DE3805070A1 - Drehverschluss fuer ein metallurgisches gefaess sowie rotor bzw. stator fuer einen solchen drehverschluss - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehverschluß für einen im wesentlichen vertikalen Abstich flüssiger Metallschmelze aus einem metallurgischen Gefäß, mit einem rotationssymmetrischen, als Verschlußkörper dienenden feuerfesten Rotor, welcher um eine im wesentlichen horizontale Achse drehbar in einem, wenigstens einen Ausflußkanal aufweisenden feuerfesten Stator angeordnet ist, wobei der Rotor einen durch Drehung des Rotors gegenüber dem Stator zu öffnenden und zu schließenden Durchflußkanal aufweist, dessen Einlauföffnung und Auslaußöffnung in der Mantelfläche des Rotors angeordnet sind, nach Patent ... (Patentanmeldung P 37 25 637.8).

Bei der Lösung nach dem Hauptpatent sind der Stator und der Rotor mit kegeligen oder kreiszylindrischen Arbeitsflächen im Gefäßinneren in und/oder an der feuerfesten Gefäßwandauskleidung im Bereich der Metallschmelze angeordnet. Hierdurch werden besondere Vorteile hinsichtlich der Verringerung des baulichen Aufwandes bei einfacher Betätigung und geringer Gefahr des Einfrierens erreicht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Drehverschluß der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, daß bei Erhaltung zuverlässiger Funktionen ein einfacher und schneller Austausch der Verschleißteile möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß der Rotor eine kreiszylindrische Mantelfläche aufweist, und daß der Stator mit seinen beiden Enden durch zwei einander gegenüberliegende Gefäßseitenwände hindurchgeführt und dadurch der Rotor im Durchschub auswechselbar ist.

Dabei wirkt die Mantelfläche des Rotors mit einer kreiszylindrischen, als Dichtsitz dienenden kreiszylindrischen Innenfläche des Stators zusammen. Der Rotor ist also in dem Stator sowohl drehbar als auch axial verschiebbar. Die Drehbewegung dient dem Öffnen und Schließen des Durchlaufkanals des Rotors, die Axialverschiebung in erster Linie dem Auswechseln des Rotors im Durchschub von den Statorenden aus. Mittels Axialverschiebung kann aber auch ein Öffnen und Schließen des Durchflußkanals des Rotors erfolgen.

Für die Abdichtung zwischen Rotor und Stator sind keine Anpreßkräfte erforderlich. Der Rotor kann von einem seitlich in einer Gefäßseitenwand liegenden und daher gut zugänglichen Ende des Stators bis in seine Position verschoben werden, in welcher Durchflußkanal und Ausflußkanal durch Drehung, aber auch durch Axialverschiebung mehr oder weniger zur Deckung gebracht werden können. Der Antrieb zur Drehung und/oder Axialverschiebung setzt an einem Ende des Rotors an, welches zu diesem Zweck auch seitlich aus dem Stator herausragen kann. Die gesamte Verschlußanordnung von Stator und Rotor liegt wie nach der Lehre des Hauptpatents unmittelbar in der Metallschmelze oder in unmittelbarer Angrenzung derselben, so daß die Gefahr des Einfrierens gering ist.

Im Rahmen des Erfindungsgedankens ist es zur Lösung der gestellten Aufgabe von besonderem Vorteil, wenn der Rotor insgesamt bzw. Teile des Rotors, wenn er mehrteilig ausgebildet ist, auch bei gefülltem Gefäß im Durchschub durch einen neuen Rotor bzw. neue Teile des Rotors auswechselbar ist bzw. sind.

Von besonderem Vorteil ist es ferner, wenn der Stator zylinderrohrförmig ausgebildet ist, da sich dann wegen gleichmäßiger Wandstärke des Stators gleichmäßige thermische Verhältnisse im Drehverschluß einstellen, was zu einer geringstmöglichen Beanspruchung der feuerfesten Verschleißteile des Drehverschlusses bei weiter verringerter Gefahr des Einfrierens führt.

Während normalerweise der Ausflußkanal und der Durchflußkanal den Stator bzw. den Rotor gerade durchqueren, können im Rahmen der Erfindung die beiden Kanäle in besonderen Fällen auch abgewinkelt sein, z.B. wenn die Metallschmelze aus dem Übergangsbereich zwischen Gefäßboden und Gefäßseitenwand abgeleitet werden soll.

