DE4028793A1

DE4028793A1 - Metallurgical vessel plug holder - has lock nut on carrier tube with projections extending into recesses to give pressure at sealing surfaces

Info

Publication number: DE4028793A1
Application number: DE19904028793
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Parbel; Gerd-Erich Dobner
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1990-09-11
Filing date: 1990-09-11
Publication date: 1992-03-12

Abstract

System to hold a fireproof ceramic plug, in a metallurgical vessel, has a lock nut (15) screwed to the threading (14) of the carrier tube, with projections (17,18) round its outer circumference. Plug (1) has recesses (5,6), near the assembly zone (4), as limit stops for the nut projections (17,18). Sealing surface (19) of the carrier tube (12) bears against the sealing surface (3) of the plug (1) when the carrier tube (12) is screwed into place by the action of the nut (15) projections (17,18) in the recesses (5,6). Sealing surface (19) is pref. at the lower end of the carrier tube (12), and the sealing surfaces (3,19) are conical. Axial slits allow the projections (17,18) to be inserted into the recesses (5,6), which have limit stop steps and angled entries for the projections. On a relative rotation between the sealing surfaces (3,9), the projections are rotated to lock in place in the recesses (5,6), and the projections are held from above, within the recesses, when the sealing surfaces (3,19) bear against each other axially. Disc (22) is pressed into place over the upper end side (9) of the plug (1) to cover the inner assembly zone (4). Central assembly zone (4) of the plug (1) is cylindrical, with axial guide slits for the nut (15) projections (17,18) leading into lateral recesses (5,6) to hold the projections and act as limit stops for them. Inner plug assembly zone (4) opens into a gas channel (2) of the plug (1). ADVANTAGE - System holds the plug, without requiring threaded plug.

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.The invention relates to a device for holding a refractory, ceramic plug in a metallurgical Vessel on a threaded support tube that protrudes into an installation space of the stopper, on which Plug in the area of the installation space and on the support tube Sealing surfaces are provided. Also concerns the Invention a plug for such a device.

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. Such a device is in EP 03 58 535 A2 described. There is one in the ceramic stopper metallic threaded piece built into which the support tube is screwable. The metallic threaded piece is used in the Production of the stopper necessarily the firing temperature, for example exposed to 1350 ° C. It can Scale the threaded piece. It can be because of different coefficients of thermal expansion of the ceramic of the plug and the metal of the threaded piece cracks form. This affects the function of the threaded piece.

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.In EP 03 58 535 A2 after screwing in the Carrier tube in the threaded part striking the Guaranteed sealing surfaces of the plug and the support tube be. This is only possible if the longitudinal axis of the Threaded sleeve and the longitudinal axis of the support tube exactly lie coaxially. In practice there is such coaxiality difficult to reach. So there can be leaks occur. Leaks can also occur because because when tightening the lock nut provided Sealing surface of the carrier tube has the tendency of Lift off the sealing surface of the plug. This is at least in Area of necessary play between the thread of the Carrier tube and the threaded piece given.

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.Another disadvantage of EP 03 58 535 A2 is that the thread of the threaded piece and the thread of the Carrier tube must be coordinated. This has to Consequence if a company already has one Carrier tube with thread is available for this only one Plug can be used, the threaded piece exactly that Corresponds to the thread of the carrier tube. For different ones Carrier tube threads must therefore have plugs with different Threaded pieces are available. This is impractical.

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.In US-PS 47 91 978 a plug is described in the a thread is formed. This thread is too disadvantageous. It tends to tear out and is extremely gas-tight to seal.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der sich ein Gewinde des Stopfens erübrigt. The object of the invention is to provide a device of the beginning to propose the type mentioned, in which a thread of the Plugging is unnecessary.

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.According to the invention, the above task is for a device of type mentioned solved in that on the thread a bolt nut is screwed on to her Outside circumference is provided with lugs that the plug inside is provided with recesses, the stops for the noses form, and that the sealing surface of the carrier tube in the locking nut held in the recesses by means of the lugs strikes the sealing surface of the stopper.

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.The plug has neither a thread nor a thread in it embedded threaded piece so that the one with the thread Disadvantages associated with or threaded piece are eliminated. The Recesses of the stopper are in the manufacture of the Plugging in a simple way by creating deposits burn out when burning the stopper.

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.Are the tabs of the locking nut in the recesses inserted, then the carrier tube can be screwed tight, that the sealing surfaces continuously on the circumference lie. Any deviations from the coaxiality between the stopper and the carrier tube do not have a disadvantageous effect to the sealing seat. Even when tightening a lock nut the sealing surfaces do not separate from each other because of the Tighten the carrier tube into the noses without play Make recesses.

