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"Sicherheitseinrichtung zum Verbinden und Lösen teilbarer, unter Wärmespannung
der Ausmauerung stehender schwerer metallurgischer Gefäße." Für die Verbindungselemente
teilbarer metallurgischer Gefäße, beispielsweise etwa in der Mitte teilbarer Sauerstoffkonverter
ergeben sich aufgrund der Wärmeausdehnung der feuerfesten Ausmauerung im Innern
des Gefäßes häufig Schwierigkeiten dadurch, daß sich die auftretenden erheblichen
zusätzlichen Spannungen in den Verbindungselementen nicht mehr beherrschen lassen
und dann zu Betriebsstörungen, Gefährdung des Personals und weiteren Nachteilen
Anlaß geben. Die bekannten Verbindungselemente hierfür, die für Austauschzwecke
ja schnell anziehbar und wieder lösbar, außerdem robust und unempfindlich sein müssen,
sind Keilbolzen, deren Keile in der üblichen Art mit Vorschlaghämmern, fest-oder
losgeschlagen werden.
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Die Praxis hat gezeigt, daß derartige Keilbolzen selbst bei kräftiger
Dimensionierung an teilbaren Konvertern durch die Wärmeausdehnung des die Innenwandung
des Konverters auskleidenden Mauerwerks ohne weiteres bleibend verformt und, wenn
das nach mehreren Konverterreisen wiederholt vorkommt, schließlich zu Bruch gehen
können. Die Spannung im Mauerwerk ist
| andererseits auch notwendig, damit dieses in seinen |
| Fugen und im Keilspalt dicht wird, |
| Man hat daher vorgeschlagen, unter die Bolzenköpfe |
| der Keilbolzen federnde Elemente, Tellerfedern oder |
dergl. unterzulegen, die dann elastisch nachgeben und die zusätzlichen Spannungen
in massigen Grenzen halten. Abgesehen davon, daß für eine genügende Nachgiebigkeit
bei den hier vorliegenden hohen Kräften (in Größenordnungen bis zu 100 to je Keilbolzen)
ganz beträchtliche Federsäulen erforderlich werden, kanne die erforderliche Verspannung
der Federsäule mit schnell anziehbaren und wieder lösbaren Keilen garnicht ohne
weiteres erreicht werden, weil bei Keilen normaler Länge ja nur ein verhältnismäßig
geringer Anzug möglich ist. Die Verwendung von Gewindebolzen mit Muttern als lösbare
Verbindung wäre aber, abgesehen von der Empfindlichkeit der Gewinde bei dem rauhen
Betrieb, zu zeitraubend und aus den nachstehenden Gründen auch noch keine Lösung
des Problems.
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Als besonders erschwerend kommt nämlich hinzu, daß man in der Lage
sein muß, eine solche Verbindung, die nach Aufheizen des Mauerwerks unter einer
noch höheren Spannung als nach dem Anziehen steht, in diesem Zustand auch wieder
zu lösen.
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Um Zeit-und Wärmeverluste zu. vermeiden, kann man zum Austausch z.
B. des unteren Konverterteiles nicht
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| erst warten, bis die Konverterausmauerung abgekühl |
| und die Zusatzspannungen in den Bolzen wieder abge |
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klungen sind. Die bekannten Verbindungen sind dann aber unter normalen Umständen
überhaupt nicht mehr zu lösen, es sei denn unter Anwendung eines Schneid-brenners
und Zerstörung teurer Teile. Gelingt das aber bei einigen Bolzen am Flanschumfang
trotzdem, so stehen die restlichen dann nur unter einer umso höheren Spannung und
die Gefahr von Bruch oder Betriebsunfällen besteht erst recht.
