EP0544997A1 - Einrichtung zum Halten eines Stopfens und Stopfen - Google Patents

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EP0544997A1
EP0544997A1 EP92113379A EP92113379A EP0544997A1 EP 0544997 A1 EP0544997 A1 EP 0544997A1 EP 92113379 A EP92113379 A EP 92113379A EP 92113379 A EP92113379 A EP 92113379A EP 0544997 A1 EP0544997 A1 EP 0544997A1
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EP
European Patent Office
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stopper
stopper rod
stop surface
rod
support surface
Prior art date
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Application number
EP92113379A
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English (en)
French (fr)
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EP0544997B1 (de
Inventor
Siegfried Pohl
Dirk Masurat
Ernst Lührsen
Gerd Bohndorf
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Didier Werke AG
Original Assignee
Didier Werke AG
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Publication date
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/14—Closures
    • B22D41/16—Closures stopper-rod type, i.e. a stopper-rod being positioned downwardly through the vessel and the metal therein, for selective registry with the pouring opening
    • B22D41/18—Stopper-rods therefor

Definitions

  • the invention relates to an invention for holding a refractory, ceramic stopper, in a metallurgical vessel, on a stopper rod which projects into an installation space of the stopper and is fixed therein.
  • the invention also relates to a stopper for such a device.
  • the stopper rod is usually also used to supply gas to the stopper.
  • EP 0 358 535 A2 is intended to ensure that sealing surfaces of the plug and the plug rod are struck after the plug rod has been screwed into the threaded piece. This is only possible if the longitudinal axis of the threaded sleeve and the longitudinal axis of the plug rod are exactly coaxial. In practice, such coaxiality is difficult to achieve. So leaks can occur. Leakages can also occur because when a provided nut is tightened, the sealing surface of the plug rod tends to lift off the sealing surface of the plug, since the threaded connection inevitably has play.
  • Leakages can also result from the different thermal expansion coefficients of the ceramic of the stopper on the one hand and the metal of the stopper rod on the other hand. As a result, cracks can form in the ceramic material.
  • the object of the invention is to propose a device of the type mentioned in the introduction, in which the stopper is held on the stopper rod while avoiding a threaded connection. It is also an object of the invention to provide such a stopper.
  • the above object is achieved in a device of the type mentioned in that an expansion of the installation space forms a stop surface and a support surface is formed on the stopper rod, that spreading segments with their upper edge on the stop surface in the stopper and with their lower edge on the support surface of the stopper rod rest and thereby hold the stopper on the stopper rod and that the expansion segments fold into the extension when inserting the stopper rod into the installation space.
  • the plug rod and the plug do not need to be rotated against one another during assembly. This makes assembly easier. During assembly, the plug rod must only be pushed axially into the plug. As soon as the expansion segments reach the area of the extension, they fold in front of the stop surface. The stopper can then no longer be removed from the stopper rod.
  • a disc is provided on the stopper rod, which can be pressed against the end face of the stopper by means of a thread of the stopper rod.
  • the spreading segments are firmly clamped between the stop surface and the support surface by the pressure of the disc acting on the end face.
  • the disc itself can be guided on the plug rod with an internal thread.
  • the disk is preferably pressed against the end face of the stopper by means of a nut guided on the thread of the stopper rod.
  • a sealing packing is provided between the disc and the end face.
  • the spreading segments preferably fold into the extension under restoring force. For this, it is sufficient to provide a spring ring encompassing the expansion segments.
  • the restoring force only needs to be given during assembly. It is therefore not a problem if the restoring force is lost during the operation of the stopper, since the spreading segments are clamped between the stop surface and the support surface after being unfolded.
  • a stopper for the device of the type mentioned is characterized in that it has an extension in its installation space, which forms a stop surface for spreading segments.
  • the simple structure and ease of assembly are advantageous. It is also favorable that the stopper rod does not have to have tightly toleranced designs in order to be able to be used for the stopper.
  • the expansion of the plug does not have to be very large, so that it weakens the plug only slightly and the steel parts, namely the plug rod and the expansion segments, can be used several times.
  • a stopper (1) made of refractory, ceramic material has an installation space (2) for a stopper rod (3).
  • the stopper rod (3) can be tubular and form a channel (4) for guiding purge gas through the stopper (1) into the melt of the metallurgical vessel (not shown).
  • An extension (5) is formed in the installation space (2), which forms an annular stop surface (6).
  • the stop surface (6) can lie in a plane radial to the longitudinal axis (L) (cf. FIG. 1). However, it can also be slightly conical (see FIG. 3).
