Ofenanlagen für Metalle können aus einem feststehenden Schmelzofen mit einer Warmhaltekammer und einem kippbaren Warmhalte- oder Gießofen bestehen. Hierbei fließt das verflüssigte Metall durch eine Überführungsrinne aus der Warmhaltekammer des feststehenden Ofens in den kippbaren Ofen.
Die Längsachse der Überführungsrinne liegt hierbei beispielsweise in der Kippachse des kippbaren Ofens.
Da die Metallmenge in der Überführungsrinne gering ist, besteht die Gefahr, dass das Metall in der Rinne erstarrt, wenn relativ kalte Umgebungsluft durch Undichtigkeiten an der Übergangsstelle zwischen den Öfen in die Rinne gelangt. Da aufgrund der Gasdruckverhältnisse in den Öfen meist ein Unterdruck herrscht, ist es vorteilhaft, die Verbindungsrinne zwischen den beiden Öfen gasdicht gegen die Umgebung auszuführen.
Dies hat sich allerdings in der Praxis als schwierig erwiesen, da bei der Gestaltung der Dichtung beachtet werden muss, dass die beiden Öfen aufgrund thermischer Dehnung ihre Position zueinander leicht verändern können. Dies gilt sowohl für den Aufheizprozess der Öfen aus dem kalten Zustand als auch für die thermische Dehnung im Betrieb aufgrund wechselnder Ofentemperaturen. Ferner sind Ungenauigkeiten bei der Positionierung der beiden Öfen während der Aufstellung und Montage zu beachten. Schließlich müssen die Dichtungen auch vorzugsweise leicht auswechselbar sein, und dies nicht nur im abgekühlten Zustand der Öfen, sondern auch im aufgeheizten Betriebszustand.
Die deutsche Offenlegungsschrift
Die deutsche Auslegeschrift
Die
Es liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Ofenanlage bzw. eine entsprechende Überführungsrinne zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Öfen zu schaffen, bei der Toleranzschwankungen, Temperaturausdehnungen sowie Relativbewegungen der Öfen zueinander möglich sind, ohne dass Schmelze der Umgebungsrinne mit zu viel Umgebungsluft in Berührung kommt.
Dies betrifft zunächst eine Überführungsrinne mit Bewegungsausgleichseinrichtung zum Überleiten von Schmelze zwischen zwei zueinander beweglichen Öfen, enthaltend:
Die Dichtheit zwischen der Überführungsrinne und einem austrittsseitigen Ofenflansch kann also durch zwei Dichtungen erreicht werden. Dies ist zunächst die im Axialdichtungsmodul angebrachte Dichtung, die beispielsweise gegen eine zylindrische Oberfläche der Überführungsrinne abdichtet. Sie voll zieht dabei axiale Relativbewegungen zwischen den Öfen; die Abdichtung bleibt also bei axialen Relativbewegungen erhalten. Diese Dichtung führt vorzugsweise auch eine Kippbewegung (beispielsweise im Winkelbereich zwischen 0° und 90°, vorzugsweise im Bereich zwischen 30° und 50°, beispielsweise 40°) des kippbaren Ofens mit aus und gleitet dabei in Umfangsrichtung auf der beispielsweise zylindrischen Oberfläche der Überführungsrinne.
Das zweite Dichtungsmodul, ein Radialdichtungsmodul, dichtet beispielsweise plan gegen eine ebene Kontaktfläche/Dichtfläche in radialer Richtung ab. Hierbei wird ein Axialversatz bzw. eine radiale Relativbewegung zwischen den Öfen ausgeglichen (die Abdichtung bleibt also auch bei radialen Relativbewegungen erhalten). Die Möglichkeit eines axialen Versatzes wird durch die bewegliche Lagerung (beispielsweise schwimmende Anordnung) des Radialdichtungsmoduls bezüglich des Axialdichtungsmoduls erreicht.
Mit einer beispielhaften Anordnung sind Ausgleichsbewegungen in radialer Richtung bis 50 mm, beispielsweise bis 20 mm und in axialer Richtung von ca. ± 100 mm, beispielsweise ± 50 mm, möglich, ohne dass eine der Dichtungen den Kontakt zu ihrer Anlagefläche verlässt.
In einer beispielhaften Ausbildung kann mittels eines Mitnehmernockens das schwimmend/beweglich gelagerte Radialdichtungsmodul in der gewünschten Winkellage gehalten werden, so dass Wartung und Austausch von allen Teilen immer in der vorgesehenen Lage möglich ist.
