DE4028793A1 - Einrichtung zum halten eines stopfens bei einem metallurgischen gefaess sowie stopfen fuer eine solche einrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Halten eines feuerfesten, keramischen Stopfens bei einem metallurgischen Gefäß an einem mit einem Gewinde versehenen Trägerrohr, das in einen Einbauraum des Stopfens hineinragt, wobei an dem Stopfen im Bereich des Einbauraumes und an dem Trägerrohr Dichtflächen vorgesehen sind. Außerdem betrifft die Erfindung einen Stopfen für eine solche Einrichtung.

Eine derartige Einrichtung ist in der EP 03 58 535 A2 beschrieben. Dort ist in den keramischen Stopfen ein metallisches Gewindestück eingebaut, in das das Trägerrohr schraubbar ist. Das metallische Gewindestück wird bei der Herstellung des Stopfens zwangsläufig der 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 Rissen bilden. Dies beeinträchtigt die Funktion des Gewindestücks.

Bei der EP 03 58 535 A2 soll nach dem Einschrauben des Trägerrohrs in das Gewindestück ein Anschlagen der Dichtflächen des Stopfens und des Trägerrohrs gewährleistet sein. Dies ist nur dann möglich, wenn die Längsachse der Gewindehülse und die Längsachse des Trägerrohrs genau koaxial liegen. In der Praxis ist eine solche Koaxialität nur schwer zu erreichen. Es können also Undichtigkeiten auftreten. Undichtigkeiten können auch deswegen auftreten, weil beim Festziehen der vorgesehenen Kontermutter die Dichtfläche des Trägerrohrs die Tendenz hat, von der Dichtfläche des Stopfens abzuheben. Dies ist zumindest im Bereich des notwendigen Spiels zwischen dem Gewinde des Trägerrohrs und dem Gewindestück gegeben.

Ein weiterer Nachteil der EP 03 58 535 A2 besteht darin, daß das Gewinde des Gewindestücks und das Gewinde des Trägerrohrs aufeinander abgestimmt sein müssen. Dies hat zur Folge, daß dann, wenn in einem Betrieb bereits ein Trägerrohr mit Gewinde vorhanden ist, für dieses nur ein Stopfen verwendet werden kann, dessen Gewindestück genau dem Gewinde des Trägerrohrs entspricht. Für verschiedene Trägerrohr-Gewinde müssen also Stopfen mit verschiedenen Gewindestücken zur Verfügung stehen. Dies ist unpraktisch.

In der US-PS 47 91 978 ist ein Stopfen beschrieben, in den ein Gewinde eingeformt ist. Auch dieses Gewinde ist nachteilig. Es neigt zum Ausreißen und ist schwer gasdicht abzudichten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der sich ein Gewinde des Stopfens erübrigt.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß auf das Gewinde eine Riegelmutter aufgeschraubt ist, die an ihrem Außenumfang mit Nasen versehen ist, daß der Stopfen innen mit Ausnehmungen versehen ist, die Anschläge für die Nasen bilden, und daß die Dichtfläche des Trägerrohrs in die mittels der Nasen in den Ausnehmungen gehaltene Riegelmutter an der Dichtfläche des Stopfens anschlägt.

Der Stopfen weist weder ein Gewinde noch ein in ihn eingelagertes Gewindestück auf, so daß die mit dem Gewinde bzw. Gewindestück verbundenen Nachteile entfallen. Die Ausnehmungen des Stopfens sind bei der Herstellung des Stopfens auf einfache Weise durch Einlagen zu schaffen, die beim Brennen des Stopfens ausbrennen.

Sind die Nasen der Riegelmutter in die Ausnehmungen eingeführt, dann läßt sich das Trägerrohr so festschrauben, daß die Dichtflächen am Umfang durchgehend aufeinander liegen. Etwaige Abweichungen von der Koaxialität zwischen dem Stopfen und dem Trägerrohr wirken sich nicht nachteilig auf den Dichtsitz aus. Auch beim Anziehen einer Kontermutter lösen sich die Dichtflächen nicht voneinander, da durch das Festziehen des Trägerrohrs die Nasen spielfrei in den Ausnehmungen anschlagen.

Die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der metallischen Teile, nämlich Trägerrohr und Riegelmutter, und des keramischen Stopfens wirken sich nicht nachteilig aus.

Günstig ist auch, daß sich ein verschlissener Stopfen einfach abnehmen und durch einen neuen Stopfen ersetzen läßt. Die Riegelmutter bleibt dabei wiederverwendbar.

Für die Einsatzmöglichkeiten ist es günstig, daß nur die Riegelmutter, jedoch nicht der Stopfen dem Gewinde des Trägerrohrs angepaßt sein muß. Für vorhandene Trägerrohre mit unterschiedlichen Gewinden lassen sich einfach Riegelmuttern mit entsprechenden Gewinden vorsehen, wobei dann in allen Fällen gleiche Stopfen verwendet werden können.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Dichtflächen an der unteren Stirnseite des Trägerrohrs vorgesehen.

