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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur
Beschickung eines Schachtofens, mit einer an dem Kopf des
Ofens aufgehängten, dreh- und schwenkbaren Verteilerschurre,
Antriebsmitteln für die Schurre, aus einem ersten und einem
zweiten Laufkranz, wobei diese Laufkränze ausgelegt sind, um
die Schurre um die vertikale Achse des Ofens zu drehen und
ihren Neigungswinkel bezüglich dieser Achse durch Schwenkung
um ihre horizontale Aufhängeachse zu ändern, Mitteln, um die
zwei Laufkränze unabhängig voneinander zu betätigen, einem
zentralen Trichter, der mit einer unteren Abdichtungsklappe
ausgerüstet ist, zwei horizontalen Traversen, die sich auf
beiden Seiten der Schurre innerhalb des zweiten Laufkranzes,
mit dem die Traversen fest verbunden sind, parallel
erstrecken, wobei die Schurre auf abnehmbare Weise von zwei
seitlichen Flanschen getragen wird, von denen jeder einen
Tragzapfen umfaßt, der in einem Lager von jeder der Traversen
untergebracht ist.
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Eine Beschickungsanlage dieser Art ist aufgrund des
Dokuments DE-A1-3928466 bekannt. Diese bekannte Anlage hat
unter anderem den Vorzug, daß ihre Schurre über ihren
Antriebsmechanismus ausgebaut werden kann, und daß sie zur
Ersetzung einer herkömmlichen Glocken-Beschickungsanlage an
vorhandene Hochöfen leicht angepaßt werden kann.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine
verbesserte Beschickungsanlage dieser Art vorzusehen, die
kompakter ist und eine wirksamere und zuverlässigere
Übertragung der Schwenkkräfte auf die Verteilerschurre, und
umgekehrt eine Verminderung der Beanspruchung der Getriebe
infolge des Gewichts der Schurre ermöglicht.
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Um dieses Ziel zu erreichen, wird gemäß der
vorliegenden Erfindung eine Anlage vorgeschlagen, die im wesentlichen
dadurch gekennzeichnet ist, daß die zwei Flansche aus den
Schenkeln eines "U"-förmigen Bügels bestehen, der sich quer zu
der Schurre erstreckt, daß der erste Laufkranz eine Kalotte in
Form eines Sektors einer sphärischen Oberfläche umfaßt, wobei
sich der Krümmungsmittelpunkt dieser Kalotte in dem
Schnittpunkt der vertikalen Achse und der horizontalen Achse
befindet, und die Kalotte mit einer länglichen Nut mit
parallelen Rändern versehen ist, die sich gemäß einem Meridian
der Kalotte erstreckt, daß einer der Flansche in Richtung der
Kalotte durch einen Arm verlängert ist, dessen Ende in einem
Schuh drehbar ist, der in der Nut gleitet, und daß die
Drehachse zwischen dem Arm und dem Schuh, oder umgekehrt, durch
den Krümmungsmittelpunkt der Kalotte hindurchgeht.
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Wenn der erste Laufkranz, entweder durch
Beschleunigung, oder durch Umkehrung der Drehrichtung, eine relative
Bewegung bezüglich des zweiten Laufkranzes ausführt, bewirkt
die Kalotte folglich, daß der Arm und der Bügel um die
horizontale Achse geschwenkt werden, und diese Schwenkkraft
wird unmittelbar auf die Schurre übertragen. Diese Schwenkung
des Arms wird durch das Gleiten der Schuhs in der Nut der
Kalotte möglich gemacht. Da die Schwenkung des Arms über einen
Bügel übertragen wird, wird diese Kraft auf die zwei
Aufhängeachsen der Schurre gleichmäßig verteilt.