Es kann also festgestellt werden, dass nicht nur die Schnittstelle von Überführungsrinne zum Axialdichtungsmodul, sondern auch von Axialdichtungsmodul zum Radialdichtungsmodul und vom Radialdichtungsmodul zum Ofen gasdicht ist, so dass insgesamt eine gasdichte Verbindung beider Öfen selbst bei Relativbewegung der Öfen gegeben ist.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Ofenanlage, enthaltend die oben genannte Überführungsrinne mit Bewegungsausgleichseinrichtung, wobei die Ofenanlage mindestens zwei relativ zueinander bewegliche Öfen aufweist. Im Folgenden werden Weiterbildungen der oben beschriebenen Gegenstände gemäß den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das Abdichtungsmodul unmittelbar an die Überführungsrinne angrenzt. Dies ist insbesondere in Fällen sinnvoll, bei denen die Außenfläche der Überführungsrinne entsprechende Oberflächengüte aufweist. Alternativ kann hier die Überführungsrinne auch dichtend ummantelt sein, so dass in diesem Fall sich das Axialdichtungsmodul dann an die Ummantelung anschließt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Axialdichtung des Axialdichtungsmoduls bzw. der Radialdichtung des Radialdichtungsmoduls sieht vor, dass mindestens eine, vorzugsweise beide Dichtungen als Einlegedichtungen ausgeführt sind. Hierzu weisen das Axialdichtungsmodul bzw. das Radialdichtungsmodul entsprechende Nuten auf, in die eine vorzugsweise umlaufende Dichtungsschnur einlegbar ist. Dies ist insbesondere für Wartungszwecke und den Austausch der Dichtung sinnvoll, da eine Dichtungsschnur einfacher montierbar ist als ein geschlossener Dichtungsring.
Es ist vorteilhaft möglich, dass das Radialdichtungsmodul direkt an einem vorzugsweise beweglichen Ofen anordenbar ist, d. h., dass mittels eines Flansches das Radialdichtungsmodul direkt an dem beweglichen Ofen befestigt ist.
Vorteilhaft ist, dass das Radialdichtungsmodul dichtend an eine Anlagefläche des Axialdichtungsmoduls anliegt. Durch eine entsprechende Bearbeitung der Oberfläche bzw. durch die Gestaltung der Größe der Anlagefläche kann hierbei über einen großen Toleranzbereich hinweg eine dichtende Auflage ermöglicht werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das Radialdichtungsmodul mehrteilig ist. Hierbei ist es insbesondere möglich, das Radialdichtungsmodul radial zu teilen, so dass die Montierbarkeit bzw. Austauschbarkeit im Betrieb erleichtert ist.
Eine weitere Weiterbildung sieht vor, dass das Radialdichtungsmodul einen Andrückbügel zum Klemmen des Axialdichtungsmoduls aufweist. Hierdurch kann die Dichtwirkung beeinflusst werden und außerdem ein leichter Austausch der Dichtungen ermöglicht werden. In einer Ausführungsform kann hierbei der andere Bügel auch federnd gelagert sein, um beispielsweise Undichtigkeiten, die sonst im Laufe der Zeit durch Oberflächenabnutzung etc. entstehen könnten, zu vermeiden.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass im Bereich der Berührfläche zwischen Andrückbügel und Axialdichtungsmodul mindestens eine ballige Fläche zur Kontaktverringerung vorgesehen ist. Das heißt, dass entweder am Andrückbügel oder am Axialdichtungsmodul eine ballige Fläche ausgearbeitet ist, über die der Hauptkontakt hergestellt wird. Darüber hinaus ist es möglich, dass der Andrückbügel rund ist, streifenförmig ist oder beispielsweise U-förmig ist.
