DE4032084C1

DE4032084C1 -

Info

Publication number: DE4032084C1
Application number: DE4032084A
Authority: DE
Inventors: Martin 6200 Wiesbaden De Wiesel; Ullrich Hintzen; Andreas 6204 Taunusstein De Schuler
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1990-10-10
Filing date: 1990-10-10
Publication date: 1992-05-27
Anticipated expiration: 2010-10-11
Also published as: DK0480239T3; EP0480239B1; ATE109385T1; EP0480239A1; DE59102419D1; ES2057701T3

Description

Die Erfindung betrifft eine Verschluß- und/oder Regeleinrichtung für den Ausguß eines metallurgischen Gefäßes, bei der sich in einem Innenraum eines feuerfesten, keramischen Verschluß- und/oder Regelorgans eine Antriebsstange erstreckt, mittels der das Verschluß- und/oder Regelorgan um seine Längsachse drehbar ist und deren äußeres Ende an ein Antriebsaggregat für das Verschluß- und/oder Regelorgan ankoppelbar ist und deren inneres Ende im Bereich des Grundes des Innenraums kippbar gelagert ist.

Eine derartige Verschluß- und Regeleinrichtung ist in der WO 88/04 209 beschrieben. Die Antriebsstange ist mittels eines Kugelkopfes am Grund des Innenraums kippbar gelagert. Dadurch ist ein baulich bedingter Winkelversatz zwischen der Längsachse (Drehachse) des Verschluß- und Regelorgans und der Längsachse (Drehachse) der Antriebsstange ausgleichbar. Mittels des Kugelkopfes lassen sich Drehbewegungen der Antriebsstange nicht auf das Verschluß- und Regelorgan übertragen. Zur Übertragung der Drehbewegung müssen besondere Maßnahmen getroffen werden. Diese sind baulich aufwendig und beeinträchtigen die Kippbarkeit der Antriebsstange im Verschluß- und Regelorgan.

In der DE 37 43 383 A1 ist eine Verschluß- und Regeleinrichtung beschrieben, bei der das Verschluß- und Regelorgan mittels der Antriebsstange lediglich gehoben oder gesenkt, nicht jedoch gedreht werden kann. Auch hier greift die Antriebsstange mittels eines Kugelkopfes am Grund des Innenraums des Verschluß- und Regelorgans, nahe bei der Auslaßöffnung der Verschluß- und Regeleinrichtung, an dem Verschluß- und Regelorgan an.

In der EP 03 03 475 A1 ist eine Verschluß- und Regeleinrichtung beschrieben, bei der das Antriebsaggregat oben am Verschluß- und Regelorgan selbst angreift.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verschluß- und/oder Regeleinrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der die Gestaltung des inneren Endes der Antriebsstange und des Grundes des Innenraums einerseits die Kippbarkeit und andererseits eine möglichst spielfreie Übertragung der Drehbewegung ermöglicht.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Verschluß- und/oder Regeleinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Innenraum im Bereich seines Grundes und die Antriebsstange am inneren Ende von der Kreisform abweichende Querschnittsprofile quer zur Längsachse bilden, die miteinander im Eingriff stehen und an einer Berührungslinie aneinander anliegen, und daß sich wenigstens eines der Querschnittsprofile in Richtung der Längsachse konisch verjüngt, wodurch oberhalb und unterhalb der Berührungslinie ein Freiraum besteht, der ein Kippen der Antriebsstange zuläßt, ohne daß die Querschnittsprofile außer Eingriff kommen.