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Die Abdichtungsklappe, die die Abdichtung zwischen dem
Trichter und dem Inneren des Ofens sicherstellt, wird
vorzugsweise durch einen Antriebsmechanismus mit einer an sich
bekannten Axial- und Drehbewegung betätigt. Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist dieser Antriebsmechanismus so
angeordnet, daß seine Achse durch den Krümmungsmittelpunkt der
Kalotte hindurchgeht. Diese Anordnung erfordert nur einen
minimalen Platzbedarf für die Betätigung der
Abdichtungsklappe, da diese Abdichtungsklappe bei ihrer Öffnung und ihrer
Schließung eine zu der Kalotte konzentrische, kreisförmige
Bewegung ausführt, so daß die Bewegung der Kalotte die
Manövrierung der Abdichtungsklappe nicht behindert, und
umgekehrt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist unter dem
Trichter ein Zuführungs-Rohrstutzen aufgehängt, der sich in
der axialen Richtung in den offenen zylindrischen Raum
erstreckt, der durch die Drehung der Kalotte um die vertikale
Achse erzeugt wird. Dieser Rohrstutzen wird vorzugsweise durch
eine in der Wand des Rohrstutzens verlaufende
Wasserkühlschlange gekühlt.
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Weitere Besonderheiten und Merkmale werden sich aus
einer vorteilhaften Ausführungsform ergeben, die nachstehend
zur Veranschaulichung wiedergegeben ist, wobei auf die
beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, die Folgendes
darstellen:
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Die Figur 1 gibt die Beschickungsanlage der
vorliegenden Erfindung im vertikalen Schnitt schematisch wieder.
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Die Figur 2 gibt die Anlage der Figur 1 im Grundriß
wieder.
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Die Figur 3 gibt einen Schnitt gemäß einer zu der Ebene
der Figur 1 senkrechten Schnittebene wieder.
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In der Figur 4 ist die Schwenkung des Arms infolge der
Bewegung der Kalotte schematisch veranschaulicht.
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Die Figuren 5 und 6 geben zwei perspektivische
Ansichten des Aufhängebügels der Schurre und ihrer Manövrier
kalotte unter verschiedenen Winkeln wieder.
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Die Figuren 7, 8, 9, 10 und 11 geben fünf verschiedene
Neigungen, die infolge der Wirkung der Kuppel verwirklicht
wurden, schematisch wieder.
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Die Figuren 7a, 8a und 11a geben die Einzelheiten der
Bewegung des Schuhs in der Nut der Kuppel vergrößert wieder.
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Zunächst wird auf die Figuren 1 bis 3 Bezug genommen,
um eine kurze Beschreibung der Elemente zu geben, die die
gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Anlage bilden.
Die Kennziffer 20 bezeichnet in den Figuren 1 bis 3 den Kopf
eines Hochofens, auf dessen oberem Flansch ein Gehäuse 22
befestigt ist, das einen Antriebsmechanismus für eine
Verteilerschurre 24 enthält, um diese Verteilerschurre um die
vertikale Mittelachse X zu drehen, und um ihre Neigung
bezüglich dieser Achse durch Schwenkung um ihre horizontale
Aufhängeachse Y zu ändern. Uber dem Gehäuse 22 befindet sich
ein Kasten 26, auf dem wiederum ein zentraler
Zuführungstrichter 28 angebracht ist. Dieser Trichter kann von dem
Kasten 26 durch eine Abdichtungsklappe 30 getrennt werden, die
mit einem ringförmigen Sitz 32 zusammenwirkt, der zwischen dem
Kasten 26 und dem Trichter 28 auf einem Flansch 34 befestigt
ist.
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Der Antriebsmechanismus für die Schurre 24 umfaßt im
wesentlichen ein erstes und ein zweites Laufsystem aus zwei
mit der Wand des Gehäuses 22 fest verbundenen Ringen 36, 38,
und zwei gezahnten Laufkränzen 40, 42, die über bekannte
Laufmittel, wie Kugeln oder Rollen, um die Ringe 36 und 38
umlaufen. Die zwei gezahnten Laufkränze 40, 42 werden
unabhängig voneinander durch - nicht wiedergegebene - Ritzel
betätigt, die zu einem Antriebssystem gehören, das ermöglicht,
entweder die zwei Laufkränze 40, 42 synchron zu drehen, oder
den Laufkranz 40 bezüglich des Laufkranzes 42 zu verzögern
oder zu beschleunigen.