Sowohl für die Herstellung als auch für den Austausch der Teile kann es zweckmäßig sein, wenn in dem Stator mehrere stirnseitig aneinandergrenzende, z.B. mit Nut-Feder-Anordnung, formschlüssig ineinandergreifende Rotorteile mit mindestens je einem Durchflußkanal angeordnet sind. Die Rotorteile können im Verhältnis zum Gesamtrotor verhältnismäßig kurz und daher einfach herzustellen, zu transportieren, zu montieren und auszutauschen sein. Durch das stirnseitige Ineinandergreifen mittels Nut-Feder-Anordnungen braucht nur das jeweils axial äußerste Rotorteil vom einen Ende des Stators an der Gefäßseitenwandung aus angetrieben zu werden, so daß sich die anderen Rotorelemente synchron mitdrehen oder mitverschieben. Die Nut-Feder-Anordnungen stellen außerdem die richtige Drehlage der Rotorelemente zueinander sicher.

Auch bei dem Stator kann der Vorteil kleinerer Baueinheiten dadurch verwirklicht werden, daß er aus mehreren stirnseitig aneinandergrenzenden, z.B. mit Nut-Feder-Anordnung formschlüssig ineinandergreifenden Statorteilen zusammengesetzt ist. Hier dienen die Nut-Feder-Anordnungen zur gegenseitigen Arretierung der Statorteile.

Ein für einen Drehverschluß der zuvor geschilderten Art bestimmter feuerfester Rotor zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß er einen Durchflußkanal aufweist, dessen Einlauföffnungen und Auslauföffnungen in einer kreiszylindrischen Mantelfläche liegen.

Die Erfindung bezieht sich auch auf einen feuerfesten Stator für einen Drehverschluß der zuvor geschilderten Art. Er zeichnet sich dadurch aus, daß er wenigstens einen Ausflußkanal aufweist, welcher eine kreiszylindrische Aussparung für die Aufnahme eines Rotors durchquert.

Der Rotor bzw. Stator besteht, bezogen auf das feuerfeste Material des Stators bzw. Rotors, aus verhältnismäßig weichem, verschleißfähigem oder umgekehrt aus verhältnismäßig hartem, verschleißfestem feuerfesten Material, um eine zuverlässige Abdichtung zwischen Rotor und Stator zu erhalten.

Zur Verbesserung der Gleiteigenschaften enthält das feuerfeste Material des Rotors und/oder Stators zumindest an deren dem Stator bzw. dem Rotor zugekehrten Oberfläche(n) Kohlenstoff, Graphit oder dergleichen Dauerschmiermittel.

Auch kann das feuerfeste Material des Rotors und/oder des Stators keramische Fasern oder keramische Fasern und Fasern aus Kohlenstoff oder Graphit enthalten, oder das feuerfeste Material besteht insgesamt aus Kohlenstoff oder Graphit.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiligenden Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen:

Fig. 1a im Vertikalschnitt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehverschlusses,

Fig. 1b einen Schnitt durch den Drehverschluß entlang der Linie Ib-Ib von Fig. 1a,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehverschlusses, welcher im Übergangsbereich zwischen Gefäßseitenwandung und Gefäßboden angeordnet ist,

Fig. 3a schematisch in Schrägansicht einen rohrförmigen Stator gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 3b schematisch in Schrängansicht einen zu dem in Fig. 3a dargestellten Stator passenden Rotor nach einer Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 4 schematisch einen Gesamtschnitt durch ein metallurgisches Gefäß mit einem die Erfindung aufweisenden Drehverschluß.

