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Selbstausschaltende Verriegelungsvorrichtung für Koksofentüren Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist, Vorrichtungen zur automatischen Verriegelung
und Entriegelung von selbstdichtenden Koksofentüren zu schaffen, welche ein betriebssicheres
Arbeiten erlauben und insbesondere so ausgebildet sind, daß sie während des Anziehens
der Riegel bei überschreiten eines bestimmten Anpreßdruckes durch einen mechanisch
gesteuerten Unterbrecher stillgesetzt und während des Lockerns der Riegel nach einer
bestimmten Zahl von Spindelumdrehungen oder einer gewissen Zeit selbsttätig ausgeschaltet
werden.
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Eine mechanische selbsttätige Vorrichtung zur Verrieglung und Entriegelung
von Koksofentüren muß für die verschiedenartigen Kräfte eingerichtet sein, welche
bei den beiden Vorgängen auftreten. Während nämlich beim Verriegeln die größte aufzuwendende
Kraft während der letzten Umdrehungen des Riegelbolzens zu leisten ist, erfordert
das Lockern der Verriegelung die größte Drehkraft zu Beginn der Entriegelung. Dabei
wird diese Kraft im allgemeinen größer sein müssen als die Verriegelungskraft.
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Es ist bekannt, auf Ventile oder Schieber beim Öffnen eine größere
Kraft auszuüben als beim Schließen. Es ist weiterhin bekannt, bei Ventilen, Preßkolben
od. dgl. nach Erzielung eines bestimmten Anpreß.druckes die den Verschluß bewirkende
Kraftquelle abzuschalten.
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Gemäß der Erfindung erfolgt bei selbstausschaltenden mechanischen
Verriegelungsvorrichtungen für Koksofentüren die selbsttätige Ausschaltung
der
Verriegelungsvorrichtung, - welche im allgemeinen von einem Elektromotor angetrieben]
wird, bei Überschreiten eines bestimmten Anpreßdruckes in Weiterbildung eines älteren
Vorschlages durch Kraftentwicklung einer- Galleschen Kette auf einen Winkelhebel,
der bei einer bestimmten Lage des als Kettenrad ausgebildeten Hebelendes den Antriebsmotor-
ausschaltet. Das Ausschalten der Vorrichtung nach vollendeter Entriegelung geschieht
in: bekannter Weise selbsttätig und: wird nach der Erfindung mittels verschiedener
wahlweise anzuwendender Vorrichtungen bewirkt.
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Die Entriegelung wird bei der einen Ausführungsform .der Erfindung
nach einer bestimmten Anzahl vorn Umdrehungen der Riegelspindel, welche gegebenenfalls
durch die vorhergehende Verriegelung selbsttätig eingestellt wird, beendet. In einer
zweiten. Form wird die Entriegelung nach Ablauf einer bestimmten Zeit selbsttätig
beendet. In einer dritten Form dieser Vorrichtung werden die Mutter- und Schraubenteile,
welche Türkörper, Spindel und Riegel miteinander verbinden, aus ihrer gegenseitigen
Verbindung gelöst und so die Entriegelung beendet. Dabei sind Vorrichtungen getroffen,
daß diese Gewindeteile sofort wieder miteinander irt.Eirpgxiff kommen, sobald die
Wiederverriegelung beginnt.
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Schließlich wird die vollkommene Selbsttätigkeit des ganzen Verriegelungs-
und Türhebevorganges dadurch hergestellt, daß mit der Türabhebeklaue ein Hebel gekuppelt
ist, der beim Heben der Klaue den einen-Riegelarm erfaßt und, da die Riegel durch
eine Parallelführungsstange verbunden sind, sämtliche Riegel aus der waagerechten
in eine schräge Stellung bringt, in der sie nicht mehr hinter die Haken greifen.
Beim Absitzen. der Tür senkt sich der Hebel mit der Klaue; durch das Übergewicht
der Parallelführungsstange, fallen die angehobenen Riegelarme in die waagerechte
Verriegelungsstellung zurück.
