DE3819784A1 - Drehverschluss fuer ein metallurgisches gefaess sowie rotor bzw. stator fuer einen solchen drehverschluss - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehverschluß für einen im wesentlichen vertikalen Abstich flüssiger Metallschmelze aus einem metallurgischen Gefäß, mit einem rotationssymmetrischen, als Verschlußkörper dienenden feuerfesten Rotor, welcher um eine im wesentlichen horizontale Achse drehbar in einem einen Ausflußkanal aufweisenden feuerfesten Stator angeordnet ist, wobei der Rotor einen durch Drehung des Rotors gegenüber dem Stator zu öffnenden und zu schließenden Durchflußkanal aufweist, dessen Auslauföffnung in der Mantelfläche des Rotors angeordnet ist, wobei der Stator und der Rotor im Gefäßinneren in und/oder an der feuerfesten Gefäßboden- und/oder -wandauskleidung im Bereich der Metallschmelze angeordnet sind, nach Patent Nr. .... (Patentanmeldung P 37 25 637.8).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung bzw. weitere Ausbildung des durch das Patent Nr. .... (Patentanmeldung P 37 25 637.8) geschützten Drehverschlusses in der Weise, daß bei Erhaltung des geringen konstruktiven Aufwandes und guter Zugänglichkeit sowie Verminderung des Problems des Einfrierens besondere Andrückkräfte für die Dichtigkeit des Drehschieberverschlusses nicht erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mantelfläche des Rotors zylindrisch ausgebildet und in einem entsprechend zylindrischen Sitz des Rotors aufgenommen ist. Bei entsprechender Passung der Mantelfläche in den zylindrischen Sitz kann trotz leichter Drehbarkeit des Rotors eine zuverlässige Abdichtung des Drehverschlusses erzielt werden, ohne daß es einer axialen Anpressung des Rotors in den Sitz des Stators bedarf.

Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, daß der Rotor in dem Stator - neben der Drehbarkeit - auch axial verschiebbar sein kann. Hierdurch ist es möglich, die Öffnungs- und Schließfunktion bzw. Steuerfunktion des Drehverschlusses wahlweise durch Drehung oder Axialverschiebung des Rotors oder durch beide Bewegungen zu erzielen. Wenn beide Bewegungsmöglichkeiten bestehen, wird man die Steuerung des Gießstrahles vorzugsweise durch Drehung des Rotors und das vollständige Schließen und Öffnen durch axiales Verschieben des Rotors herbeiführen. Hierbei werden unterschiedliche Verschleißkanten beansprucht, so daß der Rotor eine größere Standzeit hat, als wenn er nur drehbar oder nur axial verschiebbar wäre.

Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal ist - neben der Auslauföffnung - auch die Einlauföffnung des Durchflußkanals des Rotors in dessen zylindrischer Mantelfläche angeordnet. Dabei verläuft der Durchflußkanal des Rotors vorzugsweise im wesentlichen senkrecht zur Drehachse, wodurch eine einfache Herstellbarkeit des Rotors gewährleistet ist. Bei besonderen räumlichen oder gießtechnischen Verhältnissen kann es aber auch zweckmäßig sein, den Durchflußkanal des Rotors abgewinkelt verlaufen zu lassen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Einlauföffnung des Durchflußkanals des Rotors in einer dem Gefäßinneren zugekehrten Stirnseite des Rotors angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, daß der größte Teil des Rotors, nämlich derjenige Teil, welcher den horizontalen Abschnitt des Durchflußkanals aufweist, oberhalb der Oberseite der Gefäßbodenauskleidung, d.h. thermisch günstig in Beziehung zur Metallschmelze angeordnet sein kann und dennoch die gesamte Metallschmelze praktisch unbeschränkt aus dem Gefäßinneren ausfließen kann. Dabei steht die die Einlauföffnung des Durchflußkanals des Rotors aufweisende Stirnfläche des Rotors vorzugsweise im wesentlichen senkrecht zur Drehachse des Rotors, so daß sich die Lage der Einlauföffnung bei Steuerung des Gießstrahles durch Verdrehen der Auslaßöffnung des Durchflußkanals des Rotors relativ zur Auslauföffnung des Ausflußkanals des Stators nicht verändert.

