УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧИСТКИ ДВЕРЕЙ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ Российский патент 2005 года по МПК C10B43/04 

Изобретение относится к оборудованию коксовых батарей, в частности к устройствам для чистки дверей коксовых печей с горизонтальными камерами коксования, и может быть использовано на машинах, обслуживающих коксовую батарею на машинной и коксовой сторонах.

В последние годы в коксохимической промышленности достигнуты определенные успехи по снижению вредных выбросов в атмосферу. Однако проблема утечки газов через двери коксовых печей остается пока нерешенной и по мере совершенствования способ предотвращения или улавливания выбросов из основных источников (загрузка печей, выдача кокса) приобретает все большую актуальность.

Утечка газов через двери коксовых печей является следствием нарушения герметичности дверей из-за осаждения каменноугольной смолы, конденсирующейся в процессе коксования на более холодных участках дверей коксовых печей. Такими участками являются уплотняющая рамка, кирпичедержатели и газоотводящие каналы между ними. В течение последовательных циклов коксования каменноугольная смола затвердевает с образованием различных углеродистых отложений, имеющих консистенцию от мокрого шлама до плотного твердого осадка. Когда дверь снята с печи для выдачи кокса, мягкие отложения часто провисают и затем затвердевают на уплотняющей рамке или кирпичедержателях, вызывая плохое уплотнение при последующей установке двери на место, а отложения в газоотводящих каналах препятствуют свободному проходу газа из нижней части печи в верхнюю, что крайне необходимо для обеспечения равномерного коксования и распределения давления в печи.

Для удаления углеродистых отложений с вышеуказанных участков двери в настоящее время в коксохимическом производстве преимущественное применение получили устройства для чистки дверей коксовой печи с механическими средствами очистки. Несмотря на большую разновидность таких устройств, которые отличаются друг от друга конструктивным исполнением рабочих органов чистки (щетки, скребки, фрезы) и характером их движения (по замкнутому контуру, возвратно-поступательное, колебательное), ни одно из них в настоящее время не удовлетворяет требованиям эксплуатации и требует дальнейшего совершенствования.

Из патентной и научно-технической информации известно, например, устройство для чистки дверей коксовых печей, которое содержит П-образную несущую раму с держателями, на свободных концах которых подвижно смонтированы вертикальные опорные стойки. На последних в чередующемся порядке и симметрично футеровке двери смонтированы рабочие органы чистки, выполненные в виде скребков для очистки вертикальных участков уплотняющей рамки, боковых поверхностей футеровки и газоотводящих каналов двери коксовой печи. Вертикальные опорные стойки в период рабочего цикла очистки перемещаются из исходного положения в рабочее для очистки газоотводящих каналов и боковых поверхностей футеровки двери. Для обеспечения подвижности опорных стоек относительно несущей рамы устройство снабжено несколькими рассредоточенными по высоте соединительными поводковыми парами с одним или несколькими приводными гидроцилиндрами. Для фиксации опорных стоек с силовым замыканием и несущей рамы в позиции для очистки в устройстве используется одно или несколько блокирующих устройств (см. описание изобретения к ЕР №0295407, кл. С 10 В 43/04, опубл.08.08.90).

Известное устройство обеспечивает очистку вертикальных участков уплотняющей рамки, футеровки и газоотводящих каналов двери, но по своему конструктивному исполнению устройство не позволяет производить очистку верхних и нижних горизонтальных участков уплотняющей рамки и футеровки двери, что также необходимо, особенно нижних участков, где больше всего скапливается смолы.

Известно также устройство для чистки дверей коксовых печей (см. описание изобретения к патенту Японии №5749592, кл. С 10 В 43/04, опубл.22.10.82 г.), которое частично устраняет недостатки вышеописанного устройства. Техническое решение этого устройства наиболее близко к заявляемому изобретению как по сущности, так и по достигаемому результату.