Durch die ineinandergreifenden, von der Kreisform abweichenden Querschnittsprofile des Verschluß- und/oder Regelorgans einerseits und der Antriebsstange andererseits ist erreicht, daß ein weitgehend spielfreier Drehantrieb des Verschluß- und/oder Regelorgans durch die Antriebsstange gewährleistet ist. Durch die Konizität wenigstens eines der Querschnittsprofile und den dadurch entstehenden Freiraum ist gewährleistet, daß der spielfreie Antrieb auch dann besteht, wenn die Antriebsstange - gedreht von dem Antriebsaggregat - Kippbewegungen gegenüber dem Verschluß- und/oder Regelorgan ausführt. Solche Kippbewegungen führen dabei nicht zu einem Klemmen des Verschluß- und/oder Regelorgans an einer Lagerstelle. Dadurch, daß die Funktionen: Kippen und Drehantrieb örtlich am Grund des Innenraums des Verschluß- und/oder Regelorgans zusammenfallen, ist erreicht, daß der Abstand zwischen der Angriffsstelle der Antriebsstange für den Drehantrieb und der Lagerstelle des Verschluß- und/oder Regelorgans klein ist, so daß der oberhalb des Grundes des Verschluß- und/oder Regelorgans liegende Bereich des Verschluß- und/oder Regelorgans praktisch keine Drehmomente übertragen muß.

Das sich konisch verjüngende Querschnittsprofil kann entweder an einer Vertiefung des Grundes des Innenraums oder außen am inneren Ende der Antriebsstange vorgesehen sein. Es ist auch möglich, dieses Querschnittsprofil sowohl an einer Vertiefung des Grundes als auch außen an dem inneren Ende der Antriebsstange vorzusehen.

In Umkehrung der Anordnung ist es möglich, eine das Querschnittsprofil aufweisende Vertiefung am inneren Ende der Antriebsstange anzuordnen, wobei in diese Vertiefung ein am Grund des Innenraums ausgebildeter, das Querschnittsprofil aufweisender Ansatz eingreift. Auch in diesem Fall kann entweder die Vertiefung des inneren Endes der Antriebsstange oder der Ansatz die konische Verjüngung aufweisen. Es ist auch möglich, die konische Verjüngung aufweisen. Es ist auch möglich, die konische Verjüngung sowohl an dieser Vertiefung als auch an dem Ansatz vorzusehen.

In Ausgestaltung der Erfindung kann die konische Verjüngung so ausgestaltet sein, daß sie im Bereich der Berührungslinie der Querschnittsprofile in eine Abrundung oder Wölbung übergeht. Dies verbessert die kippbewegliche Lagerung.

Die von der Kreisform abweichenden Querschnittsprofile können beispielsweise Kreuzform oder Sternform aufweisen. Sie können auch eine wellenförmige Umfangskontur bilden. Damit können je nach dem Einsatzfall baulich einfache Gestaltungen gewählt werden. Günstig ist hierfür auch, daß oberhalb des Grundes des Innenraums oder oberhalb des inneren Endes der Antriebsstange keine aneinander angepaßten Querschnittsprofile notwendig sind. So kann beispielsweise das Verschluß- und/oder Regelorgan oberhalb des Grundes als Rohr mit kreisförmigem Querschnitt gestaltet sein und an der Antriebsstange kann sich der von der Kreisform abweichende Querschnitt bis zu ihrem äußeren Ende fortsetzen. Dies vereinfacht die Herstellung des Verschluß- und/oder Regelorgans und der Antriebsstange beträchtlich. Letztere kann ganz oder teilweise aus keramischem Material, vorzugsweise auf Basis ZrO₂, SiC, Al₂O₃ oder Si₃N₄ bestehen und im Schlickerguß, im Strangguß oder durch isostatisches Pressen hergestellt sein. Hierbei sind sowohl Vollprofile als auch Hohlprofile verwendbar.

Vorteilhaft ist bei der beschriebenen Verschluß- und/oder Regeleinrichtung auch, daß keine engen Toleranzen zwischen der Antriebsstange und dem Verschluß- und/oder Regelorgan gefordert werden müssen. Denn aufgrund der konischen Verjüngung finden die Querschnittsprofile auch bei größeren Toleranzen ihren drehfesten Eingriff.

