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Dokumentenidentifikation DE102005018021B4 03.05.2007
Titel Ausziehvorrichtung für einen Gasspülstein
Anmelder esb Schweißbetrieb Burbach & Bender GmbH & Co. KG, 57080 Siegen, DE
Erfinder Burbach, Patrick, 56479 Stein-Neukirch, DE;
Bender, Andreas, 57258 Freudenberg, DE
Vertreter Patentanwälte Lippert, Stachow & Partner, 51427 Bergisch Gladbach
DE-Anmeldedatum 18.04.2005
DE-Aktenzeichen 102005018021
Offenlegungstag 26.10.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 03.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.05.2007
IPC-Hauptklasse C21C 5/48(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausziehen eines Gasspülsteines (G) aus einem Lochstein (L) oder einer Lochsteinhülse in einer Ausziehrichtung (u), der bzw. die in die Wandung (W) eines metallurgischen Gefäßes (M) eingesetzt ist, mit einem Gestell (2) zum Abstützen und Festlegen der Vorrichtung (1) an der Außenseite des Lochsteines (L), der Lochsteinhülse oder des metallurgischen Gefäßes (M), und mit einer Kopplungsmittel (3) aufweisenden Schubeinrichtung (4) zum Ankoppeln und längsaxialen Verschieben des Gasspülsteines (G) in Ausziehrichtung (u) und mit einer Einrichtung zur Einleitung von auf den Gasspülstein wirkenden stoßartigen Kräften.
Mit dem Ziel eines leichteren Ausziehens des Gasspülsteines sowie einer leichteren reproduzierbaren Einleitung von stoßartig wirkenden Kräften in den Gasspülstein wird vorgeschlagen, dass die Einrichtung eine Rüttlereinrichtung (5) mit einem Rüttler (6) zum Lockern des eingesetzten Gasspülsteines (G) aufweist, dass durch die Rüttlereinrichtung (5) eine Folge von in Ausziehrichtung (u) wirkenden mechanischen Stoßwellen in Form von Druck- und/oder Zugbeanspruchung erzeugbar ist und dass die Stoßwellen in den Gasspülstein (G) einkoppelbar sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausziehen eines Gasspülsteines aus einem Lochstein oder einer Lochsteinhülse, der bzw. die in die Wandung eines metallurgischen Gefäßes eingesetzt ist, mit einem Gestell zum Abstützen und Festlegen der Vorrichtung an der Außenseite des Lochsteines, der Lochsteinhülse oder des metallurgischen Gefäßes und mit einer Kopplungsmittel aufweisenden Schubeinrichtung zum Ankoppeln und längsaxialen Verschieben des Gasspülsteines in Ausziehrichtung und mit einer Einrichtung zur Einleitung von auf den Gasspülstein wirkenden stoßartigen Kräften.

Gasspülsteine müssen fest und dichtend mit dem Lochstein oder der Lochsteinhülse verbunden sein, damit sie durch betriebsbedingten Drücke der metallischen Schmelze auf die Wandung des metallurgischen Gefäßes nicht gelockert oder sogar verrückt werden, und werden daher in der Regel mit Mörtel eingesetzt. Um den Gasspülstein auszuziehen, wird hierbei, wie z.B. in DE 33 30 105 A1, De DE 3402 444 C2 und DE 10 114 467 A1 beschrieben, die Vorrichtung mit ihrem Gestell an der Außenseite des Gefäßes festgelegt und an den Gasspülstein angekoppelt. Daraufhin wird der Gasspülstein über die Schubeinrichtung in Ausziehrichtung ausgezogen, wobei zur Loslösung des Gasspülsteines aus dem Lochstein entsprechend große Kräfte aufgewendet werden müssen, die, um den Lochstein oder die Lochsteinhülse möglichst nicht zu beschädigen, in exakter Längsrichtung des Gasspülsteines auf den Gasspülstein wirken müssen. Zudem kann sich der Gasspülstein unter Umständen unter Auftreten eines Entlastungsrucks aus dem Lochstein lösen, wodurch wiederum die Gefahr besteht, dass der Gasspülstein und/oder der Lochstein verletzt werden.

