DE69112577T2 - Freitragende ventilfeder. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schieberventil und in erster Linie auf den als ein Drei-Platten-System bekannten Typ, der in der US-A-4,415,103 veranschaulicht ist. Diese Ventile werden häufig als "Trichterventile" bezeichnet zur Verwendung beim Eingießen von Stahl aus einem Trichter und Leiten des Stahlflusses ifl die Gießform für eine Stranggußvorrichtung.
• Seit das U.S. Reissue Patent Nr. 27,237 ein Schwenkarme verwendendes Trichterventil offenbarte, welches auch in der jüngeren US-A-4,415,103 dargestellt ist, wurde der Druck zum Halten der feuerfesten Schiebeplatten mit Gießöffnungen in entgegengesetzter Druckbeziehung durch federbelastete Schwenkarme zugeführt. Die Federn sind im allgemeinen Federn vom Spulentyp, die auf Druck beansprucht gegen ein Ende des Schwenkarms einwirken. Der Schwenkarm schwenkt um einen Schwenkarmdrehzapfen una das entgegengesetzte Ende des Schwenkarms steht mit dem unteren Abschnitt einer unteren Platte oder eines Rohrhalters in Eingriff. Da sich die Schraubenfeder innerhalb des Rahmens für das Ventil befindet, benötigt sie häufig Kühlung und nimmt natürlich einen zusätzlichen Raum in dem Rahmen ein. Es ist daher vorteilhaft, die Feder zu eliminieren und die Rahmenabmessungen eines derartigen Schieberventils zu verkürzen, insbesondere an jenen Stellen, an denen Raum sehr gesucht ist. Tatsächlich ist Raum für ein Trichterventil faßt immer sehr gesucht, da es sich nahe dem Stranggußvorrichtungskopf der Gießform befindet und dennoch zum Ersetzen der feuerfesten Elemente zugänglich sein muß.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Schieberventil bereitgestellt, umfassend eine stationäre Platte aus feuerfestem Material und eine Schiebeplatte aus feuerfestem Material, wobei fede Platte eine Öffnung zum Eingießen von Metall aufweist, wenn die Öffnungen ausgerichtet sind, und wobei die Platten gegeneinander elastisch vorgespannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten mittels einer Cantileverfeder mit einem Cantileverabschnitt elastisch vorgespannt sind, welcher Cantileverabschnitt zwischen einer der feuerfesten Platten und einem benachbarten Teil wirkt, an welchem die Feder angebracht ist, derart, daß die Cantileverfeder direkt umgebender Luft zum Kühlen ausgesetzt ist. Somit ist ein spezielles Kühlen der Feder nicht notwendig.
• Zum besseren Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie dieselbe zur Wirkung gebracht werden kann, wird nun beispielhaft auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen werden, in welchen:
• Figur 1 eine Querschnittsansicht eines typischen Drei-Platten- Schieberventils ist, die eine Cantileverfeder an ihrer Position unter dem Rahmen zeigt, welche Cantileverfeder einen Rohrhalter in einander zugewandter Druckbeziehung mit einem Schieber drängt, sowie stromaufwärtige feuerfeste Elemente;
• Figur 2 eine vergrößerte Ansicht der Feder und ihrem benachbarten Rahmenabschnit ist;
• Figur 3 eine Draufsicht der Cantileverfeder ist;
• Figur 4 eine Seitenansicht der in Figur 3 gezeigten Cantileverfeder ist;
• Figur 5 eine eine alternative Ausführugsform eines Klemmvorrichtungstyps zeigende Querschnittsansicht längs der gleichen Ansicht wie in den Figuren 1 und 2 ist;
• Figur 6 eine weitere alternative Ansicht längs des gleichen Betrachtungspunktes wie in Figur 5 ist, die eine Taschentyp- Halterung für die Cantileverfeder zeigt; und
• Figur 7 eine weitere Ausführungsform zeigt, die eine Cantileverfeder vom Drei-Punkte-Typ zeigt.
• Ein Schieberventil 10 weist einen gelochten Tülleblock 14 auf, der an seinem unteren Abschnitt in einer oberen Platte oder einer stationären Platte 15 endet. Der gelochte Tülleblock und die obere Platte können integral ausgebildet sein. Ein Schieber 16 ist unter der oberen Platte oder stationären Platte 15 positioniert und unter diesem befinden sich ein Rohrhalter 17 sowie ein sich nach unten erstreckendes Rohr 18. Die stationäre Platte 15, der Schieber 16 und der Rohrhalter 17 weisen jeweils eine zentrale Eingießöffnung 19 auf, die bei allen drei Elementen im wesentlichen den gleichen Durchmesser hat.