Устройство это содержит вертикальную опорную раму, на которой симметрично ее вертикальной оси смонтированы левая и правая вертикальные направляющие. В указанных направляющих подвижно установлены по одной каретке, которые соединены между собой тяговыми цепями привода, сообщающего им возвратно-поступательное движение. На каждой каретке по ее краям шарнирно установлены в вертикальной плоскости держатели, несущие рабочие органы чистки уплотняющей рамки, а в средней части установлены рабочие органы чистки боковых поверхностей футеровки двери, которые равномерно расположены относительно горизонтальной оси симметрии каретки. На вертикальной опорной раме вверху и внизу установлены копиры, служащие для направления движения рабочих органов чистки уплотняющей рамки по ее контуру на верхнем и нижнем горизонтальных участках.

Однако такое устройство по своему конструктивному исполнению не обеспечивает очистку газоотводящих каналов двери, что необходимо для свободного прохода газов коксования из нижней части печи в ее верхнюю часть для обеспечения равномерного распределения давления в печи, позволяющего сократить выбросы газов через уплотнения двери в окружающее пространство.

Кроме того, это устройство не позволяет качественно очищать радиусные закругления уплотняющей рамки на верхнем и нижнем горизонтальных участках, так как копиры, предназначенные для ориентации рабочих органов чистки относительно очищаемых участков уплотняющей рамки, не обеспечивают строгую ориентацию рабочих органов чистки, особенно на радиусных закруглениях уплотняющей рамки.

Известное устройство помимо вышеизложенного не позволяет также выполнять очистку нижнего горизонтального участка кирпичедержателя двери, где больше всего накапливаются смолистые и графитовые отложения, которые препятствуют надежной установке двери в камеру коксовой печи.

В основу данного изобретения поставлена задача усовершенствовать известное устройство для чистки дверей коксовых печей, в котором путем дополнительной установки средств для очистки газоотводящих каналов и нижнего кирпичедержателя двери, а также обеспечения строгой ориентации рабочих органов чистки относительно уплотняющей рамки и нижнего кирпичедержателя двери достигается эффективная и качественная очистка дверей коксовых печей, и тем самым обеспечивается требуемая эксплуатацией газоплотность дверей коксовых печей.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для чистки дверей коксовых печей, включающем каркас с вертикальными направляющими, по крайней мере две каретки, подвижно установленные в указанных вертикальных направляющих, шарнирно установленные на краях каждой каретки держатели, несущие рабочие органы чистки уплотняющей рамки, два рабочих органа чистки боковых поверхностей футеровки двери, установленные на каждой каретке равномерно относительно ее горизонтальной оси симметрии, и привод для возвратно-поступательного перемещения кареток, содержащий установленную на верхних и нижних звездочках тяговую цепь, соединяющую между собой каретки, согласно изобретению каждая каретка дополнительно снабжена по крайней мере двумя рабочими органами чистки газоотводящих каналов двери, которые установлены между рабочими органами чистки боковых поверхностей футеровки двери, держатели рабочих органов чистки уплотняющей рамки снабжены направляющими элементами, взаимодействующими с наружной стенкой уплотняющей рамки, и оборудованы регулируемыми упорами, установленными на краях каретки для регулирования положения рабочих органов чистки относительно очищаемой поверхности уплотняющей рамки, а в нижней части каркаса между вертикальными направляющими установлена горизонтальная направляющая, в которой подвижно установлена тележка, несущая рабочие органы чистки нижнего кирпичедержателя двери.

В соответствии с изобретением каждый рабочий орган чистки газоотводящих каналов двери выполнен в виде расположенных по горизонтали спаренных плоских держателей, один конец которых шарнирно закреплен на каретке, а другой - снабжен съемными скребками, причем для установки последних в рабочее или исходное положение их держатели примерно в средней части шарнирно соединены с подпружиненной тягой, свободный конец которой подвижно соединен с одним плечом двуплечего рычага, шарнирно закрепленного на каретке, при этом другое плечо рычага снабжено роликом, взаимодействующим при перемещении каретки с копиром, закрепленным на боковой вертикальной стенке каркаса примерно в его средней части.

Рабочий орган чистки нижнего кирпичедержателя двери выполнен в виде съемного U-образного скребка, закрепляемого на основании, которое установлено на тележке посредством шарнирных опор с возможностью плоскопараллельного перемещения в вертикальной плоскости и снабжено пружиной сжатия, установленной на тележке, при этом для возвратно-поступательного перемещения тележки по обе стороны ее на тяговой цепи привода закреплены поводки.