  • the extension (5) is wedge-shaped in profile. It tapers from the stop surface (6) to the diameter of the installation space (2) necessary for the insertion of the plug rod (3). Overall, the extension (5) weakens the stopper (1) only slightly.
  • the stopper rod (3) is provided with a cylindrical taper (7). This forms a conical support surface (8).
  • Spreading segments (9) are provided between the support surface (8) and the stop surface (6). If, for example, three expansion segments (9) are provided, then they each do not extend by more than 120 ° around the circumference of the stopper rod (3). If four expansion segments (9) are provided, then each expansion segment (9) extends by approximately 90 ° around the circumference of the stopper rod (3).
  • the expansion segments (9) are made of steel. However, they can also consist of other, in particular ceramic, materials that can withstand the operating temperatures that occur.
  • Each spreading segment (9) forms an upper edge (10) which is assigned to the stop surface (6) and a lower edge (11) which is assigned to the support surface (8).
  • Each spreading segment (9) has a bevel (12) so that a tilting line (13) resting on the taper (7) is formed.
  • the spreading segments (9) are surrounded on the outside by a spring ring, for example a rubber ring (14).
  • the spring ring (14) engages between the tilt line (13) and the lower edge (11) on the expansion segments (9).
  • the lower edges (11) lie flat against the support surface (8).
  • a flat power transmission between the expansion segments (9) and the plug rod (3) is thereby achieved.
  • the bevels (12) rest on the taper (7).
  • the angle (a) of the bevel (12) is approximately equal to the angle (b) of the conical support surface (8).
  • the angles (a, b) are each about 15 °. However, they can easily be larger or smaller than 15 °, namely between 5 ° and 30 °.
  • the upper edges (10) do not lie flat against the stop surface (6).
  • the stopper rod (3) is provided with an external thread (15) that carries a nut (16). By means of the nut (16), a washer (17) is pressed against the end face (18) of the stopper (1).
  • an annular sealing packing (19) is arranged between the disc (17) and the end face (18). This is highly temperature-resistant and consists, for example, of ceramic fibers or glass fibers which are impregnated with graphite, molybdenum, water glass or the like.
  • a recess (20) is provided on the end face (18), which runs around the stopper rod (3) and in which the sealing packing (19) is also located.
  • the depression (20) can be conical or stepped.
  • An annular seal (22) is arranged on the stopper rod (3) below the support surface (8).
  • a channel (23) is formed in the stopper (1) and opens into the space between the seals (19, 22).
  • a pressure line (24) is connected to channel (23) through which inert gas is pressed into the space between the seals (19, 22) under pressure.
  • a pressure gauge (25) is connected to the pressure line (24) and indicates the pressure prevailing in the space between the seals (19, 22). As long as the pressure gauge (25) shows the setpoint value of the pressure, this is a sign that the seals (19, 22) are effective, ie no oxygen can get into the melt. If the pressure drops, this can be read on the manometer (25). In this case, the seals (19 and / or 22) are replaced, since the drop in pressure is a sign that the seals (19, 22) are no longer sufficiently tight, so that oxygen may leak out through the seal (19) the environment is sucked into the melt.
  • the distance (L1) of the end face (18) from the stop edge (6) is not less than the length (L2) of the expansion segments (9). It is achieved on the one hand that the stopper (1) above the stop surface (6) is sufficiently stable. On the other hand, there is some compensation for the thermal expansion in the direction of the longitudinal axis (L).
  • the assembly of the described device is done approximately as follows:
  • the expansion segments (9) are attached to the taper rod (3) which is still free of the plug (1) and held together by means of the spring ring (14). You are in the position folded out about the tilt line (13).
  • the plug rod (3) is then pushed into the installation space (2) of the plug (1) in the direction of arrow (A).
  • the spreading segments (9) first pivot into the taper (7). If the upper edge (10) then comes into the area of the extension (5) when the insert is pushed in further, the expansion segments (9) pivot under the action of the spring washer (14) in front of the stop surface (6) until the bevels (12) of the expansion segments ( 9) rest in the area of the taper (7) on the plug rod (3).
  • the plug rod (3) is pushed into the plug (1), it is not important that the plug (1) and the plug rod (3) are in a particular rotational position related to the longitudinal axis (L).
  • the sealing packing (19) is then pressed firmly against the end face (18) by means of the nut (16) over the washer (17).
  • the expansion segments (9) are firmly clamped between the support surface (8) and the stop surface (6).
  • the stopper (1) is thus held tightly and firmly on the stopper rod (3).
