DE4032454A1

DE4032454A1 - Einrichtung zum halten eines stopfens bei einem metallurgischen gefaess und stopfen fuer eine solche einrichtung

Info

Publication number: DE4032454A1
Application number: DE19904032454
Authority: DE
Inventors: Siegfried Pohl; Ernst Luehrsen; Gerhard Bohndorf; Wilhelm Parbel
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1990-10-12
Filing date: 1990-10-12
Publication date: 1992-04-16

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Halten eines feuerfesten, keramischen Stopfens bei einem metallurgischen Gefäß an einem Trägerrohr, das mittels einander zugeordneter Dichtflächen gegen den Stopfen abgedichtet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen für eine solche Einrichtung geeigneten Stopfen.

Eine derartige Einrichtung ist in der EP 03 58 535 A2 beschrieben. Dort ist in den keramischen Stopfen ein metallisches Gewindestück eingebaut, in das das Trägerrohr einschraubbar ist, welches zur Zuführung von Spülgas in den Stopfen dient. Das metallische Gewindestück wird bei der Herstellung des Stopfens zwangsläufig der Brenntemperatur, beispielsweise 1350°C, ausgesetzt. Dabei kann das Gewindestück verzundern. Es können sich wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Keramik des Stopfens und des Metalls des Gewindestücks Risse bilden. Diese beeinträchtigen die Funktion des Gewindestücks.

Bei der EP 03 58 535 A2 soll nach dem Einschrauben des Trägerrohrs in das Gewindestück ein Anschlagen der Dichtflächen des Stopfens und des Trägerrohrs gewährleistet sein. Dies ist nur dann möglich, wenn die Längsachse der Gewindehülse und die Längsachse des Trägerrohrs genau koaxial liegen. In der Praxis ist eine solche Koaxialität nur schwer zu erreichen. Es können also Undichtigkeiten auftreten. Solche können auch deswegen auftreten, weil beim Festziehen der vorgesehenen Kontermutter die Dichtfläche des Trägerrohrs die Tendenz hat, von der Dichtfläche des Stopfens abzuheben. Dies ist zumindest im Bereich des notwendigen Spiels zwischen dem Gewinde des Trägerrohrs und dem Gewindestück gegeben.

Ein weiterer Nachteil der EP 03 58 535 A2 besteht darin, daß das Gewinde des Gewindestücks und das Gewinde des Trägerrohrs aufeinander abgestimmt sein müssen. Dies hat zur Folge, daß dann, wenn in einem Betrieb bereits ein Trägerrohr mit Gewinde vorhanden ist, für dieses nur ein Stopfen verwendet werden kann, dessen Gewindestück genau dem Gewinde des Trägerrohrs entspricht. Für verschiedene Trägerrohrgewinde müssen also Stopfen mit verschiedenen Gewindestücken zur Verfügung stehen. Dies ist unpraktisch.

In der US-PS 47 91 978 ist ein Stopfen beschrieben, in den ein Gewinde eingeformt ist. Auch dieses Gewinde ist nachteilig, da es zum Ausreißen neigt und nur schwer gasdicht abdichtbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art bzw. einen Stopfen vorzuschlagen, wobei der Stopfen ohne Innengewinde am Trägerrohr zu halten ist.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Stopfen außen Schrägflächen aufweist, die einander gegenüberstehen und von der mit der Dichtfläche versehenen Stirnseite des Stopfens aufeinander zulaufen, daß am Trägerrohr ein Bügel vorgesehen ist, dessen Schenkel über die Schrägflächen schiebbar sind, und daß zwischen dem Trägerrohr und dem Bügel ein Spannmittel angeordnet ist, mit dem die Schenkel gegen die Schrägflächen spannbar sind, wobei sich beim Spannen die dem Trägerrohr zugeordnete Dichtfläche an der Dichtfläche des Stopfens abstützt.

Dabei erübrigt sich ein Innengewinde am Trägerrohr. Mit der Einrichtung wird eine feste Verbindung des Stopfens mit dem Trägerrohr erreicht. Günstig ist auch, daß bei der festen Verbindung das Feuerfestmaterial des Stopfens nicht auf Zug, sondern auf Druck beansprucht wird.

Die notwendige Dichtigkeit des Stopfens gegenüber dem Trägerrohr ergibt sich beim Festsetzen der Spannmittel von selbst. Im Betrieb ist nicht zu befürchten, daß Spülgas, wie beispielsweise Argon, zwischen dem Trägerrohr und dem Stopfen austritt.

Die Montage der Einrichtung ist einfach. Es braucht lediglich der Bügel über den Stopfen geschoben und dann das Spannmittel angezogen zu werden. Günstig ist auch, daß bereits vorhandene Trägerrohre ohne weiteres weiterverwendet werden können.