Die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der metallischen Teile, nämlich Trägerrohr und Riegelmutter, und des keramischen Stopfens wirken sich nicht nachteilig aus.The different coefficients of thermal expansion of the metallic parts, namely support tube and locking nut, and of the ceramic plug do not have a negative effect.

Günstig ist auch, daß sich ein verschlissener Stopfen einfach abnehmen und durch einen neuen Stopfen ersetzen läßt. Die Riegelmutter bleibt dabei wiederverwendbar. It is also favorable that there is a worn plug simply remove and replace with a new plug leaves. The locking nut remains reusable.

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.For the possible uses, it is favorable that only the Lock nut, but not the plug the thread of the Carrier tube must be adapted. For existing carrier pipes with different threads can be easily Provide locking nuts with appropriate threads, whereby then the same plugs are used in all cases can.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Dichtflächen an der unteren Stirnseite des Trägerrohrs vorgesehen.In a preferred embodiment of the invention Sealing surfaces on the lower face of the carrier tube intended.

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.A stopper according to the invention is characterized in that he an installation space open on its upper face has slots in the installation space from the front run and that in the installation space at the end of the slots Recesses are formed.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:Further advantageous embodiments of the invention result itself from the subclaims and the following description of an embodiment. The drawing shows:

Fig. 1 eine Halteeinrichtung eines Stopfens, der nur in seinem oberen Bereich dargestellt ist, Fig. 1 is a holding device of a stopper, which is illustrated only in its upper region,

Fig. 2 eine Aufsicht einer Riegelmutter, Fig. 2 is a plan view of a locking nut,

Fig. 3 eine Schnittansicht des oberen Teils des Stopfens ohne Trägerrohr und Riegelmutter, längs der Linie III-III nach Fig. 4, und Fig. 3 is a sectional view of the upper part of the plug without a support tube and locking nut, along the line III-III of Fig. 4, and

Fig. 4 eine Aufsicht längs der Linie IV-IV nach Fig. 3. Fig. 4 is a plan view taken along the line IV-IV of 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.A refractory, ceramic plug 1 (monoblock plug) has a coaxial gas channel 2 . The gas channel 2 widens upward via a conical sealing surface 3 into a cylindrical installation space 4 coaxial with the gas channel 2 . The installation space 4 has recesses 5 , 6 , each of which extends over approximately 35 ° on the circumference of the installation space 4 . At the edge of each recess 5 , 6 an axial slot 7 or 8 opens into it, which, like the installation space 4, is open on the upper end face 9 of the stopper 1 .

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.In the transition area between the recess 5 or 6 and the slot 7 or 8 , a step 10 or 11 is provided in each case. An insertion bevel can also be provided there to facilitate the entry of the nose described in more detail below from the slot 7 or 8 into the recess 5 or 6 .

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. A carrier tube 12 is arranged on a lifting device, not shown. The interior of the carrier tube 12 forms a gas channel 13 , which is connected at the top to an inert gas line, not shown, and which opens into the gas channel 2 at the bottom. The carrier tube 12 has an external thread 14 which is in the installation space 4 in the assembled state (cf. FIG. 1). A metallic locking nut 15 with its internal thread 16 is screwed onto the external thread 14 . The locking nut 15 has on its outer circumference corresponding to the two recesses 5 , 6 provided two tabs 17 , 18 . More than two lugs offset on the outer circumference can also be provided. Accordingly, more recesses and slots are formed on the stopper 1 .

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.The lugs 17 , 18 are designed so that they have sufficient play in the recesses 5 , 6 to compensate for dimensional tolerances and different thermal expansions. In the exemplary embodiment, the lugs 17 , 18 are, seen axially (cf. FIG. 1), provided in the middle of the locking nut 15 . You can also be formed higher or lower on the locking nut 15 . There is also play between the outside diameter of the locking nut 15 and the stopper 1 .

Die untere Stirnseite 19 des Trägerrohres 12 ist als Dichtfläche ebenso konisch gestaltet wie die Dichtfläche 3 des Stopfens 1.The lower end face 19 of the carrier tube 12 is designed as conical as a sealing surface as is the sealing surface 3 of the stopper 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.Above the stopper 1 , the support tube 12 is provided with a further external thread 20 , onto which a lock nut 21 is screwed. A thrust washer 22 lies between the lock nut 21 and the upper end face 9 of the stopper 1 .