Ein erfindungsgemäßer Stopfen zeichnet sich dadurch aus, daß er einen an seiner oberen Stirnseite offenen Einbauraum aufweist, daß im Einbauraum von der Stirnseite aus Schlitze verlaufen und daß im Einbauraum am Ende der Schlitze Ausnehmungen ausgebildet sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Halteeinrichtung eines Stopfens, der nur in seinem oberen Bereich dargestellt ist,

Fig. 2 eine Aufsicht einer Riegelmutter,

Fig. 3 eine Schnittansicht des oberen Teils des Stopfens ohne Trägerrohr und Riegelmutter, längs der Linie III-III nach Fig. 4, und

Fig. 4 eine Aufsicht längs der Linie IV-IV nach Fig. 3.

Ein feuerfester, keramischer Stopfen 1 (Monoblockstopfen) weist einen koaxialen Gaskanal 2 auf. Der Gaskanal 2 erweitert sich nach oben über eine konische Dichtfläche 3 in einen zylindrischen, zum Gaskanal 2 koaxialen Einbauraum 4. Der Einbauraum 4 weist Ausnehmungen 5, 6 auf, die sich jeweils über etwa 35° am Umfang des Einbauraumes 4 erstrecken. Am Rand jeder Ausnehmung 5, 6 mündet in diese ein axialer Schlitz 7 bzw. 8, der ebenso wie der Einbauraum 4 an der oberen Stirnseite 9 des Stopfens 1 offen ist.

Im Übergangsbereich zwischen der Ausnehmung 5 bzw. 6 und dem Schlitz 7 bzw. 8 ist jeweils eine Stufe 10 bzw. 11 vorgesehen. Es kann dort auch eine Einführschräge vorgesehen sein, um das Eintreten der weiter unten näher beschriebenen Nase aus dem Schlitz 7 bzw. 8 in die Ausnehmung 5 bzw. 6 zu erleichtern.

Ein Trägerrohr 12 ist an einer nicht näher dargestellten Hubeinrichtung angeordnet. Der Innenraum des Trägerrohrs 12 bildet einen Gaskanal 13, der oben an eine nicht näher dargestellte Inertgas-Leitung angeschlossen ist und der unten in den Gaskanal 2 mündet. Das Trägerrohr 12 weist ein Außengewinde 14 auf, das im montierten Zustand (vgl. Fig. 1) in dem Einbauraum 4 steht. Auf das Außengewinde 14 ist eine metallische Riegelmutter 15 mit ihrem Innengewinde 16 aufgeschraubt. Die Riegelmutter 15 weist an ihrem Außenumfang entsprechend den zwei vorgesehenen Ausnehmungen 5, 6 zwei Nasen 17, 18 auf. Es lassen sich auch mehr als zwei am Außenumfang versetzte Nasen vorsehen. Es sind dann dementsprechend mehr Ausnehmungen und Schlitze am Stopfen 1 ausgebildet.

Die Nasen 17, 18 sind so gestaltet, daß sie in den Ausnehmungen 5, 6 ein hinreichendes Spiel zum Ausgleich von Maßtoleranzen und unterschiedlichen Wärmedehnungen haben. Die Nasen 17, 18 sind beim Ausführungsbeispiel, axial gesehen (vgl. Fig. 1), in der Mitte der Riegelmutter 15 vorgesehen. Sie können auch höher oder tiefer an der Riegelmutter 15 ausgebildet sein. Zwischen dem Außendurchmesser der Riegelmutter 15 und dem Stopfen 1 besteht ebenfalls Spiel.

Die untere Stirnseite 19 des Trägerrohres 12 ist als Dichtfläche ebenso konisch gestaltet wie die Dichtfläche 3 des Stopfens 1.

Oberhalb des Stopfens 1 ist das Trägerrohr 12 mit einem weiteren Außengewinde 20 versehen, auf das eine Gegenmutter 21 geschraubt ist. Zwischen der Gegenmutter 21 und der oberen Stirnseite 9 des Stopfens 1 liegt eine Druckscheibe 22.

