EP0007038B1 - Kupplung zum Anschliessen von Versorgungsgasleitungen an metallurgischen Gefässen - Google Patents

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EP0007038B1
EP0007038B1 EP19790102148 EP79102148A EP0007038B1 EP 0007038 B1 EP0007038 B1 EP 0007038B1 EP 19790102148 EP19790102148 EP 19790102148 EP 79102148 A EP79102148 A EP 79102148A EP 0007038 B1 EP0007038 B1 EP 0007038B1
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coupling
actuator
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gas supply
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Wilhelm Blum
Heinz Dolge
Hubert Franzkowiak
Herber Meyer
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Mannesmann Demag AG
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Mannesmann Demag AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B22D1/002—Treatment with gases
    • B22D1/005—Injection assemblies therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/4606—Lances or injectors
    • C21C5/462—Means for handling, e.g. adjusting, changing, coupling

Definitions

  • a gas is blown into the metallurgical vessel, such as e.g. B. Argon in the homogenization of the molten steel in steel pans.
  • the couplings that connect the treatment gas supply gas line to the vessel must function quickly and safely.
  • the pan can be placed either in a stationary stand or on a trolley, stored in its cones. Turbulence during the flushing process, loosening of frictional engagement due to vibrations or - in the case of a pan placed on a trolley - due to driving impacts, etc., slight oscillations are possible, which the clutch must compensate for.
  • the position of a coupling connection from pan to pan is also not exact.
  • a coupling for blow lances and the like is known for use in steel aftertreatment in pans or similar metallurgical measures (DE-CZ-25 02 977).
  • a lever is arranged in a frame, the lever having a fork-shaped ball socket at one end and a swivel joint at the other end.
  • the clutch also has a pressure cylinder arranged on the frame, which is connected to the pivot joint of the lever.
  • a connection plate for the blowing lance is also arranged on the frame and has a sealing cone. This cone interacts with the conical sealing head of the blowing lance.
  • the object of the invention is to provide a clutch of the type mentioned, the pressure cylinder of which is driven with the treatment medium, both the clutch or disengagement process and the opening or closing of the gas supply being triggered by a single operation.
  • the coupling according to the invention has the particular advantage that the supplied supply gas simultaneously forms the working medium for the coupling process. Both the activation of the clutch and the opening of the gas duct are achieved by just one actuation process. It is the same when the clutch and gas supply are switched off. Thanks to the quasi-cardanic suspension of the movable coupling part, the coupling can be spatially adapted to the coupling part located on the socket, so that a reliable function of the coupling is ensured.
  • a pressure cylinder 1 is connected to the frame 19 of a ladle truck (or a stationary stand).
  • a movable coupling part 4 is provided which interacts with a corresponding coupling part 5 to be described later.
  • the piston 2, which divides the cylinder space into a drive-side chamber 1 a and an output-side chamber 1 b, the two chambers having variable volumes, is pressed against the cylinder bottom in the starting position of the pressure cylinder 1 by a preloaded coil spring 10.
  • FIG. 1 also shows a control station 14 which is provided behind the inert gas source 6.
  • the steering position can e.g. B. can be combined with a control station for the ladle car.
  • the control station 14 contains a 3/2-way valve 28 which is actuated mechanically against the return spring in the example shown.
  • the valve 28 is the only switching element to be operated for the coupling device and at the same time for opening or turning off the gas supply.
  • the valve is connected via a pipeline 11 to a hose drum 18 with a rotating union.
  • the hose line 11a leads via a quick coupling 16a into a control part 21 which is fixedly arranged on the frame of the carriage.
  • the control part will be explained later in the description of FIG. 3.
  • the line 11b and a branched hose line 12 are led out and connected to the coupling device via quick couplings 16b, specifically the line 11b near the bottom of the pressure cylinder 1 on the drive-side chamber 1a and the line 12 on one in the movable one Coupling part 4 arranged channel 22.
  • the second coupling part 5 is firmly connected to the pan 27.
  • a corresponding channel 24 is arranged in the coupling part 5 and is connected to a sink 26 via a flexible line 25.
