EP2774727B1 - Steuerung der Arbeitsfrequenz eines Schlagwerkes - Google Patents

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EP2774727B1
EP2774727B1 EP14154964.2A EP14154964A EP2774727B1 EP 2774727 B1 EP2774727 B1 EP 2774727B1 EP 14154964 A EP14154964 A EP 14154964A EP 2774727 B1 EP2774727 B1 EP 2774727B1
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medium
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piston
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Stefan Kaindlbauer
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TMT -BBG Research und Development GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25D9/00—Portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously
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    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/4653—Tapholes; Opening or plugging thereof
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    • F27D3/1509—Tapping equipment
    • F27D3/1527—Taphole forming equipment, e.g. boring machines, piercing tools

Definitions

  • the invention relates to a control of a hammer operated by means of a pressure medium with a means for reversing the axial pressurization of the percussion piston and the return of the medium.
  • the invention relates to a striking mechanism for a device for opening and optionally closing a tap hole in the wall of a metallurgical vessel.
  • Impact devices for an axially in both directions usable hammer device are known and are state of the art.
  • these striking mechanisms are used in facilities for opening and / or closing a taphole in a metallurgical vessel.
  • the EP 0930476 A discloses, for example, a striking mechanism with a cattail in a hammer device for the above field of use.
  • the tool is applied during use in propulsion and also in the retreat essentially with the same impact energy and impact frequency.
  • the US 5979291 A relates to a hydraulically operated impact mechanism, wherein the percussion piston strikes in one direction against the tool.
  • the invention is therefore based on the object to improve the controllability of percussion and to create and a control device by means of which the energy and the frequency of the moving percussion piston are adjustable within wide limits.
  • This goal is achieved in a control of a hammer operated by means of a pressure medium of the type mentioned in that at least one of the reversal as a return for the medium switchable piston from the percussion channel has at least one switchable means for flow control.
  • the advantages achieved with the invention are essentially to be seen in the fact that the return flow of the medium moving the piston takes place after a change in quantity control.
  • different flow openings of a switching means which are alternatively activated in the return line, the backwater of the medium can be changed for reversing, so that the time until the subsequent pressurization of the percussion piston is variable.
  • the impact force and in particular the beat frequency can be controlled, whereby a delayed reversal influences the impact energy.
  • a change in the flow rate per unit time in the return line or a flow control in this can be achieved in a simple manner, for example by a switchable means, with different cross-sections bottlenecks in the flow channel.
  • a flow rate control or a pressure curve over time takes place in the return line of the expanded medium, which changes the frequency and consequently the energy or the intensity of the strokes of the piston.
  • the switchable means can thus control the impact mechanism in each working direction and optimally adjust the tooling of a device differently.
  • switchable means for flow control for the medium are separated from each other adjustable.
  • a control device as described above can optimally meet substantially all requirements imposed on a percussion mechanism in a harsh application.
  • an inventive control of the type described for a device for opening and / or closing a taphole of a metallurgical vessel can be used.
  • the control offers the possibility, with regard to the brittle and fracture-endangered refractory lining masses of a metallurgical vessel, of creating optimal conditions for opening a tap in a melt vessel.
  • Control devices according to the invention may serve the following list of reference numerals.
  • Fig. 1 shows a control device S with a housing 1, which on both sides in Axraum a cover 13 , 11 , wherein a cover 13 with a projecting insert a medium discharge 4 is used.
  • An opposite cover 11 acts as a fastener for a switch insert 12 with a control means feed 34th in the switching insert 12 , a tubular switching means 3 is axially displaceable axially arranged, which is acted upon axially on the one hand by a spring 33 which is supported on the cover 11 , with a compressive force.
  • a control medium supply 34 pressure medium, which is effective on a directed against the spring force pressure surface on the switching means 3 , are introduced and move it against the spring force. In this way, the switching means 3, which extends into the cavity of the Um Kunststoffmaschines 2 , be positioned.
