УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ С ВРАЩАЮЩИМСЯ ЖЕЛОБОМ С ПЕРЕМЕННЫМ УГЛОМ НАКЛОНА Российский патент 2003 года по МПК F27B1/20 C21B7/20 

Настоящее изобретение относится к устройству для распределения сыпучих материалов с вращающимся желобом с переменным углом наклона. В частности, изобретение относится к устройству для распределения сыпучих материалов, содержащему желоб, первый ротор с по существу вертикальной осью вращения, на котором подвешен желоб, выполненный поворотным вокруг по существу горизонтальной оси, и второй ротор, ось вращения которого по существу совпадает с осью вращения первого ротора.

Такие устройства для распределения сыпучих материалов используются, например, для загрузки шахтных печей, в частности доменных печей. В таких устройствах имеется вращающийся и поворачивающийся желоб, предназначенный для распределения по поверхности находящейся в шахтной печи шихты загружаемых в печь сыпучих материалов.

В указанном выше устройстве первый ротор вращает желоб вокруг по существу вертикальной оси. Взаимодействующий с желобом второй ротор предназначен для изменения угла наклона желоба к вертикальной оси его вращения. Для этого второй ротор соединяется с желобом через механизм поворота, который служит для изменения углового взаимного положения двух роторов путем поворота желоба для изменения его угла наклона в вертикальной плоскости.

В настоящее время известны различные конструкции таких механизмов поворота, которые создают момент, необходимый для поворота желоба вокруг горизонтальной оси, и передают этот момент на желоб.

В US 3766868 предложено устройство, которое выполнено по типу устройства, указанного выше, и в котором имеется соединительная тяга, расположенная в плоскости поворота желоба и соединенная одним своим концом с задней стенкой желоба. Другой конец этой тяги перемещается в направляющем устройстве второго ротора по синусоидальной траектории.

В US 3814403 предложено другое устройство такого же типа, в котором имеется закрепленное на втором роторе зубчатое колесо. Это колесо через первую шестерню приводит во вращение червяк, который через вторую шестерню воздействует на зубчатый сектор, закрепленный сбоку на цапфе подвески желоба.

В US 4368813 предложено устройство, которое также выполнено по типу устройства, указанного выше, и в котором также имеется закрепленное на роторе зубчатое колесо. На первом роторе смонтирован червячный привод. На ведущем валу червячного привода закреплена шестерня, которая входит в зацепление с зубчатым колесом второго ротора. Выходной вал червячного привода расположен параллельно оси поворота желоба и имеет кривошип. С кривошипом одним своим концом соединен расположенный в плоскости поворота желоба шатун, другой конец которого соединен с задней стенкой желоба.

В US 4941792 предложены два варианта устройства, выполненного по типу устройства, указанного выше. В первом из этих устройств имеется закрепленный на первом роторе поворотный рычаг, который может поворачиваться в плоскости поворота желоба. Этот поворотный рычаг соединен со вторым ротором шатуном с шаровыми шарнирами. Подвеска желоба выполнена в виде двух боковых цапф, каждая из которых имеет кривошип. Соединительный шток с вилкой соединяет шатун с двумя кривошипами желоба. Во втором варианте устройства на втором роторе установлен зубчатый сектор, который взаимодействует с зубчатым сектором, закрепленным на боковой цапфе подвески желоба.

В US 5022806 описано более близкое по техническому решению к предложенному устройство для распределения сыпучих материалов, включающее желоб, первый ротор по существу с вертикальной осью вращения, на котором установлены два подшипника для подвески к первому ротору желоба, который выполнен поворотным в этих подшипниках вокруг по существу горизонтальной оси поворота, второй ротор, который выполнен с возможностью вращения вокруг той же оси, что и первый ротор, и имеет зубчатое колесо, зубчатый привод, который расположен на первом роторе и имеет входной вал, на котором закреплена шестерня, входящая в зацепление с зубчатым колесом второго ротора, и выходной вал, который расположен параллельно оси поворота желоба и связан с кривошипно-шатунным механизмом, обеспечивающим при вращении входного вала от зубчатого колеса второго ротора поворот желоба.