Gemäß Fig. 1a und 1b weist der Drehverschluß 1 im wesentlichen einen als Verschlußkörper dienenden feuerfesten Rotor 4 auf, welcher um eine im wesentlichen horizontale Achse A drehbar und axial verschiebbar in einer Aussparung 35 mit kreiszylindrischer Innenfläche 38 eines rohrförmigen, mit im wesentlichen quadratischem Außenquerschnitt ausgestatteten, feuerfesten Stators 6 angeordnet ist. Der Rotor 4 grenzt mit einer kreiszylindrischen Mantelfläche 37 dichtend an die Innenfläche 38 des Stators 6. Der Rotor 4 hat einen Durchflußkanal 7, welcher durch Einschieben des Rotors 4 in den Stator 6 und Drehen um die Achse A mit dem Ausflußkanal 5 des Stators 6 mehr oder weniger zur Deckung gebracht werden kann. Ausflußkanal 5 und Durchflußkanal 7 befinden sich nach der zeichnerischen Darstellung verhältnismäßig nahe der einen Behälterseitenwand 3, 34 bestehend aus der Gefäßwandauskleidung 3 und metallener Gefäßwand 34, sie können aber auch in der Mitte des Gefäßbodens 2, 33 bestehend aus Gefäßbodenauskleidung 2 und metallenem Gefäßboden 33, angeordnet sein. Der Drehverschluß 1 ist auf der Gefäßbodenauskleidung 2 im Behälterinneren 8 angeordnet und im Betrieb von der Metallschmelze vollständig umgeben. Es kann aber auch wenigstens teilweise in die Gefäßbodenauskleidung 2 eingelassen sein. Die Auslauföffnung 13 des Ausflußkanals 5 mündet in ein in der Gefäßbodenauskleidung 2 eingelassenes Ausgußrohr 10. Der Stator 6 ist mit seinen beiden Enden (in Fig. 1a ist nur das eine Ende zu sehen) bis durch die aus Gefäßwandauskleidung 3 und Gefäßwand 34 gebildeten einander gegenüberliegenden Gefäßseitenwände geführt (vgl. Fig. 4), ebenso der Rotor 4 innerhalb des Stators 6 wenigstens an einem Statorende. Auf diese Weise kann der Rotor 4 auf einfache Weise von außen in Drehrichtung mit einer in Fig. 4 nur schematisch dargestellten Antriebsanordnung 39 angetrieben werden. Zu diesem Zwecke kann der Rotor 4 auch aus dem Stator 6 in dem erforderlichen Maß herausragen. An dem der Antriebsanordnung 39 gegenüberliegenden Statorende ist eine z.B. als Klappe ausgebildete Verschlußanordnung 40 vorgesehen. Der erfindungsgemäße Drehverschluß 1 hat den Vorteil, daß Rotor 4 und Stator 6 nach Verschleiß leicht im Durchschubverfahren durch die Seitenwandung 3, 34 ausgetauscht werden können.

Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 2 ist der Stator 6 im Übergangsbereich zwischen Gefäßbodenauskleidung 2 und Gefäßwandauskleidung 3 angeordnet. Der Ausflußkanal 5 des Stators 6 und der Durchflußkanal 7 des Rotors 4 sind so abgewinkelt, daß die Metallschmelze zunächst schräg und dann vertikal nach unten abgeleitet wird. Der Ausflußkanal 5 ist zudem einlaufseitig konisch aufgeweitet.

In den Fig. 3a und 3b ist an einer Stator-Rotor-Kombination durch gestrichelte Linie angedeutet, daß sich Rotor 4 und Stator 6 aus einzelnen Rotorteilen 4′ bzw. Statorteilen 6′ zusammensetzen können. Ein Austausch des Rotors 4 bzw. von Rotorteilen 4′ kann einfach dadurch bewerkstelligt werden, daß neue Rotorteile 4′ von einer Seite her in die zylindrische Aussparung 35 des Stators 6 nachgeschoben werden. Dies kann auch während des Gießvorganges erfolgen. Nicht dargestellte stirnseitige Nut-Feder-Anordnungen zwischen den einzelnen Rotorteilen 4′ gewährleisten nicht nur ein gemeinsames Verdrehen vom äußersten Rotorelement 4′ aus, sondern auch die richtige Drehorientierung der Rotorteile 4′ untereinander.

Jedes Statorteil 6′ hat einen Durchflußkanal 7′, welcher mit dem einen Ausflußkanal 5′ zur Deckung gebracht werden kann. Von den Statorteilen 6′ hat in diesem Fall nur einer einen Ausflußkanal 5′. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt.

Fig. 4 veranschaulicht schematisch im Querschnitt ein metallurgisches Gefäß mit einem quer durch das Gefäßinnere 8 oberhalb der Gefäßbodenauskleidung 2 geführten Drehverschluß 1 und etwa in der Mitte des Gefäßbodens 33 angeordneten Auslaufkanal 5′ eines Statorteils 6′ und Durchflußkanal 7′ eines Rotorteils 4′. Die Rotorteile 4′ lassen sich von rechts nach links auch bei mit Metallschmelze gefülltem Gefäß hindurchschieben. Zu diesem Zweck lassen sich die Antriebsanordnung 39 und die Verschlußanordnung 40 abschwenken. In der Zeichnung links von dem durch Ausflußkanal 5′ und Ausgußrohr 10 bestimmten Ausgußbereich befinden sich dann die verschlissenen Rohrteile 4′, die nacheinander beim Nachschieben neuer Rohrteile 4′ von - in der Zeichnung - rechts aus dem linken Statorende herausgeschoben werden. Wie zeichnerisch angedeutet, sind die Rohrteile 4′ und Statorteile 6′ im Betrieb zweckmäßigerweise im Fugenversatz angeordnet, um eine zuverlässige Abdichtung zu gewährleisten.