  • the holder does not loosen if the spring ring (14) loses its spring force. If the stopper (1) is worn out, it can be knocked off the stopper rod (3) and a new stopper can be placed on it in the manner described.
  • edge (21) between the stop surface (6) and the installation space (2). educated.
  • the edge (21) prevents the expansion segment (9) from folding back into the taper (7) after it has been pressed against the stop surface (6). Such a folding back could otherwise take place when the contact pressure of the sealing packing (19) decreases, the spring ring (14) is ineffective and vibrations occur.
  • FIG. 4 shows a partial view of the stopper rod (3) and the stopper (1) in the region of its stop surface (6).
  • the spreading segment (9) is shown in several stages of its pivoting out.
  • the upper edge (10) of the expansion segment (9) is bevelled in this case so that it lies parallel to the radial stop surface (6) in the pivoted-out position of the expansion segment (9), so that when the plug rod (3) is tightened, a flat surface is formed Contact of the upper edge (10) on the stop surface (6) results. It is constructively favorable that the stop surface (6) only has to extend radially.
  • the flat contact of the upper edge (10) on the stop surface (6) prevents the expansion segment (9) or one of the expansion segments (9) from undesirably folding back.
  • the support surface (8) of the plug rod (3) is designed beveled. However, this is not necessary. It is also possible to make the support surface (8) perpendicular to the longitudinal axis (L), radially. In this case, the lower edge (11) and the bevel (12) of the expansion segment (9) are formed as shown in FIG. 5. The spreading segment (9) is shown in FIG shown in its swung-out state. The lower edge (11) is flat on the support surface (8). The bevel (12) lies flat against the taper (7).
  • the simple design of the support surface (8) is particularly advantageous. In addition, there is a favorable power transmission between the expansion segments (9) of the stopper rod (3) in the tensioned state.
  • the holding device according to FIG. 6 differs from the holding device according to FIG. 1 only in that the gas supply channel (23) is not through a hole in the stopper (1) itself, but through an axial hole (27) and one or more radial holes (23). is formed in the stopper rod (3).
  • the gas supply line (24) with the pressure gauge (25) is connected to the axial bore (27).
  • the sealing arrangement (19, 22) is identical to the sealing arrangement according to FIG. 1.
  • both ring seals (19, 26) can be arranged above the expansion segments (9), in which case the ring seal (22) can be omitted.
  • the latter sealing arrangement can also be used in connection with the gas supply arrangement according to FIG. 1. It is only important that the channel (23) opens between the two ring seals (19, 26).

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Abstract

Bei einer Einrichtung zum Halten eines feuerfesten, keramischen Stopfens (1) ragt eine Stopfenstange (3) in einen Einbauraum (2) des Stopfens (1) hinein und ist in diesem festgelegt. Um eine gewindefreie Halterung zu erreichen, bildet eine Erweiterung (5) des Einbauraumes (2) eine Anschlagfläche (6) und an der Stopfenstange (3) ist eine Abstützfläche (8) ausgebildet. Spreizsegmente (9) liegen mit ihren Oberkanten (10) an der Anschlagfläche (6). Mit ihrer Unterkante (11) liegen sie an der Abstützfläche (8) an. Beim Einschieben der Stopfenstange (3) in den Einbauraum (2) klappen die Spreizsegmente (9) in die Erweiterung (5). <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Erfindung zum Halten eines feuerfesten, keramischen Stopfens, bei einem metallurgischen Gefäß, an einer Stopfenstange, die in einen Einbauraum des Stopfens ragt und in diesem festgelegt ist. Außerdem betrifft die Erfindung einen Stopfen für eine solche Einrichtung.
  • Eine derartige Einrichtung ist in der EP 0 358 535 A2 beschrieben. Dort ist in den keramischen Stopfen ein metallurgisches Gewindestück eingebaut, in das die Stopfenstange mittels eines besonderen Außengewindes einschraubbar ist. Das metallische Gewindestück wird bei der Herstellung des Stopfens zwangsläufig dessen Brenntemperatur, beispielsweise 1350°C, ausgesetzt. Dabei kann das Gewindestück verzundern. Es können sich wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Keramik des Stopfens und des Metalls des Gewindestücks auch Risse bilden. All dies beeinträchtigt die Funktion des Gewindestücks.
  • Bei der EP 0 358 535 A2 müssen das Gewinde des Gewindestücks und das Außengewinde der Stopfenstange aufeinander abgestimmt sein, Dies hat zur Folge, daß dann, wenn in einem Betrieb bereits eine Stopfenstange mit Gewinde vorhanden ist, für diese nur ein Stopfen verwendet werden kann, dessen Gewindestück genau dem Gewinde der Stopfenstange entspricht. Für verschiedene Stopfenstangengewinde müssen also Stopfen mit verschiedenen Gewindestücken zur Verfügung stehen. Dies ist unpraktisch.
  • Bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dient die Stopfenstange meist auch der Gaszufuhr in den Stopfen. Bei der EP 0 358 535 A2 soll nach dem Einschrauben der Stopfenstange in das Gewindestück eine Anschlagen von Dichtflächen des Stopfens und der Stopfenstange gewahrleistet sein. Dies ist nur dann möglich, wenn die Längsachse der Gewindehülse und die Längsachse der Stopfenstange genau koaxial stehen. In der Praxis ist eine solche Koaxialität nur schwer zu erreichen. Es können also Undichtigkeiten auftreten. Undichtigkeiten können sich auch ergeben, weil beim Festziehen einer vorgesehenen Mutter die Dichtfläche der Stopfenstange die Tendenz hat, von der Dichtfläche des Stopfens abzuheben, da die Gewindeverbindung zwangsläufig ein Spiel aufweist.
  • Undichtigkeiten können sich auch wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Keramik des Stopfens einerseits und des Metalls der Stopfenstange andererseits ergeben. Dadurch bedingt können sich im keramischen Material Risse bilden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der der Stopfen unter Vermeidung einer Gewindeverbindung an der Stopfenstange gehalten ist. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, einen solchen Stopfen anzugeben.
  • Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine Erweiterung des Einbauraums eine Anschlagfläche bildet und an der Stopfenstange eine Abstützfläche gebildet ist, daß Spreizsegmente mit ihrer Oberkante an der Anschlagfläche im Stopfen und mit ihrer Unterkante an der Abstützfläche der Stopfenstange anliegen und dadurch den Stopfen an der Stopfenstange halten und daß die Spreizsegmente beim Einschieben der Stopfenstange in den Einbauraum in die Erweiterung klappen.
  • Es erübrigt sich dabei ein im Stopfen ausgebildetes Gewinde und ein diesem angepaßtes Gewinde der Stopfenstange, so daß die durch die bekannte Gewindepaarung auftretenden Nachteile von vornherein entfallen.
  • Da keine Gewindeverbindung vorgesehen ist, brauchen die Stopfenstange und der Stopfen bei der Montage gegeneinander nicht gedreht zu werden. Dies erleichtert die Montage. Bei der Montage ist die Stopfenstange lediglich axial in den Stopfen zu schieben. Sobald die Spreizsegmente in den Bereich der Erweiterung gelangen, klappen sie vor die Anschlagfläche. Der Stopfen ist dann nicht mehr von der Stopfenstange abziehbar.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist an der Stopfenstange eine Scheibe vorgesehen, die mittels eines Gewindes der Stopfenstange gegen die Stirnfläche des Stopfens drückbar ist. Durch den auf die Stirnfläche wirkenden Druck der Scheibe werden die Spreizsegmente fest zwischen die Anschlagfläche und die Abstützfläche gespannt. Die Scheibe selbst kann mit einem Innengewinde auf der Stopfenstange geführt sein. Vorzugsweise wird jedoch die Scheibe mittels einer am Gewinde der Stopfenstange geführten Mutter gegen die Stirnfläche des Stopfens gedrückt.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der Scheibe und der Stirnfläche eine Dichtpackung vorgesehen. Diese wird beim Anziehen der auf dem Gewinde der Stopfenstange geführten Mutter so komprimiert, daß eine gewünschte Gasdichtigkeit erreicht ist, so das in den Stopfen durch die Stopfenstange eingeleitetes Spülgas nicht im Bereich der Halteeinrichtung austritt.
  • Vorzugsweise klappen die Spreizsegmente unter Rückstellkraft in die Erweiterung. Hierfür genügt es, einen die Spreizsegmente umgreifenden Federring vorzusehen. Die Rückstellkraft braucht nur während der Montage gegeben sein. Es stört also nicht, wenn die Rückstellkraft im Betrieb des Stopfens verloren geht, da die Spreizsegmente nach dem Ausklappen zwischen die Anschlagfläche und die Abstützfläche eingespannt sind.
  • Ein Stopfen für die Einrichtung der genannten Art zeichnet sich dadurch aus, daß der in seinem Einbauraum eine Erweiterung aufweist, die eine Anschlagfläche für Spreizsegmente bildet.
  • Insgesamt sind der einfache Aufbau und die leichte Montierbarkeit vorteilhaft. Günstig ist auch, daß die Stopfenstange keine engtolerierten Gestaltungen aufweisen muß, um für den Stopfen verwendet werden zu können.