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Die Zeichnungen geben den Erfindungsgegenstand in beispielsweiser
Ausführungsform wieder. In den Zeichnungen ist.
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Abb. i ein Längsschnitt durch den Kopf einer Koksofenkammer mit Koksofentür
und die vorderen Teile der Türabhebemaschine samt der daran: angebrachten Verrie@gelungsvorrichtung,
-Abb. 2 ein Querschnitt längs der Linie II-11 der Abb. i, Abb. 3j ein Schnitt längs
der Linie III-III der Abb. 2, Abb. q; das Schaltschema des Motorantriebes, der selbsttätigen
Ausschaltung und des Kontrollstromkreises, Abb. 5, ein abgeändertes Schaltschema,
Abb. 6 ein Längsschnitt durch den Zeitausschalter der Entriegelungsvorrichtung,
Abb. 7 ein Schnitt längs der Linie VII-VII der Abb. 6, Abb. 8 ein Schnitt durch
einen anderen Ausschalterautomaten für dieEntriegel.ungsvorrichtung, Abb. 9 ein
Schnitt längs der Linie IX-IX der Abb. 8, -Abb. io ein: Schnitt entsprechend dem
der Abb. 2, welcher eine andere Ausbildung der Riegelspindel zeigt.
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Im Kopf der Koksofenkammer i sitzt der gußeiserne Türrahmen 2, in.
den die Koksofentür eingesetzt ist. Diese besteht aus dem starren, aus U-Eisen zusammengefügten
Türkörper 3., der Dichtungsplatte ¢ und dem Stopfen 5. Zwei der die Türkörpereisen
verbindenden Querriegel sind als Gewindemuttern 6 für die Riegelspindeln 7 ausgebildet.
& sind die üblichen Dichtungsschrauben, welche die als Winkeleisen ausgebildete
Kante der Dichtungsplatte gegen den, Türrahmen pressen. Die Riegelspindel 7- sitzt
mittels zweier Flansche 9 drehbar in einem Doppelriegel io, der hinter die Riegelhaken
m des Türrahmens greift. Der Doppelriegel io kann durch Drehen um die Spindelach
e aus den entgegengesetzt geöffneten Riegelhaken i i gelöst werden. Durch Drehen
der Spindel 7 wird der starre Türkörper samt der Dichtungsplatte und dem feuerfesten
Stopfen: von dem in den Riegelhaken eingespannten Türriegel io weg auf den Ofenrahmen
zu bewegt und dadurch der dichte Verschluß der Tür bewirkt.
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Zur mechanischen Drehung dieser Riegelspindel sitzt auf dieser ein
Querbalken mit gleich langen Hebelarmen i2. In diese Hebelarme greifen drehbare,
unter Federdruck v3 stehende Stifte 14 eines Hebels z5 ein, welcher fest auf der
Welle 16 eines Verriegelungsgetriebes 17 sitzt. Dieses Getriebe ist am äußeren Ende
der Türabhebemaschine samt einem Antriebsmotor i9 in Höhe des unteren und des oberen
Riegels jeweils so angebracht, daß durch Verfahren der Türabhebemaschine die OOuerbalken
12 und 1.5i mittels der Stifte 14 miteinander in Eingriff gebracht werden können.
Jedes der beiden Getriebe 17 ist von einem Gehäuse 18 umschlossen, das als Widerlager
für die Wellen dient, auf denen die verschiedenen Zahnräder des- Getriebes sitzen.
Durch die Welle 2o, wird die Antriebskraft von: dem Motor i9 über Kupplung 2i und
Schnecke 22 auf ein Schneckenrad 2l3, übertragen, das auf einer Welle 2q- sitzt.