  • the reversing part 2 is arranged axially movable within limits, wherein on the use of the cover 13 and the switching insert 12 radial stop surfaces are used for the respective positioning of the switching part 2 .
  • the inner surface in the housing 1 and the outer surface of the Um putteil 2 have recesses, soft depending on the axial position of the Um Kunststoffteils 2 ways for a flow of the pressure medium or a return flow of the medium to or from percussion open.
  • a supply chamber 21 for the pressure medium is connected to a channel 22 , so that this pressure medium acts on one side of a piston in the striking mechanism.
  • the flow control means 31 controls the return flow of the medium or the time until which the pressure in the return duct 23 is lowered so that a displacement of the Um Kunststoffmaschines 2 by the pressure medium on the radial pressure surface of the part against the switching insert 12 takes place, thereby characterized the Return flow path switched off and the channel 23 is converted to the line of the pressure medium to the percussion piston.
  • Fig. 2 is a universally applicable control device for a movement of a percussion piston shown.
  • this universally applicable control device is constructed in mirror image and has in comparison with Fig. 1 centrally symmetrically constructed switching inserts 12, 12 'with switching means 3, 3' on.
  • the advantage of in Fig. 2 The control device shown is a universally controllable feeding of a piston in a percussion and thus a far-reaching adjustment of the intensity and the frequency of optionally acting in both axial directions percussion of a hammer device.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung eines mittels eines Druckmediums betreibbaren Schlagwerkes mit einem Mittel zur Umsteuerung der axialen Druckbeaufschlagung des Schlagkolbens und der Rückführung des Mediums.
  • Weiters betrifft die Erfindung ein Schlagwerk für eine Vorrichtung zum Offenstellen und gegebenenfalls zum Verschließen einer Abstichöffnung in der Wand eines metallurgischen Gefäßes.
  • Schlagwerke für eine axial in beide Richtungen einsetzbare Hammereinrichtung sind bekannt und zählen zum Stand der Technik.
  • Mit Vorteil werden diese Schlagwerke in Einrichtungen zum Öffnen und/oder Verschließen einer Abstichöffnung in einem metallurgischen Gefäß eingesetzt.
  • Die EP 0930476 A offenbart beispielsweise ein Schlagwerk mit einem Rohrkolben in einer Hammereinrichtung für obiges Verwendungsgebiet. Dabei wird das Werkzeug bei einem Einsatz im Vortrieb und auch im Rückzug im Wesentlichen mit der gleichen Schlagenergie und Schlagfrequenz beaufschlagt.
  • Die US 5979291 A betrifft ein hydraulisch betriebenes Schlagwerk, wobei der Schlagkolben in eine Richtung gegen das Werkzeug schlägt.
  • Um die Schlagfrequenz und die Schlagkraft des Kolbens eines Schlagwerkes in beide Richtungen verändern zu können, wurde gemäß AT 1397/2011 vorgeschlagen, im Rohrkolben eine Steuerausnehmung und im Schlagwerksgehäuse axial versetzt mindestens zwei Steuernuten für eine Umschaltung der Druckbeaufschlagung der jeweiligen Rohrkolbendruckflächen vorzusehen und durch ein Steuermittel die Umsteuerungsnuten alternativ zu aktivieren. Derart wird erreicht, dass der Rohrkolben je nach Aktivierung einer der in Axrichtung versetzten Umsteuerungsnute einen unterschiedlichen Verschiebe- bzw. Beschleunigungsweg in beiden Schlagrichtungen ausführt.
  • Besondere Anforderungen an die Vortriebs- und Rückzugsbedingungen für Werkzeuge, insbesondere von Einrichtungen in der Hüttenindustrie, stellen derzeit an ein Schlagwerk weitergehende Forderungen betreffend eine Regelbarkeit der Kolbenbewegung.
  • Die Erfindung setzt sich demzufolge zur Aufgabe, die Regelbarkeit von Schlagwerken zu verbessern bzw. zu erweitern und eine Steuereinrichtung zu schaffen, mittels welcher die Energie und die Frequenz des bewegten Schlagkolbens in weiten Grenzen einstellbar sind.