  • Weitere Vorteile bestehen darin, daß die Erweiterung des Stopfens nicht sehr groß sein muß, so daß sie den Stopfen nur geringfügig schwächt und die Stahlteile, nämlich die Stopfenstange und die Spreizsegmente mehrfach verwendet werden können.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung zeigen:
    • Figur 1
    eine Halteeinrichtung im Teilschnitt, in fixierter Stellung
    Figur 2
    die Einrichtung links bei der Montage und rechts in fixierter Stellung,
    Figur 3
    eine weitere Ausgestaltung der Erweiterung des Stopfens,
    Figur 4
    eine weitere Ausgestaltung des Spreizsegmente im Bereich seiner Oberkante, vergrößert,
    Figur 5
    eine weitere Ausgestaltung des Spreizsegments im Bereich seiner Unterkante, vergrößert, und
    Figur 6
    eine weitere Ausgestaltung der Halteeinrichtung hinsichtlich der Anordnung und Ausbildung der Dichtungs- und Inertgaszuführungselemente.
  • Ein Stopfen (1) aus feuerfestem, keramischem Material weist einen Einbauraum (2) für eine Stopfenstange (3) auf. Die Stopfenstange (3) kann rohrförmig ausgebildet einen Kanal (4) zur Führung von Spülgas durch den Stopfen (1) in die Schmelze des nicht näher gezeigten metallurgischen Gefässes bilden.
  • Im Einbauraum (2) ist eine Erweiterung (5) ausgebildet, die eine ringförmige Anschlagfläche (6) gestaltet. Die Anschlagfläche (6) kann in einer zur Längsachse (L) radialen Ebene liegen (vgl. Figur 1). Sie kann jedoch auch leicht konisch verlaufen (vgl. Figur 3).
  • Die Erweiterung (5) ist im Profil keilförmig. Sie läuft von der Anschlagfläche (6) zu dem für die Einführung der Stopfenstange (3) notwendigen Durchmesser des Einbauraumes (2) konisch zu. Insgesamt schwächt die Erweiterung (5) den Stopfen (1) nur geringfügig.
  • Die Stopfenstange (3) ist mit einer zylindrischen Verjüngung (7) versehen. Diese bildet eine konische Abstützfläche (8).
  • Zwischen der Abstützfläche (8) und der Anschlagfläche (6) sind Spreizsegmente (9) vorgesehen. Sind beispielsweise drei Spreizsegmente (9) vorgesehen, dann erstrecken sie sich jeweils um nicht mehr als 120° um den Umfang der Stopfenstange (3). Sind vier Spreizsegmente (9) vorgesehen, dann erstreckt sich jedes Spreizsegment (9) um etwa 90° um den Umfang der Stopfenstange (3). Die Spreizsegmente (9) bestehen aus Stahl. Sie können aber auch aus sonstigen, insbesondere keramischen, Werkstoffen bestehen, die den auftretenden Betriebstemperaturen standhalten.
  • Jedes Spreizsegment (9) bildet eine Oberkante (10), die der Anschlagfläche (6) zugeordnet ist und eine Unterkante (11), die der Abstützfläche (8) zugeordnet ist. Jedes Spreizsegment (9) weist eine Abschrägung (12) auf, so daß eine an der Verjüngung (7) anliegende Kipplinie (13) gebildet wird. Die Spreizsegmente (9) sind von einem Federring, beispielsweise Gummiring (14), gemeinsam außen umfaßt. Der Federring (14) greift zwischen der Kipplinie (13) und der Unterkante (11) an den Spreizsegmenten (9) an.
  • In der ausgeklappten Stellung der Spreizsegmente (9) liegen die Unterkanten (11) flächig an der Abstützfläche (8) an. Dadurch wird eine flächige Kraftübertragung zwischen den Spreizsegmenten (9) un der Stopfenstange (3) erreicht. Außerdem liegen auch die Abschrägungen (12) an der Verjüngung (7) an. Dabei ist der Winkel (a) der Abschrägung (12) etwa gleich dem Winkel (b) der konischen Abstützfläche (8). Die Winkel (a, b) betragen in diesem Fall jeweils etwa 15°. Sie können aber ohne weiteres auch größer oder kleiner als 15° sein, nämlich zwischen 5° und 30° liegen.
  • Nach der Darstellung in den Figuren 1, 2 liegen die Oberkanten (10) zwar nicht flächig an der Anschlagfläche (6) an. Es ist jedoch möglich, die Anschlagfläche (6) so konisch anzuordnen, oder die Oberkante (10) so schräg zu gestalten, daß auch hier eine flächige Anlage erreicht wird, um die Kraftübertragung zwischen den Spreizsegmenten (9) und der Anschlagfläche (6) zu verteilen.