Auf derselben Welle sitzt das Kettenrad 25, das durch eine Galleiche Kette 26 mit
dem Kettenrad 2,7 verbunden ist, das ebenfalls auf einer in Lagern laufenden Welle
2;8 sitzt. Die Galleiche Kette läuft noch über ein drittes Kettenrad 29 und bildet
mit diesem einen Teil der später beschriebenen Ausschaltvorrichtung. Ein auf der
Welle 28 sitzendes Stirnrad 3,o greift in ein größeres, auf Welle 3)2 umlaufendes
Stirnrad 31 ein, dessen Welle ebenfalls im Getriebegehäuse 18 gelagert ist. Auf
dieser Welle 3r2 sitzen beiderseits des Stirnrades 3)1 zwei mit Sperrzähnen 3'S
für Sperrklinken versehene, gegen. die Welle bewegliche Stirnräder 33,i, 3@q" welche
mit zwei auf der Welle 16 starr befestigten Stirnrädern 36, 3;7 im Eingriff stehen,
deren Drehung schließlich das Drehen des Hebels 15 und damit- die Verriegelung bzw.
Entriegelung der Koksofentür bewirkt.
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Die Räder 33 und 3r4 werden abwechselnd mit dem Stirnrad] 3;1 gekuppelt.
Dazu sind beiderseits auf dem Umfang des Rades 31 zwei drehbare Sperrklinken
3;b
und 39 gelagert. Wenn. das Rad 3;i im Uhrzeigersinn umläuft, so greift z. B. die
Sperrklinke 38 in die Sperrzähne 35 ein und kuppelt so das Stirntrad 33 mit dem
Rad 31. Die umgekehrt angeordnete Sperrklinke 39 läuft dann leer über den Sperrzähnen
des Rades 34, das über 33, 36, 37 im Gegensinn umläuft. Entsprechend wird. beim
Umlauf von Rad 31 im Gegensinn das Rad 3;4. mit Rad 31 gekuppelt und als Kraftüberträger
wirksam.
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Der Zweck dieser Vorrichtung, welche die Kraftübertragungswelle 16
in beiden Umdrehungsrichtungeni durch zwei verschiedene Stirnräder 3,3 und 34 betätigt,
ist, die für das Öffnen der Tür verfügbare Drehkraft größer wählen zu können als
die Drehkraft für das Schließen der Tür. Das geschieht durch eine verschiedene Ausbildung
des Cbersetzungsverhältnisses der beiden Zahnradpaare 33, 36 und 34, 37. So wird:
z. B., wenn das verriegelnde Zahnradpaar das Übersetzungsverhältnis 1 : 2 und das
andere das Verhältnis i : i aufweist, eine hinreichende Verstärkung der Drehkraft
für das Öffnen der Türverriegelung erzielt, um auch durch Verziehen oder Festsitzen
der Tür bewirkte Hemmkräfte zu überwinden und ein sofortiges Entriegeln und Abheben
der Tür zu sichern.
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Zum Ausschalterz des Motors ist der gabelartig ausgebildete Hebel
9i in den Augen 92 und 93 auf der Welle 28 drehbar gelagert. Zwischen den die Gabel
bildenden Wangen. des Hebels 9,1 ist, ebenfalls drehbar, das, Kettenirad 29 gelagert.
Am Auge 94. des Hebels gi greift der Bolzen 95 an, der durch eine Bohrung 4o des
Gehäuses nach außen geführt ist und durch die Feder 4!1 nach oben gedrückt wird.
