ЗАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ШАХТНОЙ ПЕЧИ Российский патент 2004 года по МПК C21B7/20 F27B1/20 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к получению металла в шахтных, преимущественно доменных печах, и может быть использовано для загрузки шихты в шахтные печи.

Известно загрузочное устройство шахтной печи, содержащее расположенные последовательно по вертикальной оси печи приемную воронку, накопительный бункер с верхним и нижним конусными затворами и роторный распределитель шихты, включающий шихтовую воронку и расположенный под ней лопастной ротор, соединенный валом с выходным валом центрального редуктора привода вращения ротора (см. RU №2067792, С 21 В 7/20, 10.10.1996).

Недостатком известного загрузочного устройства является наличие в нем конусных затворов, требующих периодической замены в связи с газоабразивным износом их контактных поверхностей в процессе эксплуатации, при этом для замены конусных затворов необходимо производить демонтаж всего загрузочного устройства, что влечет за собой длительную остановку печи и значительные потери производства.

Другим недостатком известного загрузочного устройства является высокая трудоемкость восстановительного ремонта конусных затворов.

Известен газоуплотнительный клапан загрузочного устройства шахтной печи, включающий корпус, в котором размещены патрубок с седлом и уплотнительная тарель, закрепленная на рычаге, связанном с механизмами отвода и поворота, содержащими поворотные валы. Рычаг тарели выполнен с вилкообразным выступом, паз которого постоянно контактирует с боковыми поверхностями зуба, закрепленного на конце поворотного вала механизма отвода, и соединен с поворотным валом механизма поворота с помощью шарнира с возможностью обеспечения совпадения оси шарнира с осью поворотного вала механизма отвода при отводе тарели. При этом оси поворотных валов механизмов поворота и отвода взаимно перпендикулярны, а контактные поверхности зуба при повороте тарели расположены перпендикулярно оси поворотного вала механизма поворота тарели (см. RU №2164950, С 21 В 7/18, 04.08.2000).

В данной конструкции газоуплотнительного клапана для обеспечения его герметичного закрытия предусматривается использование гибкого (резинового) уплотнительного кольца, которое устанавливается на седле или на тарели. Уплотнительное кольцо является сменным элементом и в случае износа может быть легко заменено через люк в корпусе клапана во время кратковременной остановки печи, без демонтажа клапана или других узлов загрузочного устройства.

Таким образом, применение газоуплотнительных клапанов указанной выше конструкции позволяет исключить недостатки, присущие конусным затворам в известном загрузочном устройстве шахтной печи.

Однако эти газоуплотнительные клапаны также имеют недостатки, которые заключаются в следующем:

- по сравнению с элементами тарели и седла, осуществляющими контакт "металл по металлу", резиновые уплотнительные кольца имеют более низкую стойкость и требуют более частой замены;

- температура рабочей среды для резиновых уплотнительных колец не должна превышать 250-300°С, что ограничивает сферу их применения и, в частности, делает невозможным их применение в условиях использования в шихте горячего агломерата.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному изобретению является известное загрузочное устройство шахтной печи, содержащее расположенные последовательно по вертикальной оси печи приемную воронку с верхним блоком клапанов, герметично соединенный с приемной воронкой накопительный бункер с нижним блоком клапанов и роторный распределитель шихты, включающий центральную шихтовую воронку и расположенный под ней лопастной ротор, соединенный полым валом с выходным валом центрального редуктора привода вращения ротора, при этом каждый блок клапанов включает шихтовый затвор и газоуплотнительный клапан со встроенным приводом их вертикального перемещения (см. RU №2151804, С 21 В 7/20, 02.12.1999).

Основными недостатками указанного известного загрузочного устройства являются:

1. Недоступность деталей блоков клапанов для текущего технического обслуживания и ремонтов, обусловленная тем, что они размещаются в закрытых корпусах внутри приемной воронки и накопительного бункера. Для замены изнашиваемых элементов необходимо демонтировать весь блок клапанов, что требует многочасовой остановки печи.

2. Контактные поверхности седел газоуплотнительных клапанов находятся в потоке загружаемых шихтовых материалов, что может приводить к их интенсивному абразивному износу и резкому снижению срока службы клапанов.