  • the channel 22 opens out in the region of a coupling chamber 31 sealed by a sealing ring 23. This area must be kept so large that all position differences for connecting the channel 24 to the coupling part are compensated.
  • FIG. 2 shows how the movable coupling part 4 is articulated on the piston rod is connected, namely via a spherical bearing 7.
  • the coupling part is held in the basic position by means of springs 8 which are supported on a plate 9 which is fixedly connected to the piston rod 3 and is arranged perpendicular to the piston rod.
  • the spring 10 is supported between the inside of the cylinder cover 30 and the piston rear.
  • the pressure cylinder 1 is connected to the frame 19 of a ladle car or a stationary stand via a joint 20.
  • the control part (Fig. 3) is housed in the example shown in a box attached to the frame of the ladle truck.
  • a 3/2-way valve 29 is arranged in the supply gas line 11 and serves as a safety circuit in order to be able to manually switch off the gas supply directly on the car in an emergency.
  • the line branches into the line 11b and the line 12.
  • the line 11b is connected to the drive-side chamber of the cylinder space 1 via a shuttle valve 13.
  • the shuttle valve 13 serves as a quick release valve after the rinsing process has ended - as will be explained in more detail later.
  • a preloaded check valve 15 is installed in the line 12 leading to the movable coupling part 4.
  • the amount of preload is matched to the needs of the washing process and is 6 bar in the example shown.
  • the check valve 15 can also be arranged in the movable coupling part 4.
  • valve 15 opens, and the gas passes through channels 22, 24 and line 25 via the sink 26 into the pan 27.
  • the cylinder 1 must be dimensioned so that both the pressure in the clutch chamber 31 and the pressure caused by the force of the spring 10 are overcome.
  • valve 28 in the control station 14 is switched off.
  • the cylinder 1 and the entire line system are relaxed, and the piston 2 returns to its starting position due to the action of the compression spring 10, displacing the remaining amount of gas from the chamber 1a into the line 11b.
  • the gas is discharged through the shuttle valve 13 functioning as a quick exhaust valve.
  • the 3/2-way valve 28 the line 11, the hose drum 18 and the quick coupling 16a can be omitted.
  • the inert gas source 6 is connected directly to the 3/2-way valve 29 of the control part 21.

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Description

  • Bei verschiedenen metallurgischen Verfahrensschritten wird ein Gas über einen porösen Spülstein in das metallurgische Gefäß geblasen, wie z. B. Argon bei der Homogenisierung der Stahlschmelze in Stahlpfannen. Die Kupplungen, die die Versorgungsgasleitung für das Behandlungsmedium mit dem Gefäß verbinden, müssen schnell und sicher funktionieren.
  • Bei der Behandlung kann die Pfanne entweder in einem stationären Ständer oder auf einem Wagen, in ihren Zapfen lagernd, abgesetzt sein. Dabei sind durch Turbulenz beim Spülvorgang, Reibschlußlockerung durch Erschütterungen oder - bei einer auf einem Wagen abgesetzten Pfanne - durch Fahrstöße usw. geringe Pendelungen möglich, die die Kupplung ausgleichen muß. Ebenso ist die Lage eines Kupplungsanschlusses von Pfanne zu Pfanne nicht genau.