• Die Schiebeplatte oder der Schieber 16 wird mittels eines Zylinders 40 in einen in Figur 1 gezeigten Drosselzustand bewegt, wobei der Zylinder 40 einen sich von diesem zu einem Stellantriebskopf 42 erstreckenden Schaft 41 aufweist, welcher Stellantriebskopf 42 mit dem Schieber 16 in Eingriff steht und, wie vorgewählt, den Schieber 16 in und außer Registeranordnung mit den benachbarten feuerfesten Elementen verschieben kann.
• Eine Cantileverfeder 45 ist in Figur 1 in ihrer Ventilumgebung gezeigt, jedoch in Figur 2 in vergrößerter Gestalt. Die Cantileverfeder 45 weist einen Fußabschnitt 46 sowie einen Cantileverabschnitt 48 auf. Ein Rahmen 20 ist, wie insbesondere in Figur 2 gezeigt, an einem unteren Abschnitt mit einer Federhalterung 51 versehen, welche eine an ihrem unteren Abschnitt ausgebildete Federtasche 52 aufweist. Das Ende der Federhalterung 51 ist derart geformt, daß sie eine L-förmige Verschleißplatte 54 aufnehmen kann, die an einer Fortsetzung der Federtasche 52 angebracht ist. Ein Befestigungsbolzen 55, wie in Figur 2 gezeigt, durchsetzt die Feder 45 und ist an der Federhalterung 51 gesichert, da der Befestigungsbolzen mit der Befestigungsbolzenbohrung 58 in Schraubeingriff steht.
• Das vorliegende Verfahren betrifft das Bereitstellen eines Druckeingriffs von aneinander angrenzenden Flächen von feuerfesten Einsatzteilen in einem Schieberventil. Normalerweise umfaßt ein derartiges Schieberventil die stationäre Platte 15, den Schieber 16 und den Rohrhalter 17, wie in einer Ventilumgebung unter einem Behälter in Figur 1 erläuternd veranschaulicht. Eine mit dem Bezugszeichen 51 in Figur 2 bezeichnete Federhalterung ist an dem Ventil ausgebildet. Nach dem Ausbilden der Federhalterung wird ein Cantileverfederbalken 45 an der so gebildeten Federhalterung gesichert. Das wichtigste Vorhaben des Verfahrens ist das Sichern des feuerfesten Einsatzteils und der Arbeitsflächen in einander zugewandter Druckbeziehung. Entscheidend bei diesem Verfahren ist jedoch dessen Aspekt, der die Cantileverfeder in Raumumgebung anordnet, im Unterschied zu der Anordnung dieser innerhalb des Rahmens 20 der Ventilanordnung 10. Beim Ausführen dieses Verfahrens ist keine spezielle Kühlung für die Cantileverfeder 45 notwendig. Ferner wird beim Ausführen dieses Verfahrens der vormals für Schraubenfedern benötigte Raum, genauso wie die Notwendigkeit einer Kühlung derselben, eliminiert.
• Speziellere Details der Cantileverfeder 45 sind in den Figuren 3 und 4 gezeigt. In Figur 3 ist zu erkennen, daß eine Befestigungsfläche 60 an der oberen Fläche des Fußabschnittes 46 der Feder 45 vorgesehen ist. Die Bohrung 56 ist vorgesehen, um den Befestigungsbolzen 55 an einem Punkt aufzunehmen, welcher benachbart dazu ist, wo die Feder 45 von ihrem Fußabschnitt 46 zu dem Cantileverabschnitt 48 übergeht. Dieser Übergang tritt bei einem Übergangsradius 50 ein, der sich von der Befestigungsfläche 60 des Fußabschnittes 46 der Cantileverfeder 45 abwärts streckt.
• Ferner liegt, wie in Figur 4 gezeigt, gegenüber der Befestigungsfläche 60 der Cantileverfeder 45 die Unterseite 61. Ein unterer Steigbereich 62 und ein paralleler oberer Steigbereich 64 erstrecken sich nach außen und legen den Hauptkörper des Cantileverabschnittes 48 fest. Dieselben weisen eine untere Steigfläche 62 und eine parallele obere Steigfläche 64 auf, die zueinander entgegengesetzt sind. Sie enden in einer Arbeitsfläche 65, die abgeflacht ist, um in Druckeingriffsart mit der unteren Fläche des feuerfesten Elements in Eingriff zu sein, welches in einander zugewandter Beziehung der verschiedenen feuerfesten Elemente gedrückt ist. Das vordere Ende 66 des Cantileverfederabschnittes 48 verläuft über die Breite der Cantileverfeder 45. Parallele Seiten 68 erstrecken sich in einer ausgedehnten Art über die Länge der Cantileverfeder 45 zwischen dem Cantileverelement-Vorderende 66 und dem Ende 69.