Скребок рабочего органа чистки уплотняющей рамки выполнен в виде усеченной трехгранной пирамиды, две сходящиеся грани которой имеют вогнутые поверхности, образующие с нижним основанием режущие кромки.

Предлагаемое техническое решение устройства обеспечивает эффективную и качественную очистку уплотняющей рамки, газоотводящих каналов и нижнего кирпичедержателя двери коксовой печи, что обеспечивает требуемую условиями эксплуатации газоплотность двери, значительно сокращающую выбросы газов коксования в окружающую среду. Достигается это следующим:

- установкой на каретках рабочих органов чистки газоотводящих каналов двери и конструктивным их исполнением, что позволяет надежно и качественно очищать газоотводящие каналы двери;

- установкой на держателях рабочих органов чистки уплотняющей рамки направляющих элементов, взаимодействующих с наружной стенкой уплотняющей рамки, а на каретках регулируемых упоров, изменяющих положение держателей относительно очищаемой поверхности уплотняющей рамки, и новой формой рабочих органов чистки уплотняющей рамки, что обеспечивает строгую ориентацию рабочих органов чистки относительно очищаемых поверхностей и как следствие повышает качество очистки как вертикальных, так и горизонтальных участков с закруглениями углов уплотняющей рамки;

- установкой в нижней части каркаса устройства между вертикальными направляющими горизонтальных направляющих, в которых посредством тяговой цепи привода, снабженной поводками, подвижно установлена тележка, несущая рабочие органы чистки нижнего кирпичедержателя, что также обеспечивает строгую ориентацию рабочих органов чистки относительно очищаемой поверхности кирпичедержателя и как следствие повышает качество очистки поверхности нижнего кирпичедержателя футеровки двери.

Следовательно, каждый из новых существенных признаков заявляемого изобретения способствует, а вся их совокупность обеспечивает достижение требуемого технического результата, и таким образом решают поставленную задачу.

Сущность изобретения полностью раскрывается на конкретном примере его выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, где:

на фиг.1 изображен общий вид устройства для чистки дверей коксовых печей, вид спереди;

на фиг.2 - то же, разрез А-А на фиг.1;

на фиг.3 - общий вид каретки, установленной в исходном положении, вид спереди с частичными разрезами;

на фиг.4 - общий вид рабочего органа чистки газоотводящих каналов двери, разрез Б-Б на фиг.1;

на фиг.5 - общий вид рабочего органа чистки уплотняющей рамки, разрез В-В на фиг.1;

на фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.4, повернутый на 90°;

на фиг.7 - разрез Д-Д на фиг.5;

на фиг.8 - общий вид рабочего органа чистки нижнего кирпичедержателя, разрез Ж-Ж на фиг 1;

на фиг.9 - скребок рабочего органа чистки уплотняющей рамки, выполненный в аксонометрии.

Устройство для чистки дверей коксовых печей (см. фиг.1 и 2) содержит каркас, выполненный в виде сварной конструкции из двух пар вертикальных направляющих 1 и 2, которые соединены между собой вверху рамой 3, а внизу - горизонтальными направляющими 4, каретки 5 и 6, подвижно установленные в соответствующих направляющих 1 и 2 посредством роликов 7, тележку 8, которая подвижно установлена в горизонтальных направляющих 4 посредством роликов 9 (см. фиг.8), и привод для возвратно-поступательного перемещения кареток 5 и 6 и тележки 8, включающий смонтированные на раме 3 мотор-редуктор 10, приводную 11 и направляющие 12 и 13 звездочки, тяговую цепь 14, огибающую указанные звездочки и соединяющую между собой каретки 5 и 6 в верхней части, и тяговую цепь 15, огибающую звездочки 16 и 17 и соединяющую между собой каретки 5 и 6 в нижней части. На тяговой цепи 15 закреплены поводки 18 и 19, взаимодействующие с тележкой 8 для ее возвратно-поступательного перемещения в горизонтальных направляющих 4.

На каждой каретке 5 и 6 установлены по два рабочих органа чистки уплотняющей рамки 20, боковых вертикальных поверхностей футеровки 21 и газоотводящих каналов 22 двери 23 (см. фиг.1 и 4).