Eine weitere Weiterbildung sieht vor, dass die Überführungsrinne mehrteilig ausgeführt ist, wobei diese vorzugsweise aus einem Überführungsrinnenkörper sowie einer Abdeckung besteht. Vorteil hierbei ist, dass eine solche Überführungsrinne leichter herstellbar ist; mit relativ einfachen Maßnahmen ist also eine durchgehende zylindrische Außenfläche als gute Anlagefläche für die Axialdichtung herstellbar.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Überführungsrinne und die Bewegungsausgleichseinrichtung so ausgeführt sind, dass die beiden Öfen nebeneinanderstellbar sind. Hierdurch kann eine Überführung von Schmelze nach dem Überlaufprinzip besonders leicht gestaltet werden; die geometrischen und Kraftverhältnisse sind hier außerdem unterschiedlich zu beispielsweise übereinander stehenden Öfen, bei denen ein Überführungsrohr senkrecht angeordnet ist.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Ofenanlage sehen vor, dass mindestens zwei zueinander bewegliche Öfen vorgesehen sind, wobei ein erster Ofen als feststehender Schmelzofen mit einem Warmhaltebecke und der zweite Ofen als kippbarer Gießofen ausgeführt sein kann. Hierbei ist die Bewegungsausgleichseinrichtung so ausgeführt, dass der Gießofen kippbar ist und dass in jeglichem Bewegungszustand (sei es toleranzbedingte Axialverschiebung, wärmebedingte Axial-/Radialverschiebung oder Kippung des Gießofens) das Innere der Überführungsrinne immer im Wesentlichen gasdicht abgeschlossen ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht hierbei vor, dass die Überführungsrinne fest an einem feststehenden Ofen befestigt ist und die Bewegungsausgleichseinrichtung an einem beweglichen Ofen einseitig fest verbunden, beispielweise angeflanscht ist.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen werden in abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Im Folgenden wird die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen erklärt. Es zeigen:
Ergänzend zeigen die
Im Folgenden wird detailliert auf die zwischen den beiden Öfen 3 und 4 befindliche Überführungsrinne 1 mit Bewegungsausgleichseinrichtung 2 eingegangen. Diese ermöglicht ein im Wesentlichen gasdichtes Überleiten von Schmelze aus dem Ofen 3 in den Ofen 4, unabhängig von Montagetoleranzen, Temperaturausdehnungen und Kippzustand des Ofens 4 bezüglich der Kippachse 11. Zur besseren Verdeutlichung ist ein stark vergrößerter Detailschnitt A-A gemäß
Die Überführungsrinne 1 ist hierbei zweiteilig ausgeführt, nämlich aus einem Überführungsrinnenkörper 1a sowie einer Abdeckung 1b. So wird gewährleistet, dass ein einfach herzustellender Überführungsrinnenkörper, ergänzt um die Abdeckung 1b, eine zylindrische Außenfläche bildet, an der eine Axialdichtung 7 axial verschiebbar und um die Kippachse 11 verdrehbar angelegt ist. Die Axialdichtung 7 ist als Einlegeschnur ausgeführt, die in einer Nut des Axialdichtungsmoduls 5 angeordnet ist und die zylindrische Außenfläche der Überführungsrinne 1 dichtend umgibt. Das Axialdichtungsmodul ist mit einem Mitnehmernocken 12 versehen, der in eine entsprechende Nut des Radialdichtungsmoduls 6 eingreift. Hierdurch wird gewährleistet, dass bei einem Drehen des Radialdichtungsmoduls 6, das an dem Ofen 4 angeflanscht ist, das Axialdichtungsmodul 5 mitbewegt wird. Mittels des Mitnehmernockens wird erreicht, dass die Dichtungsmodule mit den Dichtschüren in der gewünschten Winkellage gehalten werden, so dass Wartung und Austausch von allen Teilen immer in der vorgesehenen Lage möglich ist.
Das Axialdichtungsmodul 5 hat an seiner zu dem Ofen 4 weisenden Seite eine Anlagefläche 9. An diese Anlagefläche 9 schmiegt sich eine Radialdichtung 8, die in einer entsprechenden Nut des Radialdichtungsmoduls 6 angebracht ist. Hierdurch wird, unabhängig von dem Bewegungszustand des Axialdichtungsmoduls 5 zu dem Axialdichtungsmodul 6, die Dichtheit gewährleistet. Das heißt, dass eine gasdichte Trennung des Inneren des kippbaren Gießofens 4 von dem Außenraum gegeben ist; dies wird durch die Radialdichtung 8 und die Axialdichtung 7, unabhängig vom Bewegungszustand der Öfen 3 und 4 zueinander, gewährleistet.
Die Bewegungsausgleichseinrichtung 2, zu der im Wesentlichen die Axialdichtungsmodule 5 und 6 sowie die entsprechenden Dichtungen gehören, ist sehr leicht montierbar bzw. selbst im Betrieb demontierbar, so dass die entsprechenden Dichtungen leicht ausgetauscht werden können. Hierzu hat die Bewegungsausgleichseinrichtung 2 auch einen Andrückbügel 10, der das Axialdichtungsmodul 5 gegen das Radialdichtungsmodul 6 presst, um hier eine gute Dichtwirkung der Radialdichtung 8 zu erreichen. Im Bereich zwischen Andrückbügel 10 und Radialdichtungsmodul 6 ist die Oberfläche des Radialdichtungsmoduls 6 ballig ausgeführt, um hier geringere Reibkräfte bei den Relativbewegungen zu erzielen. Alternativ kann auch hier eine federnde Lagerung vorgesehen sein. Der Andrückbügel 10 ist im Wesentlichen U-förmig ausgebildet.
Zur Verdeutlichung der Funktionalität der Bewegungsausgleichseinrichtung 2 sind die
Hierbei zeigt
Die
Insgesamt kann also gesagt werden, dass durch die erfindungsgemäße Überführungsrinne 1 mit Bewegungsausgleichseinrichtung 2 sowohl axiale Verschiebungszustände (d. h. in Richtung der Kippachse 11 bzw. der Überführungsrinne 1) wie auch Kippzustände sowie radiale Verschiebungszustände, wie sie beispielsweise in den
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