Ein erfindungsgemäßer Stopfen zeichnet sich dadurch aus, daß er außen Schrägflächen aufweist, die einander gegenüberstehen und von der mit der Dichtfläche versehenen Stirnseite aufeinander zulaufen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Einrichtung mit an einem Trägerrohr gehaltenen Stopfen im Schnitt längs der Linie I-I nach Fig. 2,

Fig. 2 eine Aufsicht der Einrichtung im Schnitt längs der Linie II-II nach Fig. 1,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Einrichtung in Aufsicht,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel in einem Schnitt längs der Linie IV-IV nach Fig. 5 und 6,

Fig. 5 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles V nach Fig. 4, und

Fig. 6 eine Aufsicht längs der Linie VI-VI nach Fig. 4.

Ein feuerfester, keramischer Stopfen 1 weist einen Kanal 2 zur Führung von Spülgas auf. Der Stopfen 1 ist an seiner Stirnseite 3 in der Umgebung des Kanals 2 mit einer konischen Dichtfläche 4 versehen.

Außen sind am Stopfen 1 zwei einander gegenüberstehende, ebene Schrägflächen 5, 6 ausgebildet. Die beiden Schrägflächen 5, 6 verlaufen von der Stirnseite 3 aus konisch aufeinander zu. Sie überragen den übrigen Umfang 7 des Stopfens 1 nicht. Die dabei entstehenden Stufen 8 sind ausgerundet, um Kerbwirkungen zu vermeiden. Die Winkel, die die Schrägflächen 5, 6 mit der Längsachse L bilden, sind so bemessen, daß die Winkel einerseits möglichst flach sind und andererseits mit den weiter unten beschriebenen Schenkeln keine Selbstklemmung eintritt.

Auf einem Trägerrohr 9, das der Einleitung von Spülgas in den Kanal 2 dient, sitzt ein metallischer Bügel 10, wobei das Trägerrohr 9 mit Spiel durch eine Bohrung 11 des Bügels 10 geführt ist. Der Bügel 10 bildet zwei Schenkel 12, 13, die entsprechend der Schrägstellungen der Schrägflächen 5, 6 schräg verlaufen. An jedem Schenkel 12, 13 sind Schrägflächen 14, 15 ausgefräst. An diesen liegen im verspannten Zustand der Einrichtung die Schrägflächen 5, 6 flächig an. Die Schenkel 12, 13 sind mittels eines Versteifungssteges 16 miteinander verbunden. Der Bügel 10 ist mit seinen Schenkeln 12, 13 und dem Versteifungssteg 16 als Schweißkonstruktion aufgebaut.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist um die Schenkel 12, 13 ein Ring 17 gelegt, der beim Verspannen der Schrägflächen 14, 15 ein Aufspreizen der Schenkel 12, 13 verhindern soll. Der Versteifungssteg 16 kann dann entfallen.

Am oder beim unteren Ende des Trägerrohrs 9 ist ein Dichtkörper 18 angeordnet. Dieser bildet eine der Dichtfläche 4 zugeordnete Dichtfläche 19. Die Dichtflächen 4, 19 sind sphärisch gewölbt.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 weist das Trägerrohr 9 ein Außengewinde 20 auf. Auf dieses sind als Spannmittel eine Mutter 21 und eine Kontermutter 22 aufgeschraubt, die zur Anlage an dem Bügel 10 bestimmt sind.

Die Funktionsweise der beschriebenen Einrichtung ist etwa folgende:

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Stellung ist die Mutter 21 so in Richtung des Pfeiles F festgezogen, daß sie einerseits den Bügel 10 nach oben drückt, so daß die Schrägflächen 14, 15 der Schenkel 12, 13 fest gegen die Schrägflächen 5, 6 des Stopfens 1 gespannt sind. Dies ist dadurch gewährleistet, daß andererseits durch das Spannen der Schraube in Richtung F das untere Ende des Trägerrohres 9 auf den Dichtkörper 18 drückt und dieser mit seiner Dichtfläche 19 auf die Dichtfläche 4 des Stopfens 1 drückt. Dadurch ist der Stopfen 1 fest an dem Trägerrohr 9 gehalten, wobei gleichzeitig die Dichtflächen 19, 4 dicht aufeinandersitzen. Zur Verbesserung des Abdichtens kann zwischen die Dichtflächen 4, 19 eine Graphit-, Disulfit- oder Molybdän-Dichtung eingebracht sein. Die Kontermutter 22 ist angezogen.

Soll der Stopfen 1 gelöst werden, dann wird die Mutter 21 entgegen der Richtung des Pfeiles F geschraubt. Dadurch kann sich der Bügel 10 so verschieben, daß sich die Schrägflächen 14, 15 seiner Schenkel 12, 13 von den Schrägflächen 5, 6 des Stopfens 1 lösen. Der Abstand zwischen den Stufen 8 und den Schenkeln 12, 13 ist hinreichend groß, um dieses Lösen zu gewährleisten. Anschließend läßt sich der Stopfen 1 quer zur Längsrichtung L zwischen den Schenkeln 12, 13 herausziehen. Dies erfolgt nach derjenigen Seite, an der der Versteifungssteg 16 nicht vorgesehen ist.