Рабочие органы чистки уплотняющей рамки 20 (см. фиг.3, 5 и 7) выполнены в виде держателей 24, которые посредством осей 25 и подшипников скольжения 26 шарнирно закреплены по краям кареток 5 и 6. На свободных концах держателей 24 закреплены скребки 27 и направляющие элементы 28. Для прижима скребков 27 к очищаемой поверхности уплотняющей рамки 20 на осях 25 установлены пружины кручения 29, взаимодействующие с держателями 24, а для регулировки положения держателей 24 относительно уплотняющей рамки 20 (см. фиг.7) на каретках 5 и б установлены регулируемые болты 30, взаимодействующие с упорами 31, закрепленными на держателях 24. Скребок 27 (см. фиг.9) выполнен в виде усеченной трехгранной пирамиды, две сходящиеся грани 32 и 33 которой имеют вогнутые поверхности, образующие с нижним основанием 34 режущие кромки 35 и 36.

Для чистки вертикальных боковых поверхностей футеровки 21 (см. фиг.1, 2 и 3) на каретках 5 и 6 под углом к горизонтали установлены держатели 37, на которых закреплены съемные V-образной формы скребки 38.

Рабочие органы чистки газоотводящих каналов 22 (см. фиг.3, 4 и 6) выполнены в виде спаренных плоских держателей 39, которые шарнирно закреплены на каретках 5 и 6 в горизонтальной плоскости. На свободных концах держателей 39 закреплены съемные скребки 40 плоской формы. Для установки скребков 40 в рабочее или исходное положение держатели 39 шарнирно соединены с тягой 41, снабженной пружиной сжатия 42, при этом свободный конец тяги 41 подвижно соединен с плечом 43 двуплечего рычага 44, шарнирно установленного на корпусе каретки 6. Другое плечо 45 рычага 44 снабжено роликом 46, взаимодействующим при перемещении каретки 6 с копиром 47 или 48, которые установлены со смещением относительно друг друга и закреплены на соответствующих боковых вертикальных стенках 49 и 50 каркаса.

На тележке 8 (см. фиг.8) установлен рабочий орган чистки нижнего кирпичедержателя 51, который выполнен в виде съемного U-образного скребка 52, закрепляемого на основании 53. Последнее посредством шарнирных опор 54 и 55 закреплено на тележке 8 и подпружинено пружиной сжатия 56, установленной на тележке 8.

Для ориентации двери 23 коксовой печи при ее вводе в устройство для чистки на каркасе (см. фиг.1 и 2) вверху и внизу закреплены направляющие кронштейны 57 и 58 симметрично вертикальной оси 59 устройства, а в средней части каркаса установлены упоры 60, взаимодействующие с опорными роликами 61 двери 23.

Для установки устройства на металлоконструкции обслуживающей машины (коксовыталкиватель или двересъемная машина, которые на чертеже не показаны) на каркасе устройства (см. фиг.2) вверху закреплен кронштейн 62, охватывающий с зазорами балку 63 металлоконструкции обслуживающей машины, а внизу закреплены кронштейн 64, который посредством направляющего стержня 65, пружины сжатия 66 и сферической шайбы 67 установлен на опоре 68, и упорный ролик 69, который установлен во внутренней полости опоры 68, закрепленной на металлоконструкции обслуживающей машины (на чертеже не показана).

Управление работой устройства осуществляется командоаппаратом, контролирующим положения кареток (верхнее, среднее и нижнее), и датчиком положения двери при ее установке в устройство для чистки (указанная аппаратура на чертеже не показана).

Устройство для чистки дверей коксовых печей работает следующим образом.

В исходном положении (см. фиг.1, 2 и 3) каретки 5 и 6 с рабочими органами чистки уплотняющей рамки 20, боковых вертикальных поверхностей футеровки 21 и газоотводящих каналов 22 находятся в среднем положении в вертикальных направляющих 1 и 2, при этом ролики 46 рабочих органов чистки газоотводящих каналов 22 (см. фиг.4 и 6) находятся на копирах 47 и 48, пружины 42 находятся в сжатом состоянии и тяги 40 в исходном положении. Тележка 8 с рабочим органом чистки нижнего кирпичедержателя 51 находится в крайнем левом положении.

