DE4040189C1

DE4040189C1 - Ceramic plug for outlet from metallurgical vessel - has supporting pipe with annular space to form sealing face, and nut is screwed onto it through which gas is delivered

Info

Publication number: DE4040189C1
Application number: DE19904040189
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim 5401 Urmitz De Salewsky; Werner 4150 Krefeld De Richter; Gerhard 4200 Oberhausen De Bohndorf; Siegfried 6209 Heidenrod De Pohl; Wilhelm 4133 Neukirchen-Vluyn De Parbel; Dirk 6200 Wiesbaden De Masurat
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1990-12-15
Filing date: 1990-12-15
Publication date: 1992-01-02
Anticipated expiration: 2010-12-16

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Halten eines feuerfesten, keramischen Stopfens für den Auslauf eines metallurgischen Gefäßes an einem Trägerrohr, durch das dem Stopfen Gas zuführbar ist, wobei der Stopfen an einem in ihn hineinragenden Bereich des Trägerrohrs gehalten ist und sich um das Trägerrohr ein Ringraum erstreckt, dessen Grund eine Dichtfläche bildet und dessen Breite größer ist als die Breite eines zwischen dem Stopfen und dem Trägerrohr bestehenden Ringspaltes, und an einem Außengewinde des Trägerrohrs eine Mutter sitzt.

Eine derartige Einrichtung ist in der EP 03 58 535 A2 beschrieben. Bei diesem ist am Trägerrohr ein Bund ausgebildet, der beim Einschrauben des Trägerrohrs in den Stopfen zum dichtenden Anschlag an der Dichtfläche des Ringraums kommt. Diese Art der Abdichtung setzt voraus, daß das Trägerrohr in den Stopfen einschraubbar ist. Ungünstig dabei ist, daß unterschiedliche Wärmedehnungen zwischen dem Trägerrohr und dem Stopfen zu einem Undichtwerden führen können. Es tritt dann Gas aus dem Stopfen aus, oder es wird Sauerstoff angesaugt.

Nach der EP 03 58 535 A2 ist die Mutter am Außengewinde des Trägerrohrs vorgesehen, um den Stopfen mittels einer Platte am Trägerrohr zu sichern. Beim Festziehen der Mutter besteht die Tendenz eines Lösens des Bundes des Trägerrohrs von der Dichtfläche. Es kann dadurch zu einer Beeinträchtigung der Abdichtung kommen.

Um einen dichten Sitz zu erreichen, muß bei der EP 03 58 535 A2 entweder das Trägerrohr oder der Stopfen gedreht werden. Dies erschwert eine Nachstellmöglichkeit der Abdichtung.

Baulich ungünstig ist bei der EP 03 58 535 A2 auch, daß dann, wenn das Einpreßteil und die Dichtfläche nicht koaxial liegen, die notwendige Abdichtung nicht erreicht werden kann.

Außerdem ist es bekannt, den Stopfen an dem Trägerrohr mittels eines Querstiftes zu befestigen. Besondere Abdichtmaßnahmen sind hier nicht vorgesehen.

Weiterhin ist es bekannt, zur Festlegung des Trägerrohrs im Stopfen, in den Stopfen ein Einschraubteil einzuschrauben. Besondere Abdichtmaßnahmen sind auch hier nicht vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, deren Abdichtung im Betrieb verbessert ist.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in den Ringraum eine verformbare Dichtungspackung eingesetzt ist, daß zwischen der Mutter und der Dichtungspackung eine Stopfbüchse angeordnet ist und daß durch Anziehen der Mutter die Dichtungspackung in dem Ringraum von der Stopfbüchse verpreßbar ist.

Damit ist eine sichere Abdichtung erreicht. Die verpreßte Dichtungspackung dichtet den Spalt gasdicht ab, weil sie einerseits an dem Trägerrohr und andererseits an der Wandung des Ringraums anliegt. Die Abdichtung ist jederzeit durch weiteres Anziehen der Mutter nachstellbar. Dabei wird die Halterung des Stopfens an dem Trägerrohr nicht beeinflußt. Zum Nachstellen der Abdichtung braucht der Stopfen nicht gegenüber dem Trägerrohr bewegt zu werden.

Günstig ist auch, daß die Abdichtung gegen unterschiedliche Wärmedehnungen zwischen dem Trägerrohr und dem Stopfen unempfindlich ist. Gleiches gilt für bauliche Toleranzen.

Ein weiterer Vorteil der Einrichtung besteht darin, daß die Abdichtung im Aufbau einfach ist und sie keine aufwendigen Gestaltungen des Stopfens und des Trägerrohrs bedingt.

Es ist ferner gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Einrichtung zusammen mit dem Stopfen eine im Fertigungswerk oder vor Ort fertig vormontierte Baueinheit bildet, die mit dem freistehenden Ende des Trägerrohres direkt an die Betätigungseinrichtung und die Gaszuführungsleitung für den Stopfen koppelbar ist. Dies ist deshalb von Vorteil, weil man dadurch die gasdichte Verbindung zwischen Stopfen und Trägerrohr präzise und bequem herstellen und etwa auf die einwandfreie Gasdichtigkeit hin prüfen kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Teilansicht eines Stopfens an einem Trägerrohr im Längsschnitt in einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel in einer der Fig. 1 entsprechenden Ansicht,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel in einer der Fig. 1 entsprechenden Ansicht und

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer der Fig. 1 entsprechenden Ansicht.