Задачей настоящего изобретения является создание простого и малогабаритного устройства, обеспечивающего возможность передачи значительных моментов поворота на вращающийся желоб.

Для решения этой задачи предлагается устройство для распределения сыпучих материалов, имеющее первый ротор и второй ротор, которые вращаются вокруг одной и той же по существу вертикальной оси вращения. На первом роторе расположены два подшипника, служащие опорами подвешенного с их помощью к ротору желоба, который выполнен поворотным относительно по существу горизонтальной оси поворота. В устройстве имеется также зубчатый привод, смонтированный на первом роторе. Этот зубчатый привод имеет входной и выходной валы. На входном валу установлена шестерня, которая входит в зацепление с зубчатым колесом, закрепленным на втором роторе. Выходной вал привода расположен параллельно оси поворота желоба. Согласно изобретению желоб имеет поворотные рычаги, расположенные на уровне каждого из двух подшипников подвески желоба, и каждый из двух поворотных рычагов симметрично соединен шатуном с одним из двух кривошипов, расположенных на выходном валу. При разной угловой скорости вращения первого и второго ротора шестерня входного вала зубчатого привода начинает вращаться вокруг своей оси, приводя во вращение кривошипы выходного вала зубчатого привода. Вращение кривошипов выходного вала сопровождается симметричной передачей через упомянутые выше шатуны и поворотные рычаги на желоб момента, под действием которого происходит поворот желоба. Такая конструкция, отличающаяся простотой и небольшими размерами, обеспечивает возможность передачи на вращающийся желоб больших поворотных моментов.

В таком распределительном устройстве обычно имеется неподвижная загрузочная труба, через которую в желоб подается сыпучий материал. Упомянутый первый ротор целесообразно выполнить в виде вертикальной несущей втулки с горизонтальным фланцем на нижнем конце, через которую проходит загрузочная труба. На верхней стороне этого горизонтального фланца по разные стороны от несущей втулки можно закрепить подшипники подвески желоба и предназначенный для его поворота зубчатый привод.

Зубчатый привод целесообразно выполнить симметричным относительно плоскости симметрии двух подшипников подвески ротора. Конструктивно этот привод предпочтительно выполнить в виде червячной или другой аналогичной зубчатой передачи с расположенными перпендикулярно друг другу входным и выходным валами. Червячная передача обладает определенным преимуществом, поскольку при всей своей конструктивной простоте она является самотормозящейся и не передает на второй ротор крутящий момент, создаваемый весом желоба.

При использовании предлагаемого устройства для загрузки печи его целесообразно смонтировать в корпусе с экранирующей стенкой, закрывающей нижний конец корпуса. В этой экранирующей стенке имеется круглое отверстие, в которое с определенным зазором входит фланец, расположенный на нижнем конце первого ротора. По периметру этого круглого отверстия проходит труба, через которую в имеющуюся во фланце полость под давлением подается охлаждающий газ. Устройство также имеет контур охлаждения, расположенный в кольцевом пространстве между первым ротором и неподвижной загрузочной трубой, которая проходит внутри первого ротора и через которую в желоб подается загружаемый в печь сыпучий материал.

Далее изобретение подробно поясняется описанием примера предпочтительного варианта выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые показывают:
на фиг. 1 - вертикальный поперечный разрез устройства для распределения сыпучих материалов согласно изобретению и
на фиг. 2 - горизонтальное сечение этого устройства плоскостью 2-2 по фиг.1.

Показанное на чертежах устройство 10 для распределения сыпучих материалов представляет собой часть загрузочного устройства шахтной печи, в частности доменной печи, верхняя часть которой показана на чертежах схематично и обозначена позицией 12.