Am Ende des Hebels sitzt ein Stift 42, der einen. Ausschalter 4,3 auslöst. Während
des Laufes der Kette 26 wird das Rad 29 durch die starke Feder 4,1 in seiner Lage
gehalten. Mit zunehmender Widerstandskraft, die vom Dichtungsrahmen, der Koksofen.tür
über Türkörper, Spindel und Getriebe auf die Kette beim Verriegeln wirkt, wird auf
das Ket,tenirad 2.7 eine immer stärker werdende linksdrehende Bremskraft übertragen,
welcher das Rad 29 bei einem bestimmten Betrage dieser Kraft ausweicht, indem der
Hebel gi gegen den Druck der Feder 41 eine Drehbewegung nach unten macht. Der Bolzen
95. geht dabei mit nach unten, so daß der Stift 42 den Ausschalter 43 auslöst. Damit
wird der Motor abgeschaltet und, so die Verriegelung beendet. Die Kette wirkt während
dieses Vorgangs noch als kurzzeitig arbeitende Sicherheitsvorrichtung. Während der
Abwärtsbewegung des Rades. 29 unter dem verstärkten Widerstand der zu Ende gehenden
Verriegelung wird der untere Teil des Kettenlaufes. verkürzt und damit die Kette
auf der Oberseite der Kettenräder a25. und 27 lose und, überträgt daher bis zum
Abschalten des Motors keime Kraft auf das Rad 30.
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Diese Sicherheitsvorrichtung verhindert eine übermäßige Drehbewegung
der Riegelspindel ? in der Schließrichtung, ist aber nicht imstande, diie Drehbewegung
der Spindel beim Öffnungsvorgang zu unterbrechen. Um auch in diesem Falle das Abschalten
des Motors selbsttätig vorzunehmen, ist die Welle 28 verlängert aus dem. Getriebegehäuse
herausgeführt und mit Gewinde versehen. Eine Wandermutter 44 ist mit einem Arm
45, verbunden, der in einem Schaltgehäuse 46 parallel mit der Mutter geführt
wird. Nach einer bestimmten einstellbaren Anzahl von Umdrehungen, der Welle 2,8
schaltet der mit der Mutter hochgeführte Arm :45 den Antrieb ab.
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Eine solche Ausbildung der selbsttätigen Auslösung der Entriegelungsvorr.ichtung
ist aber von der geordneten Aufeinanderfolge von. Verriegelungs- und Entriegelungsvorgängen
abhängig; denn. wenn die Entriegelung durch den Ausschaltvorgang über Mutter 44
und Stift 45 beendigt ist, muß durch einen Verriegelungsvorgang die Mutter erst
wieder heruntergeführt werden. Es ist nun sehr erwünscht, Verriegelungen und Entriegelungen
in beliebiger Folge vornehmen zu können, z. B. beim Wegfahren einer Tür oder beim
Entriegeln mehrerer Türen hintereinander. Die Abb. 6, 7, 8 und 9 zeigen Vorrichtungen
zur selbsttätigen Beendigung des- Entriegelurngsvorganges, die von. der Reihenfolge
Verriegelung-Entriegelung unabhängig sind:.
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Die Abb. 81 und 9 zeigen eine Abschaltvorrichtung, die unmittelbar
nach erfolgtem Ausschalten wieder in die Ausgangsstellung zurückkehrt. Auf dem Kopf
der Welle 281 sitzt ein Kegelrad 47, das mittels eines zweiten Kegelrades 48, eine
senkrechte, mit Gewinde 49 versehene Welle 5p dreht. Das untere Lager der Welle
wird von dem Getrieb°-gehäuse gebildet, unter welchem ein Flansch 51 sitzt, der
ein Ausweichen des Kegelrades ß' verhindert. An das obere Ende der Welle
50 ist ein Schwungkugel,regler 5:3; befestigt, welcher mit einem unteren
Bund 52. die Welle 49, 5'0 lose umfaßt. In diesem Bund ist der kürzere Arm eines
Winkelhebels beweglich angelenkt, dessen Drehpunkt durch den Zapfen 54 und dessen
längerer Arm in. der Ruhestellung der Welle 5o parallel läuft und mit einer Führung
5;5i für einen. gleitbaren Muttern, ausschnitt 5.6 versehen ist:. Wenn sich die
Welle 28
und damit auch Welle 5b in. der türöffnenden Richtung drehen, hebt
der Schwungregler den. kurzen Arm des Winkelhebels an; dadurch kommt am Ende des
längeren Hebelarmes, der Mutternausschnntt in Eingriff mit dem Gewinde 49 und läuft
an diesem Gewinde hoch, bis ein rückwärtiger Ansatz 57 nach einer hinreichenden
Anzahl von Umdrehungen den Schalter 58 ausschaltet und damit den Motor stillsetzt.
