigen
Metalls vor jedem Kontakt mit der Luft zu schützen.
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Die Vorrichtung wird mit Vorteil bei einer Stranggußanlage (Fig.
1) eingesetzt, worin das geschmolzene Metall, wie zum Beispiel Stahl, unter Luftabschluß
aus einer Pfanne 1 in einen Verteiler 2 fließt und worin das Ende 3 des vorerwähnten
ersten Rohres aus feuerfestem Material sich mit dem Ende 5 des vorerwähnten zweiten
Rohres 6 zusammenfügt, welches ebenfalls aus feuerfestem Material besteht und die
Eingußdüse des Schieberventils 7 bildet, welches zum öffnen und Schließen der die
metallische Schmelze enthaltenden Pfanne 1 dient, um das Niveau in dem Verteiler
2 im wesentlichen konstant zu halten.
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Das Rohr 4 kann gehandhabt werden, um es an seine Stelle zu bringen,
um cs zu ersetzen, aber auch bei einem Gießzwischenfall wie einem Verschluß des
Rohres. Hierzu dient eine Einrichtung 8 mit einem schwenkbaren Arm, der einerseits
zum Entfernen des Rohres 4 aus der vorerwähnten Pfanne, dem Verteiler 2 und dem
Rohr 6 und andererseits zur Herbeiführung der Verbindung der Rohre 4 und 6 dient,
wenn das Rohr 4 in die Verlängerung des Rohres 6 gebracht worden ist.
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Bisher wurde zur Handhabung-des Rohres 4 ein einziger an der Einrichtung
8 vorgesehener Ring verwendet, der das Rohr 4 unterstützte und an der an letzterem
vorgesehenen Ausweitung 9 zur Anlage kam. Da das Rohr 6 (Einlaufdüse) den durch
das Ventil 7 aufgeprägten Bewegungen beim Öffnen und Schließen der Pfanne 1 folgt,
die je nach dem vorhandenen Ventil Translations- oder Rotationsbewegungen sind,
zwingt das Rohr 6 das Rohr 4 zu einer Drehung um seine Achse sofern die Verbindung
zwischen den beiden Rohren durch die Schwenkarmeinrichtung 8 hergestellt ist, wobei
die Rotation des Rohres 4 bei der Verwendung eines Drehschieberventils 7 sehr wichtig
ist.
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Eine solche Vorrichtung mit einem einzigen Ring weist den schwerwiegenden
Nachteil auf, an den Rohren 4 und 6 wegen des bei der Betätigung des Ventils 7 zwischen
den Rohren auftretenden Drehmoments Brüche zu verursachen, was eine
schwerwiegende
Gefährdung des Bedienungspersonals der Anlage mit sich bringt und die Dichtheit
der Rohrvcrbindung zerstört, wodurch die Metallschmelze der Luft ausgesetzt wird
und in ihrer Qualität beeinträchtigt werden kann.
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Um diesem Nachteil abzuhelfen, ist erwogen worden, eine Vor1-icl1tllng
mit zwei ineinander eingreifenden und gogeneìnander drehbaren Ringen 10 und 11 zu
verwirklichen, wobei der Ring 10 an der Einrichtung 8 sitzt, während der Ring 11
das Rohr 4 an seiner Ausweitung 9 unterstützt.
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Obwohl die Montage der Ringe 10 und 11 mit einem gewissen Spiel vorgenommen
wird, welches eine Umfangsausdehnung des Ringes 11 zuläßt, wurde jedoch festgestellt,
daß im Betrieb der Anlage die Ringe 10 und 11 sich gegeneinander nur sehr schwer
verlagern lassen oder gar aneinander festsitzen; daraus resultiert ein Drehmoment
zwischen den Rohren und ein möglicher Bruch derselben.
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Um diesem neuen Problem beizukommen, ist bereits erwogen worden,
zur Verminderung der Reibung zwischen den Ringen 10 und 11 di.e miteinander in BerUbnn
sLebnden Oberflächen mit wärmebeständigen Schmiermitteln zu schmieren. Dieser Gedanke
hat indessen keinerlei brauchbares Resultat gebracht, da angesichts der sehr hohen
Betriebstemperaturen die Schmiermittel flüssig werden, zwischen den Ringen entweichen
und schließlich verbrennen.
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Es ist zur Gewährleistung der freien Beweglichkeit zwischen den Ringen
10 und 11 auch schon versucht worden, zumindest den Ring 11 aus einem reibungsmindernden
Material wie Bronze oder Guß herzustellen. Diese Maßnahme hat keine Lösung gebracht,
da die Reibung in Anbetracht der hohen auf die in Berührung stehenden Flächen der
Ringe ausgeübten Drücke sehr hoch blieb und eine gegenseitige Blockierung der Ringe
hervorrief.