Montage und Demontage des Rotors, welcher besonderen Beanspruchungen ausgesetzt ist und welcher daher dem stärksten Verschleiß unterliegt, wird bei dem erfundenen Drehverschluß dadurch gewährleistet, daß der Rotor unabhängig von dem Stator durch die Gefäßwand hindurch austauschbar ist.

Desgleichen kann vorgesehen sein, daß der Stator insgesamt oder wenigstens ein Teil von ihm durch den Gefäßboden und/oder die Gefäßwand hindurch austauschbar ist.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Stator zusammen mit dem in ihm aufgenommenen Rotor durch den Gefäßboden und/oder die Gefäßwand hindurch austauschbar ist, so daß bei Verschleiß diese beiden ineinandergepaßten Teile gemeinsam und daher schnell gegen eine neue Stator-Rotor-Einheit ausgetauscht werden können.

Die Erfindung bezieht sich auch auf einen feuerfesten Rotor für einen Drehverschluß der zuvor gekennzeichneten Art, welcher eine zylindrische Mantelfläche aufweist, welche einem zylindrischen Sitz eines feuerfesten Stators entspricht, wobei der Rotor - bezogen auf das feuerfeste Material des Stators - aus verhältnismäßig weichem, verschleißfähigem feuerfestem Material besteht. Hierdurch kann bei Leichtgängigkeit des Drehschieberverschlusses eine gute Dichtigkeit erreicht werden.

Dem gleichen Zweck dient es, wenn nach der Erfindung ein feuerfester Stator für einen Drehverschluß der zuvor gekennzeichneten Art, welcher einen zylindrischen Sitz aufweist, welcher einer zylindrischen Mantelfläche eines feuerfesten Rotors entspricht, - bezogen auf das feuerfeste Material des Rotors - aus verhältnismäßig hartem verschleißfestem feuerfestem Material besteht.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen:

Fig. 1 teilweise im Vertikalschnitt eine Ausführungsform eines die Erfindung aufweisenden Drehverschlusses, und

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehverschlusses in gleicher Darstellung.

Der Drehverschluß 1 gemäß Fig. 1 ist im Winkelbereich zwischen einer feuerfesten Gefäßbodenauskleidung 2 und einer feuerfesten Wandauskleidung 3 als Bestandteil der Gefäßauskleidung eines metallurgischen Gefäßes im Bereich der Metallschmelze angeordnet. Die Gefäßbodenauskleidung 2 schützt einen metallenen Gefäßboden 33 und die Gefäßbodenauskleidung 3 eine metallene Gefäßwand 34. Die feuerfesten Boden- und Seitenwandauskleidungen 2, 3 sind also im Bereich des Drehverschlusses 1 durch dessen Teile ersetzt. Der untere Gefäßboden 33 hat eine Aussparung 20 für den Abstich der Metallschmelze nach unten, während die seitliche Gefäßwand 34 eine Aussparung 25 für die seitliche Zugänglichkeit und Antreibbarkeit des Drehverschlusses 1 hat. Der Drehverschluß 1 hat einen mit einer zylindrischen Mantelfläche 35 ausgestatteten, als Verschlußkörper dienenden Rotor 4, mit welcher er mit einem entsprechend zylindrischen Sitz 17 eines Stators 6 dichtend zusammenwirkt. Der Stator 6 verjüngt sich zum Gefäßinneren 8 hin. Er kann sowohl durch die Aussparung 20 des Gefäßbodens 33 als auch durch die Aussparung 25 der Gefäßwand 34 in die in Fig. 1 dargestellte Arbeitsposition gesetzt werden. Der Stator 6 hat einen im wesentlichen vertikalen Ausflußkanal 5 mit einer vom Gefäßinneren 8 ausgehenden Einlauföffnung 16. An die Auslauföffnung 13 des Ausflußkanals 5 des Stators 6 schließt sich ein in diesem Fall als gesondertes Bauteil ausgebildetes Ausgußrohr 10 mit im wesentlichen vertikalem Ausflußkanal 36 an. Das Ausgußrohr 10 liegt also im oberen Bereich in der Aussparung 20 des Gefäßbodens 33. Das Ausgußrohr 10 ist mittels Spannvorrichtungen 28 am Gefäßboden 33 gehalten. Die Fuge 29 zwischen Stator 6 und Ausgußrohr 10 erfolgt durch Einpressen einer Abdichtmasse über eine Anschlußleitung 30 in einen die Fuge 29 umgebenden Freiraum 31, in welchem der konische Kopfteil des Ausgußrohres 10 liegt.