3. Конструкция роторного распределителя шихты не позволяет автономно заменять его основные узлы (центральный редуктор, лопастной ротор) в случае износа отдельных элементов или их аварийного выхода из строя. Для замены одного из этих узлов необходим демонтаж всего загрузочного устройства, что требует длительной остановки печи.

Предлагаемое загрузочное устройство шахтной печи исключает вышеперечисленные недостатки и обеспечивает технический результат, который выражается в упрощении технического обслуживания и ремонта загрузочного устройства, в увеличении срока службы газоуплотнительных клапанов и обеспечении возможности их эксплуатации при использовании в шихте горячего агломерата, в сокращении времени на замену изнашиваемых деталей шихтовых затворов и газоуплотнительных клапанов, в осуществлении, при необходимости, автономной замены центрального редуктора привода вращения ротора и лопастного ротора без демонтажа всего загрузочного устройства. Это сокращает время простоев печи и повышает технико-экономические показатели ее работы. Кроме того, это существенно сокращает затраты на обслуживание загрузочного устройства.

Технический результат достигается тем, что загрузочное устройство шахтной печи содержит расположенные последовательно по вертикальной оси печи приемную воронку, накопительный бункер с верхними и нижними шихтовыми затворами и газоуплотнительными клапанами и роторный распределитель шихты, содержащий центральную шихтовую воронку и расположенный под ней лопастной ротор, соединенный полым валом с выходным валом центрального редуктора привода вращения ротора.

При этом согласно изобретению газоуплотнительный клапан выполнен в виде корпуса, имеющего люк с крышкой, в котором размещены патрубок с закрепленным на нем седлом и уплотнительная тарель, закрепленная на рычаге, соединенном посредством двух шарниров с вилками, закрепленными на концах поворотных валов механизмов отвода и поворота тарели, оси которых взаимно перпендикулярны, оси шарниров рычага тарели также взаимно перпендикулярны и при отведенном положении тарели совпадают с осями поворотных валов механизмов отвода и поворота тарели, а ось поворотного вала механизма отвода тарели размещена в плоскости контакта тарели и седла, полый вал ротора соединен с выходным валом центрального редуктора привода вращения ротора при помощи быстроразъемного соединения, которое одновременно обеспечивает соосность соединяемых валов и передачу вращающего момента.

Дополнительный технический результат достигается тем, что седло и тарель выполнены с возможностью отсоединения седла от патрубка и соединения его с тарелью быстросъемными болтами для последующей одновременной замены износившихся тарели и седла через люк в корпусе газоуплотнительного клапана.

Ниже изобретение поясняется более подробно с помощью примеров выполнения, схематично изображенных на чертежах, где:

на фиг.1 представлен общий вид загрузочного устройства шахтной печи в разрезе;

на фиг.2 представлен разрез А-А по газоуплотнительному клапану загрузочного устройства шахтной печи;

на фиг.3 представлен разрез Б-Б фиг.1 по быстроразъемному соединению полого вала ротора с выходным валом центрального редуктора привода вращения ротора;

на фиг.4 представлен разрез Д-Д фиг.3;

на фиг.5 представлен разрез В-В фиг.2;

на фиг.6 представлено соединение тарели и седла газоуплотнительного клапана с целью их последующей одновременной замены.

Загрузочное устройство шахтной печи установлено на куполе печи и содержит расположенные последовательно по вертикальной оси печи приемную воронку 1, накопительный бункер 2 с верхним 3 и нижним 4 блоками клапанов, каждый из которых состоит из шихтового затвора 5 и газоуплотнительного клапана 6, и роторный распределитель шихты 7, включающий привод вращения ротора 8, угловой редуктор 9, центральный редуктор 10 привода вращения ротора с центральной шихтовой воронкой 11 и лопастной ротор 12, соединенный полым валом 13 с выходным валом 14 центрального редуктора 10 привода вращения ротора. При этом полый вал 13 лопастного ротора 12 соединяется с выходным валом 14 центрального редуктора 10 привода вращения ротора при помощи быстроразъемного соединения 15, которое одновременно обеспечивает соосность соединяемых валов по конической поверхности 16 и передачу вращающего момента через сухари 17 полого вала 13, входящие в пазы 18 выходного вала 14.