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Atich Wälzlager zwischen den in Beruhrung stehenden Flächen der Ringe
10 und 11 sind probiert worden. Diese Lösung hat sich ebenfalls als unwirksam erwiesen
und zu Brüchen der Rohre geführt, weil die Wälzlager wegen der Ansammlung von Staub
zwischen den Wälzkörpern blockierten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteilen abzuhelfen
und eine Vorrichtung mit zwei Ringen 10 und 11 zu schaffen, bei der jedes Risiko
einer Reibung zwischen den Ringen ausgeschaltet ist, wodurch auch das Risiko eines
Bruches der Rohre 4 und 6 und eines Dichtigkeitsverlustes zwischen ihnen entfällt
und infolgedessen eine erheblich erhöhte Sicherheit für das Bedienungspersonal der
Anlage wie für einen Abguß der Metallschmelze unter T ftabschluß gewährleistet ist.
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Zur lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß Mittel vorgesehen,
um zwischen den Flächen der gegeneinander drehbaren Ringe ein Kissen eines unter
Druck stehenden fluiden Mediums zu schaffen.
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Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der an
der Einrichtung angebrachte Ring zylindrisch während der dem ersten Rohr zugeordnete
Ring einen zylindrischen Teil aufweist, der zur Einfügung in das Innere des an der
Einrichtung angebrachten Ringes bestimmt und im wesentlichen zu letzterem koaxial
ist. Ferner besitzt der dem ersten Rohr zugeordnete Ring einen ringförmigen Teil,
der den an der Einrichtung angebrachten Ring wenigstens auf cinem wesentlichen Teil
seiner Oberfldche überlagert. Die vorerwähnten Mittel sind derart ausgebildet, daß
das fluide Medium auf den dem Rohr zugeordneten Ring einen Druck ausübt, der eine
in Achsrichtung der Rohre gelegene Komponente und ein Komponente aufweist, die von
dem an der Einrichtung angebrachten Ring gegen den zylindrischen Teil des anderen
Ringes gerichtet ist, wobei der Druck ausreicht, daß die Oberflächen der gegeneinander
drehbaren Ringe dauerhaft nicht in gegenseitigen Kontakt kommen.
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Weitere Einzelheiten und Besonderheiten der Brfindung gehen aus der
nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Zeichnungen hervor, die als nicht beschränkende
Ausführungsbeispiele drei Verwirklichungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wiedergeben.
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Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, teilweise aufgebrochen, einer
Stranggießanlage mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 2 ist eine Schnittansicht
der erfindungsgemäßen Vorrichtung, teilweise wecjgebrochen; Fig. 3 ist ein Schnitt
nach der Linie III-III in Fig. 2; Fig. 4 und 5 sind Fig. 2 entsprechende Ansichten
zweier Varianten der Vorrichtung nach den Fig. 2 und 3.
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In verschiedenen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszahlen identische
bzw. analoge Elemente.
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In der die beiden Ringe 10 und 11 aufweisenden Vorrichtung der Fig.
2 bis 5 sind Mittel 12 vorgesehen, um zwischen den FlAchen 13,14 und 15,16 der gegeneinander
drehbaren Ringe ein Kissen eines unter Druck stehenden fluiden Mediums wie Druckluft
aufrechtzuerhalten. Dieses Luftkissen bezweckt, von den mittels der Gabel 17 und
der Tragzapfen 18 an der Einrichtung 8 angebrachten Ring 10 den Ring 11 abzuheben,
der das Rohr 4 trägt, und zwischen den genannten Flächen der Ringe jegliche Reibung
derart zu unterblmden , daß sich die Ringe frei gegeneinander drehen können. Dank
des Luftkissens wird eine gegenseitige Drehbewegung des Rohres 4 und des an der
Einrichtung angebrachten Ringes bei der Öffnung und dem Schließen des Ventils möglich.
Dadurch kann das Rohr 4 dauernd in Kontakt mit dem Rohr 6 bleiben, ohne daß ein
Drehmoment zwischen den Rohren entsteht, welches ihren Bruch hervorruft, unabhängig
von der Verlagerungsbewegung des dem Ventil 7 zugeordneten Rohres 6, d.h. einer
geringen Translationsbewegung bei einem Geradschieberverschluß oder einer erheblichen
Drehbewegung, die 3600 erreichen kann, bei einem Drehschieberverschluß.
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Neben der Ausschaltung der Reibung zwischen den Ringen 10 und 11
hat das Luftkissen noch den Vorteil, durch die entweichende Druckluft die Kühlung
der Ringe zu begünstigen und dem Eindringen von Staub zwischen die Ringe entgegenzuwirken.
Diese Vorteile erweisen sich als besonders wichtig, wenn die Schmelze aus Stahl
besteht, desse Temperatur stets oberhalb von 14500 c liegt, wobei dann die Vorrichtung
der Strahlung des flüssigen Stahls im Verteiler 2 und dem Staub aus dem pulverförmigen,
den Stahl bedeckenden Material ausgesetzt ist, ebenso wie der durch I,eitung von
dem Rohr 4 her übertragenen Wärme.