  • Bekannt ist eine Kupplung für Blaslanzen und dergleichen zum Einsatz bei der Stahlnachbehandlung in Pfannen oder ähnlichen metallurgischen Maßnahmen (DE-CZ-25 02 977). Bei dieser Kupplungsvorrichtung ist ein Hebel in einem Rahmen angeordnet, wobei der Hebel an einem Ende eine gabelförmige Kugelpfanne und an dem anderen Ende ein Drehgelenk besitzt. Die Kupplung weist weiterhin einen an dem Rahmen angeordneten Druckzylinder auf, der mit dem Drehgelenk des Hebels verbunden ist. An dem Rahmen ist weiterhin eine Anschlußplatte für die Blaslanze angeordnet, die einen Dichtkonus aufweist. Dieser Konus wirkt mit dem konisch ausgebildeten Dichtkopf der Blaslanze zusammen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Druckzylinder mit dem Behandlungsmedium angetrieben wird, wobei sowohl der Kupplungs-oder Auskupplungsvorgang als auch die Öffnung oder Schließung der Gaszuführung durch eine einzige Bedienungshandlung ausgelöst wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
  • Die erfindungsgemäße Kupplung weist vor allem den Vorteil auf, daß das geförderte Versorgungsgas gleichzeitig das Arbeitsmedium für den Kupplungsvorgang bildet. Sowohl die Zuschaltung der Kupplung als auch die Öffnung der Gasführung wird durch nur einen Betätigungsvorgang erreicht. Ebenso ist es bei Abschaltung der Kupplung und der Gasversorgung. Die Kupplung ist dank der quasi kardanischen Aufhängung des beweglichen Kupplungsteils in vorgegebenen Grenzen dem an der Pfanne befindlichen Kupplungsteil räumlich anpaßbar, so daß eine sichere Funktion der Kupplung gewährleistet wird.
  • Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung mit angedeutetem Anschluß an die Versorgungsgasquelle sowie mit der Pfanne,
    • Fig. 2 eine teilgeschnittene Seitenansicht der Kupplung und des Druckzylinders und
    • Fig.3 ein Schema des Steuetteils gemäß Fig. 1.
  • Wie Figur 1 zeigt, ist am Rahmen 19 eines Pfannenwagens (oder eines ortsfesten Ständers) ein Druckzylinder 1 angeschlossen. Am freien, aus dem Druckzylinder 1 herausragenden Ende der Kolbenstange 3 ist ein beweglicher Kupplungsteil 4 vorgesehen, der mit einem später noch zu beschreibenden entsprechenden Kupplungsteil 5 zusammenwirkt. Der Kolben 2 der den Zylinderraum in eine antriebsseitige Kammer 1 a und eine abtriebsseitige Kammer 1b aufteilt, wobei die beiden Kammern veränderliche Volumina aufweisen, wird in der Ausgangsstellung des Druckzylinders 1 durch eine vorgespannte Schraubenfeder 10 gegen den Zylinderboden gepreßt.
  • Aus der Figur 1 ist weiterhin ein Steuerstand 14 ersichtlich, der hinter der Inertgasquelle 6 vorgesehen ist. Der Steuerstand kann z. B. mit einem Bedienungsstand für den Pfannenwagen kombiniert sein. Der Steuerstand 14 enthält ein 3/2-Wegeventil 28, das in dem dargestellten Beispiel mechanisch gegen Rückstellfeder betätigt wird. Das Ventil 28 ist das einzig zu bedienende Schaltorgan für die Kupplungsvorrichtung und gleichzeitig für das Öffnen oder Abstellen der Gaszuführen. Das Ventil ist über eine Rohrleitung 11 mit einer Schlauchtrommel 18 mit Drehdurchführung verbunden. Die Schlauchleitung 11a führt über eine Schnellkupplung 16a in ein Steuerteil 21, das am Rahmen des Wagens fest angeordnet ist. Das Steuerteil wird später, bei der Beschreibung der Figur 3, näher erläutert. Aus dem Steuerteil 21 ist die Leitung 11 b sowie eine abgezweigte Schlauchleitung 12 herausgeführt und über Schnellkupplungen 16b an die Kupplungsvorrichtung angeschlossen, und zwar die Leitung 11 b nahe dem Boden des Druckzylinders 1 an der antriebsseitigen Kammer 1a und die Leitung 12 an einem in dem beweglichen Kupplungsteil 4 angeordneten Kanal 22.
  • Der zweite Kupplungsteil 5 ist mit der Pfanne 27 fest verbunden. Gegenüber dem Kanal 22 im Kupplungsteil 4 ist im Kupplungsteil 5 ein entsprechender Kanal 24 angeordnet, der über eine flexible Leitung 25 mit einem Spülstein 26 verbunden ist. Der Kanal 22 mündet im Bereich einer durch einen Dichtungsring 23 abgedichteten Kupplungskammer 31 aus. Dieser Bereich muß so groß gehalten werden, daß alle Lagedifferenzen für den Anschluß des Kanals 24 am Kupplungsteil ausgeglichen werden.