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Jeder der zwei Laufkränze 40, 42 umfaßt ein
ringförmiges Tragprofil 40a bzw. 42a, wobei diese Tragprofile
koaxial übereinander angeordnet sind. Zwei parallele,
horizontale Traversen 44, 46 sind innerhalb des Tragprofils
42a des unteren Laufkranzes 42 in einem genügenden Abstand von
der Mittelachse X angeschweißt, um die Aufhängung der Schurre
24 zu ermöglichen. Die Aufhängung dieser Schurre 24 ist über
seitliche Flansche 48a, 48b verwirklicht, wobei jeder dieser
Flansche mit einem äußeren Drehzapfen 52, 54 versehen ist, und
diese Drehzapfen in Lagern, die in jeder der Traversen 44, 46
vorgesehen sind, drehbar getragen werden. Die Neigung der
Schurre 24 bezüglich der vertikalen Achse X kann also durch
Drehung der Drehzapfen 52, 54 in den Traversen 44, 46 um ihre
horizontale Aufhängeachse Y geändert werden.
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Die oben wiedergegebene Beschreibung der Aufhängung und
des Antriebs der Verteilerschurre 24 entspricht genau der
Anlage gemäß dem Dokument DE-A1-3928466. Dagegen unterscheidet
sich die gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene
Anlage von der bekannten Anlage durch die Übertragung der
Bewegung des Laufkranzes 40 zwecks Schwenkung der Schurre 24
um ihre horizontale Aufhängeachse Y. Im Gegensatz zu der
bekannten Anlage sind die zwei seitlichen Flansche 48a und 48b
keine unabhängigen Flansche, sondern stellen in der Tat die
Schenkel eines "U"-förmigen Bügels 48 dar, der sich quer zu
der Schurre 24 erstreckt (siehe ebenfalls die Figuren 5 und
6). Dieser Entwurf weist bereits den Vorteil auf, daß nach dem
Ausbau der Schurre 24 der Bügel 48 mit den Flanschen 48a und
48b en bloc ausgebaut werden kann. Es ist also nicht
notwendig, wie bei der bekannten Anlage die Flansche getrennt
auszubauen und außerdem die Position eines Flansches bezüglich
des anderen Flansches zu markieren und zu fixieren.
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Wie in den Figuren 5 und 6 zu sehen ist, weist das
ringförmige Profil 40a des gezahnten Laufkranzes 40 über einen
Bogen von ungefähr 120º einen zylindrischen Sektor 56 auf, der
sich nach oben bis in den Kasten 26 erstreckt. Dieser
zylindrische Sektor 56 ist von einer Kalotte 58 in Form eines
Sektors einer sphärischen Oberfläche überdeckt, wobei sich der
Krümmungsmittelpunkt O dieser Kalotte in dem Schnittpunkt der
vertikalen Achse X und der horizontalen Schwenkachse Y der
Schurre 24 befindet. Diese Kalotte 58 umfaßt einen länglichen
Ausschnitt oder eine längliche Nut 60 mit parallelen Rändern,
wobei sich die Längsachse dieser Nut gemäß einem Meridian der
sphärischen Oberfläche der Kalotte 58 erstreckt. Diese Nut 60
dient zur Führung und zur Gleitung eines Schuhs 62, der an dem
Ende eines Hebels 64 vorgesehen ist, der mit dem Bügel 48 fest
verbunden ist, und der durch die Verlängerung von einem der
Flansche 48a oder 48b gebildet werden kann. Das Ende dieses
Hebelarms 64 ist als Drehzapfen 66 ausgebildet, auf dem der
Schuh 62 so angebracht ist, daß er bezüglich des Hebelarms 64
um die Achse A des Drehzapfens drehbar ist, und umgekehrt.