Газоуплотнительный клапан 6 загрузочного устройства шахтной печи включает корпус 19, в котором размещены патрубок 20 с седлом 21 и уплотнительная тарель 22, закрепленная на рычаге 23. Рычаг 23 связан с механизмами 24, 25 отвода и поворота тарели 22, содержащими поворотные валы 26, 27, оси которых 28, 29 взаимноперпендикулярны. Поворотные валы 26, 27 закреплены в подшипниках 30, 31 и имеют плечи 32, 33, непосредственно приводимые в действие, например, гидроцилиндрами 34, 35. Рычаг 23 через вилки 36, 37 соединен с поворотными валами 26, 27 при помощи шарниров 38, 39, оси которых 40, 41 также взаимноперпендикулярны. При отводе тарели 22 рычаг 23 поворачивается вокруг оси 40 шарнира 38, совпадающей с осью 28 поворотного вала 26 механизма 24 отвода тарели 22, до положения, при котором ось 41 шарнира 39 совпадет с осью 29 поворотного вала 27 механизма 25, позволив тем самым произвести поворот тарели 22.

Седло 21 при помощи быстросъемных болтов 42 может быть отсоединено от патрубка 20 и временно скреплено с тарелью 22.

Корпус 19 газоуплотнительного клапана 6 оснащен люком 43 с крышкой 44.

Устройство работает следующим образом.

Загружаемая шихта с помощью скипа или наклонного конвейера подается в приемную воронку 1, при этом верхний 3 и нижний 4 блоки клапанов накопительного бункера 2 находятся в закрытом положении. Затем последовательно открываются газоуплотнительный клапан 6 и шихтовый затвор 5 верхнего блока клапанов 3, и шихта ссыпается в накопительный бункер 2. По окончании ссыпания шихты шихтовый затвор 5 и газоуплотнительный клапан 6 верхнего блока клапанов 3 последовательно закрываются, и давление газов в накопительном бункере 2 выравнивается с давлением газов на колошнике печи. Запускается привод 8 вращения ротора 12, затем последовательно открываются газоуплотнительный клапан 6 и шихтовый затвор 5 нижнего блока клапанов 4, и шихта через центральную шихтовую воронку 11 центрального редуктора 10 поступает на лопасти ротора 12, который загружает шихту в печь по заранее заданной программе, обеспечивая получение необходимого профиля шихты на колошнике. После окончания выгрузки материала из накопительного бункера 2 шихтовый затвор 5 и газоуплотнительный клапан 6 нижнего блока клапанов 4 последовательно закрываются, и давление газов в накопительном бункере 2 выравнивается с давлением воздуха в атмосфере. Затем описанный выше цикл загрузки повторяется.

Открытие газоуплотнительного клапана 6 осуществляется в две фазы.

В первой фазе - фазе отвода тарели 22 - включается гидроцилиндр 34 механизма 24 отвода тарели 22, который, воздействуя на плечо 32, вращает поворотный вал 26 в подшипниках 30 и через вилку 36 вызывает поворот рычага 23 в шарнире 38, отводя тарель 22 от седла 21. Во время осуществления первой фазы ось 40 шарнира 38 совпадает с осью 28 поворотного вала 26 механизма 24 отвода тарели, а по завершении этой фазы, т.е. по окончании отвода тарели 22 от седла 21, ось 41 шарнира 39 совпадет с осью 29 поворотного вала 27 механизма 25 поворота тарели 22.

Во второй фазе - фазе поворота тарели 22 - включается гидроцилиндр 35 механизма поворота тарели 22, который, воздействуя на плечо 33, вращает поворотный вал 27 в подшипниках 31 и вместе с шарниром 38 поворачивает рычаг 23 с тарелью 22 относительно шарнира 39 в сторону, устанавливая тарель 22 в повернутое положение, при котором она находится сбоку от патрубка 20.

Закрытие клапана газоуплотнительного 6 производится в обратном порядке.

В случае необходимости автономной замены изношенного узла центрального редуктора 10 и деталей центральной шихтовой воронки 11 лопастной ротор 12 при помощи монтажных средств отсоединяется по быстроразъемному соединению 15 от центрального редуктора 10 и подвешивается внутри колошникового пространства печи, при этом обеспечивается возможность замены узла центрального редуктора 10 и деталей центральной шихтовой воронки 11 без демонтажа загрузочного устройства в целом.