Для очистки снятую дверь 23 посредством двересъемного устройства обслуживающей машины (на чертеже не показана) вводят в проем каркаса устройства между вертикальными направляющими 1 и 2. При этом направляющие кронштейны 57 и 58 строго ориентируют очищаемые поверхности 20, 21 и 22 двери 23 относительно соответствующих рабочих органов чистки, направляющие элементы 28, взаимодействуя с наружной стенкой уплотняющей рамки 20, устанавливают держатели 24 в рабочее положение, а скребки 27 на очищаемую поверхность уплотняющей рамки 20 (см. фиг.7). Скребки 38 устанавливаются на вертикальных боковых поверхностях футеровки 21 двери 23. После установки двери 23 в рабочее положение для ее очистки воздействием опорных роликов 61 двери 23 на упоры 60 срабатывает датчик (на чертеже не показан), который дает команду на отключение привода двересъемного устройства (на чертеже не показан) на перемещение двери 23 и включение мотор-редуктора 10. Последний сообщает вращение приводной звездочке 11, которая перемещая тяговую цепь 14 влево, сообщает каретке 5 движение вниз, а каретке 6 - вверх. При перемещении кареток 5 и 6 происходит очистка уплотняющей рамки 20 посредством скребков 27, боковых вертикальных поверхностей футеровки 21 посредством скребков 38 и газоотводящих каналов 22 посредством скребков 40, которые при скатывании роликов 46 с копиров 47 и 48 пружинами сжатия 42, воздействующими на тяги 41 и держатели 39, плавно входят в газоотводящие каналы 22. При достижении кареткой 6 верхнего положения, а кареткой 5 нижнего положения поводки 18, установленные на левом участке тяговой цепи 15, входят в контакт с тележкой 8 и перемещают ее из левого положения в правое, осуществляя при этом очистку скребком 52 нижнего кирпичедержателя 51. Одновременно с этим держатели 24 посредством направляющих элементов 28, взаимодействующих с уплотняющей рамкой 20, поворачиваются вокруг осей 25 в горизонтальное положение и перемещают скребки 27 по радиусным участкам и по верхнему и нижнему горизонтальным участкам уплотняющей рамки 20, осуществляя их очистку. При этом скребки 27 имеют длину хода на 10-15 мм больше средней части горизонтальных участков уплотняющей рамки 20.

При достижении каретками 5 и 6 соответственно нижнего и верхнего положений срабатывает командоаппарат (на чертеже не показан), который переключает мотор-редуктор 10 на обратное вращение приводной звездочки 11, которая перемещает тяговую цепь 14 слева направо и соответственно каретку 5 вверх, а каретку 6 вниз, которые осуществляют аналогичным образом очистку вышеуказанных поверхностей двери 23 посредством рабочих органов чистки. При достижении кареткой 6 нижнего положения поводки 19 входят в контакт с тележкой 8 и перемещают ее из правого положения в левое, осуществляя при этом повторную очистку скребком 52 нижнего кирпичедержателя 51 двери 23.

После выполнения вышеуказанной операции повторно срабатывает командоаппарат (на чертеже не показан) и переключает мотор-редуктор 10 для перемещения кареток 5 и 6 в исходное среднее положение. При достижении каретками 5 и 6 среднего положения ролики 46 наезжают на копиры 47 и 48 и выводят держатели 39 со скребками 40 в исходное положение, а командоаппарат отключает мотор-редуктор 10 и дает команду приводу двересъемного устройства обслуживающей машины (на чертеже не показаны) на перемещение очищенной двери 23 в исходное положение.

При очистке двери очередной обслуживаемой коксовой печи цикл работы устройства повторяется.