Ein metallisches Trägerrohr 1 ragt in einen feuerfesten, keramischen Stopfen 2 hinein. Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1, 2 und 3 ist der Stopfen 2 am Trägerrohr 1 mittels eines Haltestiftes 3 gehalten. Der Haltestift 3 ist durch eine Querbohrung 4 des Stopfens 2 und eine Querbohrung 5 des Trägerrohrs 1 gesteckt. Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 3 ist der Haltestift 3 beidendig in den Querbohrungen 4 durch einen feuerfesten Mörtel 6 und eine Glasur 7 abgedeckt. Der Mörtel 6 soll gasdicht sein. Beispielsweise wird ein Mörtel verwendet, der sich bei der Trocknung aufbläht. Als aufblähbarer Mörtel ist ein Mörtel mit folgender Zusammensetzung in Gewichtsanteilen verwendbar:

SiO₂: 40%-50%,
Al₂O₃: 40%-50%,
TiO₂: 1%-3%,
Fe₂O₃: 0,5%-2%,
CaO: 0,5%-1,5%,
MgO: 0,5%-1,5%,
Na₂O: 2%-4%,
K₂O: 0,5%-2%,

mit einem Anteil von 2,5 bis 10% einer leicht schmelzenden Glasur mit 15-30% Si, ca. 10% SiC, 35% Alkalien und Erdalkalien sowie ein Rest von SiO₂ und Al₂O₃. Ein solcher Mörtel gewährleistet, daß bei der Antrocknung eine Blähwirkung entsteht. Außerdem entsteht durch den Glasuranteil schon bei niedrigen Aufheizungstemperaturen des Stopfens im Betrieb eine Glasphase, die eine gute gasdichte Verdichtung der Mörtelmasse mit sich bringt. Die obengenannte Glasurzusammensetzung ist auch für die Glasur 7 an den ausstehenden Enden der Querbohrung 4 verwendbar.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 erstreckt sich im Stopfen 2 um das Trägerrohr 1 ein Ringraum 8. Dessen Breite ist größer als die Breite eines zwischen dem Trägerrohr 1 und dem Stopfen 2 bestehenden Ringspaltes 9. Der Grund 10 des Ringraums 8 ist abgeschrägt und liegt beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 oberhalb des Haltestiftes 3.

Das Trägerrohr 1 weist ein Außengewinde 11 auf, das sich bis in den Bereich des Ringraumes 8 erstreckt. Auf das Außengewinde 11 ist eine Mutter 12 aufgeschraubt. An dieser liegt über eine Scheibe 13 eine Stopfbüchse 14 an, die in den Ringraum 8 greift. Zwischen der Stopfbüchse 14 und dem Grund 10 ist eine Dichtungspackung 15 im Ringraum 8 angeordnet. Diese besteht beispielsweise aus einem keramischen Fasermaterial. Vorzugsweise sind feuerfeste tonerdehaltige Fasern verwendbar als ringförmige Dichtelemente, die vorgepreßt oder vorgepreßt und z. B. mit einem Phosphattonerdebinder getränkt sind. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß auch die Poren der Dichtungspackung 15 gasdicht verschlossen sind.

Zum Abdichten des Ringspaltes 9 bzw. des Ringraumes 8 wird die Mutter 12 angezogen. Sie drückt über die Scheibe 13 die Stopfbüchse 14 auf die Dichtungspackung 15, so daß sich diese in die Gewindegänge des Außengewindes 11, gegen den Grund 10 und gegen die Seitenwandung 16 des Ringraums 8 preßt. Dadurch ist auf einfache Weise eine sichere Abdichtung erreicht. Besteht das Bedürfnis, die Dichtung nachzuziehen, dann kann dies ohne weiteres erfolgen. Dadurch, daß die Dichtungspackung 15 in Gewindegänge des Außengewindes 11 greift, ist die trägerrohrseitige Dichtfläche größer, als wenn das Außengewinde 11 schon oberhalb des Ringraums 8 endet.