  • Die Stopfenstange (3) ist mit einem Außengewinde (15) versehen, daß eine Mutter (16) trägt. Mittels der Mutter (16) ist eine Scheibe (17) gegen die Stirnfläche (18) des Stopfens (1) zu drücken. Um Gasdichtigkeit zu erreichen, ist zwischen der Scheibe (17) und der Stirnfläche (18) eine ringförmige Dichtpackung (19) angeordnet. Diese ist hoch temperaturbeständig und besteht beispielsweise aus keramischen Fasern bzw. Glasfasern, die mit Graphit, Molybdän, Wasserglas oder desgleichen getränkt sind. Zur Verbesserung der Dichtung ist an der Stirnfläche (18) eine Vertiefung (20) vorgesehen, die um die Stopfenstange (3) umläuft und in der ebenfalls die Dichtpackung (19) liegt. Die Vertiefung (20) kann konisch oder stufenförmig gestaltet sein.
  • An der Stopfenstange (3) ist unterhalb der Abstützfläche (8) eine ringförmige Dichtung (22) angeordnet. Im Stopfen (1) ist ein Kanal (23) ausgebildet, der in den zwischen den Dichtungen (19, 22) liegenden Raum mündet. Außen ist an Kanal (23) eine Druckleitung (24) angeschlossen, durch die unter Druck Inertgas in den zwischen den Dichtungen (19, 22) liegenden Raum eingepreßt wird. Mit der Druckleitung (24) ist ein Manometer (25) verbunden, das den im Raum zwischen den Dichtungen (19, 22) herrschenden Druck anzeigt. Solange das Manometer (25) den Sollwert des Drucks anzeigt, ist dies ein Zeichen dafür, daß die Dichtungen (19, 22) wirksam sind, also kein Sauerstoff in die Schmelze gelangen kann. Sinkt der Druck ab, dann ist dies am Manometer (25) ablesbar. In diesem Fall werden die Dichtungen (19 und/oder 22) ausgetauscht, da das Absinken des Druckes ein Zeichen dafür ist, daß die Dichtungen (19, 22) nicht mehr hinreichend dicht sind, so daß möglicherweise Sauerstoff über die Dichtung (19) aus der Umgebung in die Schmelze angesaugt wird.
  • Der Abstand (L1) der Stirnfläche (18) von der Anschlagkante (6) ist nicht kleiner als die Länge (L2) der Spreizsegmente (9). Dadurch ist einerseits erreicht, daß der Stopfen (1) oberhalb der Anschlagfläche (6) hinreichend stabil ist. Andererseits ergibt sich dabei ein gewisser Ausgleich der Wärmedehnungen in Richtung der Längsachse (L).
  • Die Montage der beschriebenen Einrichtung geschieht etwa folgendermaßen:
    An die noch vom Stopfen (1) freie Stopfenstange (3) werden an deren Verjüngung (7) die Spreizsegmente (9) angesetzt und mittels des Federrings (14) zusammengehalten. Sie befinden sich dabei in um die Kipplinie (13) ausgeklappter Stellung.
  • Anschließend wird die Stopfenstange (3) in Richtung des Pfeiles (A) in den Einbauraum (2) des Stopfens (1) eingeschoben. Dabei schwenken die Spreizsegmente (9) zunächst in die Verjüngung (7). Wenn dann beim weiteren Einschieben die Oberkante (10) in den Bereich der Erweiterung (5) gelangt, schwenken die Spreizsegmente (9) unter der Wirkung des Federrings (14) vor die Anschlagfläche (6), bis die Abschrägungen (12) der Spreizsegmente (9) im Bereich der Verjüngung (7) an der Stopfenstange (3) anliegen. Ersichtlich koimmt es beim Einschieben der Stopfenstange (3) in den Stopfen (1) nicht auf eine besondere, auf die Längsachse (L) bezogene Drehstellung des Stopfens (1) und der Stopfenstange (3) an.
  • Anschließend wird mittels der Mutter (16) über die Scheibe (17) die Dichtpackung (19) fest gegen die Stirnfläche (18) gepreßt. Dabei werden gleichzeitig die Spreizsegmente (9) fest zwischen die Abstützfläche (8) und die Anschlagfläche (6) gespannt. Der Stopfen (1) ist dadurch dicht und fest an der Stopfenstange (3) gehalten.