Dabei kehrt der Schwungregler und, von ihm mitgenommen, der Winkelhebel in seine
Ausgangslage zurück, und das Mutterelement fällt wieder nach unten und ist für eine
neue Entriegelung bereit, gleichgültig, ob inzwischen noch eine Verriegelungsbeivegung
ausgeführt worden ist oder nicht. Die Abwärtsbewegung des Mutterelementes erfolgt
durch die Schwerkraft; sie kann gegebenenfalls durch eine schwache Feder verstärkt
werden. Eine nicht gezeichnete Kupplung sorgt dafür, daß die Kegel räder47 und 48
die Drehbewegung nur in der türöffnenden Richtung auf die Welle 5o übertragen.
Zur
Verdeutlichung der Wirkungsweise des in den Abb. 6 und 7 wiedergegebenen Quecksilberzeitschalters
ist in Abb. q: das. Schaltschema einer solchen Aus- und Einschaltanlage mit Kontrollschaltern
wiedergegeben. Rechts, ist die Verriegelungsschaltung, links die Entriegelungsschaltung.
Zu Beginn der Verriegelung wird der Schalter 59 kurzzeitig von Hand eingeschaltet
und damit das Relais 6o, 61 betätigt, welches den Hauptstromkreis 62-63-64-6z-62
mit dem hier als Hauptschlußmotor ausgebildeten Motor schließt. Gleichzeitig schließt
der hochgehobene Relaisanker dabei eineu sog. Arbeitsstromkreis 6566-67-60-43:-65,
der auch nach Abschalten von; 59 das Relais geschlossen hält. Ausgeschaltet
wird der Strom durch den Ausschalter q;2, der von der früher beschriebenen Ausweichbewegung
des Kettenrades 29 über die Gallesche Kette 26 betätigt wird.
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Zum Entriegeln wird durch kurzzeitiges Schließen des Schalters 68
über das Relais 70, 71 durch Schließen des Hauptstromkreises 62-63-72-7d-62 und
des Arbeitsstromkreises p3-69-67-70-46-73; der Motor in Gang gesetzt. Er -wird selbsttätig
entweder durch den Schalter 45., q;6 der Wandermutter oder durch den Schalter 57,
518i des Fliehkraftreglers ausgelöst. Die beiden Arbeitsstromkreise sind gleichzeitig
als Kontrollkreise ausgebildet, da beim Verriegeln der hochgehende Relaisanker den
Schalter 69 öffnet. Für den Fall, daß sich der Motor noch für die Entriegelung in
Gang befindet, wird durch dieses. Öffnen des Schalters 69 der Arbeitsstromkreis
7'3-69-67-¢6-73 für die Entriegelung unterbrochen und dadurch der Motor stillgesetzt.
In sinngemäßer Weise öffnet der hochgehende Relaisanker 71 den, Schalter 66 und
setzt dadurch den Motor still, wenn während des Verriegelns die Entriegelung eingeschaltet.
wird. Es wird also verhindert, daß der Motor gleichzeitig für die Verri.egelungs-
und Entriegelungsdrehung angeschaltet wird. Die Leitungen 74 schließen den zweiten
Motor an Schalter 59 und 68 und an das Relais und den Arbeitsstromkreis an.
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Eine elektrische Zeitausschaltung muß also, wie sich ause der vereinfachten,
ohne Kontrollkreise ausgebildeten Schaltung der Abb.5 ergibt, entweder den Schalter
68 oder den Schalter 46 nur während einer ganz bestimmten Zeit ein- und dann
wieder ausschalten.