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Man hat deshalb weiterhin vorgeschlagen, Stauchkörper unter den Bolzenköpfen
der Keilbolzen vorzusehen, die sich bei Ausdehnung des Mauerwerks zusammenquetschen
und nach jedem Auseinanderbau des Gefäßes durch neue ersetzt werden. Aber auch diese
Methode weist erhebliche Mängel auf. Eine derartige Verbindung wird schon bei einem
zeitweiligen Abkühlen des Mauerwerkes sehr bald locker, weil sich die zusammengequetschten
Stauchkörper ja nicht wieder ausdehnen. Mit einer teilweisen Abkühlung des Mauerwerks
beim Entleeren des Konverters, in Betriebspausen oder dergl. ist aber stets zu rechnen.
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Alle diese Nachteile werden durch die vorliegende Neuerung vermieden.
Der der Neuerung zugrunde liegende Raumform-Gedanke besteht bei der Sicherheitseinrichtung
zum Verbinden und Lösen teilbarer, unter Wärmespannung der Ausmauerung stehender
schwerer metallurgischer
| x |
| Gefäße Konverter und dergleichen unter Verwendung von |
| Keilbolzen darin, daß als Sicherungselement in jedem Keil- |
| bolzen ein beiderseits aufgelagerter, den Kopf jedes Keil- |
| bolzens durchquerende, diesen abstützender Biegebolzen ver- |
| wendet wird, der so ausgelegt ist, daß er bei aufgewärmtem |
| über |
| und ausgedehnten Mauerwerk in seiner MitteYdie Streckgrenze |
| beansprucht und bleibend verformt, beiderseits davon aber |
| nur elastisch durchgebogen wird. Der Biegebolzen ist dabei |
so berechnet, daß er sich beim Anziehen der Sile lediglich elastisch durchbiegt,
bei Aufheizung und Ausdehnung des Mauerwerks sich zunächst weiterhin elastisch,
dann nach Überschreiten der Streckgrenze in seiner Mitte bleibend durchbiegt, während
er sich an beiden Seiten auch beim größten Ausdehnungszustand des Mauerwerks immer
nur elastisch verformt und noch so weit zurückfedern kann, daß die Spannung in den
Keilbolzen auch bei zeitweiligem Nachlassen der Mauerwerksdehnung noch nicht unter
den beim Festkeilen erzielten Anfangswert absinkt, also auch kein Lockerwerden der
Verbindung eintritt.
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Durch eine entsprechende Gestaltung und Auslegung der Biegeeinrichtung
und des Bolzens wurden vorliegend also die Eigenschaften eines Stauchkörpers und
einer Feder vereinigt und somit sowohl ein zu starkes Ansteigen wie auch ein zu
weites Absinken der Spannungen in den Keilbolzen vermieden. Der Bereich, innerhalb
dessen
die Zugspannungen in den Keilbolzen nach Anheizen der Gefäßausmauerung
schwanken können, liegt dann hierbei natürlich auch höher als die beim Festkeilen
erzielte Anfangsspannung. Hierdurch wird nun zwar die für die Fugenabdichtung der
Ausmauerung erforderliche erhöhte Druckspannung erzielt. Doch ergeben sich dann
natürlich wieder die bereits erwähnten Schwierigkeiten beim Lösen der Keilverbindungen
am warmen Konverter.
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Um diese beiden direkt entgegenstehenden Forderungen trotzdem zu erfüllen,
ist die Einrichtung so beschaffen, daß man an einer Stelle des Biegebolzens, der
ja ohnehin nicht mehr verwendet werden kann und später als zu schmelzendes Material
mit in den Konverter wandert, einen verhältnismäßig kleinen Anschnitt mit dem Schneidbrenner
anbringt. Unter der Wirkung dieses Anschnittes biegt sich der Biegebolzen sofort
noch weiter durch und die Spannung im Keilbolzen läßt nach, so daß jetzt die Keilverbindung
ohne weiteres gelöst werden kann. Voraussetzung ist hierzu natürlich, daß der auszutauschende
Teil des Konvertergefäßes zunächst von unten her unterstützt wird, beispielsweise
mittels eines Hubwagens.