Diese Drehachse A ist gemäß einer der Besonderheiten der
Erfindung so orientiert, daß sie durch den
Krümmungsmittelpunkt O der Kalotte 58 hindurchgeht. Bei dem wiedergegebenen
Beispiel gleitet der Schuh 62 einfach in der Nut 60 infolge
Reibung längs der Wände. Um diese Gleitung zu verbessern, kann
der Schuh 62 mit einem Laufsystem versehen werden.
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Wenn die zwei Laufkränze 40, 42 mit der gleichen
Winkelgeschwindigkeit synchron betätigt werden, dreht sich die
Verteilerschurre 24 um die vertikale Achse X mit einer
konstanten Neigung, um das Beschickungsmaterial gemäß Kreisen
auf die Beschickungsoberfläche aufzubringen. Wenn dagegen der
Laufkranz 40 infolge der Wirkung des
Planetenantriebsmechanismus eine relative Bewegung bezüglich der
Rotationsgeschwindigkeit des Laufkranzes 42 ausführt, wirkt die Kalotte
58 auf den Hebelarm 64, wobei sie den Bügel 48 um die
horizontale Achse Y schwenkt, um die Neigung der Schurre 24
bezüglich der vertikalen Achse X zu ändern. Diese Schwenkung
des Hebelarms 64 ist mit einer Gleitung des Schuhs 62 in der
Nut 60 verbunden.
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Theoretisch ist es möglich, die Länge des Bogens der
Kalotte zu reduzieren, im äußersten Fall bis auf einen
sphärischen Arm, der zur Festlegung der Nut notwendig ist. In
der Praxis ist es jedoch besser, die Kalotte zu verbreitern,
beispielsweise bis auf ungefähr 120º, wie dies in dem Beispiel
dargestellt ist, um eine bessere Verteilung der Kräfte auf das
Profil 40a zu erhalten.
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In den Figuren 3 und 4 sind drei verschiedene
Winkelpositionen der Schurre 24 infolge der Einwirkung der Kalotte
58 wiedergegeben. Die in vollen Linien wiedergegebene Position
ist eine mittlere Position, die einer vertikalen Orientierung
des Hebelarms 64 entspricht, in der sich der Schuh 62 in der
höchsten Position in der Nut 60 befindet. Die in
unterbrochenen
Linien wiedergegebenen Positionen 24a und 24b der Schurre
entsprechen einer maximalen bzw. einer minimalen Neigung der
Schurre, wobei die minimale Neigung der vertikalen Position
entspricht. Wie aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich ist,
werden diese äußersten Neigungen von der mittleren Neigung aus
durch relative Drehung der Kalotte 58 bezüglich des
Laufkranzes 42 in der einen Richtung oder in der entgegengesetzten
Richtung, verbunden mit einer Absenkung des Schuhs 62 in der
Nut 60 der Kalotte 58 erhalten. Wie die Figur 4 bestätigt, ist
die zur Schwenkung der Schurre 24 von der vertikalen Position
in die Position 24a mit maximaler Neigung erforderliche
Amplitude der Drehung der Kalotte 58 kleiner als eine
Viertelumdrehung.
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Infolge des Bügels 48 wird das Drehmoment des Hebelarms
64 auf die zwei Drehzapfen 52 und 54 gleichmäßig verteilt,
wodurch, verglichen mit dem Fall, in dem die Schurre nur auf
einer Seite betätigt wird, die auf die Drehzapfen wirkenden
Umkehrungs-Drehmomente eliminiert werden. Da der Hebelarm 64
relativ lang sein kann, ist das Kräfteübertragungsverhältnis
entsprechend günstig. Die Länge dieses Arms 64 hängt übrigens
von der Höhe des Sektors 56 ab. Im übrigen weist der gemäß der
vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Mechanismus den Vorteil
auf, daß die Schwenkkraft der Schurre, unabhängig von der
Neigung der Schurre, immer senkrecht zu dem Arm 64 wirkt.