Günstig ist auch, daß die Montage und die Demontage einfach sind, da die Antriebsstange lediglich in das Verschluß- und/oder Regelorgan eingesteckt werden muß, um die gewünschte kippbare, drehfeste Verbindung am Grund deren Innenraums zu erreichen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Verschluß- und Regeleinrichtung am Ausguß eines metallurgischen Gefäßes,

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 vergrößerte Teilansicht der Verschluß- und Regeleinrichtung,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III nach Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV nach Fig. 3,

Fig. 5 eine weitere Ausführung in einer Fig. 4 entsprechenden Schnittansicht,

Fig. 6 eine weitere Ausführung in einer Fig. 4 entsprechenden Schnittansicht,

Fig. 7 eine Ansicht der Antriebsstange von unten,

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII nach Fig. 7,

Fig. 9 eine Ansicht einer weiteren Antriebsstange von unten,

Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie X-X nach Fig. 9,

Fig. 11 eine Teilansicht einer weiteren Verschluß- und Regeleinrichtung,

Fig. 12 einen Schnitt längs der Linie XII-XII nach Fig. 11, ohne Antriebsstange, und

Fig. 13 Querschnittprofile der Antriebsstange und des Verschluß- und Regelorgans mit wellenförmiger Umfangskontur.

Ein metallurgisches Gefäß 1 weist ein zylindrisches Auslauforgan 2 (Stator) auf. Dieses ist mit einer seitlichen Einlaßöffnung 3 für die im Gefäß 1 befindliche Schmelze versehen. Im Auslauforgan 2 ist ein Verschluß- und Regelorgan 4 (Rotor) drehbar gelagert. Das Verschluß- und Regelorgan 4 greift dabei mit einem unteren Bereich 5 in das Auslauforgan 2. Im unteren Bereich 5 ist das Verschluß- und Regelorgan 4 mit einer Durchtrittsöffnung 6 versehen, welche durch Drehen des Verschluß- und Regelorgans 4 um seine Längsachse L mit der Einlaßöffnung 3 zur Deckung bringbar ist.

Das Auslauforgan 2 und das Verschluß- und Regelorgan 4 bestehen aus feuerfestem, keramischem Material.

Oberhalb des unteren Bereichs 5 ist das Verschluß- und Regelorgan 4 als Rohr 7 mit kreisringförmigem Querschnitt gestaltet. Das Verschluß- und Regelorgan 4 ragt oben über das Gefäß 1 hinaus. Oberhalb des unteren Bereichs 5 besteht im Verschluß- und Regelorgan 4 ein oben offenen Innenraum 8. Dieser ist unten an seinem Grund 9 geschlossen. Der Grund 9 steht dem Auslauforgan 2 nahe. Beim Ausführungsbeispiel liegt der Grund 9 oberhalb einer Stufe 10 des Außenumfangs des Verschluß- und Regelorgans 4, mit der dieses auf einem oberen Rand 11 des Auslauforgans 2 aufsteht. Es ist jedoch auch möglich, den Grund 9 tiefer - bis unterhalb der Stufe 10 - zu legen.

Im Innenraum 8 erstreckt sich eine Antriebsstange 12, die aus feuerfestem, keramischen Material besteht. Das untere, innere Ende 13 der Antriebsstange 12 steht mit dem Grund 9 in kippbarer, drehfester Verbindung. Dies wird weiter unten näher beschrieben.

Das obere, äußere Ende 14 der Antriebsstange 12 ist oberhalb des Verschluß- und Regelorgans 4 an einem Kardangelenk 15 angeordnet. Dieses sitzt an einer Antriebswelle 16, die an einem Träger 17 gelagert ist. Die Antriebswelle 16 ist mittels eines Kettentriebs 18 drehbar, welcher außen am Träger 17 mittels eines Betätigungshebels 19 betätigbar ist.