Insbesondere in der WO 92/00/00392 A1 wird eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Ausziehen eines Gasspülsteines wird beschrieben, wobei mittels eines durch Hammerschläge treibbaren Treibkeiles stoßartige Kräfte in Ausziehrichtung auf den Gasspülstein eingebracht werden können. Hierzu sind jedoch eine auf den Gasspülstein und auf den Lockerungsgrad des Gasspülsteines abgestimmte Dosierung und exakte sowie reproduzierbare Ausrichtung der Hammerschläge notwendig, so dass hier nur ein erfahrener und umsichtiger Monteur der Hammerschläge eingesetzt werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ausziehen eines Gasspülsteines bereitzustellen, die ein leichteres Ausziehen des Gasspülsteines sowie eine leichter reproduzierbare Einleitung von stoßartig wirkenden Kräften in den Gasspülstein erlaubt.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Einrichtung eine Rüttlereinrichtung mit einem Rüttler zum Lockern des eingesetzten Gasspülsteines aufweist, dass durch die Rüttlereinrichtung eine Folge von in Ausziehrichtung wirkenden mechanischen Stoßwellen in Form von Druck- und/oder Zugbeanspruchung erzeugbar ist und dass die Stoßwellen in den Gasspülstein einkoppelbar sind.

Dadurch, dass die durch den Rüttler erzeugten mechanischen Stoßwellen in Richtung der Ausziehrichtung wirken, werden mögliche Kraftmomente quer zur Ausziehrichtung vermieden, die, wie im Falle des Treibkeiles gemäß der eingangs erwähnten WO 92/00/00392 A1, ein zusätzliches Moment auf den Verbund ausüben würden, wodurch der Verbund entsprechend unsymmetrisch belastet und wodurch es insbesondere, wenn bereits eine leichte Lockerung stattgefunden hat, zu einer Schädigung des werkstoffspezifisch spröden feuerfesten Verbundes kommen kann. Ferner ist hierüber eine exakte Dosierung der Kräfte in Ausziehrichtung möglich.

Hierbei können die Kräfte im Vergleich zu den durch Hammerschläge eingebrachten Kräfte gemäß der WO 92/00/00392 A1 geringer ausgelegt sein, da durch die Schwellbelastung eine Ermüdung des schwächsten Gliedes mit der vielfachen Mikrorissbildung als Folge erzielt werden kann und somit ein ruckartiges Losreißen des Gasspülsteines werden kann. Bei der Verwendung des Treibkeiles gemäß der WO 92/00/00392 A1 wird mit Eintreiben des Treibkeiles die auf den Verbund wirkende Gesamtzugspannung schrittweise erhöht und kann durch stoßartige Überschreitung der Zugfestigkeit des Verbundes zu einem plötzlichen Losreißen des Verbundes führen, wodurch Gasspülstein, Lochstein und umgebende Wandung geschädigt werden können.

Durch die Stoßwellen wird der Verbund Lochstein/Mörtel/Gasspülstein einer Wechselschwellbelastung ausgesetzt, die in dem hinsichtlich der Erschütterungen durch die Stoßwellen schwächsten Glied, d.h. hier in der Mörtelschicht, eine vielfache Mikrorissbildung induziert, die zur Zermürbung der Mörtelschicht führt, so dass der Gasspülstein hiernach ohne besonders erhöhte Kraftaufwendung in Ausziehrichtung, d.h. in Richtung seiner Mittellängsachse, ausgezogen werden kann. Somit kann ein mit einem Losreißen des Gasspülsteines von dem Lochstein verbundener Ruck vermieden werden. Die Wechselschwellbelastung kann hierbei bezüglich ihres Einkoppelns in den Verbund als rein positive Belastung, d.h. als reine Zugschwellbelastung, als rein negative Belastung, d.h. als reine Druckschwellbelastung, oder als eine Belastung mit positiver und negativer Amplitude ausgelegt sein. Zudem kann die Wechselbelastung in Form einer reinen Drehmomentwechselbelastung, bevorzugt mit einer Drehachse in Richtung der Längsachse des Gasspülsteines, oder in einer Kombination der o.a. Arten der Wechselbelastung im Zug/Druck-Bereich. Welche der genannten Wechselbelastungen letztlich am besten geeignet ist, hängt insbesondere von der Werkstoffkombination des Verbundes ab. Der Gasspülstein kann nach erfolgter Lockerung beispielsweise über eine zusätzlich oder zusammen mit der Rüttlereinrichtung an den Gasspülstein ankoppelbare, weiter unten beschriebene Schubeinrichtung in Ausziehrichtung aus dem Lochstein herausgezogen werden. Hierbei kann der Lockerungsvorgang durch den Rüttler von einer gleichzeitigen Zugbelastung des Gasspülsteines durch die Schubeinrichtung überlagert sein, wodurch der Ausziehvorgang zeiteffizienter werden kann.