• In einer kommerziellen Ausführungsform beträgt die Winkligkeit der Steigbereiche 62, 64 zwischen 2º und 3º von der Befestigungsfläche 60 und ihrer Unterseite 61. Die nachfolgenden Abmessungen sind in Millimetern ausgedrückt. Mit einer Gesamtlänge von 155,8 beträgt der Mittenabstand von der Befestigungsbohrung 56 zu dem hinteren Ende 69 60,0 und der verbleibende Abstand zu dem Cantileverlement- Vorderende 66 von der Mitte der Bohrung 56 beträgt 95,8. Die Feder selbst ist 44,800 breit. Der Abstand von dem Radius 50 zu dem Ende 66 beträgt, unter Verwendung desselben Abmessungsschemas, ungefähr 79,8. Die Dicke des Fußabschnittes 46 beträgt 6,00, wobei die Dicke des Steigabschnittes sich 6,00 nähert. Es ist erwünscht, daß die ganze Feder aus hochfestem, hitzebeständigem Material auf Eisenbasis hergestellt ist.
• Auf Wunsch kann die Federtasche 52 an der Federhalterung 51 des Ventilrahmens 20 etwa 2º nach oben gewinkelt sein. Die erwartete Durchbiegung der Feder beträgt etwa 2,50 mm. Bei der gezeigten Konstruktion werden keine anderen Halter oder Winkelpaßscheiben benötigt. Die Bohrung, die den Schaft des Befestigungsbolzens 55 aufnimmt, beträgt etwa 14,0.
Erste alternative Ausführungsform:
• Die erste alternative Ausführungsform ist in Figur 5 gezeigt, in welcher mit der ersten offenbarten Ausführungsform gemeinsame Bezugszeichen verwendet werden. Man erkennt dort, daß der gelochte Tülleblock 14 oben auf einer oberen Platte 15 reitet, unter welcher sich ein Schieber 16 befindet, der von einem Rohrhalter 17 gesichert ist, welcher einen Rohrabschnitt 18 und eine in einem Rahmen 20 angebrachte Öffnung 19 umfaßt. Die Feder 45 vom Klemmvorrichtungstyp weist einen Befestigungsabschnitt 46 und einen Cantileverabschnitt 48 mit einem unteren Steigbereich 62 auf welcher in einer Arbeitsfläche 65 endet, die mit der unteren Fläche des Rohrhalters 17 im Eingriff steht. Der Befestigungsabschnitt 46 ist mittels einer Klemmvorrichtung 80 gesichert und dort durch den Befestigungsbolzen 55 verankert.
Zweite alternative Ausführungsform:
• Die Taschenausführungsform der Cantileverfeder 45 ist in Figur 6 gezeigt, wo zu erkennen ist, daß die Umgebung die gleiche wie bei der ersten alternativen Ausführungsform bleibt, ausgenommen, daß sich dort eine Befestigungsaussparung 81 in dem Rahmen 20 befindet, welche geöffnet ist, um den Befestigungsabschnit 46 der Feder 45 in eng anliegender Beziehung aufzunehmen. Im übrigen ist der Cantileverabschnitt 48 im wesentlichen der gleiche wie der der ersten und zweiten Ausführungsformen und endet mit einem unteren Steigbereich 62, welcher eine Arbeitsfläche 65 aufweist, um den unteren Abschnitt des Rohrhalters 17 zu ergreifen.
Dritte alternative Ausführungform:
• Die dritte Ausführungsform ist eine Cantileverfeder vom Drei- Punkte-Typ, wie in Figur 7 gezeigt. Man erkennt, daß der gelochte Tülleblock 14, die obere Platte 15 und der Schieber 16 im wesentlichen die gleichen bleiben. Die obere Platte 15 und der Schieber 16 weisen unter sich einen Klemmbalken 84 auf, der von der Arbeitsfläche 65 der Cantileverfeder 79 ergriffen ist. Die Feder 79 umfaßt einen Federabschnitt 88 und einen Lastabschnitt 89, die mittels eines zentralen Befestigungsbolzens 83 drehbar gesichert sind, welcher Bolzen 83 mit dem Rahmen 20 in Schraubeingriff steht. Die Kräfte werden mittels einer oberen Fläche 90 der Feder, die mit einem Nockenfolger 86 in Eingriff ist, der mittels des Lastnockens 85 nach unten beaufschlagt ist (wie gezeigt), auf die Arbeitsfläche 65 ausgeübt, während der sphärische Befestigungsbolzen 83 als die Hebelstütze fungiert.
• Alle Ausführungsformen zusammenfassend, ist das, was sie gemeinsam haben, eine in verschiedenen Arten verankerte oder geschwenkte Feder vom Cantilevertyp, die mit dem unteren Abschnitt eines der feuerfesten Elemente in Eingriff ist, wobei sie zueinander in Sandwich-Art-Beziehung gehalten sind. Der Vorteil aller Ausführungsformen liegt darin, daß der Cantileverfederabschnitt, der sich biegt Raumumgebung ausgesetzt ist, obwohl der Befestigungsabschnitt in Metall eingebettet sein kann. Dieses sichert eine maximale Biegefähigkeit des Cantileverabschnittes der Feder, minimierte Raumbesetzung der ganzen Anordnung und beseitigt die Notwendigkeit für Zwangskühlungsmittel.