In der Praxis ist kaum zu erreichen, daß die Längsachse L des Verschluß- und Regelorgans 4 und die Längsachse A der Antriebsstange 12 zusammenfallen. Es ist mit einem Kippwinkel a zwischen den Längsachsen L, A zu rechnen.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 bis 6 ist am Grund 9 des Innenraums 8 eine Vertiefung 20 ausgebildet. Die Vertiefung 20 bildet ein von der Kreisform abweichendes Querschnittsprofil 21. Ein entsprechendes Querschnittsprofil 22 weist die Antriebsstange 12 zumindest an ihrem unteren Ende 13 auf. Diese Querschnittsprofile 21, 22 stehen miteinander in Eingriff und liegen an einer Berührungslinie 23 aneinander an. Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 bis 12 ist von kreuzförmigen Querschnittsprofilen 21, 22 ausgegangen. Fig. 13 zeigt dagegen Querschnittsprofile 21, 22 mit wellenförmiger Umfangskontur. Es sind darüberhinaus weitere Gestaltungen, beispielsweise sternförmige Gestaltungen, der Querschnittsprofile 21, 22 möglich, die einen bei Drehung der Längsachse A drehfesten Eingriff der Antriebsstange 12 in das Verschluß- und Regelorgan 4 gewährleistet.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 bis 5 verjüngt, sich das Querschnittsprofil 21 der Vertiefung 20 konisch in Richtung der Längsachse L vom Innenraum 8 nach unten zu einem Boden 24 der Vertiefung 20. Oberhalb und unterhalb der Berührungslinie 23 besteht ein Freiraum 25 zwischen der Vertiefung 20 und dem unteren Ende 13 der Antriebsstange 12, der ein Kippen der Antriebsstange 12 um den Winkel a zuläßt. Der Winkel b des Freiraums 25 ist dabei so bemessen, daß er so groß ist, daß das untere Ende 13 der Antriebsstange 12 nicht flächig an Wandungen 26 der Vertiefung 20 anschlägt, wenn die Antriebsstange 12 um den Kippwinkel a kippt. Außerdem ist der Freiraum 25 so bemessen, daß auch beim Kippen um den Kippwinkel a die Querschnittsprofile 12, 22 nicht außer Eingriff gelangen.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 bis 4 verjüngt sich auch das Querschnittsprofil 22 des unteren Endes 13 der Antriebsstange 12 konisch. Dadurch ist erreicht, daß die Berührungslinie 23 tiefer in die Vertiefung 20 greift als dann, wenn das untere Ende 13 nicht konisch gestaltet wäre (vgl. Fig. 4 mit Fig. 5).

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 4 und 5 ist die Antriebsstange 12 an ihrem unteren Ende 13 mit einer Wölbung 27 versehen. Diese verbessert die Lagerung in der Vertiefung 20 und die Kippbarkeit. Eine Verbesserung der Lagerung läßt sich auch dadurch erreichen, daß im Bereich der Berührungslinie 23 eine Abrundung 28 vorgesehen wird.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist das untere Ende 13 der Antriebsstange 12 nicht konisch verjüngt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist die Vertiefung 20 nicht konisch verjüngt. Stattdessen ist das untere Ende 13 der Antriebsstange 12 konisch verjüngt.

In Fig. 7 ist die Antriebsstange 12, die auch bei den Ausführungen nach den Fig. 2 bis 4 und 6 vorgesehen ist, von unten dargestellt. Dabei verjüngen sich alle stirnseitigen Wandungen 29 und alle seitlichen Wandungen 30 des kreuzförmigen Querschnittsprofils 22. Dies ist bei der Ausführung der Antriebsstange 12 nach den Fig. 9 und 10 anders.