Es kann somit eine Schubeinrichtung vorgesehen sein, die in dem Gestell gehaltert ist und die gleichzeitig mit dem Rüttler und/oder nachfolgend auf den Rüttlervorgang betätigt werden kann. Hierbei kann die Schubeinrichtung gemäß dem Stand der Technik eine Schubstange aufweisen, an deren als Kopplungsende ausgebildeten Ende die Kopplungsmittel zur Ankopplung des Gasspülsteines angeordnet sind. Schließlich kann erfindungsgemäß der Rüttler in einer Wirkverbindung mit der Schubstange stehen. Hierdurch können Stoßwellen über die Schubstange bzw. über die am Kopplungsende angeordneten Kopplungsmittel in den Gasspülstein bzw. in den Verbund eingeleitet werden.

Bevorzugt ist die Schubstange durch den Rüttler mit in Ausziehrichtung Zugstoßwellen beaufschlagbar. Hiermit wirken die Zugstoßwellen in Richtung der Ausziehrichtung und somit in Richtung der Kraft, die für ein Lösen und Ausziehen des Gasspülsteines notwenig ist.

Bevorzugt weist der Rüttler einen Körper und mindestens einen mit Druckluft beaufschlagbaren Stoßelement auf, durch das nach dem Prinzip eines Presslufthammers Stoßwellen in dem Körper erzeugbar sind. In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Körper des Rüttlers eine Grundplatte und eine kraft- und/oder formschlüssig mit der Grundplatte verbundene Deckelplatte aufweist, dass das Stoßelement fest mit der Grundplatte verbunden ist und einen Druckzylinder sowie einen mit einem Stoßende aus dem Druckzylinder herausragenden Schlagbolzen aufweist, wobei der Schlagbolzen in dem Druckzylinder pneumatisch beschleunigbar ist und mit seinem Stoßende zur Einleitung einer Stoßwelle in den Körper in einer Stoßbewegung gegen die Deckelplatte stoßbar ist. Hierbei befindet sich der Schlagbolzen zunächst in einer Ausgangsstellung und wird mit Öffnen des Einlassventils und Eintreten von Druckluft in den Druckzylinder unter Entspannung der Druckluft in Richtung auf die Deckelplatte hin beschleunigt. Der Schlagbolzen schlägt dann mit bestimmter Kraft gegen die Deckelplatte und wird nach Prinzip der Impulserhaltung von der Deckelplatte zurückgeschlagen und kehrt unter Ausstoßung der entspannten Restluft durch ein Ausstoßventil in die Ausgangsstellung zurück, wobei die auszustoßende Restluft zugleich als Luftpolster zur Abfederung der Bewegung des Schlagbolzens in die Ausgangsstellung zurück dient. Mit erneutem Einleiten von Pressluft wird der Schlagbolzen wieder in dem Druckzylinder pneumatisch beschleunigt.

Bevorzugt die Schlagfrequenz des Stoßelementes bzw. des Schlagbolzens einstellbar. Die Größe der Schlagfrequenz, in der der Schlagbolzen gegen die Deckelplatte stößt, kann zum Beispiel über die Höhe des Druckluftdruckes und/oder über eine so genannte pneumatische Intervallsteuerung (PTR) zur Steuerung der Druckluftzufuhr eingestellt werden. Eine optimale Schlagfrequenz hängt u.a. von den beaufschlagten Werkstoffen, insbesondere dem Mörtelwerkstoff ab, um durch vielfache Rissbildung in der Mörtelschicht die Zugfestigkeit des Mörtelwerkstoffes so weit zu erniedrigen, dass ein leichtes Ausziehen des Gasspülsteines aus dem Lochstein möglich wird. Es kann vorgesehen sein, über Resonanzmessung im Lochstein eine Ermüdung oder Zermürbung der Verbindungsschicht durch den Rüttler festzustellen und hierüber Schlagenergie und/oder Abschaltung des Rüttlers zu steuern.

Bevorzugt ist der Rüttler mit seiner Längsachse koaxial auf der Schubstange anordenbar. Hierbei ist die Einbaulage bevorzugt, in der die Grundplatte zu dem Kopplungsende der Schubstange hin weist, da dadurch die Schläge durch den Schlagbolzen in Ausziehrichtung erfolgen. Infolge der koaxialen Anordnung des Rüttlers auf der Schubstange kann eine mittige, dem Durchmesser der Schubstange angepasste Durchgangsöffnung vorgesehen sein, durch die die Schubstange führbar ist. Bei einer koaxialen Anordnung des Rüttlers auf der Schubstange wird vorgeschlagen, dass der Rüttler mindestens zwei Stoßelemente aufweisen soll, die bezüglich der Schubstange umfänglich und über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Durch diese symmetrische Anordnung der Stoßelemente kann eine entsprechende symmetrische Einleitung von Stoßwellen in den Körper somit über die Vorrichtung in den Gasspülstein erzielt werden. Hierbei ergibt sich, dass beispielsweise zwei Stoßelemente in einem umfänglichen Mittelpunktswinkelabstand von 180° und drei Stoßelemente in einem umfänglichen Mittelpunktswinkelabstand von 120° bezüglich der Längsachse der Schubstange angeordnet sind.