Изобретение относится к оборудованию коксовых батарей с горизонтальными камерами коксования и может быть использовано на машинах, обслуживающих коксовую батарею на машинной и коксовой сторонах (коксовыталкиватель, двересъемная машина). Устройство содержит каркас с вертикальными направляющими, по крайней мере, две каретки, подвижно установленные в указанных вертикальных направляющих, шарнирно установленные на краях каждой каретки держатели, несущие рабочие органы чистки уплотняющей рамки, два рабочих органа чистки боковых поверхностей футеровки двери, установленные на каждой каретке равномерно относительно ее горизонтальной оси симметрии, и привод для возвратно-поступательного перемещения кареток, содержащий установленную на верхних и нижних звездочках тяговую цепь, соединяющую между собой каретки, при этом каждая каретка дополнительно снабжена, по крайней мере, двумя рабочими органами чистки газоотводящих каналов двери, которые установлены между рабочими органами чистки боковых поверхностей футеровки двери, держатели рабочих органов чистки уплотняющей рамки снабжены направляющими элементами, взаимодействующими с наружной стенкой уплотняющей рамки, и оборудованы регулируемыми упорами, установленными на краях каретки для регулирования положения рабочих органов чистки относительно очищаемой поверхности уплотняющей рамки, а в нижней части каркаса между вертикальными направляющими установлена горизонтальная направляющая, в которой подвижно установлена тележка, несущая рабочие органы чистки нижнего кирпичедержателя двери. Изобретение позволяет усовершенствовать устройство для чистки дверей коксовых печей, в котором достигается эффективная и качественная очистка дверей и обеспечивается требуемая эксплуатацией газоплотность дверей коксовых печей. 3 з.п. ф-лы., 9 ил.

1. Устройство для чистки дверей коксовых печей, включающее каркас с вертикальными направляющими, по крайней мере две каретки, подвижно установленные в указанных вертикальных направляющих, шарнирно установленные на краях каждой каретки держатели, несущие рабочие органы чистки уплотняющей рамки, два рабочих органа чистки боковых поверхностей футеровки двери, установленные на каждой каретке равномерно относительно ее горизонтальной оси симметрии, и привод для возвратно-поступательного перемещения кареток, содержащий установленную на верхних и нижних звездочках тяговую цепь, соединяющую между собой каретки, отличающееся тем, что каждая каретка дополнительно снабжена по крайней мере двумя рабочими органами чистки газоотводящих каналов двери, которые установлены между рабочими органами чистки боковых поверхностей футеровки двери, держатели рабочих органов чистки уплотняющей рамки снабжены направляющими элементами, взаимодействующими с наружной стенкой уплотняющей рамки, и оборудованы регулируемыми упорами, установленными на краях каретки для регулирования положения рабочих органов чистки относительно очищаемой поверхности уплотняющей рамки, а в нижней части каркаса между вертикальными направляющими установлена горизонтальная направляющая, в которой подвижно установлена тележка, несущая рабочие органы чистки нижнего кирпичедержателя двери.2. Устройство для чистки дверей коксовых печей по п.1, отличающееся тем, что каждый рабочий орган чистки газоотводящих каналов двери выполнен в виде расположенных по горизонтали спаренных плоских держателей, один конец которых шарнирно закреплен на каретке, а другой снабжен съемными скребками, причем для установки последних в рабочее или исходное положение их держатели примерно в средней части шарнирно соединены с подпружиненной тягой, свободный конец которой подвижно соединен с одним плечом двуплечего рычага, шарнирно закрепленного на каретке, при этом другое плечо рычага снабжено роликом, взаимодействующим при перемещении каретки с копиром, закрепленным на боковой вертикальной стенке каркаса примерно в его средней части.3. Устройство для чистки дверей коксовых печей по п.1, отличающееся тем, что рабочий орган чистки нижнего кирпичедержателя двери выполнен в виде съемного U-образного скребка, закрепляемого на основании, которое установлено на тележке посредством шарнирных опор с возможностью плоскопараллельного перемещения в вертикальной плоскости и снабжено пружиной сжатия, установленной на тележке, при этом для возвратно-поступательного перемещения тележки по обе стороны ее на тяговой цепи привода закреплены поводки.4. Устройство для чистки дверей коксовых печей по п.1, отличающееся тем, что скребок рабочего органа чистки уплотняющей рамки выполнен в виде усеченной трехгранной пирамиды, две сходящиеся грани которой имеют вогнутые поверхности, образующие с нижним основанием режущие кромки.