  • Im Betrieb lockert sich die Halterung nicht, wenn der Federring (14) seine Federkraft verliert. Ist der Stopfen (1) verschlissen, dann läßt er sich von der Stopfenstange (3) abschlagen und auf diese läßt sich in der beschriebenen Weise ein neuer Stopfen aufsetzen.
  • Bei der Ausführung nach Figur 3 ist zwischen die Anschlagfläche (6) und dem Einbauraum (2) ein Rand (21) ausgebildet. Der Rand (21) verhindert, daß das Spreizsegment (9) in die Verjüngung (7) zurückklappen kann, nachdem es gegen die Anschlagfläche (6) gedrückt wurde. Ein solches Zurückklappen könnte sonst dann erfolgen, wenn der Anpreßdruck der Dichtpackung (19) abnimmt, der Federring (14) unwirksam ist und Erschütterungen auftreten.
  • In Figur 4 ist eine Teilansicht der Stopfenstange (3) und des Stopfens (1) im Bereich seiner Anschlagfläche (6) gezeigt. Das Spreizsegment (9) ist in mehreren Stufen seines Ausschwenkens gezeigt. Die Oberkante (10) des Spreizsegments (9) ist in diesem Fall so geschrägt, daß sie in der ausgeschwenkten Stellung des Spreizsegments (9) parallel zu der radialen Anschlagfläche (6) liegt, so daß sich beim Festziehen der Stopfenstange (3) eine flächige Anlage der Oberkante (10) an der Anschlagfläche (6) ergibt. Konstruktiv günstig ist dabei, daß sich die Anschlagfläche (6) nur radial erstrecken muß. Außerdem ist durch die flächige Anlage der Oberkante (10) an der Anschlagfläche (6) vermieden, daß das Spreizsegment (9) bzw. eines der Spreizsegmente (9) unerwünschterweise zurückklappt.
  • In den Figuren 1 und 2 ist die Abstützfläche (8) der Stopfenstange (3) abgeschrägt gestaltet. Dies ist jedoch nicht notwendig. Es ist auch möglich, die Abstützfläche (8) zur Längsachse (L) senkrecht, radial zu gestalten. In diesem Fall werden die Unterkante (11) und die Abschrägung (12) des Spreizsegmentes (9) wie in Figur 5 gezeigt ausgebildet. Dabei ist in Figur 5 das Spreizsegment (9) in seinem ausgeschwenkten Zustand dargestellt. Die Unterkante (11) steht flächig auf der Abstützfläche (8) auf. Die Abschrägung (12) liegt flächig an der Verjüngung (7) an. Günstig dabei ist vor allem die einfache Gestaltbarkeit der Abstützfläche (8). Außerdem ergibt sich dabei eine günstige Kraftübertragung zwischen den Spreizsegmenten (9) der Stopfenstange (3) im angespannten Zustand.
  • Die Halteeinrichtung gemäß Fig. 6 unterscheidet sich von der Halteeinrichtung gemäß Fig. 1 lediglich darin, daß der Gaszuführungskanal (23) nicht durch eine Bohrung im Stopfen (1) selbst, sondern durch eine Axialbohrung (27) und eine oder mehrere Radialbohrungen (23) in der Stopfenstange (3) gebildet ist. An die Axialbohrung (27) ist die Gaszufuhrleitung (24) mit dem Manometer (25) angeschlossen.
  • Die Dichtungsanordnung (19, 22) ist identisch mit der Dichtungsanordnung gemäß Fig. 1. Alternativ dazu können beide Ringdichtungen (19, 26) oberhalb der Spreizsegmente (9) angeordnet sein, wobei in diesem Fall die Ringdichtung (22) entfallen kann.
  • Die letztgenannte Dichtungsanordnung ist auch in Verbindung mit der Gaszuführungsanordnung gemäß Fig. 1 verwendbar. Wichtig ist hierbei nur, daß der Kanal (23) zwischen den beiden Ringdichtungen (19, 26) mündet.

Claims (23)

  1. Einrichtung zum Halten eines feuerfesten, keramischen Stopfens, bei einem metallurgischen Gefäß, an einer Stopfenstange, die in einen Einbauraum des Stopfens hineinragt und in diesem festgelegt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Erweiterung (5) des Einbauraums (2) eine Anschlagfläche (6) bildet und an der Stopfenstange (3) eine Abstützfläche (8) gebildet ist, daß Spreizsegmente (9) mit ihrer Oberkante (10) an der Anschlagfläche (6) im Stopfen (1) und mit ihrer Unterkante (11) an der Abstützfläche (8) der Stopfenstange (3) anliegen und dadurch den Stopfen (1) an der Stopfenstange (3) halten und daß die Spreizsegmente (9) beim Einschieben der Stopfenstange (3) in den Einbauraum (2) in die Erweiterung (5) klappen.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Spreizsegmente (9) unter Rückstellkraft in die Erweiterung (5) klappen.