Die Rüttlereinrichtung kann lösbar mit der Vorrichtung verbunden sein. Hierdurch ist die Rüttlereinrichtung austauschbar und kann somit für mehrere Vorrichtungen verwendet werden oder beispielsweise dann abgenommen werden, wenn die Vorrichtung zum Eindrücken eine Gasspülsteines eingesetzt wird.

Hierzu kann die Rüttlereinrichtung eine Befestigungseinrichtung zur lagestabilen Befestigung des Rüttlers an der Vorrichtung aufweisen. Durch die Fixierung des Rüttlers auf der Schubstange können die durch den bzw. die Schlagbolzen erzeugten Stoßwellen unmittelbar auf die Schubstange und weiter über die Kopplungsmittel auf den Gasspülstein übertragen werden, sodass auf diesem unmittelbaren Weg der Stoßwellenübertragung mit relativ geringen Verlusten an Stoßwellenenergie zu rechnen ist.

Zweckmäßigerweise kann die Fixiervorrichtung mit einer Fixierhülse versehen sein, die über die Schubstange bringbar ist, die auf der Schubstange kraft- und/oder formschlüssig fixierbar ist, und die in Arbeitslage zur Fixierung des Rüttlers sowie zur Weiterleitung der durch den Rüttler erzeugten Stoßwellen in Ausziehrichtung hinter dem Rüttler angeordnet ist. Hiermit wird eine recht einfache und robuste und somit leicht handhabbare Anordnung vorgeschlagen, wobei die Einleitung der Stoßwellen von dem Rüttler über die Fixierhülse in die Schubstange erfolgt. Damit die Schubstange sich gleichzeitig drehen kann, kann beispielsweise eine umfängliche Nut auf der Schubstange vorgesehen sein, in die die Fixierrichtung mit einem angepassten, umfänglichen Steg eingreift. Hierzu kann der Rüttler beispielsweise in zwei Formhälften geteilt sein, die, über die Schubstange gebracht, miteinander verbunden werden. Mit dieser formschlüssigen Verbindung wird ein Kraftschluss in Ausziehrichtung erzielt, in Drehrichtung hingegen besteht, solange der umfängliche Steg nicht auf den Nutenboden der umfänglichen Nut aufsitzt, keine kraftschlüssige Verbindung, sodass die Schubstange drehbar in der Fixierhülse gelagert ist.

In einer anderen Ausführungsform kann eine lösbare Klemmverbindung vorgesehen sein, in der z.B. eine Schraube durch einen radialen Schraubenkanal in der Fixierhülse gegen die Schubstange geführt wird, wobei die Schubstange zudem eine Umfangsnut zur Aufnahme der Schraube aufweisen kann. Anstatt der Umfangsnut kann eine radiale Öffnung vorgesehen sein, in die die Schraube geführt werden kann, sodass hierdurch eine drehfeste Verbindung geschaffen werden kann.

Die Befestigungseinrichtung kann eine Zentriervorrichtung zur Zentrierung auf der Schubstange und zur drehfesten Lagerung bezüglich des Gestells aufweisen. Hierbei kann die Zentriervorrichtung zweckmäßigerweise mindestens ein in Einbaulage sich in Längsrichtung der Schubstange erstreckendes Zentrierbauteil mit einer Längsschlitzöffnung aufweisen, in welche zur Zentrierung ein an dem Gestell vorgesehener, sich radial erstreckender Zentrierzapfen eingreifen kann. In einer anderen Ausbildungsform kann eine Steckverbindung erzielt werden, in dem die Zentriervorrichtung mindestens ein in Einbaulage sich in Längsrichtung der Schubstange erstreckendes Zentrierbauteil aufweist, das in Einbaulage in eine im Gestell vorgesehene, an das Zentrierbauteil angepasste Aufnahmeöffnung eingreift.

In einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung kann der Rüttler fest mit der Vorrichtung, insbesondere fest mit dem Gestell, verbunden sein. Hierbei kann der Rüttler bevorzugt mit dem Gestell verschweißt sein. Hierdurch wird die Stoßwelleneinleitung von dem Rüttler mittelbar über das Gestell in die Schubvorrichtung bzw. auf die Schubstange eingeleitet. Vorteilhaft gegenüber einer lösbaren Rüttlereinrichtung wird hierdurch ein weniger komplexer Aufbau erzielt.

Die Rüttlereinrichtung kann eine Druckluftsteuerung zur Steuerung und Zuleitung von Druckluft aufweisen. Hierbei ist insbesondere daran gedacht, eine Steuerung des Eingangsluftdruckes in Hinsicht auf seine Höhe und der Öffnungsfrequenz des Eingangsventiles vorzunehmen. Hierdurch kann die Schlagstärke und die Schlagfrequenz des Stoßelementes gesteuert werden. Wie bereits oben angemerkt, kann hierdurch eine bestimmte Anpassung an spezifische Gegebenheiten des Gasspülsteines bzw. des Verbundes und an die Art der mittelbaren oder unmittelbaren Kraftzuleitung von dem Rüttler zu dem Gasspülstein vorgenommen werden.

Im Folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen in schematischen Darstellungen

1 in einer Seitenansicht eine Ausziehvorrichtung mit einem Abschnitt einer Wandung eines metallurgischen Gefäßes in Querschnittsdarstellung,

2 einen Ausschnitt A gemäß 1 in einer ersten Ausbildungsform,

3 einen Ausschnitt A gemäß 1 in einer zweiten Ausbildungsform und

4 einen vergrößerten Ausschnitt A wie in 3, jedoch mit einem Rüttler mit geöffnetem Gehäuse.

In 1 wird eine Ausziehvorrichtung 1 zum Ausziehen eines Gasspülsteines G aus einem Lochstein L dargestellt, der in eine Wandung W eines metallurgischen Gefäßes M eingesetzt ist. Das metallurgische Gefäß M ist in 1 lediglich in Form eines Ausschnittes seiner Wandung W in einer Querschnittdarstellung gezeigt. Die Vorrichtung 1 weist ein Gestell 2 zum Abstützen und Festlegen der Vorrichtung 1 an der Außenseite des Lochsteines L und einer mit Kopplungsmitteln 3 versehene Schubeinrichtung 4 zum Ankoppeln und längsaxialen Verschieben des Gasspülsteines G in Ausziehrichtung u auf. Die Schubeinrichtung 4 ist in dem Gestell 2 gehaltert.

Die Vorrichtung 1 weist erfindungsgemäß eine Rüttlereinrichtung 5 mit einem Rüttler 6 zum Lockern des eingesetzten Gasspülstein G auf, wobei in 1 die Rüttlereinrichtung 5 lediglich schematisch durch ein Rechteck repräsentiert wird und in den nachfolgenden 2 bis 4 in ihrem möglichen Aufbau und in ihrer Funktionsweise näher erläutert wird. Durch den Rüttler 6 ist eine Folge von mechanischen Stoßwellen in Form von Druck- und/oder Zugbeanspruchungen erzeugbar. Die Stoßwellen sind von dem Rüttler 6 über die Schubeinrichtung 4 und die Kopplungsmittel 3 in den Gasspülstein G einkoppelbar. Die Schubeinrichtung 4 weist eine Schubstange 7 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Außengewinde versehen ist und über die Drehung eines hier nicht dargestellten Handrades mit Innengewinde, in welches die Schubstange 7 eingreift, in Ausziehrichtung u relativ zum Gestell 2 bewegbar ist.

An dem Gasspülstein G ist zum Ankoppeln an die Schubstange 7 ein Kopplungszapfen 8 mit quer zur Längsrichtung verlaufenden Öffnungen angebracht, die fluchtend zur vorgesehenen Öffnung in der Schubstange 7 bringbar sind. Durch die Öffnungen ist ein gesicherter Querbolzen 9 zur Herstellung einer Verbindung zwischen der Schubstange 7 und den Kopplungszapfen 8 geführt.

Im übrigen kann die Vorrichtung 1 weitere, in DE 101 14 467 A1 dargestellte und hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellte und erläuterte zusätzliche Bauteile aufweisen, durch die die Vorrichtung 1 als Auszieh- und als Eindrückvorrichtung einsetzbar wird.