В устройстве 10 имеется наружный корпус 14, который герметично закреплен на верхней части 12 шахтной печи. Корпус 14 имеет неподвижную загрузочную трубу 16, ось которой совпадает с вертикальной осью 18 шахтной печи. Внутри корпуса 14 расположен первый ротор 20, опорой которого служит подшипник 22 качения большого диаметра. Первый ротор 20 выполнен в виде вертикальной несущей втулки 24, внутри которой проходит загрузочная труба 16 и на нижнем конце которой расположен горизонтальный фланец 26. Опорой второго подвешенного в корпусе 14 ротора 30 служит второй подшипник 28 качения большого диаметра. Второй ротор 30 охватывает снаружи первый ротор 20, а ось его вращения совпадает с осью вращения первого ротора 20.

Оба ротора 20 и 30 приводятся во вращение вокруг общей оси вращения приводным устройством, обозначенным на фиг.1 позицией 32. В этом устройстве имеется первая шестерня 34, которая входит в зацепление с закрепленным на первом роторе 20 зубчатым колесом 36, и вторая шестерня 38, которая входит в зацепление с закрепленным на втором роторе 30 зубчатым колесом 40. С помощью двух приводных двигателей 41 и дифференциала 43, которые расположены вне корпуса 14, это приводное устройство 32 позволяет привести оба ротора 20, 30 во вращение либо строго синхронно с одинаковыми скоростями, либо с разными скоростями.

Позицией 42 на чертежах обозначен желоб, предназначенный для распределения в печи загружаемого в нее через загрузочную трубу 16 сыпучего материала. Этот желоб 42 подвешен к первому ротору 20 на двух подшипниках 44, 46 и может поворачиваться в этих подшипниках вокруг по существу горизонтальной оси поворота. Подшипники 44, 46 подвески желоба закреплены на фланце 26 первого ротора 20 по разные стороны от несущей втулки 24. Желоб 42 имеет поворотные рычаги 48, 50, которые расположены на уровне каждого из образующих подвеску желоба подшипников 44, 46 и выступающие концы которых расположены выше этих подшипников.

Позицией 52 на чертежах обозначен зубчатый привод, который установлен на фланце 26 первого ротора 20. В этом зубчатом приводе 52 имеется входной вал 54, который расположен параллельно оси вращения двух роторов 20, 30 и на котором закреплена шестерня 56, которая входит в зацепление с закрепленным на втором роторе 30 зубчатым колесом 58. В приводе имеется также выходной вал 60, который расположен параллельно оси поворота желоба 42 и имеет на свободных концах кривошипы 64, 66. Входной вал 54 соединен с выходным валом 60 червячным редуктором 62, который преобразует вращение вертикального входного вала 54 во вращение горизонтального выходного вала 60. Два расположенных симметрично шатуна 68, 70 соединяют кривошипы 64, 66 с поворотными рычагами 48, 50 желоба 42. В таком приводном механизме 52 вращение ведущей шестерни 56 сопровождается вращением кривошипов 64, 66, которое преобразуется шатунами 68, 70 и поворотными рычагами 48, 50 в поворот желоба 42. При этом вращение ведущей шестерни 56 происходит только при наличии разности угловых скоростей первого и второго роторов 20 и 30 соответственно. Для перевода желоба 42 из одного наклонного положения в другое наклонное положение достаточно привести второй ротор 30 во вращение со скоростью, отличающейся от скорости вращения первого ротора 20. С целью обеспечить вращение желоба 42 с постоянным углом наклона необходимо, чтобы первый 20 и второй 30 роторы вращались с одинаковой скоростью. Следует подчеркнуть, что описанное устройство, имеющее простую конструкцию и небольшие размеры, обеспечивает передачу на желоб 42 значительных усилий, которые могут потребоваться для его поворота.