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Die Anschnitte können nun sowohl gleichzeitig als auch schnell hintereinander
an allen Biegebolzen der Verbindung angebracht werden. Die Spannung steigt natürlich
zunächst in den noch nicht angeschnittenen Biegebolzen etwas an, je mehr Biegebolzen
schon
angeschnitten sind, bewirkt dann aber lediglich ein weiteres
Durchbiegen dieser Sicherheitsbolzen, so daß die Gesamtspannung des Systems sich
dann doch allmählich immer mehr verringert und auch die letzte Keilverbindung ohne
weiteres gelöst werden kann. Weitere neue Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung.
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Auf den Zeichnungen ist der Gegenstand der Neuerung anhand eines Ausführungsbeispieles
dargestellt, und zwar veranschaulicht : Fig. 1 eine Sicherheitseinrichtung im Längsschnitt
nach Einbau noch unbelastet ; Fig. 2 die gleiche Einrichtung im Querschnitt der
Verbindungsstelle eines teilbaren metallurgischen Gefäßes, z. B. Sauerstoffkonverter
; Fig. 3 die Einrichtung bei aufgeheiztem Mauerwerk unter Last im Betriebszustand
; Fig. 4 die Einrichtung beim Ausbau der Keilbolzen nach Anbringung des Anschnittes
im Biegebolzen mittels Sohneidbrenners, Lösen der Keilverbindung und Anseilen des
Keilbolzens zum Herausheben.
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Im einzelnen zeigen die Figuren den Keilbolzen 1 mit dem eingesetzten,
innen doppelkonisch ausgebildeten Druckstück 2, dem Biegebolzen 3 und seine beiden
Auflgerstücke 4 a und 4 b, die auf die beiden Traversenstücke 5 a und 5 b aufgeschraubt
sind. Die Auflagerstücke 4a und 4b besitzen je ein harumklappbares Sicherungsstück
6a und 6b, welche den Biegebolzen 3 bei der Montage gegen Längsverschiebung sichert.
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Später im Betriebszustand, in welchem der Biegebolzen durchgebogen
ist, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist, ergibt sich noch durch seine Form und
Spannung eine weitere Sicherung gegen Längsverschiebung, so daß er sehr sicher in
seiner Position bleibt und das Gefäß, beispielsweise ein Konvertergefäß, auch ohne
weiteres in jede beliebige Kippstellung gebracht werden kann.
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Weiterhin zeigt Fig*2 den Tragring 7 mit angeschweißtem Gefäßoberteil
8 und den Flansch 9 des Unterteils 9a.
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Weiterhin ist in dieser Figur'ein Teil des sich in der Teilfuge aufeinanderpressenden
Mauerwerks 8a und 9b dargestellt. Die Keilverbindung im Unterteil des Keilbolzens
1 ist als Doppelkeilverbindung ausgeführt, die von der gleichen Seite her fest-und
auch wieder losgeschlagen werden kann, je nachdem, ob man den oberen Keil 10 oder
den Hauptkeil 11 in die Bolzenöffnung treibt. Beim Einbau wird der Hauptkeil 11
durch ein eingesetztes und angeschraubtes Sicherungsstück 12 festgesetzt und dann
nur Keil 10 hineingetrieben, was wegen dessen geringerer Maße auch bei großen Ausführungen
der Einrichtung noch verhältnismässig leicht möglich ist. Der Keil 10 kann im Betriebszustand
ebenfalls durch eine Sicherung bekannter Art in seiner Position gesichert werden.
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Nach Fig. 4 wird beim Lösen der Keilverbindung, nachdem der Biegebolzen
mittels Schneidbrenners den Anschnitt 13
erlangt und sich unter
der durch das warme Mauerwerk hervorgerufenen Spannung im Keilbolzen 1 noch weiter
durchgebogen hat, das Sioherungsstüok 12 entfernt und der Hauptkeil 11 in die Bolzenöffnung
getrieben. Auf Grund des Anschnittes 13 sitzt auch der Hauptkeil 11 nur noch verhältnismäßig
wenig fest, so daß er trotz seiner grösseren Masse jetzt auch hineingetrieben und
damit gelöst werden kann.