Durch den Rüttler 6 sind Stoßwellen erzeugbar, die in Richtung der Ausziehrichtung u wirken und somit, wie noch weiter zu beschreiben ist, in Form einer Wechselzugbelastung in den Gasspülstein G einkoppelbar sind und von dem Gasspülstein G in die Mörtelschicht S und in den Lochstein L weitergeleitet wird. Hierbei stellt die Mörtelschicht S in der Regel das mechanisch schwächste Glied in dem Verbund von Gasspülstein/Mörtelschicht/Lochstein hinsichtlich der Wechselschwellbelastung bzw. der Zugschwellbelastung auf, indem, eher als in dem Gasspülstein G und in dem Lochstein L, in der Mörtelschicht S eine Fülle von Mikrorissen erzeugt werden, die zur zumindest teilweisen Zerstörung und Zerrüttung der Mörtelschicht S führen, sodass der Gasspülstein G im Lochstein L hierdurch gelockert wird. Hiernach kann der Gasspülstein G über die Schubeinrichtung 4 in Ausziehrichtung u ausgezogen werden.

Um sicherzustellen, dass die vorgesehene Zugschwellbelastung sich in einem positiven Belastungsbereich, d.h. im Zugbereich befindet, ist vorgesehen, dass der Gasspülstein G durch eine zusätzliche, bevorzugt konstante, durch die Schubeinrichtung erzeugte Zugkraft belastet wird. Um eine möglichst symmetrische Belastung des Gasspülsteines G zu erzielen, ist die Rüttlereinrichtung 5 koaxial auf der Schubstange 7 angeordnet.

In den 2 und 3 ist jeweils ein Ausschnitt A gemäß 1 mit einer von einander verschiedenen schematisch dargestellten Ausführungsform der Rüttlereinrichtung 5 gezeigt, anhand derer die unterschiedlichen, d.h. mittelbaren und unmittelbaren Einkopplungswege zum Einkoppeln der Stoßwelle in den Gasspülstein G erläutert werden sollen. Hierbei ist in 2 die Rüttlereinrichtung 5 in ihrer ersten Ausbildungsform über eine Schweißnaht 11 direkt mit dem Gehäuse 10 der Schubeinrichtung 4 fest verbunden. Die Schubstange 7 ist jedoch, wie hier nicht explizit dargestellt, durch die Rüttlereinrichtung 5 lose bleibend geführt, sodass von der Rüttlereinrichtung 5 weder umfänglich, noch in Ausziehrichtung u wirkende Kräfte auf die Schubstange 7 übertragen werden. Somit werden die durch den in 4 näher dargestellten Rüttler 6 erzeugten Stoßwellen mittelbar auf die Schubstange 7 übertragen werden, indem sie zuerst über die Schweißnahtverbindung in das Gehäuse 10 der Schubeinrichtung 4 und dann in der Schubeinrichtung 4 in die Schubstange 7 eingekoppelt werden.

In 3 ist eine zweite Ausbildungsform der Rüttlereinrichtung 5 dargestellt. Die Rüttlereinrichtung 5 ist hierbei lösbar mit der Vorrichtung 1 verbunden. Hierzu ist grundsätzlich vorgesehen, dass die durch die Rüttlereinrichtung 5 erzeugten Stoßwellen unmittelbar in die Schubstange 7 eingekoppelt werden. Hierbei ist eine Befestigungseinrichtung 12 zur lagestabilen Befestigung der Rüttlereinrichtung 5 bzw. des Rüttlers 6 auf der Schubstange 7 vorgesehen. Die Befestigungseinrichtung 12 weist hierzu eine Fixiervorrichtung mit einer Fixierhülse 13 auf, die über die Schubstange 7 bringbar und auf der Schubstange 7 kraftschlüssig fixierbar ist. Hierzu ist die Fixierhülse 13 zur Fixierung des Rüttlers 6 in Arbeitslage sowie zur Weiterleitung der durch den Rüttler 6 erzeugten Stoßwellen in Ausziehrichtung u hinter dem Rüttler 6 angeordnet und liegt an dem Rüttler 6 stirnseitig an. Zur kraftschlüssigen Fixierung der Fixierhülse 13 auf der Schubstange 7 ist eine Fixierschraube 14vorgesehen, die gegen die umfängliche Oberfläche der Schubstange 7 bringbar ist. Hierzu ist eine hier nicht weiter dargestellte umfängliche Aufnahmenut in der Schubstange vorgesehen, in die die Fixierschraube 19 so hineinragt, dass die Schubstange relativ zur Rüttlereinrichtung 5 drehbar ist, dass aber Kräfte in Ausziehrichtung u von der Rüttlereinrichtung 5 auf die Schubstange 7 übertragbar sind.