  • Aus Figur 2 ist ersichtlich, wie der bewegliche Kupplungsteil 4 an der Kolbenstange gelenkig angeschlossen ist, nämlich über ein Gelenklager 7. Der Kupplungsteil wird in der Grundstellung mittels Federn 8 gehalten, die an einer mit der Kolbenstange 3 fest verbundenen, senkrecht zur Kolbenstange angeordneten Platte 9 abgestützt sind. Die Feder 10 ist zwischen der Innenseite des Zylinderdeckels 30 sowie der Kolbenrückseite abgestützt. Der Druckzylinder 1 ist am Rahmen 19 eines Pfannenwagens oder eines ortsfesten Ständers über ein Gelenk 20 angeschlossen.
  • Das Steuerteil (Fig. 3) ist in dem dargestellten Beispiel in einem am Rahmen des Pfannenwagens befestigten Kasten untergebracht. In der Versorgungsgasleitung 11 ist ein 3/2-Wegeventil 29 angeordnet, das als eine Sicherheitsschaltung dient, um im Notfall die Gaszuführung direkt am Wagen von Hand abschalten zu können.
  • Hinter dem Ventil 29 (in Richtung der Gaszuführung gesehen) verzweigt sich die Leitung in die Leitung 11b sowie die Leitung 12. Die Leitung 11 b ist über ein Wechselventil 13 mit der antriebsseitigen Kammer des Zylinderraumes 1 verbunden. Das Wechselventil 13 dient nach Beendigung des Spülvorgangs - wie noch später näher erläutert wird - als Schnellentspannungsventil.
  • In der Leitung 12, die zu dem beweglichen Kupplungsteil 4 führt, ist ein vorgespanntes Rückschlagventil 15 eingebaut. Die Höhe der Vorspannung ist mit den Bedürfnissen des Spülvorgangs abgestimmt und beträgt im dargestellten Beispiel 6 bar. Das Rückschlagventil 15 kann auch im beweglichen Kupplungsteil 4 angeordnet sein.
  • Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Kupplung ist wie folgt:
    • Nach Betätigung des Steuerventils (3/2-Wegeventil) 28 strömt das Gas durch die Leitung 11 über das entsprechend eingestellte 3/2-Wegeventil 29 (Fig. 3) sowie das Wechselventil 13 und die Leitung 11 in die antriebsseitige Kammer 1a (Fig. 1) des Zylinders 1. Der Kolben 2 bewegt sich entgegen der Wirkung der Federkraft der Feder 10 nach links. Kolbenstange 3 mit dem angelenkten Kupplungsteil 4 fährt heraus und der Kupplungsteil 4 wird gegen den Kupplungsteil 5 angepreßt. Dank der Gelenkverbindung 7 (Fig. 2) des Kupplungsteils 4 mit der Kolbenstange 3 paßt sich der bewegliche Kupplungsteil 4 in vorgegebenen Grenzen immer den relativen Bewegungen zwischen der Pfanne und dem Rahmen räumlich an. Die Anlageflächen der beiden Kupplungsteile 4 und 5 sind im Augenblick des Anlegens nicht immer planparallel; ebenso sind auch relative Bewegungen zwischen dem Wagen und der Pfanne während des Spülvorgangs nicht ausgeschlossen. Diese Erscheinungen sind, wie bereits erwähnt, auf die Elastizität des Wagens und der Pfanne zurückzuführen, ebenso wirken sich eventuell durch die Turbulenz des Gases verursachte Erschütterungen aus usw.
  • Nachdem sich die Kupplungshälften 4 und 5 aneinander angepaßt haben, steigt der Druck im Zylinder 1 sowie in dem Leistungssystem bis zu dem vorgespannten Druck an, das Ventil 15 öffnet, und das Gas gelangt über die Kanäle 22, 24 und die Leitung 25 über den Spülstein 26 in die Pfanne 27.