Claims (12)

1. Schieberventil (10), umfassend eine stationäre Platte (15) aus feuerfestem Material und eine Schiebeplatte (16) aus feuerfestem Material, wobei jede Platte eine Öffnung (19) zum Eingießen von Metall aufweist, wenn die Ö fnungen ausgerichtet sind, und wobei die Platten gegeneinander elastisch vorgespannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten mittels einer Cantileverfeder (45) mit einem Cantileverabschnitt (48) elastisch vorgespannt sind, welcher Cantileverabschnitt (48) zwischen einer der feuerfesten Platten (15, 16) und einem benachbarten Teil (20) wirkt, an welchem die Feder angebracht ist, derart, daß die Cantileverfeder (45) umgebender Luft zum Kühlen ausgesetzt ist.

2. Schieberventil nach Anspruch 1, bei welchen die Cantileverfeder auf eine Unterseite der Schiebeplatte (16) einwirkt.

3. Schieberventil nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Schiebeplatte (16) an einern Rahmen (42) angebracht ist.

4. Schieberventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welchem die Cantileverfeder (45) einen Körper mit einer Länge, welche mindestens ihrer doppelten Dicke entspricht, einen Fußabschnitt (46), Mittel (56), um das Anbringen der Feder an dem Teil (20) zu erleichtern, und eine Arbeitsfläche (65) an dem Cantileverabschnitt (48) welcher mit dieser einen feuerfesten Platte im Eingriff steht, aufweist.

5. Schieberventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der benachbarte Teil (20) Mittel (54) umfaßt, um das Anbringen der Cantileverfeder zu erleichtern.

6. Schieberventil nach Anspruch 4 oder 5, bei welchem die Cantileverfeder einen Übergangsabschnitt (50) zwischen dem Fußabschnitt (46) und dem Cantileverabschnitt (48) aufweist, wobei der Übergangsabschnitt die Form eines Radius (50) hat.

7. Schieberventil nach Anspruch 4, 5 oder 6, bei welchem die Arbeitsfläche (65) im wesentlichen koplanar zu einer ebenen Befestigungsfläche des Fußabschnittes (46) ist.

8. Schieberventil nach Anspruch 4, 5, 6 oder 7, bei welchem die Cantileverfeder mittels eines Befestigungsbolzens (55), welcher durch eine Bohrung (56) in der Cantileverfeder geführt ist, an dem benachbarten Teil (20) angebracht ist, wobei die Bohrung den Übergangsabschnitt (50) zwischen dem Fußabschnitt (46) und dem Cantileverabschnitt (48) der Feder begrenzt.

9. Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem die Cantileverfeder (45) mittels einer Klemmvorrichtung (80) an dem benachbarten Teil (20) angebracht ist, wobei die Klemmvorrichtung (80) selbst an dem Teil (20) verankert ist.

10. Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem die Cantileverfeder in einer Befestigungsausnehmung (81) in dem benachbarten Teil (20) befestigt ist.

11. Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem die Cantileverfeder (79) vom Dreipunktetyp mit einem Befestigungsbolzen (83) ist, welcher durch einen Zwischenabschnitt der Feder hindurchtritt, wobei die Feder einen weiteren Federabschnitt (88) von dem Cantileverabschnitt (89) fern aufweist, wobei Kräfte mittels eines Nockenfolgers (86) auf den weiteren Abschnitt (88) ausgeübt werden, welcher Nockenfolger (86) durch einen Lastnocken (85) beaufschlagt ist.

12. Schieberventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der benachbarte Teil (20) ein Befestigungsrahmen des Ventils (10) ist und die Cantileverfeder (15) außerhalb des Befestigungsrahmens (20) angebracht ist.