Die Erfindung betrifft ein Dichtungssystem für eine Stopfenstange in einem aus
feuerfester Keramik ausgebildeten Körper zum Verschließen einer Öffnung eines
metallurgischen Gefäßes zur Aufnahme von Schmelzen in der Flüssigphase,
insbesondere zum Stranggießen von flüssigen Metallen.
Metallurgische Gefäße zum Vergießen von flüssigen Schmelzen in eine Gießform
weisen eine durch einen aus feuerfester Keramik ausgebildeten Körper
verschließbare Öffnung für den Austritt flüssiger Schmelze auf. Die Flußrate der
flüssigen Schmelze durch die Öffnung des Gefäßes ist dabei durch Betätigung
einer an dem feuerfesten Körper befestigten Stopfenstange regulierbar.
Zur Befestigung einer Stopfenstange an einem feuerfesten Körper sind zahlreiche
Verbindungssysteme bekannt, beispielsweise aus der DE 43 24 768, wobei in dem
feuerfesten Körper zur auswechselbaren Befestigung einer Stopfenstange
üblicherweise ein ein Gewinde aufweisendes Pressteil eingesetzt ist, welches ein
Verschrauben des aus feuerfester Keramik ausgebildeten Körpers mit der
Stopfenstange ermöglicht. Die zur Abdichtung bisher vorgesehenen
Dichtungssysteme sind aufgrund der unterschiedlichen thermischen und abrasiven
Belastungen, die in der Anwendung auf die Stopfenstange, den feuerfesten Körper
und deren Einzelteile zur Befestigung miteinander und Abdichtung gegeneinander
einwirken, unzureichend, insbesondere derart, daß ein starker Verschleiß und
damit ein häufiges Austauschen des Dichtungssystems erforderlich ist.
Der Erfindung liegt in Anbetracht dieses Standes der Technik die Aufgabe
zugrunde, ein Dichtungssystem der eingangs genannten Art bereitzustellen,
welches ein einfaches, kostengünstiges und sicheres Abdichten der
Stopfenstange gegenüber dem feuerfesten Körper mit hoher Standzeit auch bei
hohen Temperaturen ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Körper eine
Ausnehmung zur Aufnahme eines verformbaren Dichtungselementes und einer
Hülse aufweist, wobei zum Abdichten der Stopfenstange gegenüber dem Körper
das Dichtungselement mit der Hülse über die Stopfenstange in der Ausnehmung
des Körpers nach Art einer Stopfbuchsendichtung zusammenpreßbar ist.
Dichtungselement und Hülse erzeugen so eine optimale Dichtwirkung,
insbesondere da diese in der Ausnehmung des feuerfesten Körpers sowie der
Stopfenstange anliegen. Dabei werden das Dichtungselement und die Hülse durch
den aus feuerfester Keramik ausgebildeten Körper vor einer direkten Berührung
durch flüssige Schmelze geschützt, so daß das Dichtungssystem auch bei hohen
Temperaturen hohe Standzeiten aufweist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Stopfenstange
zumindest in einem sich an die Ausnehmung des feuerfesten Körpers
anschließenden Bereich ein Außengewinde auf, so daß das Dichtungselement
über die Hülse mit einer an der Stopfenstange anordbaren Mutter in der
Ausnehmung des Körpers zusammenpreßbar ist. Vorteilhafterweise ist das
erfindungsgemäße Dichtungssystem dabei durch Verstellen der Mutter
nachspannbar. Dabei ist die Stopfenstange mit dem feuerfesten Körper
verbunden, vorteilhafterweise lösbar verbunden, wobei die Stopfenstange an dem
feuerfesten Körper befestigt ist, vorteilhafterweise in einem sich an die
Ausnehmung im feuerfesten Körper anschließenden Bereich, beispielsweise mit
diesem verschraubt oder sonstwie an diesem befestigt ist.
Zum Abdichten der Stopfenstange gegenüber dem aus feuerfester Keramik
ausgebildeten Körper wird das Dichtungselement und daran anliegend die Hülse in
die Ausnehmung des Körpers eingesetzt und durch Verschrauben der Mutter auf
der Stopfenstange des Dichtungselements über die Hülse in der Ausnehmung
zusammengepreßt. Dabei wird über die Hülse auf das Dichtungselement eine axial
wirkende Druckkraft ausgeübt, die die Dichtwirkung steigert. Durch die verstellbare
Mutter auf der Stopfenstange läßt sich so das Dichtungssystem nachspannen und
somit an unterschiedliche Dichtigkeitsanforderungen anpassen. Gewindegänge an
dem Dichtungselement, an der Hülse oder an dem feuerfesten Körper entfallen, so
daß Beschädigungen, insbesondere des Dichtungselementes, bei der Montage
vermieden werden.
Vorteilhafterweise sind das Dichtungselement und die Hülse einteilig ausgebildet,
so daß die Anzahl der zu verwendenden Bauteile und damit die Kosten für
Herstellung und Montage reduziert werden.