Bezugszeichenliste:

 1 Drehverschluß
 2 Gefäßbodenauskleidung
 3 Gefäßwandauskleidung
 4 Rotor
 5 Ausflußkanal des Stators
 6 Stator
 7 Durchflußkanal des Rotors
 8 Gefäßinnere
10 Ausgußrohr
13 Auslauföffnung des Statorausflußkanals
14 Einlauföffnung des Rotordurchflußkanals
15 Auslauföffnung des Rotordurchflußkanals
16 Einlauföffnung des Statorausflußkanals
33 Gefäßboden
34 Gefäßboden
35 Aussparung
37 kreizylindrische Innenfläche
38 kreizylindrische Mantelfläche
39 Antriebsanordnung
40 Verschlußanordnung
A Achse

Claims (13)

1. Drehverschluß (1) für einen im wesentlichen vertikalen Abstich flüssiger Metallschmelze aus einem metallurgischen Gefäß, mit einem rotationssymmetrischen, als Verschlußkörper dienenden feuerfesten Rotor (4), welcher um eine im wesentlichen horizontale Achse (A) drehbar in einem, wenigstens einen Ausflußkanal (5) aufweisenden feuerfesten Stator (6) angeordnet ist, wobei der Rotor (4) einen durch Drehung des Rotors (4) gegenüber dem Stator (6) zu öffnenden und zu schließenden Durchflußkanal (7) aufweist, dessen Einlauföffnung (14) und Auslauföffnung (15) in der Mantelfläche des Rotors (4) angeordnet sind, nach Patent ... (Patentanmeldung P 37 25 637.8), dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (4) eine kreiszylindrische Mantelfläche (37) aufweist und daß der Stator (6) mit seinen beiden Enden durch zwei einander gegenüberliegende Gefäßseitenwände (3, 34) hindurchgeführt und dadurch der Rotor (4) im Durchschub auswechselbar ist.

2. Drehverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (4) bzw. Teile (4′) des Rotors (4) auch bei gefülltem Gefäß im Durchschub durch einen neuen Rotor (4) bzw. neue Teile (4′) des Rotors (4) auswechselbar ist bzw. sind.

3. Drehverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (6) zylinderrohrförmig ausgebildet ist.

4. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Ausflußkanal (7) und Durchflußkanal (5) abgewinkelt sind.

5. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stator (6) mehrere stirnseitig aneinandergrenzende, z.B. mit Nut-Feder-Anordnung ineinandergreifende Rotorteile (4′) mit mindestens je einem Durchflußkanal (7′) angeordnet sind.

6. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (6) aus mehreren stirnseitig aneinandergrenzenden, z.B. mit Nut-Feder-Anordnung ineinandergreifenden Statorteilen (6′) zusammengesetzt ist.

7. Feuerfester Rotor für einen Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens einen Durchflußkanal (7) aufweist, dessen Einlauföffnung (14) und Auslauföffnung (15) in einer kreiszylindrischen Mantelfläche (37) liegen.

8. Feuerfester Stator für einen Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens einen Ausflußkanal (5) aufweist, welcher eine kreiszylindrische Aussparung (35) für die Aufnahme eines Rotors (4) durchquert.

9. Rotor bzw. Stator nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß er - bezogen auf das feuerfeste Material des Stators (6) bzw. Rotors (4) - aus verhältnismäßig weichem, verschleißförmigem oder umgekehrt aus verhältnismäßig hartem, verschleißfestem feuerfesten Material besteht.

10. Rotor bzw. Stator nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Material des Rotors (4) und/oder des Stators (6) zumindest an deren dem Stator (6) bzw. dem Rotor (4) zugekehrten Oberfläche(n) Kohlenstoff, Graphit oder dergleichen Dauerschmiermittel enthält.

11. Rotor bzw. Stator nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Material des Rotors (4) und/oder des Stators (6) keramische Fasern oder keramische Fasern und Fasern aus Kohlenstoff oder Graphit enthält.

12. Rotor bzw. Stator nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Kohlenstoff oder Graphit besteht.

13. Rotor bzw. Stator nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Kohlenstoff enthaltendem feuerfesten Beton besteht.