Um eine Zentrierung auf der Schubstange 7 und eine drehfeste Lagerung bezüglich des Gestells 2 zu erzielen, weist die Befestigungseinrichtung 12 zusätzlich eine Zentriervorrichtung 15 auf. Hierzu sind zwei sich in Einbaulage in Längsrichtung der Schubstange 7 erstreckende Zentrierbauteile 16 mit einer in den Figuren nicht sichtbaren Endschlitzöffnung vorgesehen. An dem Gehäuse 10 sind zwei sich radial erstreckende Zentrierzapfen 17 angeordnet, über die die Endschlitzöffnungen zur Zentrierung des Rüttlers 6 eingreifen.

Anhand der schematischen Ansicht in 4 soll der Aufbau und die Funktion des Rüttlers 6 näher erläutert werden. Der Rüttler 6 weist einen Körper 18 mit einer Grundplatte 19 und eine über die Seitenteile 20 mit der Grundplatte 19 verbundene Deckplatte 21 auf. Ferner sind zwei Stoßelemente 22 mit einem Druckzylinder 23 sowie einem mit einem Stoßende 24 aus dem mit einem Druckzylinder 23 herausragenden Schlagbolzen 25 vorgesehen. Die Stoßelemente 22 sind fest mit der Grundplatte 19 verbunden. Der Schlagbolzen 25 ist jeweils pneumatisch im Druckzylinder 23 beschleunigbar und mit seinem Stoßende 24 zur Einleitung einer Stoßwelle in den Körper 18 in einer Stoßbewegung s gegen die Deckelplatte 21 stoßbar. Hierbei sind Stoßbewegung s und Ausziehrichtung u parallel zueinander ausgerichtet. Der mit einem Druckzylinder 23 verbundene Schlagbolzen arbeitet nach einem üblichen Prinzip eines Presslufthammers. Hierbei befindet sich der Schlagbolzen 25 zunächst ein einer hier in 4 dargestellten Ausgangsstellung. Aus einer Druckluftleitung 26 wird über ein Einlassventil 27 Druckluft in den Druckzylinder 23 eingeleitet, wobei der Schlagbolzen unter Entspannung der Druckluft in Richtung auf die Deckelplatte 21 hin beschleunigt wird. Der Schlagbolzen 25 schlägt gegen die Deckelplatte 21, wird nach dem Stoßprinzip zweier harter Körper von dieser wieder zurückgestoßen und fährt unter Ausstoßung der entspannten Druckluft durch ein Auslassventil 28 in seine Ausgangsstellung zurück. Hierbei dient die auszustoßende, entspannte Druckluft zugleich als Luftpolsterung zur Abfederung der Rückbewegung des Schlagbolzens 25 in seine Ausgangsstellung, sodass die Hauptschlagenergie in Richtung der Stoßbewegung s und damit in Ausziehrichtung z gerichtet ist. Mit erneutem Einlassen von Druckluft durch das Einlassventil 27 wird dieser Stoßvorgang wiederholt. Hierbei ist vorgesehen, dass der Schlagbolzen 25 eine einstellbare Schlagfrequenz aufweist. Die optimale Schlagfrequenz hängt u.a. von der Zusammensetzung der Mörtelschicht S ab.

In den vorgestellten Ausführungsformen sind die beiden Stoßelemente 22 bezüglich der koaxialen Schubstange 7 umfänglich einander gegenüberliegend angeordnet. Hierdurch ist eine symmetrische Einleitung der mechanischen Stoßwellen in den Gasspülstein G möglich. Ist beispielsweise die Rüttlereinrichtung endseitig an dem freien Ende der Schubstange angeordnet, so kann beispielsweise ein mittig angeordnetes Stoßelement vorgesehen sein, dessen Längsachse in Längsachse der Schubstange verläuft.

1
Vorrichtung
2
Gestell
3
Kopplungsmittel
4
Schubeinrichtung
5
Rüttlereinrichtung
6
Rüttler
7
Schubstange
8
Kopplungszapfen
9
Querbolzen
10
Gehäuse
11
Schweißnaht
12
Befestigungseinrichtung
13
Fixierhülse
14
Fixierschraube
15
Zentriervorrichtung
16
Zentrierbauteil
17
Zentrierzapfen
18
Körper
19
Grundplatte
20
Seitenteil
21
Deckelplatte
22
Stoßelement
23
Druckzylinder
24
Stoßende
25
Schlagbolzen
26
Druckluftleitung
27
Einlassventil
28
Auslassventil
u
Ausziehrichtung
s
Stoßbewegung
G
Gasspülstein
L
Lochstein
M
Gefäß
W
Wandung
S
Mörtelschicht