  • Der Zylinder 1 muß so dimensioniert sein, daß sowohl der Druck in der Kupplungskammer 31 als auch der durch die Kraft der Feder 10 hervorgerufene Druck überwunden wird.
  • Wenn das Gas abgestellt werden soll, wird das Ventil 28 im Steuerstand 14 abgeschaltet. Dadurch wird der Zylinder 1 sowie das gesamte Leitungssystem entspannt, und der Kolben 2 geht durch die Wirkung der Druckfeder 10 in seine Ausgangsstellung zurück, wobei er die verbleibende Gasmenge aus der Kammer 1a in die Leitung 11b verdrängt. Das Gas wird durch das als Schnellentlüftungsventil funktionierende Wechselventil 13 abgelassen.
  • Durch die Betätigung des 3/2-Wegeventils (bzw. Steuerschiebers) wird gleichzeitig die Gaszufuhr für das Spülen abgestellt.
  • Für den Fall, daß die Pfanne 27 beim Spülvorgang in einem stationären Ständer anstatt im Wagen abgesetzt ist, kann das 3/2-Wegeventil 28, die Leitung 11, die Schlauchtrommel 18 und die Schnellkupplung 16a entfallen. Die Inertgasquelle 6 wird in diesem Falle direkt an das 3/2-Wegeventil 29 des Steuerteils 21 angeschlossen.

Claims (7)

1. Kupplung zum Anschließen von Versorgungsgasleitungen an metallurgischen Gefäßen, insbesondere Pfannen für flüssigen Stahl, mit einem am Gefäß fest angebrachten Kupplungsteil sowie einem beweglichen, mit dem ersten Teil zusammenwirkenden, durch einen Druckzylinder betätigbaren zweiten Kupplungsteil, wobei in geschlossenem Zustand der Kupplung zwischen den beiden Kupplungsteilen ein abgedichteter Raum vorhanden ist, in den die in den beiden Kupplungsteilen angeordneten Gasleitungen einmünden, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsgasquelle (6) zum einen durch eine Leitung (12) über ein vorgespanntes Sperrventil (15) mit dem am freien, aus dem Druckzylinder (1) herausragenden Ende der Kolbenstange (3) angeschlossenen beweglichen Kupplungsteil (4) und zum anderen durch eine zweite Leitung (11b) über ein Sperrventil (13) mit der antriebsseitigen Kammer (1 a) des Druckzylinders (1) zu- und abschaltbar verbunden ist, wobei der Druckzylinder (1) so bemessen ist, daß der durch die Vorspannung des Sperrventils (15) vorgegebene Druck sowohl den bei geschlossener Kupplung (4, 5) in der Kupplungskammer (31) herrschenden Druck als auch die Kraft einer in Richtung gegen den Arbeitshub des Kolbens (2) wirkenden Feder (10) überwindet.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Leitung (12) von der Versorgungsquelle (6) zum beweglichen Kupplungsteil (4) eingebaute Sperrventil (15) ein vorgespanntes Rückschlagventil ist.
3. Kupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgespannte Rückschlagventil (15) im beweglichen Kupplungsteil (4) angeordnet ist.
4. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem antriebsseitigen Ende des Druckzylinders (1) in Verbindung stehende Wechselventil (13) als Schnellentspannungsvorrichtung dient.
5. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kupplungsteil (4) an der Kolbenstange (3) über ein Gelenklager (7) angeschlossen ist und in der Grundstellung mittels Federn (8) gehalten wird, die an einer mit der Kolbenstange (3) fest verbundenen, senkrecht zur Kolbenstange angeordneten Platte (9) abgestützt sind.
6. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (10) zwischen dem Zylinderdeckel (30) und dem Kolben (2) abgestützt ist.
7. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckzylinder (1) am Rahmen (19) eines Pfannenwagens oder eines ortsfesten Ständers über ein Gelenk (20) angeschlossen ist.
EP19790102148 1978-07-19 1979-06-28 Kupplung zum Anschliessen von Versorgungsgasleitungen an metallurgischen Gefässen Expired EP0007038B1 (de)

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EP0007038A1 EP0007038A1 (de) 1980-01-23
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