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Der in Abb. 6 und 7 wiedergegebene Zeitschalter 75 ist an der Stelle
von Schalter 68 der Abb. 5i als einziger Schalter im Relaisstromkreis angeordnet
und wird von Hand betätigt. Es ist ein durch eine mittlere Trenmvand in zwei Hohlräume
geteilter Isolierkörper, der mit Quecksilber gefüllt und mit Ausflußvorrichtungen
für dasselbe nach Art einer Sanduhr versehen ist. Zwei isolierte Schleifkontakte
76, 77! führen in das Innere der Hohlkörper. Das Einschalten des Motors geschieht
mittels Handgriff 78 durch Drehen des senkrecht stehenden Schalters um zß;&
wieder in senkrechter Stellung; der obere Hohlraum ist jetzt mit- Quecksilber gefüllt,
das die Kontakte 76, 77 verbindet und über die Schleifkontakte 79, 8o- den Stromkreis
79-8o-67-70-79 schließt: der Motor wird eingeschaltet. Allmählich fließt das Ouecksilber
durch die dünne Öffnung in den unteren Raum und gibt nach einer durch die Wahl der
Hohlräume und der Verbindungsrohrquerschnitte beliebig festsetzbaren Zeit die Kontakte
frei: der Motor wird abgeschaltet. Durch Drehen dies Schalters um z8d°' kann: dieser
Entriegelungsvorgang beliebig oft und unabhängig von der Reihenfolge der Ent- und
Verriegelung wiederholt werden. Bei dieser Schaltweise fällt der Ausschalter 46
fort.
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Nach der weiteren Erfindung wird schließlich eine schädliche Wirkung
einer länger dauernden Entriegelungsdrehung durch eine besondere Ausbildung der
Riegelspindel verhütet. Bei dieser ist, wie die Abb. ro zeigt, die Spindel
88; im Türkörper mittels zweier Flansche 85, 86 drehbar gelagert, und der
Türriegel mit der Spindel durch ein Gewinde 87 verbunden. Durch die Drehung der
Türspindel wird der Türriegel nach außen gedrückt und preßt die Tür zu. Beim Entriegeln
wird der Türriegel auf den Türkörper zu geschraubt, bis nach einer gewissen Anzahl
von Umdrehungen Türriegel- und. Spindelgewinde außer Eingriff kommen und, die Riegelspindel,
in einer für das Gewinde vorgesehenen Ringrippe '8 j im Türriegel leer läuft. Eine
Druckfeder g.o sichert beim Wie@derverriegeln der Tür den sofortigen Eingriff von
Spindelgewinde und Türriegel.gewinde.
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Der Vorgang der selbsttätigen Türverriegelung, Entriegelung und das
Abheben der Tür geht dann auf folgende Weise vor sich: Die selbsttätige Ent- und
Verriegelungsvorrichtung sei, wie üblich, auf der Türabhebemaschine angeordnet.
Die Maschine wird so vor die abzuhebende Tür gefahren, daß die Türspindelachse mit
der Welle 16 der Vorrichtung koaxial zu liegen kommt. Darauf wird die Entriegelung
in Gang gesetzt und schaltet sich selbsttätig aus. Währenddie Türabhebeklaue 8,2
(Abb. r) unter die Abhebekonsole 81 greift, hebt sie zugleich mit einer drehbar
gelagerten Nase den einen Arm des oberen Türriegels aus den Türhaken heraus. Durch
die beide Türriegel verbindende Schubstange 84 wird auch der untere Türriegel aus
den Haken gedreht und darauf die Tür abgehoben. Nach beendigtem Koksausdrücken.
wird die Tür wieder vor den Rahmen gefahren, eingesetzt, die Abhebeklaue und damit
die Nase gesenkt. Die Türriegel fallen jetzt durch das -Übergewicht der einen Seite
wieder in die waagerechte Verriegelungslage hinter die Türhaken, und durch den Einschalter
59 wird von Hand die Verriegelung eingeschaltet, bis sie selbsttätig durch den Ausschalter
q2, 43 beendigt wird.