  • Dieses Ziel wird bei einer Steuerung eines mittels eines Druckmediums betreibbaren Schlagwerkes der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass zumindest ein von der Umsteuerung als Rückleitung für das Medium vom Schlagkolben schaltbarer Kanal zumindest ein schaltbares Mittel zur Durchflussregelung aufweist.
  • Die mit der Erfindung erreichten Vorteile sind im Wesentlichen darin zu sehen, dass der Rückfluss des den Kolben bewegenden Mediums nach einer Umsteuerung mengengeregelt erfolgt. Durch beispielsweise unterschiedliche Durchflussöffnungen eines Schaltmittels, die alternativ in der Rückleitung aktivierbar sind, kann der Rückstau des Mediums zur Umsteuerung hin verändert werden, sodass die Zeitdauer bis zur folgenden Druckbeaufschlagung des Schlagkolbens veränderbar ist. Derart kann die Schlagkraft und insbesondere die Schlagfrequenz gesteuert werden, wobei auch eine verzögerte Umsteuerung die Schlagenergie beeinflusst.
  • Eine Änderung der Durchflussmenge je Zeiteinheit in der Rückleitung bzw. eine Durchflussregelung in dieser kann auf einfache Weise beispielsweise durch ein schaltbares Mittel, mit verschiedene Querschnitte aufweisenden Engstellen im Strömungskanal, erreicht werden.
  • Eine Durchflussmengenregelung bzw. ein Druckverlauf über der Zeit erfolgt in der Rückleitung des entspannten Mediums, was die Frequenz und in Konsequenz die Energie bzw. die Intensität der Schläge des Kolbens verändert.
  • Für ein vorteilhaft universelles Regelverhalten in beiden Schlagrichtungen des Schlagwerkes können beide von der Umsteuerung als Rückleitung für das Medium vom Schlagkolben schaltbare Kanäle schaltbare Mittel zur Durchflussregelung aufweisen.
  • Die schaltbaren Mittel können derart das Schlagwerk in jeder Arbeitsrichtung steuern und jeweils unterschiedlich die Werkzeugbeaufschlagung einer Einrichtung optimal einstellen.
  • Dabei kann es günstig sein, wenn die schaltbaren Mittel zur Durchflussregelung für das Medium voneinander getrennt einstellbar sind.
  • Eine vorbeschriebene Steuereinrichtung kann in optimaler Weise an im Wesentlichen alle Erfordernisse, die in einem harten Einsatz an ein Schlagwerk gestellt werden, erfüllen.
  • Mit besonderem Vorteil ist eine erfindungsgemäße Steuerung der beschriebenen Art für eine Einrichtung zum Offenstellen und/oder Verschließen einer Abstichöffnung eines metallurgischen Gefäßes verwendbar.
  • Die Steuerung bietet die Möglichkeit, mit Rücksicht auf die spröden und bruchgefährdeten, feuerfesten Auskleidungsmassen eines metallurgischen Gefäßes, optimale Bedingungen für ein Öffnen eines Abstiches in einem Schmelzengefäß zu schaffen.
  • In der Folge soll an zwei graphischen Darstellungen, die jeweils nur einen Ausführungsweg der Erfindung wiedergeben, die Steuerung eines mittels Druckmedium betreibbaren Schlagwerkes vermittelt werden.
  • Es zeigen:
    • Fig.1
    eine Steuereinrichtung mit einer in einer Rückleitung positionierten Durchflussregelung
    Fig. 2
    eine universell einsetzbare Steuereinrichtung für die Bewegung eines Schlagkolbens
  • Zur leichteren Zuordnung der Teile und Komponenten in den Darstellungen von
  • Steuereinrichtungen gemäß der Erfindung möge die nachfolgende Bezugszeichenliste dienen.