Die Funktionsweise der beschriebenen Einrichtung ist etwa folgende: Soll der Stopfen 1 montiert werden, dann wird zunächst die Riegelmutter 15 auf das Außengewinde 14 geschraubt. Danach wird der Stopfen 1 so über die Riegelmutter 15 geschoben, daß deren Nasen 17, 18 in den Schlitzen 7, 8 gleiten. Dann wird der Stopfen 1 so gedreht, daß die Nasen 17, 18 in die Ausnehmungen 5, 6 gelangen. Dadurch ist der Stopfen 1 mit dem Trägerrohr 12 zunächst noch lose verbunden. Anschließend wird der Stopfen 1 weitergedreht, wobei nun die Nasen 17, 18 in den Ausnehmungen 5, 6 einen Anschlag finden. Die Riegelmutter 15 verschiebt sich nun längs des Außengewindes 14, bis die Dichtfläche 19 des Trägerrohrs 12 an der Dichtfläche 3 des Stopfens 1 anschlägt. Stattdessen kann auch das Trägerrohr 12 um seine Längsachse gedreht werden. Auch dabei wandert die Riegelmutter 15 in axialer Richtung am Außengewinde 14, bis die Dichtflächen 19, 3 aufeinandertreffen. Nun liegen einerseits die Dichtflächen 3, 19 dicht aneinander und andererseits schlagen die Nasen 17, 18 oben in den Ausnehmungen 5, 6 an (vgl. Fig. 1). Die Stufen 10, 11 verhindern in dieser Anschlagstellung, daß die Nasen 17, 18 in die Schlitze 7, 8 eintreten. Der Stopfen 1 ist jetzt mit dem Trägerrohr 12 fest verspannt.

Schließlich kann auch die Gegenmutter 21 angezogen werden, so daß die Druckscheibe 22 auf die obere Stirnseite 9 des Stopfens 1 drückt. Diese Maßnahme dient einerseits der Sicherung und andererseits zu einer günstigen Verteilung der Spannkräfte, die auf den Stopfen 1 wirken.

Ist der Stopfen 1 verschlissen, dann läßt er sich auch leicht demontieren. Hierfür wird durch eine Relativdrehung zwischen dem Trägerrohr 12 und dem Stopfen 1 die Riegelmutter 15 mitgenommen. Die Dichtflächen 3, 19 trennen sich und die Riegelmutter 15 löst sich aus ihrer Anschlagstellung, so daß sich ihre Nasen 17, 18 dann in die Schlitze 7, 8 bringen lassen, wonach sich der Stopfen 1 vom Trägerrohr 12 abziehen läßt.

Claims (15)

1. Einrichtung zum Halten eines feuerfesten, keramischen Stopfens bei einem metallurgisches Gefäß an einem mit einem Gewinde versehenen Trägerrohr, das in einen Einbauraum des Stopfens hineinragt, wobei an dem Stopfen im Bereich des Einbauraumes und an dem Trägerrohr Dichtflächen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Gewinde (14) eine Riegelmutter (15) aufgeschraubt ist, die an ihrem Außenumfang mit Nasen (17, 18) versehen ist, daß der Stopfen (1) im Bereich des Einbauraumes (4) mit Ausnehmungen (5, 6) versehen ist, die Anschläge für die Nasen (17, 18) bilden, und daß die Dichtfläche (19) des Trägerrohrs (12) beim Einschrauben des Trägerrohrs (12) in die mittels der Nasen (17, 18) in den Ausnehmungen (5, 6) gehaltene Riegelmutter (15) an der Dichtfläche (3) des Stopfens (1) anschlägt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (19) an der unteren Stirnseite des Trägerrohrs (12) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen (3, 19) konisch sind.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß axiale Schlitze (7, 8) zum Einschieben der Nasen (17, 18) in die Ausnehmungen (5, 6) vorgesehen sind.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ausnehmungen (5, 6) Stufen (10, 11) als Anschläge für die Nasen (17, 18) ausgebildet sind.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (5, 6) Einführschrägen für die Nasen (17, 18) aufweisen.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nasen (17, 18) bei einer Relativdrehung, durch die die beiden Dichtflächen (3, 19) aufeinander zubewegt werden, in Umfangsrichtung in den Ausnehmungen (5, 6) anschlagen.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nasen (17, 18) in axialer Richtung oben in den Ausnehmungen (5, 6) anschlagen, wenn die Dichtflächen (3, 19) in axialer Richtung aneinander anschlagen.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die obere Stirnseite (9) des Stopfens (1) eine Druckscheibe (22) anschlagbar ist.

10. Feuerfester keramischer Stopfen für eine Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (1) einen an seiner oberen Stirnseite (9) offenen Einbauraum (4) aufweist, daß im Einbauraum (4) von der Stirnseite (9) aus Schlitze (7, 8) verlaufen und daß im Einbauraum (4) am Ende der Schlitze (7, 8) Ausnehmungen (5, 6) ausgebildet sind.

11. Stopfen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß unten im Einbauraum (4) eine Dichtfläche (3) ausgebildet ist.

12. Stopfen nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergangsbereich zwischen den Schlitzen (7, 8) und den Ausnehmungen (5, 6) Stufen (10, 11) vorgesehen sind.

13. Stopfen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (7, 8) im Einbauraum (4) axial verlaufen und die Ausnehmungen (5, 6) die Schlitze (7, 8) in Umfangsrichtung des Einbauraumes (4) erweitern.

14. Stopfen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbauraum (4) zylindrisch und koaxial zum Stopfen (1) ausgebildet ist.

15. Stopfen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbauraum (4) in einen Gaskanal (2) des Stopfens (1) mündet.