Следует отметить и еще несколько важных деталей, связанных с защитой распределительного устройства 10 от воздействия тепла, выделяющегося внутри печи 12. В первую очередь необходимо отметить, что между круглым отверстием, выполненным в нижней экранирующей стенке 72 корпуса 14, и расположенным в нем фланцем 26 первого ротора 20 имеется небольшой рабочий зазор. Нижняя экранирующая стенка 72 корпуса покрыта слоем изоляции 74, которая закрывает контур 76 охлаждения. Фланец 26 ротора также покрыт снизу слоем изоляции 80, которая отделена от расположенного над ней металлического фланца 26 открытой по краям узкой полостью 82. Охлаждение этой полости 82 осуществляется газом, который подается в нее под давлением из круглой трубы 84, которая проходит вдоль края круглого отверстия экранирующей стенки 72 корпуса. Для охлаждения первого ротора 20 целесообразно использовать контур 86 охлаждения, расположенный в кольцевом пространстве между втулкой 24 первого ротора 20 и загрузочной трубой 16. Охлаждение внутренней кольцевой полости корпуса и расположенных в ней второго ротора 30 и зубчатого привода 52 осуществляется проходящим через эту полость охлаждающим газом.

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к устройствам для распределения сыпучих материалов. Устройство включает первый и второй роторы. На первом роторе установлено два подшипника, служащих опорами подвешенного к ротору распределительного желоба, который может поворачиваться в этих подшипниках вокруг горизонтальной оси. Зубчатый привод, который расположен на первом роторе, имеет входной и выходной валы. На входном валу имеется шестерня, которая входит в зацепление с зубчатым колесом второго ротора. Выходной вал зубчатого привода расположен параллельно оси поворота желоба и имеет два кривошипа. Желоб имеет поворотные рычаги, расположенные на уровне подшипников подвески желоба. Каждый поворотный рычаг симметрично соединен шатуном с одним из кривошипов зубчатого привода. Использование изобретения обеспечивает возможность передачи значительных моментов поворота на вращающийся желоб, упрощение устройства и уменьшение его габаритов. 1 з. п.ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для распределения сыпучих материалов, включающее желоб, первый ротор, по существу, с вертикальной осью вращения, на котором установлены два подшипника для подвески к первому ротору желоба, который выполнен поворотным в этих подшипниках вокруг, по существу, горизонтальной оси поворота, второй ротор, который выполнен с возможностью вращения вокруг той же оси, что и первый ротор, и имеет зубчатое колесо, зубчатый привод, который расположен на первом роторе и имеет входной вал, на котором закреплена шестерня, входящая в зацепление с зубчатым колесом второго ротора, и выходной вал, который расположен параллельно оси поворота желоба и связан с кривошипно-шатунным механизмом, обеспечивающим при вращении входного вала от зубчатого колеса второго ротора поворот желоба, отличающееся тем, что желоб имеет поворотные рычаги, расположенные на уровне каждого из двух подшипников подвески желоба, и каждый из двух поворотных рычагов симметрично соединен шатуном с одним из двух кривошипов, расположенных на выходном валу. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет вертикальную загрузочную трубу, первый ротор выполнен в виде вертикальной несущей втулки, внутри которой проходит эта вертикальная загрузочная труба и на нижнем конце которой имеется горизонтальный фланец, подшипники подвески желоба расположены на фланце по разные стороны от несущей втулки, а зубчатый привод установлен на горизонтальном фланце между этими подшипниками. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что зубчатый привод выполнен симметричным относительно плоскости симметрии двух подшипников подвески желоба. 4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что зубчатый привод включает червячную передачу. 5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что оно имеет корпус, нижний конец которого закрыт неподвижной экранирующей стенкой с круглым отверстием, в которое с определенным зазором входит фланец, расположенный на нижнем конце первого ротора, а по периметру круглого отверстия экранирующей стенки проходит труба, через которую под давлением в имеющуюся во фланце полость подается охлаждающий газ. 6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что оно имеет неподвижную загрузочную трубу, которая проходит внутри первого ротора, и контур охлаждения, расположенный в кольцевом пространстве между первым ротором и неподвижной загрузочной трубой.