Der der Dichtungspackung 15 zugeordnete Rand 17 der Stopfbüchse 14 kann profiliert sein, beispielsweise wie der Grund 10 abgeschrägt sein. Dadurch läßt sich die Verpressung der Dichtungspackung 15 steuern.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Querbohrung 5 des Trägerrohrs 1 eine Querhülse 18 gasdicht eingeschweißt. Durch diese erstreckt sich der Haltestift 3. Die Querhülse 18 verhindert, daß Gas aus dem Trägerrohr 1 längs des Haltestiftes 3 nach außen austritt. Um zu vermeiden, daß die Querhülse 18 den Gasstrom durch das Trägerrohr 1 unterbricht, ist ein an seitliche Bohrungen 19 angeschlossener, nicht näher dargestellter Bypass vorgesehen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 liegt der Grund 10 des Ringraums 8 unterhalb des Haltestiftes 3. Die Stopfbüchse 14 weist Langlöcher 20 auf, durch die sich der Haltestift 3 erstreckt. Die Langlöcher 20 gestatten die axiale Verschiebbarkeit der Stopfbüchse 14 zum Zusammenpressen der Dichtungspackung 15. Beim Anziehen der Mutter 12 drückt diese über die Scheibe 13 auf die Stopfbüchse 14, wodurch auch hier die Dichtungspackung 15 zur gewünschten Abdichtung führt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der Ringraum 8 an einem scheibenförmigen Teil 21 ausgebildet, das stirnseitig auf den Stopfen 2 aufgesetzt ist. Das scheibenförmige Teil 21 sitzt gasdicht auf dem Stopfen 2. Eine Stufung 22 dient der Vergrößerung der Dichtfläche zwischen dem Teil 21 und dem Stopfen 2. Zwischen das Teil 21 und dem Stopfen 2 kann vorzugsweise eine Dichtung aus feuerfestem Fasermaterial eingelegt werden. Diese wird dann beim Anziehen der Mutter 12 zusammengedrückt. Das Teil 21 ist aus Metall. In dem Ringraum 8 sitzt wie beschrieben die Dichtungspackung 15. Diese wird beim Anziehen der Mutter 12 über die Scheibe 13 und die Stopfbüchse 14 verpreßt, so daß der Ringspalt 9 abgedichtet ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist an dem Trägerrohr 1 ein Bund 23 befestigt oder ausgebildet. Dieser liegt unten im Ringraum 8. Oberhalb des Bundes 23 weist der Stopfen 2 im Ringraum 8 ein Grobgewinde 24 auf, in das eine Einschraubhülse 25 eingeschraubt ist. Die Einschraubhülse 25 fixiert den Bund 23 im Stopfen 2, so daß dadurch der Stopfen 2 am Trägerrohr 1 gehalten ist.

Oberhalb der Einschraubhülse 25 ist in den Ringraum 8 die Dichtungspackung 15 eingesetzt. In Fig. 4 ist links die Dichtungspackung 15 im noch nicht verpreßten Zustand und rechts im verpreßten Zustand dargestellt. Die Scheibe 13 und die Stopfbüchse 14 sind hier als ein einziges Bauteil ausgelegt.

Wird die Mutter 12 angezogen, dann drückt sich die Stopfbüchse 14 in die Dichtungspackung 15. Diese legt sich dadurch in einen Einschnitt 26 des Trägerrohrs 1 und dichtet einen zwischen dem Trägerrohr 1 und der Einschraubhülse 25 bestehenden Ringspalt 27 und das Grobgewinde 24 ab. Dadurch ist auch hier die gewünschte Abdichtung geschaffen.

Claims

1. Einrichtung zum Halten eines feuerfesten, keramischen Stopfens für den Auslauf eines metallurgischen Gefäßes an einem Trägerrohr, durch das dem Stopfen Gas zuführbar ist, wobei der Stopfen an einem in ihn hineinragenden Bereich des Trägerrohrs gehalten ist und sich um das Trägerrohr ein Ringraum erstreckt, dessen Grund eine Dichtfläche bildet und dessen Breite größer ist als die Breite eines zwischen dem Stopfen und dem Trägerrohr bestehenden Ringspaltes, und an einem Außengewinde des Trägerrohrs eine Mutter sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ringraum (8) eine verformbare Dichtungspackung (15) eingesetzt ist, daß zwischen der Mutter (12) und der Dichtungspackung (15) eine Stopfbüchse (14) angeordnet ist und daß durch Anziehen der Mutter (12) die Dichtungspackung (15) in dem Ringraum (8) von der Stopfbüchse (14) verpreßbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungspackung (15) von einem keramischen Fasermaterial gebildet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengewinde (11) des Trägerrohrs (1) bis in den Bereich der Dichtungspackung (15) reicht.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grund (10) des Ringraums (8) abgeschrägt ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grund (10) des Ringraums (8) oberhalb eines den Stopfen (2) am Trägerrohr (1) haltenden Haltestiftes (3) liegt und der Haltestift (3) abgedichtet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (8) an einem scheibenförmigen Teil (21) ausgebildet ist, das stirnseitig dicht auf dem Stopfen (2) sitzt.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grund (10) des Ringraums (8) unterhalb eines den Stopfen (2) am Trägerrohr (1) haltenden Haltestiftes (3) liegt, daß der Haltestift (3) abgedichtet ist und daß sich der Haltestift (3) durch Langlöcher (20) der Stopfbüchse (14) erstreckt.

18. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bund (23) des Trägerrohrs (1) mittels einer Einschraubhülse (25) im Stopfen (2) festgelegt ist und daß die Dichtungspackung (15) auf der dem Bund (23) abgewandten Seite der Einschraubhülse (25) angeordnet ist.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusammen mit dem Stopfen (2) eine fertig vormontierte Baueinheit bildet, die mit dem freistehenden Ende des Trägerrohrs (1) direkt an die Betätigungseinrichtung und die Gaszuführungsleitung für den Stopfen (2) koppelbar ist.