    • Bezugszeichenliste:
    • S
    Steuereinrichtung
    1
    Gehäuse
    11,'11',13
    Abdeckung
    12, 12'
    Schalteinsatz
    2
    Umsteuerungsteil
    21
    Zuführraum für Druckmedium
    22
    Schaltbarer Kanal im Gehäuse
    23
    Schaltbarer Kanal im Gehäuse
    3,3'
    Schaltmittel
    31,31'
    Mittel zur Durchflussregelung
    32,32'
    Mittel zur Durchflussregelung
    33,33'
    Druckfeder
    34.34'
    Steuermittelzufuhr
    35,35'
    Druckfläche
    4
    Mediumaustrag
  • Fig. 1 zeigt eine Steuereinrichtung S mit einem Gehäuse 1, welches beidseitig in Axrichtung eine Abdeckung 13, 11 aufweist, wobei eine Abdeckung 13 mit einem vorragenden Einsatz einem Mediumaustrag 4 dient.
  • Eine gegenüberliegende Abdeckung 11 wirkt als Befestigungsmittel für einen Schalteinsatz 12 mit einer Steuermittelzufuhr 34. im Schalteinsatz 12 ist axial in Grenzen verschiebbar ein rohrförmiges Schaltmittel 3 angeordnet, welches einerseits durch eine Feder 33, die sich an der Abdeckung 11 abstützt, axial mit einer Druckkraft beaufschlagt wird. Andererseits kann über die Steuermittelzufuhr 34 Druckmedium, welches an einer gegen die Federkraft gerichteten Druckfläche am Schaltmittel 3 wirksam ist, eingeleitet werden und dieses gegen die Federkraft verschieben. Derart kann das Schaltmittel 3, welches in den Hohlraum des Umsteuerteiles 2 reicht, positioniert werden.
  • Im Gehäuse 1 ist das Umsteuerteil 2 axial in Grenzen bewegbar angeordnet, wobei am Einsatz der Abdeckung 13 und am Schalteinsatz 12 radiale Anschlagflächen zur jeweiligen Positionierung des Umschaltteiles 2 dienen.
  • Die Innenoberfläche im Gehäuse 1 und die Außenoberfläche vom Umsteuerteil 2 weisen Ausnehmungen auf, weiche je nach der axialen Position des Umsteuerteiles 2 Wege für einen Fluss des Druckmediums oder einem Rückfluss des Mediums zum bzw. vom Schlagwerk offenstellen.
  • In der Darstellung gemäß Fig. 1 befindet sich das Umsteuerteil 2 im Anschlag an die Abdeckung 13.
  • Ein Zuführraum 21 für das Druckmedium ist mit einem Kanal 22 verbunden, sodass dieses Druckmedium eine Seite eines Kolbens im Schlagwerk beaufschlagt.
  • Von der Gegenseite des Kolbens erfolgt eine Rückführung des Mediums durch einen Kanal 23 in das Gehäuse 1 und wird dieses Medium durch eine Bohrung im Umschaltteil 2 (nicht dargestellt) in einen Außenraum des Schaltmittels 3 geleitet und durch ein Mittel 31 in diesem zur Durchflussregelung danach zentral zum Mediumaustrag verbracht.
  • Das Mittel 31 zur Durchflussregelung steuert den Rückfluss des Mediums bzw. die Zeitspanne bis zu welcher der Druck im Rückführkanal 23 soweit erniedrigt ist, dass eine Verschiebung des Umsteuerteiles 2 durch das Druckmedium auf die radiale Druckfläche des Teiles gegen den Schalteinsatz 12 erfolgt, wobei dadurch der Rückflussweg abgeschaltet und der Kanal 23 zur Leitung des Druckmediums zum Schlagkolben umfunktioniert wird.
  • Gleichzeitig bewirkt die Verschiebung des Umsteuerteiles 2 eine Unterbrechung der Zuführung vom Druckmittel und eine Schaltung des Kanals 22 als Rückführleitung für das Medium, welches über die Ausnehmung und durch eine Bohrung im Umsteuerteil 2 zum Medienaustrag 4 geleitet wird.