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Bei der in den Figuren veranschaulichten
Ausführungsform verläuft der Bügel 48 über der Schurre 24. Es ist jedoch
möglich, den Bügel so anzuordnen, daß er in der
entgegengesetzten Richtung orientiert ist, das heißt, daß er unter der
Schurre 24 verläuft. In diesem Fall kann er als Wiege für das
obere Ende der Schurre 24 ausgelegt werden.
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Unter Bezugnahme auf die Figuren 7 bis 11 wird nun die
Schwenkung der Schurre 24 um ihre Aufhängeachse Y infolge
einer relativen Bewegung des Laufkranzes 40 bezüglich des
Laufkranzes 42 ausführlicher beschrieben. Die Figur 7 gibt
eine mittlere Neigung der Schurre 24 wieder, die der in vollen
Linien wiedergegebenen Neigung der Figur 3 entspricht. In
dieser Position ist der Hebelarm 64 in seiner vertikalen
Position, wodurch der Schuh 62 automatisch am oberen Ende
seiner Bahn in der Nut 60 ist. Wenn infolge einer relativen
Drehung des Laufkranzes 40 bezüglich des Laufkranzes 42 die
Kalotte 58 in der Richtung der Figur 8 um einen Winkel α
gedreht wird, wird der Hebelarm 64 in der Richtung einer
Anhebung der Schurre 24, das heißt, einer Vergrößerung der
Neigung bezüglich der vertikalen Achse X geschwenkt. Diese
Bewegung ist zwangsläufig mit einer Absenkung des Schuhs 62 in
der Nut 60 der Kuppel 58 verbunden, was von der Figur 8a
veranschaulicht wird.
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Wenn die Kalotte 58 die relative Bewegung in der
gleichen Richtung fortsetzt, wird die in der Figur 9
wiedergegebene Position erreicht, die die maximale
Winkelverschiebung β der Kalotte 58 veranschaulicht, wobei
diese maximale Winkelverschiebung β einer maximalen Neigung
der Schurre 24 entspricht, bei der der Schuh 62 am unteren
Ende der Nut 60 positioniert ist.
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Wenn von den Positionen der Figur 7 aus die Kalotte 58
um einen Winkel α in der zu der Figur 8 entgegengesetzten
Richtung gedreht wird, wird die bezüglich der Figur 7
symmetrische Situation erhalten, die in der Figur 10
veranschaulicht ist. Die Neigung der Schurre 24 ist also
bezüglich der vertikalen Achse X vermindert, während der Schuh
62 die gleiche Position in der Nut 60 wie in der Figur 8a hat.
Bei Fortsetzung der Drehung der Kalotte 58 bis zu der
maximalen Winkelverschiebung um einen Winkel β wird die
Schurre 24 in die vertikale Position der Figur 11 abgesenkt.
In dieser Position befindet sich der Schuh 62 erneut, wie in
der Figur 11a zu sehen ist, in der gleichen Position wie in
der Figur 9.