Anspruch[de]
Vorrichtung zum Ausziehen eines Gasspülsteines (G) aus einem Lochstein (L) oder einer Lochsteinhülse in einer Ausziehrichtung (u), der bzw. die in die Wandung (W) eines metallurgischen Gefäßes (M) eingesetzt ist, mit einem Gestell (2) zum Abstützen und Festlegen der Vorrichtung (1) an der Außenseite des Lochsteines (L), der Lochsteinhülse oder des metallurgischen Gefäßes (M), und mit einer Kopplungsmittel (3) aufweisenden Schubeinrichtung (4) zum Ankoppeln und längsaxialen Verschieben des Gasspülsteines (G) in Ausziehrichtung (u) und mit einer Einrichtung zur Einleitung von auf den Gasspülstein wirkenden stoßartigen Kräften, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine Rüttlereinrichtung (5) mit einem Rüttler (6) zum Lockern des eingesetzten Gasspülsteines (G) aufweist, dass durch die Rüttlereinrichtung (5) eine Folge von in Ausziehrichtung (u) wirkenden mechanischen Stoßwellen in Form von Druck- und/oder Zugbeanspruchung erzeugbar ist und dass die Stoßwellen in den Gasspülstein (G) einkoppelbar sind. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubeinrichtung (4) eine in Längsrichtung des ankoppelbaren Gasspülsteines (G) verschiebbare Schubstange (7) aufweist, an deren als Kopplungsende ausgebildeten Ende die Kopplungsmittel (3) zur Ankopplung des Gasspülsteines (G) angeordnet sind, und dass der Rüttler (6) in einer Wirkverbindung mit der Schubstange (7) steht. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (7) durch den Rüttler (6) mit in Ausziehrichtung (u) wirkenden Zugstoßwellen beaufschlagbar ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rüttler (6) einen Körper (18) und mindestens ein mit Druckluft beaufschlagbares Stoßelement (22) aufweist, durch das nach dem Prinzip eines Presslufthammers Stoßwellen in dem Körper (18) erzeugbar sind. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (18) eine Grundplatte (19) und eine mit der Grundplatte (19) verbundene Deckelplatte (21) aufweist, dass das Stoßelement (22) fest mit der Grundplatte (19) verbunden ist und einen Druckzylinder (23) sowie einen mit einem Stoßende (24) aus dem Druckzylinder (23) herausragenden Schlagbolzen (25) aufweist, wobei der Schlagbolzen (25) in dem Druckzylinder (23) pneumatisch beschleunigbar ist und mit seinem Stoßende (24) zur Einleitung einer Stoßwelle in den Körper (18) in einer Stoßbewegung (s) gegen die Deckelplatte (21) stoßbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagfrequenz des Stoßelementes (22) steuerbar ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rüttler (6) mit seiner Längsachse koaxial auf der Schubstange (7) anordenbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rüttler (6) mindestens zwei Stoßelemente (22) aufweist, die bezüglich der Schubstange (7) umfänglich und über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüttlereinrichtung (5 ) lösbar mit der Vorrichtung (1) verbunden ist. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüttlereinrichtung (5) eine Befestigungseinrichtung (12) zur lagestabilen Befestigung des Rüttlers (6) an der Vorrichtung (1) aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung (12) eine Fixiervorrichtung zur Fixierung des Rüttlers (6) auf der Schubstange (7) aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiervorrichtung mit einer Fixierhülse (13) versehen ist, die über die Schubstange (7) bringbar ist, auf der Schubstange (7) kraft- und/oder formschlüssig fixierbar ist, die in Arbeitslage zur Fixierung des Rüttlers (6) sowie zur Weiterleitung der durch den Rüttler (6) erzeugten Stoßwellen in Ausziehrichtung (u) hinter dem Rüttler (6) angeordnet ist und die kraftschlüssig an dem Rüttler (6) anliegt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung (12) eine Zentriervorrichtung (15) zur Zentrierung auf der Schubstange (7) und zur drehfesten Lagerung bezüglich des Gestells (2) aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriervorrichtung (15) mindestens ein in Einbaulage sich in Längsrichtung der Schubstange (7) erstreckendes Zentrierbauteil (16) mit einer endseitigen Längsschlitzöffnung aufweist, in welche zur Zentrierung ein an dem Gestell (2) vorgesehener, sich radial erstreckender Zentrierzapfen (17) eingreift. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rüttler (6) fest mit der Vorrichtung (1), insbesondere fest mit dem Gestell (2), verbunden ist. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Rüttler (6) mit dem Gestell (2) verschweißt ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüttlereinrichtung (5) eine Druckluftsteuerung zur Steuerung und Zuleitung von Druckluft aufweist.






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