При необходимости автономной замены изношенного лопастного ротора 12 лопастной ротор 12 также подвешивается внутри колошникового пространства печи, снимаются центральный редуктор 10, центральная шихтовая воронка 11 и нижний блок клапанов 4, освобождая пространство для уборки лопастного ротора 12 без демонтажа загрузочного устройства в целом.

Монтаж нового лопастного ротора 12 производится в обратном порядке.

При необходимости замены изношенных тарели 22 и седла 21, осуществляющих контакт "металл по металлу", их временно скрепляют при помощи быстросъемных болтов 42, отсоединив седло 21 от патрубка 20, и через люк 43 с крышкой 44 корпуса 19 производят их одновременную замену. Возможна также отдельная замена только тарели. В обоих случаях замена самого газоуплотнительного клапана 6 с разборкой загрузочного устройства не требуется.

Таким образом, воплощение заявленного изобретения позволяет создать современное клапанное загрузочное устройство шахтной печи с увеличенным сроком службы газоуплотнительных клапанов и возможностью их эксплуатации при использовании в шихте горячего агломерата, с сокращенным временем замены изнашиваемых деталей шихтовых затворов и газоуплотнительных клапанов, с возможностью, при необходимости, автономной замены центрального редуктора привода вращения ротора и лопастного ротора без демонтажа всего загрузочного устройства, при этом упрощается техническое обслуживание и ремонт загрузочного устройства. Это сокращает время простоев печи и повышает технико-экономические показатели ее работы. Кроме того, это существенно сокращает затраты на обслуживание загрузочного устройства.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к загрузке шихты в шахтные печи. Загрузочное устройство содержит приемную воронку, накопительный бункер с газоуплотнительным клапаном, роторный распределитель шихты, центральную шихтовую воронку и лопастной ротор. Газоуплотнительный клапан выполнен в виде корпуса, имеющего люк с крышкой, в котором размещены патрубок с закрепленным на нем седлом и уплотнительная тарель, закрепленная на рычаге, соединенном посредством двух шарниров с вилками, закрепленными на концах поворотных валов механизмов отвода и поворота тарели, оси которых взаимно перпендикулярны, оси шарниров рычага тарели также взаимно перпендикулярны. Седло и тарель выполнены с возможностью отсоединения седла от патрубка и соединения его с тарелью быстросъемными болтами для последующей одновременной замены износившихся тарели и седла через люк в корпусе газоуплотнительного клапана. При использовании изобретения существенно увеличивается срок службы газоуплотнительного клапана. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Загрузочное устройство шахтной печи, содержащее расположенные последовательно по вертикальной оси печи приемную воронку, накопительный бункер с верхними и нижними шихтовыми затворами и газоуплотнительными клапанами и роторный распределитель шихты, содержащий центральную шихтовую воронку и расположенный под ней лопастной ротор, соединенный полым валом с выходным валом центрального редуктора привода вращения ротора, отличающееся тем, что газоуплотнительный клапан выполнен в виде корпуса, имеющего люк с крышкой, в котором размещены патрубок с закрепленным на нем седлом и уплотнительная тарель, закрепленная на рычаге, соединенном посредством двух шарниров с вилками, закрепленными на концах поворотных валов механизмов отвода и поворота тарели, оси которых взаимно перпендикулярны, оси шарниров рычага тарели также взаимно перпендикулярны и при отведенном положении тарели совпадают с осями поворотных валов механизмов отвода и поворота тарели, а ось поворотного вала механизма отвода тарели размещена в плоскости контакта тарели и седла, полый вал ротора соединен с выходным валом центрального редуктора привода вращения ротора при помощи быстроразъемного соединения, которое одновременно обеспечивает соосность соединяемых валов и передачу вращающего момента.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве шахтной печи использована доменная печь.3. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что седло и тарель выполнены с возможностью отсоединения седла от патрубка и соединения его с тарелью быстросъемными болтами для последующей одновременной замены износившихся тарели и седла через люк в корпусе газоуплотнительного клапана.