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.The functioning of the described device is approximately as follows: If the plug 1 is to be installed, the locking nut 15 is first screwed onto the external thread 14 . Then the plug 1 is pushed over the locking nut 15 so that the lugs 17 , 18 slide in the slots 7 , 8 . Then the plug 1 is rotated so that the lugs 17 , 18 get into the recesses 5 , 6 . As a result, the stopper 1 is initially still loosely connected to the carrier tube 12 . Then the stopper 1 is turned further, the lugs 17 , 18 now finding a stop in the recesses 5 , 6 . The locking nut 15 now moves along the external thread 14 until the sealing surface 19 of the support tube 12 strikes the sealing surface 3 of the stopper 1 . Instead, the support tube 12 can also be rotated about its longitudinal axis. Here, too, the locking nut 15 moves in the axial direction on the external thread 14 until the sealing surfaces 19 , 3 meet. Now, on the one hand, the sealing surfaces 3 , 19 lie close together and, on the other hand, the lugs 17 , 18 abut in the recesses 5 , 6 at the top (cf. FIG. 1). In this stop position, the steps 10 , 11 prevent the lugs 17 , 18 from entering the slots 7 , 8 . The plug 1 is now firmly clamped to the support tube 12 .

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.Finally, the lock nut 21 can also be tightened so that the thrust washer 22 presses on the upper end face 9 of the stopper 1 . This measure serves on the one hand to secure and on the other hand to favorably distribute the clamping forces acting on the stopper 1 .

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.If the plug 1 is worn, it can also be easily dismantled. For this purpose, the locking nut 15 is taken along by a relative rotation between the support tube 12 and the plug 1 . The sealing surfaces 3 , 19 separate and the locking nut 15 is released from its stop position, so that its lugs 17 , 18 can then be brought into the slots 7 , 8 , after which the plug 1 can be pulled off the support tube 12 .

Claims

1. Device for holding a refractory, ceramic stopper in a metallurgical vessel on a threaded support tube, which projects into an installation space of the stopper, sealing surfaces being provided on the stopper in the area of the installation space and on the support tube, characterized in that on the thread ( 14 ) a locking nut ( 15 ) is screwed, which is provided on its outer periphery with lugs ( 17 , 18 ) that the plug ( 1 ) in the area of the installation space ( 4 ) is provided with recesses ( 5 , 6 ) which form stops for the lugs (17, 18), and that the sealing surface (19) of the support tube (12) during the screwing of the support tube (12) in the means of the lugs (17, 18) in the recesses (5, 6) the locking nut ( 15 ) strikes the sealing surface ( 3 ) of the plug ( 1 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the sealing surface ( 19 ) is arranged on the lower end face of the carrier tube ( 12 ).

3. Device according to claim 2, characterized in that the sealing surfaces ( 3 , 19 ) are conical.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that axial slots ( 7 , 8 ) for inserting the lugs ( 17 , 18 ) into the recesses ( 5 , 6 ) are provided.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the recesses ( 5 , 6 ) stages ( 10 , 11 ) are designed as stops for the lugs ( 17 , 18 ).

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the recesses ( 5 , 6 ) have insertion bevels for the lugs ( 17 , 18 ).

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the lugs ( 17 , 18 ) in a relative rotation, through which the two sealing surfaces ( 3 , 19 ) are moved towards each other, strike in the circumferential direction in the recesses ( 5 , 6 ).

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the lugs ( 17 , 18 ) abut in the axial direction at the top in the recesses ( 5 , 6 ) when the sealing surfaces ( 3 , 19 ) abut one another in the axial direction.

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that on the upper end face ( 9 ) of the stopper ( 1 ) a thrust washer ( 22 ) can be struck.

10. Refractory ceramic stopper for a device according to one of the preceding claims, characterized in that the stopper ( 1 ) has an installation space ( 4 ) which is open on its upper end face ( 9 ), that in the installation space ( 4 ) from the end face ( 9 ) run out of slots ( 7 , 8 ) and that recesses ( 5 , 6 ) are formed in the installation space ( 4 ) at the end of the slots ( 7 , 8 ).

11. Plug according to claim 10, characterized in that a sealing surface ( 3 ) is formed below in the installation space ( 4 ).

12. Plug according to claim 10 or 11, characterized in that steps ( 10 , 11 ) are provided in the transition region between the slots ( 7 , 8 ) and the recesses ( 5 , 6 ).

13. Plug according to one of the preceding claims 10 to 12, characterized in that the slots ( 7 , 8 ) in the installation space ( 4 ) extend axially and the recesses ( 5 , 6 ), the slots ( 7 , 8 ) in the circumferential direction of the installation space ( 4 ) expand.

14. Plug according to one of the preceding claims 10 to 13, characterized in that the installation space ( 4 ) is cylindrical and coaxial with the plug ( 1 ).

15. Plug according to one of the preceding claims 10 to 14, characterized in that the installation space ( 4 ) opens into a gas channel ( 2 ) of the plug ( 1 ).