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Um die vorteilhaften Möglichkeiten zu
veranschaulichen, die die gemäß der vorliegenden Erfindung
vorgeschlagene Antriebsvorrichtung bietet, wird nun wieder zu der Figur
1 zurückgekehrt. Bei der Rotation der Schurre 24 um die
vertikale Achse X entspricht der horizontale Platzbedarf der
Kalotte 58 im wesentlichen einer ringförmigen Oberfläche, die
gleich der Projektion der Kalotte 58 auf eine horizontale
Ebene ist. Anders ausgedrückt, in der Mitte bleibt ein
zylindrischer Raum frei, um dort einen Zuführungs-Rohrstutzen
70 anzuordnen, der als Führung für das auf die Schurre 24
herabfallende Beschickungsmaterial dient. Dieser Rohrstutzen
70 kann einfach auf einen mit dem Flansch 34 fest verbundenen
Tragring 74 aufgesetzt werden. Dieser Rohrstutzen wird über
eine Kühlschlange 72, die in eine um die Wand des Rohrstutzens
herum angebrachte, wärmeleitende Betonschicht eingebettet ist,
vorzugsweise mit Wasser gekühlt. Diese Kühlung hat nicht nur
eine direkte Wirkung auf die Wand des Rohrstutzens, sondern
schützt unter anderem auch die weiche Dichtung der Klappe vor
der Wärmestrahlung.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß eine
Abdichtungsklappe verwendet werden kann, wie sie in dem
Dokument EP-B1-0252342 vorgeschlagen wird. Die in diesem
Dokument vorgeschlagene Abdichtungsklappe wird von einem
Manövrierarm getragen, der durch einen Mechanismus mit Axial
und Drehbewegung betätigt wird, und dessen Achse bezüglich der
Achse des Sitzes der Klappe geneigt ist. Die Kennziffer 80
bezeichnet einen solchen Mechanismus zum Manövrieren der
Abdichtungsklappe 30. Dieser Mechanismus ist auf der Wand des
Kastens 26 befestigt. Der Arm zum Manövrieren der Klappe 30
besteht aus einer Gabel 82, die durch den Antriebsmechanismus
80 um die Manövrierachse B gedreht werden kann. Die
Abdichtungsklappe 30 wird von dem Ende eines Hebelarms 84 getragen,
der um das Ende der Gabel 82 schwenkbar ist, wobei das andere
Ende des Hebelarms 84 von dem Mechanismus 80 in der axialen
Richtung betätigt wird, um den Hebel 84 um seinen
Befestigungspunkt an der Gabel 82 zu schwenken. Die Öffnung der
Abdichtungsklappe 30 umfaßt zunächst eine axiale Bewegung des
Mechanismus 80, um den Hebel 84 entgegengesetzt zum
Uhrzeigersinn zu schwenken, damit die Klappe 30 von ihrem Sitz 32
abgehoben wird. Danach wird die Gabel 82 um die Drehachse B
gedreht, um die Klappe 30 durch eine Drehbewegung in eine
Parkposition zu bringen. Die Schließung der Klappe umfaßt
natürlich die gleichen Phasen in der umgekehrten Richtung.
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Wenn der Antriebsmechanismus für die Klappe 30 so
ausgerichtet wird, daß seine Achse B zur Drehung der Gabel 82
durch den Mittelpunkt 0 der Kalotte 58 hindurchgeht, bewegt
sich die Abdichtungsklappe 30 bei ihrer Manövrierung gemäß
einer kreisförmigen Kurve, die konzentrisch zu der Kalotte 58
ist. Anders ausgedrückt, in der Parkposition kann die Klappe
30 den sehr begrenzten Raum zwischen der Kalotte 58 und der
Wand des Kastens 26 einnehmen, während sie bei ihrer
Manövrierung ebenfalls in diesem Raum bewegt werden kann, ohne
daß sie die Bewegung der Kalotte 58 behindert, oder umgekehrt.
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Der Entwurf der Beschickungsanlage der vorliegenden
Erfindung schließt andere vorteilhafte Ausführungsformen, die
in dem Dokument DE-A1-3928466 beschrieben sind, nicht aus.
Beispielsweise ist das Kühlsystem für die Aufhängung der
Schurre und ihren Antriebsmechanismus ohne Anderungen an die
Anlage der vorliegenden Erfindung anpaßbar. Ebenso ist es
trotz des Bügels 48 der vorliegenden Erfindung möglich, wie in
dem obenerwähnten Dokument eine herausnehmbare
Einhängevorrichtung für die Schurre vorzusehen.