Vorteilhafterweise ist das Dichtungselement ein Dichtungsring, welcher
vorzugsweise aus Graphit besteht, so daß das Dichtungselement durch Einwirken
einer entsprechenden Kraft leichter verformt und eine besonders effektive
Dichtwirkung erzielt werden kann. Darüber hinaus kann so bei Austausch des
Dichtungssystems oder bei Austausch der Stopfenstange das Dichtungselement
leichter entfernt werden, so daß Stand und Bearbeitungszeiten weiter reduziert
werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Ausnehmung
in dem aus feuerfester Keramik ausgebildeten Körper konisch zulaufend
ausgebildet und der Dichtungsring weist eine entsprechend korrespondierend
ausgebildete Außenkontur auf, so daß dieser weitestgehend paßgenau in die
Ausnehmung einsetzbar ist. Die konische Ausformung des so ausgebildeten
Dichtungssitzes bildet zusammen mit einem entsprechend geformten
Dichtungselement eine lange Dichtungsstrecke aus, und verhindert damit
Leckstellen im Bereich der Dichtung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das
Dichtungselement über die Hülse in der Ausnehmung verpreßt. Vorteilhafterweise
weist die Hülse eine dem Dichtungselement angepaßte Anlagefläche auf, die eine
gleichmäßig hohe, axial auf das Dichtungselement wirkende Krafteinleitung
ermöglicht.
Vorteilhafterweise weist der Dichtungsring einen trapezförmigen Querschnitt auf,
so daß der Dichtungsring weitestgehend paßgenau in die konisch zulaufende
Ausnehmung des aus feuerfester Keramik ausgebildeten Körpers als auch an die
Anlagefläche der Hülse paßt und so die Dichtwirkung des erfindungsgemäßen
Dichtungssystems weiter erhöht. Vorteilhafterweise ist die Hülse konisch zulaufend
ausgebildet, so daß sich die Hülse bei Krafteinleitung in der Ausnehmung
verpreßt.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend
anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Dabei zeigen:
- Fig. 1
- das erfindungsgemäße Dichtungssystem in einer teilweise
geschnittenen Ansicht;
- Fig. 2
- eine Stopfenstange gemäß Fig. 1 in einer teilweise geschnittenen
Ansicht;
- Fig. 3
- eine geschnittene Ansicht gemäß Fig. 2;
- Fig. 4
- ein Stopfenstangenbefestigungselement gemäß Fig. 1 in einer teilweise
geschnittenen Ansicht;
- Fig. 5
- eine weitere teilweise geschnittene Ansicht des Befestigungselements
gemäß Fig. 4
- Fig. 6
- eine Ansicht eines Details eines Befestigungselementes gemäß den
Fign. 4 und 5;
- Fig. 7
- eine geschnittene Ansicht einer Hülse des erfindungsgemäßen
Dichtungssystems gemäß Fig. 1;
- Fig. 8
- eine geschnittene Ansicht eines Dichtungselementes des
erfindungsgemäßen Dichtungssystems gemäß Fig. 1 und
- Fig. 9
- ein weiteres Detail gemäß Fig. 1 in einer geschnittenen Ansicht.
Die in den Fign. 1, 2 und 3 gezeigte begasbare Stopfenstange 1 ist vorliegend in
einem aus feuerfester Keramik ausgebildeten Körper 14 mit einem
Bajonettverschluß befestigt. Dazu ist in dem Körper 14 aus feuerfester Keramik in
einer Ausnehmung ein aus einem Rohrstück aus Metall verpreßtes Preßteil 2
angeordnet, welches mit zwei einander gegenüberliegenden Stiften 3 versehen ist,
welche den inneren und äußeren Mantel des Rohrs 2 durchragend an diesem
durch Verschweißen befestigt sind, wie anhand der Fign. 4 und 5 im Detail zu
erkennen. Das äußere Ende der den äußeren Mantel des Rohrs 2 durchragenden
Stifte 3 dient zur Verankerung des Rohrs 2 innerhalb des Körpers 14. Die den
inneren Mantel des Rohrs 2 durchragenden Enden der Stifte 3 bilden zusammen
mit der in den Fign. 2 und 3 dargestellten Bajonettnut an der Stopfenstange 1 den
Bajonettverschluß zur Befestigung der Stopfenstange in dem Körper aus
feuerfester Keramik aus. Das rohrförmig ausgebildete Preßteil 2 ist mit einem aus
Kunststoff gefertigten Ring 12 gegenüber dem Körper 14 abgedichtet und in dem
Körper 14 gelagert.
Die Stopfenstange 1 ist über weite Bereiche mit einem Außengewinde 13
versehen, an dessen Gewindeauslauf sich unmittelbar eine seitens der
Stopfenstange 1 ausgebildete Bajonettnut des Bajonettverschlusses zur
Befestigung der Stopfenstange 1 in dem Körper 14 anschließt. Mit dem
Bajonettverschluß kann die Stopfenstange 1 nach Art eines Schnellverschlusses
überaus einfach und schnell an dem Körper 14 befestigt bzw. von diesem gelöst
werden.