Zur Aussparung 25 der Gefäßwand 34 hin schließt sich an den Stator 6 ein im wesentlichen hohlzylindrisches Halteteil 32 an, welches ebenfalls aus feuerfestem Material bestehen kann. Er dient der Aufnahme von Antriebselementen 11, 18, 19 für den in dem zylindrischen Sitz 17 des Stators 6 aufgenommenen Rotor 4 mit der zylindrischen Mantelfläche 35. Der Rotor 4 hat bei diesem Ausführungsbeispiel einen geraden, senkrecht zur Drehachse A des Rotors 4 verlaufenden Durchflußkanal 7, dessen Einlauföffnung 14 und Auslauföffnung 15 jeweils in der zylindrischen Mantelfläche 35 liegen. Der Durchflußkanal 7 fluchtet in der in Fig. 1 dargestellten Drehstellung (Öffnungsstellung) mit dem Auslaufkanal 5 des Stators 6. Da die Auslauföffnung 13 und die Einlauföffnung 16 des Stators 6 bei diesem Ausführungsbeispiel im wesentlichen senkrecht übereinander liegen, wird in Öffnungsstellung des Rotors 4 ein durchgehender, im wesentlichen vertikaler und gerader Metallschmelzefluß für einen vertikalen Abstich gewährleistet. Der zylindrische Rotor 4 ist ersichtlich, wie der Stator 6 und das außen zumindest leicht konische Halteteil 32 durch die Aussparung 25 der Gefäßwand 34, aber auch zusammen mit dem Stator 6 durch die Aussparung 20 des Gefäßbodens 33 austauschbar.

Antriebsseitig greift an dem Rotor 4 zu dessen Drehantrieb um die im wesentlichen horizontale Drehachse A ein Betätigungskopf 18 an, welcher mit einem leistenförmigen Vorsprung 23 in eine als Qerschlitz 24 ausgebildete Aussparung des Rotors 4 eingreift. Hierdurch ist eine Drehmomentübertragung möglich. Falls der Rotor 4 auch axial hin und herbewegt werden soll, greift der Vorsprung 23 in nicht näher dargestellter Weise formschlüssig in das antriebsseitige Ende des Rotors 4 oder in ein mit diesem kraft­ oder formschlüssig verbundenes Teil ein. Der Betätigungskopf 18 liegt in Arbeitsstellung des Rotors 4 mit einer Schulter 37 an der antriebsseitigen Oberfläche des Stators 6 an. An den Betätigungskopf 18 schließt sich nach außen über ein Kardangelenk 19 die Antriebswelle 11 eines (nicht dargestellten) Antriebs an. Soll der Rotor 4 auch axial verschiebbar sein, kann ein entsprechender Linearantrieb vorgesehen, beispielsweise die Antriebswelle 11 als Schubkolbenmotor ausgebildet sein.