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Daß das jetzt auf jeden Fall möglich ist, ist leicht ersichtlich,
weil man ja den Biegebolzen 3 auch mittels des Schneidbrenners gändich durchschneiden
und die Keile 10 und 11 dann einfach herausnehmen könnte. Die Praxis wie auch die
Berechnung zeigt aber, daß der Anschnitt 13 keineswegs ganz durch den Biegebolzen
3
| geführt zu werden'braucht, sondern daß schon ein ver- |
| hältnismäßig geringer Anschnitt, wie in Fig. 4 darge- |
stellt, genügt, die Spannung soweit herabzumindern, daß der Hauptkeil 11 hineingeschlagen
und die Verbindung in entsprechend kürzerer Zeit und mit entsprechend geringerem
Aufwand gelöst werden kann. Nachdem dies geschehen ist, kann der schwere Keilbolzen
1 jetzt mittels eines durch die Öse 14 gesteckten Seilzuges 15 an-und herausgehoben
und damit auch der Biegebolzen 3 aus dem Bolzenkopf herausgezogen werden, um später
gegen einen neuen ersetzt zu werden.
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Das Druckstück 2 ist aus Material-und Herstellungsgründen und zur
Auswechselbarkeit ein besonderes, in
den Bolzenkopf eingesetztes
Teil. Wie aus Sig. l, 3 t und 4 ersichtlich, ist es doppelkonisch ausgebildet und
mit einem gewissen Abrundungsradius in der Mitte versehen. Durch diese besondere
Form wird erreicht, daß sich die Biegelänge des Bolzens auch nach bleibender Verformung
des Biegebolzens 3 wie in Fig. 3 nur unwesentlich ändert und neben der Stelle bleibender
s Verformung des Bolzens an beiden Seiten immer noch ein genügend langes Ende des
Bolzens lediglich elastisch verformt wird. Trotz der bleibenden Verformung bleibt
daher das System noch so elastisch, daß Spannung-und Dehnungsschwankungen der Ausmauerung
ohne Lockerung der Keilbolzen aufgenommen werden können.
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Ein weiterer Vorteil der Sicherheitseinrichtung ist auch die Verwendung
der Doppelkeile 10 und 11, die man stets von der gleichen Seite her fest-oder losschlagen
kann, da man häufig an seinem Standort oder auch durch Hindernisse, Konverterlager
oder dergleichen nicht genügend Platz hat, mit dem Vorschlaghammer sowohl von der
einen wie von der anderen Seite her zuzuschlagen. Ähnliche Einrichtungen sind an
sich zwar bekannt, doch bietet die hier getroffene Einrichtung gemeinsam mit dem
durch Anschnitt 13 lösbaren Biegebolzen 3 noch den weiteren Vorteil, daß eine solche
Ausführung dann für ganz besonders. schwere und kräftige Ausführungen geeignet ist.
Zum Verbinden ist
| stets |
| nämlichynar der leichte Keil 10 hineinzutreiben,'jf |
| der schwere Keil 11 bleibt in Ruhe. Da der kleine Keil |
| lediglich auf Druck und nicht auf Biegung beansprucht |
ist, kann er auch bei sehr schweren Ausführungen noch verhältnismässig leicht gehalten
sein. Zum Lösen dagegen ist der schwere. auch auf Biegung beanspruchte Keil 11 hereinzutreiben.
Bei sehr grossen Ausführungen können an derartig schweren massigen Keilen dann selbst
sehr kräftige Schläge mit Vorschlaghämmern wirkungslos werden, insbesondere aber
dann, wenn die Verbindung noch unter stärkerer Spannung steht. Das Hilfsmittel der
Spannungsherabsetzung durch den Anschnitt 13, der ja auch noch weiter als in Fig*4
dargestellt durchgeführt werden kann, erlaubt es auf Grund der erung aber, auch
besonders schwere Verbindungen solcher Art mühelos wieder zu lösen.