Bei der Ausführung nach den Fig. 9 und 10 sind nur die stirnseitigen Wandungen 29 des kreuzförmigen Querschnittsprofils 22 konisch getaltet. Sie verlaufen schräg zur Längsachse A. Die seitlichen Wandungen 30 des Querschnittsprofils 22 dagegen verlaufen nicht schräg. Sie verlaufen parallel zur Längsachse A. Bei dieser Gestaltung des unteren Endes 13 der Antriebsstange 12 werden am Querschnittsprofil 21 der Vertiefung 20 zumindest angrenzend an die seitlichen Wandungen 30 konisch verlaufende Schrägflächen vorgesehen.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 11 und 12 ist am Grund 9 des Innenraums 8 ein in Aufsicht (vgl. Fig. 12) kreuzförmiger Ansatz 31 ausgebildet. An diesem sind stirnseitig die Wölbungen 27 angeordnet. Das untere Ende 13 der Antriebsstange 12 ist hier mit einer Vertiefung 32 versehen, deren Querschnittsprofil 22 dem Querschnittsprofil 21 des Ansatzes 31 entspricht. Wie beschrieben, greifen die Querschnittsprofile 21, 22 drehfest ineinander und berühren sich an einer Berührungslinie 23. Die Berührungslinie 23 verläuft im Bereich der Wölbung 27. Die Vertiefung 32 verjüngt sich konisch. Dieses Ausführungsbeispiel ist eine Umkehrung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel lassen sich die oben beschriebenen Teilmerkmale vorsehen.

Fig. 13 zeigt Querschnittsprofile 21, 22 mit wellenförmiger Umfangskontur. Ersichtlich weist das Querschnittsprofil 22 weniger Wellen auf als das Querschnittsprofil 21. Das Querschnittsprofil 22 paßt dabei in verschiedenen Verdrehstellungen in das Querschnittsprofil 21.

Claims

1. Verschluß- und/oder Regeleinrichtung für den Ausguß eines metallurgischen Gefäßes, bei der sich in einem Innenraum eines feuerfesten, keramischen Verschluß- und/oder Regelorgans eine Antriebsstange erstreckt, mittels der das Verschluß- und/oder Regelorgan um seine Längsachse drehbar ist und deren äußeres Ende an ein Antriebsaggregat für das Verschluß- und/oder Regelorgan ankoppelbar ist und deren inneres Ende im Bereich des Grundes des Innenraums kippbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (8) im Bereich seines Grundes (9) und die Antriebsstange (12) am inneren Ende (13) von der Kreisform abweichende Querschnittsprofile (21, 22) quer zur Längsachse (L) bilden, die miteinander im Eingriff stehen und an einer Berührungslinie (23) aneinander anliegen, und daß sich wenigstens eines der Querschnittsprofile (21, 22) in Richtung der Längsachse (L) konisch verjüngt, wodurch oberhalb und unterhalb der Berührungslinie (23) ein Freiraum (25) besteht, der ein Kippen der Antriebsstange (12) zuläßt, ohne daß die Querschnittsprofile (21, 22) außer Eingriff kommen.

2. Verschluß- und/oder Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsprofile (21, 22) kreuzförmig oder sternförmig ausgebildet sind.

3. Verschluß- und/oder Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsprofile (21, 22) eine wellenförmige Umfangskontur bilden.

4. Verschluß- und/oder Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Verjüngung des Querschnittsprofils (21) an einer am Grund (9) des Innenraums (8) vorgesehenen Vertiefung (20) ausgebildet ist.

5. Verschluß- und/oder Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Verjüngung des Querschnittsprofils (22) außen am inneren Ende (13) der Antriebsstange (12) ausgebildet ist.

6. Verschluß- und/oder Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Verjüngung des Querschnittsprofils (22) an einer Vertiefung (32) des inneren Endes (13) der Antriebsstange (12) ausgebildet ist und ein das Querschnittsprofil (21) aufweisender Ansatz (31) des Grundes (9) des Innenraums (8) in die Vertiefung (32) greift.

7. Verschluß- und/oder Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Verjüngung an einem Ansatz (31) des Grundes (9) des Innenraums (8) ausgebildet ist und der Ansatz (31) in eine am inneren Ende (13) der Antriebsstange (12) ausgebildete, das Querschnittsprofil (22) aufweisende Vertiefung (32) eingreift.

8. Verschluß- und/oder Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Berührungslinie (23) Abrundungen (28) oder Wölbungen (27) vorgesehen sind.