Mittels eines Federpakets 12 und über ein an der Antriebswelle 11 angreifendes Axiallager wird der Betätigungskopf 18 in Richtung des Stators 6 gedrückt, bis die Schulter 37 an dem Stator 6 anliegt und damit der Durchflußkanal 7 des Rotors 4 sich in der Lage befindet, in welcher er durch Drehung des Rotors 4 in die volle Öffnungs- oder volle Verschlußstellung oder Zwischenstellungen verdreht werden kann. Zwischen dem Axiallager und dem Antrieb befindet sich in der Antriebswelle 11 noch eine elastische Kupplung 21. Antriebswelle 11, Federpaket 12, Betätigungskopf 18, Kardangelenk 19, elastische Kupplung 21 und der (nicht dargestellte) Antrieb sind gemeinsam an einer Trägervorrichtung 22 gehalten, welche über ein an der Außenseite des metallurgischen Gefäßes angebrachtes Gelenk 26 einfach nach unten abschwenkbar ist, nachdem ein Schnellverschluß 27 gelöst worden ist. Damit wird der Rotor 4 und ggf. der Stator 6 einfach und schnell für ein Auswechseln zugänglich. Denn nach dem Wegklappen der Trägervorrichtung 22 läßt sich auch der Halteteil 32 seitlich aus der Gefäßboden- und Gefäßwandauskleidung 2, 3 herausziehen. Wie dargestellt liegt die Trägervorrichtung 22 an der Außenfläche des Halteteils 32 an und drückt diesen gegen die Außenseite des Stators 6. Das Kardangelenk 19 und die elastische Kupplung 21 dienen dem Ausgleich von Toleranzen der zusammenarbeitenden Zylinderflächen von Rotor 4 und Stator 6.

Die Ausführungsform des Drehverschlusses 1 nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß der Durchflußkanal 7 des Rotors 4 nicht gerade, sondern übereck verläuft, so daß die Einlauföffnung 14 des Rotors 4 in der metallschmelzeseitigen Stirnfläche 9 des Rotors 4 liegt, während die Auslauföffnung 15 des Rotors 4 nach wie vor in seine Mantelfläche 35 mündet. Demzufolge wird der Ausflußkanal 5 des Stators 6 praktisch nur durch einen Abschnitt gebildet, welcher in die Auslauföffnung 13 mündet, während die Einlauföffnung 16 einen Teil des zylindrischen Sitzes 17 des Sitzes bildet. Das Halteteil 32 hat hier einen äußeren Flanschabschnitt, welcher auf der Außenseite der metallenen Gefäßwand 34 anliegt und auf welchen von außen der plattenförmige Teil des Trägervorrichtung 22 in Verschlußstellung einwirkt, um den Stator aufgrund seiner konischen Ausbildung an Ort und Stelle gesichert zu halten. Man erkennt aus dem Vergleich der Fig. 1 und 2, daß bei letzterer die Stator/Rotor-Einheit höher sitzt, so daß die Einlauföffnung 14 des Durchflußkanals 7 des Rotors 4 unmittelbar oberhalb der Oberseite der Gefäßbodenauskleidung 2 im Gefäßinnenraum 8 liegt.

Währen bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und 2 die Stator/ Rotor-Einheit in die Gefäßboden- und Wandauskleidungen 2, 3 voll integriert sind, kann diese Einheit ersichtlich auch weiter in das Gefäßinnere 8 verlagert werden, also in Fig. 1 gedanklich zunächst nach oben und dann nach links, so daß sich die Stator/Rotor-Einheit beispielsweise auf der Innenfläche der Gefäßbodenauskleidung 2 abstützt, oder in Fig. 2 zunächst nach links und ggf. dann noch nach oben. Hierdurch kommt die Stator/Rotor-Einheit noch inniger in möglichst allseitige Berührung mit der Metallschmelze, um Einfrierungen und Sauerstoffzutritt zu vermeiden.