  3. Einrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein die Spreizsegmente (9) umgreifender Federring (14) diese in die Erweiterung (5) klappt.
  4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Stopfenstange (3) eine Verjüngung (7) aufweist, die die Abstützfläche (8) bildet und die die Spreizsegmente (9) in nicht ausgeklappter Stellung aufnimmt.
  5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Spreizsegmente (9) mittels einer Abschrägung (12) eine an der Stopfenstange (3) anliegende Kipplinie (13) bilden.
  6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an der Stopfenstange (3) eine Scheibe (17) vorgesehen ist, die mittels eines Gewindes (15) der Stopfenstange (3) gegen die Stirnfläche (18) des Stopfens (1) drückbar ist.
  7. Einrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Scheibe (17) mittels einer an dem Gewinde (15) der Stopfenstange (3) geführten Mutter (16) gegen die Stirnfläche (18) des Stopfens (1) drückbar ist.
  8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zwischen der Scheibe (17) und der Stirnfläche (18) eine Dichtpackung (19) vorgesehen ist.
  9. Einrichtung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an der Stirnfläche (18) eine Vertiefung (20) für die Dichtpackung (19) vorgesehen ist.
  10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Abstützfläche (8) konisch gestaltet ist, so daß in der aufgeklappten Stellung der Spreizsegmente (9) deren Unterkanten (11) an der Abstützfläche (8) flächig anliegen.
  11. Einrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Winkel (b) der konischen Abstützfläche (8) etwa gleich dem Winkel (a) der Abschrägung (12) der Spreizsegmente (9) ist.
  12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Erweiterung (5) im Profil sich keilförmig von der Anschlagfläche (6) im Stopfen (1) nach unten verjüngt.
  13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die ringförmige Anschlagfläche (6) in einer zur Längsachse (L) radialen Ebene liegt oder konisch verläuft.
  14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zwischen der Anschlagfläche (6) und dem Einbauraum (2) ein Rand (21) vorgesehen ist.
  15. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Abstand (L1) zwischen der Anschlagfläche (6) und der Stirnflache (18) nicht kleiner ist als die Länge (L2) der Spreizsegmente (9) in Richtung der Längsachse (L).
  16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die in der Erweiterung (5) des Stopfens (1) gebildete Anschlagfläche (6) in einer zur Längsachse (L) radialen Ebene liegt und daß die Oberkante (10) des Spreizsegments (9) so abgeschrägt ist, daß sie in der ausgeklappten Stellung parallel zur Anschlagfläche (6) steht.
  17. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Abstützfläche (8) der Stopfenstange (3) in einer zur Längsachse (L) radialen Ebene liegt und daß die Unterkante (11) des Spreizsegments (9) so abgeschrägt ist, daß sie in der ausgeklappten Stellung parallel zur Abstützfläche (8) steht.
  18. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an der Stopfenstange (3) zwei in einem axialen Abstand voneinander angeordnete Ringdichtungen (19, 22 bzw. 19, 26) vorgesehen sind und zwischen den Ringdichtungen (19,22 bzw. 19, 26) im Stopfen(1) ein Kanal (23) zur Einleitung von Inertgas unter Druck vorgesehen ist, wobei sich beim Undichtwerden ein Druckabfall ergibt.
  19. Einrichtung nach Anspruch 18,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Ringdichtungen (19, 22) oberhalb und unterhalb der Spreizsegmente (9) angeordnet sind.
  20. Einrichtung nach Anspruch 18,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß beide Ringdichtungen (19, 26) oberhalb der Spreizsegmente (9) angeordnet sind.
  21. Einrichtung nach einem der Anbsprüche 18 bis 20,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Kanal zur Einleitung von Inertgas unter Druck durch eine oder mehrere in der Stopfenstange (3) vorgesehene Bohrungen (23, 27) gebildet ist.
  22. Einrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Kanal zur Einleitung von Inertgas unter Druck durch eine im Stopfen (1) vorgesehene Bohrung (23) gebildet ist.
  23. Stopfen aus einem feuerfesten, keramischen Material mit einem Einbauraum, in dem eine Stopfenstange zu befestigen ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Stopfen (1) in seinem Einbauraum (2) eine Erweiterung (5) aufweist, die eine Anschlagfläche (6) für Spreizsegmente (9) der Stopfenstange (3) bildet.
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