Zum Abdichten der Stopfenstange 1 gegenüber dem Körper 14 weist das
Dichtungssystem einen aus Graphit ausgebildeten, einen trapezförmigen
Querschnitt aufweisenden Dichtungsring 4 auf, wie in den Fign. 1 und 8
dargestellt, an welchen sich eine in Richtung des Dichtungsrings 4 konisch
zulaufend ausgebildete Hülse 5, vorliegend ein nahtloses Präzisionsrohr,
anschließt, wie in den Fign. 1 und 7 dargestellt. Zum Abdichten der Stopfenstange
1 gegenüber dem Körper 14 sind der Dichtungsring 4 und die anliegende Hülse 5
in einer entsprechend ausgebildeten, konisch zulaufenden Ausnehmung in den
Körper 14 einsetzbar. Durch eine auf dem Gewinde 13 an der Stopfenstange 1
angeordnete Mutter 7 ist über eine Scheibe 6 und die Hülse 5 der Dichtungsring 4
in der Ausnehmung des Körpers 14 nach Art einer Stopfbuchsendichtung
zusammpreßbar, wobei das so ausgebildete Dichtungssystem über die Mutter 7
nachspannbar ist, insbesondere mit einem exakten Anzugsmoment,
beispielsweise in einem Bereich von 75 bis 90 Nm. Der Dichtungsring 4 weist
dabei eine Außenkontur auf, die in die konisch zulaufende Ausnehmung
weitestgehend paßgenau einsetzbar ist. Darüber hinaus ist die Hülse 5 in dem an
den Dichtungsring 4 angrenzenden Bereich leicht konisch zulaufend ausgebildet
und stellt eine Auflagefläche für den Dichtungsring 4 bereit, der bei Anziehen der
Mutter 7 eine gleichmäßig hohe, axial auf den Dichtungsring 4 wirkende
Krafteinleitung zum Abdichten der Stopfenstange 1 gegenüber dem Körper 14
ermöglicht.
Die Stopfenstange 1 weist zwei Kugelscheiben 9 und Kegelpfannen 10 auf,
welche mittels einer Mutter 8 auf dem Gewinde 13 an der Stopfenstange in
verschiedenen Positionen anordbar sind und beispielsweise zur Befestigung der
Stopfenstange an einer Betätigungseinrichtung dienen. Weiter zeigt Fig. 1, daß die
begasbare Stopfenstange 1 an dem dem Körper 14 gegenüberliegenden Ende
einen Einschraubwinkel 11 aufweist, über welchen die eine durchgehende
Bohrung aufweisende Stopfenstange 1 mit einem Prozeßmedium, beispielsweise
Sauerstoff oder dergleichen, versorgbar ist. Durch die auf dem Gewinde 13 an der
Stopfenstange angeordnete Mutter 7 wirkt über die Scheibe 6 und die Hülse 5 eine
axiale Kraft auf den Dichtungsring 4 in Richtung des Dichtungssitzes. Der
Dichtungsring 4 weist eine entsprechend der konisch zulaufenden Ausnehmung in
dem Körper 14 korrespondierend ausgebildete Außenkontur auf, ist aus Graphit
gebildet und verformt sich durch die durch Verdrehen der Mutter 7 einstellbare
Krafteinwirkung. Damit wird eine besonders hochwertige Dichtwirkung erzielt. Die
Hülse 6 weist in Richtung des Dichtungssitzes eine konische Anfasung auf, die ein
Verkanten beim Einsetzen bzw. beim Entnehmen des Dichtungssystems
vermeidet. Durch Anziehen der Mutter 7 ist die Kraft, mit der der Dichtungsring 4 in
den Dichtungssitz gedrückt wird, einstellbar.
Durch entspannen der Mutter 7 wird das Dichtungssystem gelöst. Die Scheibe 6,
die Hülse 5 und der Dichtungsring 4 werden mit der Stopfenstange 1 aus der
Ausnehmung des Körpers 14 entfernt. Dabei wird der Bajonettverschluß zur
Befestigung bzw. zum Lösen der Stopfenstange 1 an bzw. von dem Körper 14
durch Drehen der Stopfenstange 1 um ihre Längsachse geöffnet bzw.
geschlossen.
Bezugszeichenliste
- 1
- Stopfenstange
- 2
- Preßteil
- 3
- Stift
- 4
- Dichtungsring
- 5
- Hülse
- 6
- Scheibe
- 7
- Mutter
- 8
- Mutter
- 9
- Kugelscheibe
- 10
- Kegelpfanne
- 11
- Einschraubwinkel
- 12
- Ring
- 13
- Gewinde
- 14
- Feuerfestkörper