Ist der Ring 17 vorgesehen, dann wird dieser vor dem Herausziehen des Stopfens 1 verschoben.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 bis 6 sind die Spannmittel nicht wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 von einer Mutter-/Gewinde-Verbindung 20, 11, sondern von der im folgenden beschriebenen Keilverbindung gebildet. Der die Dichtfläche 19 aufweisende Dichtkörper ist hier mit 23 bezeichnet. Der Dichtkörper 23 weist ein Innengewinde 24 auf, in das das Trägerrohr 9 eingeschraubt ist. Der Dichtkörper 23 ist verschieblich in einer Hülse 25 des Bügels 10 geführt. Er weist in der Hülse 25 zwei Ausnehmungen 26, 27 auf. Die Hülse 25 ist mit Durchbrechungen 28, 29 versehen, die mit der Ausnehmung 26 fluchten. Außerdem weist sie Durchbrechungen 30, 31 auf, die mit der Ausnehmung 27 fluchten. Die Ausnehmungen 26, 27 und die Durchbrechungen 28 bis 31 sind für zwei Keile 32, 33 vorgesehen.

Die Funktionsweise ist etwa folgende:

In den Fig. 4 bis 6 ist die Einrichtung in ihrem verspannten Zustand gezeigt. Dabei sind die Keile 32, 33 durch die Durchbrechungen 28 bis 31 und die Ausnehmungen 26, 27 in Richtung des Pfeiles G gedrückt. Dadurch ist einerseits der Bügel 10 in Richtung der Pfeile H nach oben gedrückt. Andererseits ist dadurch der Dichtkörper 23 in Richtung des Pfeiles K nach unten gedrückt. Insgesamt sind dadurch die Schrägflächen 14, 15 der Schenkel 12, 13 des Bügels 10 an die Schrägflächen 5, 6 des Stopfens 1 gespannt. Außerdem sitzt die Dichtfläche 19 dicht auf der Dichtfläche 4 des Stopfens 1.

Um den Stopfen 1 zu lösen, werden die Keile 32, 33 herausgezogen. Dadurch wird die Hülse 25 des Bügels 10 verschieblich, so daß sich die Schrägflächen 14, 15 von den Schrägflächen 5, 6 und die Dichtfläche 19 von der Dichtfläche 4 lösen können. Der Stopfen 1 läßt sich dann quer zur Längsachse L abziehen.

Claims

1. Einrichtung zum Halten eines feuerfesten, keramischen Stopfens bei einem metallurgischen Gefäß an einem Trägerrohr, das mittels einander zugeordneter Dichtflächen gegen den Stopfen abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Stopfen (1) außen Schrägflächen (5, 6) aufweist, die einander gegenüberstehen und von der mit der Dichtfläche (4) versehenen Stirnseite (3) des Stopfens (1) aufeinander zulaufen, daß am Trägerrohr (9) ein Bügel (10) vorgesehen ist, dessen Schenkel (12, 13) über die Schrägflächen (5, 6) schiebbar sind, und
daß zwischen dem Trägerrohr (9) und dem Bügel (10) ein Spannmittel (20, 21; 32, 33) angeordnet ist, mit dem die Schenkel (12, 13) gegen die Schrägflächen (5, 6) spannbar sind, wobei sich beim Spannen die dem Trägerrohr (9) nahe Dichtfläche (19) an der Dichtfläche (4) des Stopfens (1) abstützt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schrägflächen (5, 6) eben sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Schenkeln (12, 13) den Schrägflächen (5, 6) des Stopfens (1) entsprechende Schrägflächen (14, 15) ausgebildet sind.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (12, 13) quer zur Längsachse (L), in der das Spannmittel (20, 21; 32, 33) wirkt, über die Schrägflächen (5, 6) schiebbar sind.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (12, 13) von einem lösbaren Ring (17) umgriffen sind.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Trägerrohr (9) nahe Dichtfläche (19) direkt an diesem ausgebildet ist.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Trägerrohr (9) nahe Dichtfläche (19) an einem Dichtkörper (18, 23) ausgebildet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (23) in einer Hülse (25) des Bügels (10) verschieblich geführt ist und an ihn das Trägerrohr (9) angeschlossen ist.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannmittel von einer Mutter (21) gebildet ist, die auf ein Außengewinde (20) des Trägerrohrs (9) oder des Dichtkörpers (23) geschraubt ist und gegen den Bügel (10) drückt.

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannmittel Keile (32, 33) vorgesehen sind, die zwischen den Bügel (10) und den Dichtkörper (23) eingesetzt sind.

11. Feuerfester, keramischer Stopfen für ein metallurgisches Gefäß, der an einem Trägerrohr zu befestigen ist und eine Dichtfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (1) außen Schrägflächen (5, 6) aufweist, die einander gegenüberstehen und von der mit der Dichtfläche (4) versehenen Stirnseite (3) des Stopfens (1) aufeinander zulaufen.

12. Stopfen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (4) an der Stirnseite (3) des Stopfens (1) konisch ausgebildet ist.

13. Stopfen nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägflächen (5, 6) den Umfang (7) des Stopfens (1) nicht überragen.