Bezugszeichenliste:

 1 Drehverschluß
 2 Gefäßbodenauskleidung
 3 Gefäßwandauskleidung
 4 Rotor
 5 Ausflußkanal des Stators
 6 Stator
 7 Duchflußkanal des Rotors
 8 Gefäßinnere
 9 Stirnfläche
10 Ausgußrohr
11 Antriebswelle
12 Federpaket
13 Auslauföffnung des Statorausflußkanals
14 Einlauföffnung des Rotordurchflußkanals
15 Auslauföffnung des Rotordurchflußkanals
16 Einlauföffnung des Statorausflußkanals
17 Sitz
18 Betätigungskopf
19 Kardangelenk
20 Aussparung
21 elastische Kupplung
22 Trägervorrichtung
23 Vorsprung
24 Querschlitz
25 Aussparung
26 Gelenk
27 Schnellverschluß
28 Spannvorrichtung
29 Fuge
30 Anschlußleitung
31 Freiraum
32 Halteteil
33 Gefäßboden
34 Gefäßwand
35 Mantelfläche
36 Ausflußkanal
37 Schulter
A Drehachse

Claims (10)

1. Drehverschluß für einen im wesentlichen vertikalen Abstich flüssiger Metallschmelze aus einem metallurgischen Gefäß, mit einem rotationssymmetrischen, als Verschlußkörper dienenden feuerfesten Rotor (4), welcher um eine im wesentlichen horizontale Achse (A) drehbar in einem, einen Ausflußkanal (5) aufweisenden feuerfesten Stator (6) angeordnet ist, wobei der Rotor (4) einen durch Drehung des Rotors (4) gegenüber dem Stator (6) zu öffnenden und zu schließenden Durchflußkanal (7) aufweist, dessen Auslauföffnung (15) in der Mantelfläche des Rotors (4) angeordnet ist, wobei der Stator (6) und der Rotor (4) im Gefäßinneren in und/oder an der feuerfesten Gefäßboden­ und/oder -wandauskleidung (2, 3) im Bereich der Metallschmelze angeordnet sind, nach Patent Nr. ... (Patentanmeldung P 37 25 637.8), dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Rotors (4) zylindrisch ausgebildet und in einem entsprechend zylindrischen Sitz (17) des Stators aufgenommen ist.

2. Drehverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (4) in dem Stator (6) axial verschiebbar ist.

3. Drehverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlauföffnung (14) des Durchflußkanals (7) des Rotors (4) in dessen zylindrischer Mantelfläche angeordnet ist.

4. Drehverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlauföffnung (14) des Durchflußkanals (7) des Rotors (4) in einer dem Gefäßinneren (8) zugekehrten Stirnfläche (9) des Rotors (4) angeordnet ist.

5. Drehverschluß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Einlauföffnung (14) des Durchflußkanals (7) des Rotors (4) aufweisende Stirnfläche (9) des Rotors (4) im wesentlichen senkrecht zur Drehachse (A) des Rotors (4) steht.

6. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (4) unabhängig von dem Stator (6) durch die Gefäßwand (34) austauschbar ist.

7. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (6) insgesamt oder wenigstens ein Teil von ihm durch den Gefäßboden (33) und/oder die Gefäßwand (34) hindurch austauschbar ist.

8. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (6) zusammen mit dem Rotor (4) durch den Gefäßboden (33) und/oder die Gefäßwand (34) hindurch austauschbar ist.

9. Feuerfester Rotor für einen Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welcher eine zylindrische Mantelfläche aufweist, welche einem zylindrischen Sitz (17) eines feuerfesten Stators (6) entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß er - bezogen auf das feuerfeste Material des Stators (6) - aus verhältnismäßig weichem, verschleißfähigem feuerfesten Material besteht.

10. Feuerfester Stator für einen Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welcher einen zylindrischen Sitz (17) aufweist, welcher einer zylindrischen Mantelfläche eines feuerfesten Rotors (4) entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß er - bezogen auf das feuerfeste Material des Rotors (4) - aus verhältnismäßig hartem, verschleißfestem feuerfestem Material besteht.