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In der Ausführungsform der Fig. 2 und 3 sind die Flächen 13 und 14
der Ringe 10 und 11 zylindrisch und besitzen mit den Ringen die gleiche Achse 19.
Die Flächen 15 und 16 liegen in parallelen, zur Achse 19 der Ringe senkrechtenen
Ebenen. Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform sind die Flächen 13,14,15
und 16 der Ringe 10 und 11 konische Flächen, die die gleiche Achse 1-9 wie die Ringe
besitzen.
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Die Mittel 12 zur Bildung des oben erwähnten Luftkissens sind in
dem Ring 10 untergebracht und umfassen die Kanäle 20 und 21, die über den Ring gleichmäßig
verteilt sind und mit einem Ende auf den Flächen 13 bzw. 15 des Ringes 10 münden,
die den Flächen 14 und 16 des Ringes 11 gegenüberliegen, während ihr anderes Ende
in eine Umfangsleitung 22 mündet, die in dem Ring 10 vorgesehen ist und mit Druckluft
durch zwei einander diametral gegenüberliegende Öffnungen 23 versehen wird. Die
in den Kanälen 20 und 21 heranströmende Luft erzeugt eine Kraft, deren vertikale
Komponente den Ring 11 und das Rohr gegenüber dem Ring 10 abstützt und deren radiale
Komponente den Ring 11 und das von diesem getragene Rohr 4 gegenüber dem Ring 10
zentriert, wodurch die Drehung des Rings 11 und des Rohres 4 erleichtert wird. Dank
dem Luftkissen verbleiben der Ring 11, das Rohr 4 und das Rohr 6. gegeneinander
unbeweglich und sind von dem an der Einrichtung 8
angebrachten
Ring 10 unabhängig. Jedes Drehmoment zwischen' den Rohren 4 und 6 wird auf diese
Weise eleminiert, und es besteht keine Gefahr mehr, daß die Rohre brechen, wenn
das Rohr 6 dem Ventil 7 bei seinen Offnungs- oder Schließbewegungen folgt.
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Die Kanäle 20 und 21 münden vorteilhaft in der Mitte von Ausnehmungen
24, die in den vorerwähnten Flächen 13 und 15 gleichmäßig verteilt sind. Die Oberflächenausnehmungen
24 der Fläche 13 sind ebenso wie die der Fläche 15 zweckmäßig auf einem Kreis ausgerichtet,
dessen Mittelpunkt auf der Achse 19 liegt. Die Ausnehmungen der Fläche 13 sind gegenüber
denen der Fläche 15 radial versetzt, ebenso wie die darin mündenden Kanäle 20 und
21. Der Gesamtquerschnitt der Kanäle 20 und 21 ist demjenigen der Umfangsleitung
22 gleich. Die Tiefe der Ausnehmungen 24 liegt zwischen 0,5 und 2 mm,und ihre radiale
Breitelentspricht im wesentlichen einem Drittel der Breite 1' der entsprechenden
Fläche 13 bzw. 15. Die Länge L der Ausnehmungen 24 hängt von dem gewählten Luftdruck
ab, der dem in Industrieanlagen häufig vorhandenen Luftdruck entspricht, und von
der auf die vorerwähnten Flächen.zur Freisetzung des Ringes 11 gegenüber dem Ring
10 zu übertragenden Kraft. Der Abstand d zweier unmittelbar benachbarter Ausnehmungen
24 liegt in der Grössenordnung von 2 1.
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Um die zur Bildung des Luftkissens benötigte Luftmenge so gering
wie möglich zu halten, können vorteilhaft gemäß Fig. 5 Mittel 25 zur Verminderung
der Luftabströmung vorgesehen sein. Diese Mittel 25 sind mindestens in dem Zwischenraum
zwischen den Flächen 13 und 14 vorgesehen, die in kaltem Zustand mindestens 3 mm
voneinander entfernt sind, um Fluchtfehler der Rohre 4 und 6 ausgleichen zu können.
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Die Mittel 25 bestehen beispielsweise aus einem an dem Ring 10 befestigten
Ring 26.
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Die Erfindung ist in keiner Weise auf die beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt, und es können Abwandlungen an diesen angebracht werden, ohne den Rahmen
des vorliegenden Patents zu verlassen.
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Anstelle der in den Flächen 13 und 15 des Ringes 10 mündenden Kanäle
20 und 21 könnten nur Kanäle 21 vorgesehen werden, die nur in der Fläche 15 des
Ringes 10 münden.
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Ebenso könnte insbesondere die Reihe von Ausnehmungen 24 durch eine
Umfangsnut ersetzt werden, in der die Kanäle münden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung könnte mit Vorteil auch zur Handhabung
der Rohre 28 eingesetzt werden, die über ein Ventil den Verteiler 2 mit der Kokille
29 (Fig. 1) einer Stranggießanlage verbinden.