  • Wird nun das Schaltmittel 3 durch Aktivierung der Feder 33 bzw. einen Druckabbau des Steuermittels axial zum Schaltmittel 2 hin in dieses eingeschoben, so wirkt über die Oberflächenausnehmung am Schaltmittel 3 und dem Mittel 32 zur Durchflussregelung in den Mediumaustrag ein geänderter Rückstau bzw. eine unterschiedliche Abflussmenge des Mediums in der Zeiteinheit, wodurch der Zeitpunkt der Umsteuerung des Druckmediums auf die jeweiligen Druckflächen des Kolbens verändert ist.
  • Weil nun bei einer folgenden Umsteuerung die Rückführung des Mediums vom Kanal 22 durch eine Bohrung 30 im Umsteuerteil 2 zum Medienaustrag 4 hin unbeeinflusst erfolgt, bleibt in einer Richtung die Energie des Schlagwerks gleich bzw. nicht regelbar.
  • In Fig. 2 ist eine universell einsetzbare Steuereinrichtung für eine Bewegung eines Schlagkolbens gezeigt.
  • Im Wesentlichen ist diese universell einsetzbare Steuereinrichtung spiegelbildlich aufgebaut und weist im Vergleich mit Fig. 1 zentrischsymmetrisch gleich aufgebaute Schalteinsätze 12, 12' mit Schaltmittel 3, 3' auf.
  • Aus der Beschreibung von Fig. 1 kann ein Fachmann die Wirkungsweise einer universell einsetzbaren Steuereinrichtung gemäß Fig. 2 ableiten.
  • Der Vorteil der in Fig. 2 dargestellten Steuereinrichtung ist eine universell regelbare Anspeisung eines Kolbens in einem Schlagwerk und somit eine weitestgehende Einstellung der Intensität und der Frequenz von gegebenenfalls in beide Axrichtungen wirkenden Schlagwerken einer Hammereinrichtung.

Claims (4)

  1. Steuereinrichtung (S) für ein mittels Druckmedium betreibbares, in beide Axrichtungen wirkendes Schlagwerk, umfassend ein Gehäuse (1) mit Kanälen zur Leitung des Mediums und einen in diesem verschiebbaren Umsteuerungsteil (2) für eine jeweilige bzw. alternierende axiale Druckbeaufschlagung eines Rohrkolbens, dadurch gekennzeichnet, dass das Umsteuerungsteil (2) im Gehäuse (1) rohrförmig gebildet ist und dieser Umsteuerungsteil (2) mindestens ein in diesem Umsteuerungsteil (2) axial positionierbares Schaltteil (3) aufweist, durch welches in Abhängigkeit von der Position des Schaltteiles (3) im Umsteuerungsteil (2) eine Durchflussregelung mit zwei Regelgrößen ein vom Rohrkolben rückgeführtes Medium schaltbar ist und derart die Energie und die Frequenz des bewegten Schlagkolbens einstellbar sind.
  2. Steuereinrichtung (S) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umsteuerungsteil (2) zwei gegenüberliegende, in diesem axial positionierbare Schaltteile (3,3') aufweist, durch welche in Abhängigkeit von den jeweiligen Positionen der Schaltteile (3,3') im Umsteuerungsteil (2) eine Durchflussregelung mit mindestens zwei Regelgrößen für das jeweils vom Rohrkolben rückgeführte Medium schaltbar ist.
  3. Steuereinrichtung (S) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltteile (3, 3') zur Durchflussregelung des jeweils vom Rohrkolben rückgeführten Mediums voneinander getrennt im Rohrteil (2) positionierbar sind
  4. Verwendung einer Steuereinrichtung (S) eines mittels Druckmediums betreibbaren Schlagwerkes nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in einer Einrichtung zum Offenstellen und/oder Verschließen einer Abstichöffnung eines metallurgischen Gefäßes.
EP14154964.2A 2013-03-04 2014-02-13 Steuerung der Arbeitsfrequenz eines Schlagwerkes Active EP2774727B1 (de)

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EP2774727A1 EP2774727A1 (de) 2014-09-10
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