Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству загрузки шахтной печи. Изобретение относится, в частности, к системе охлаждения устройства загрузки шахтной печи, прежде всего доменной печи, которое имеет корпус, установленный на крышке печи, подвешенный в корпусе ротор, который имеет возможность вращения относительно корпуса, загрузочный лоток, подвешенный к подвешенному в корпусе ротору, и по меньшей мере один контур охлаждения, расположенный на подвешенном в корпусе роторе с подвешенным к нему лотком.
Уровень техники
В 1978 г. компания Paul Wurth S.A. предложила подобное устройство загрузки, которое подробно описано в патенте US 4273492. Подвешенный в корпусе ротор этого устройства загрузки имеет нижний, окружающий идущий к загрузочному лотку канал защитный экран, изолирующий расположенный в корпусе механизм привода ротора и лотка от воздействия поднимающегося из шахтной печи потока тепла. Экран имеет контур охлаждения, охлаждающая жидкость в который подается через кольцевое вращающееся соединение. Кольцевое вращающееся соединение состоит из вращающегося кольца и неподвижного кольца. Вращающееся кольцо выходит из корпуса наружу и является продолжением подвешенного в корпусе ротора и образует с ним одно целое. Неподвижное кольцо крепится к корпусу, и через него с зазором проходит вращающееся кольцо. Вращающееся кольцо центрируется в неподвижном кольце с помощью двух цилиндрических подшипников качения. В неподвижном кольце выполнены две расположенные друг над другом кольцевые канавки, обращенные к внешней цилиндрической поверхности вращающегося кольца. На внешней цилиндрической поверхности вращающегося кольца напротив канавок неподвижного кольца расположены отверстия, образующие соединительные каналы контура охлаждения ротора. В неподвижном кольце по обе стороны от каждой канавки расположены уплотнения, которые прижимаются к внешней цилиндрической поверхности вращающегося кольца и препятствуют просачиванию охлаждающей жидкости через зазор между вращающимся кольцом и неподвижным кольцом. На практике оказалось, что вращающееся соединение такого типа по существу не пригодно для использования в шахтных печах. Очевидно, что во избежание просачивания охлаждающей жидкости внутрь корпуса устройства загрузки очень важно исключить возможность просачивания жидкости через зазор между вращающимся кольцом и неподвижным кольцом, однако в шахтных печах используемые для этого мягкие уплотнения, прижатые к очень горячему вращающемуся кольцу, быстро теряют свои свойства и фактически имеют очень небольшой срок службы. Происходящее в условиях меняющихся температур тепловое расширение деталей устройства загрузки сопровождается значительным изменением радиального зазора между вращающимся кольцом и неподвижным кольцом и снижением срока службы уплотнений, а в ряде случаев приводит к заклиниванию и появлению задиров во вращающемся соединении и его полному выходу из строя. Необходимо также отметить, что срок службы вращающегося соединения сокращается и из-за резких ударов, которые неизбежно воспринимаются загрузочным лотком, подвешенным к вращающемуся в корпусе ротору. Следует также учитывать и очень большой диаметр вращающегося соединения и его уплотнений, которые создают значительный момент трения и существенно увеличивают мощность, необходимую для перемещения лотка. В заключение следует отметить, что из-за всех своих многочисленных недостатков вращающееся соединение, предложенное в патенте US 4273492, фактически непригодно для охлаждения устройства загрузки шахтной печи с подвешенным в корпусе ротором и подвешенным к нему загрузочным лотком.
Для устранения этих недостатков в 1982 г. компания Paul Wurth S.A. предложила устройство для охлаждения устройства загрузки шахтной печи без всяких мягких уплотнений. Такое охлаждающее устройство, подробно описанное в патенте US 4526536, может широко использоваться в самых разных системах загрузки шахтных печей. Отличительной особенностью этого устройства является наличие в нем верхнего установленного на верхней втулке подвешенного в корпусе ротора кольцевого резервуара, в который охлаждающая вода попадает под действием собственного веса. В корпусе устройства загрузки имеется контур водяного охлаждения с одним или несколькими расположенными над резервуаром отверстиями для прохода охлаждающей воды под действием собственного веса внутрь резервуара, который вращается вместе с подвешенным в корпусе ротором. Верхний резервуар с охлаждающей водой соединен с несколькими змеевиками, закрепленными на подвешенном в корпусе роторе. Эти змеевики имеют сливные трубы для слива воды в нижний кольцевой резервуар, неподвижно закрепленный на днище корпуса. В выполненной таким образом системе охлаждения вода под действием собственного веса сначала из неподвижного источника воды попадает в верхний кольцевой резервуар подвешенного в корпусе устройства загрузки ротора, а затем сливается в неподвижный кольцевой резервуар, из которого она вытекает наружу из корпуса устройства загрузки. Установленные в двух кольцевых резервуарах регуляторы уровня позволяют контролировать циркуляцию охлаждающей воды в такой системе охлаждения. Уровень воды в верхнем резервуаре постоянно поддерживают на отметке между минимальным и максимальным уровнем. Если уровень воды становится меньше минимального, подачу воды в резервуар увеличивают до уровня, необходимого для нормальной работы змеевиков. Если уровень воды превышает максимальную отметку, подачу воды в резервуар уменьшают во избежание его переполнения.
Первый недостаток предложенной в 1982 г. системы охлаждения устройства загрузки шахтной печи заключается в том, что напор, под действием которого вода проходит через все контуры охлаждения, существенным образом ограничен разницей высот верхнего и нижнего резервуаров для сбора воды. При ограниченном напоре подвешенный в корпусе ротор должен иметь охлаждающие контуры с низкими гидравлическими потерями, что требует увеличения их размеров и/или определенным образом влияет на эффективность охлаждения. В такой системе, в частности, из-за низкой скорости циркуляции охлаждающей воды всегда существует опасность местного перегрева. Второй недостаток системы охлаждения, предложенной в 1982 г., заключается в том, что выходящие из доменной печи газы воздействуют на охлаждающую воду, которая находится в верхнем кольцевом резервуаре. Содержащаяся в большом количестве в доменных газах пыль неизбежно попадает в охлаждающую воду. Загрязняющая воду доменная пыль попадает из верхнего кольцевого резервуара в охлаждающие змеевики и забивает их. Воздействующие на охлаждающую воду доменные газы, кроме того, подкисляют ее и являются причиной преждевременной коррозии всей системы охлаждения.
Для увеличения расхода охлаждающей воды в системе охлаждения в патенте DE 3342572 было предложено использовать дополнительный насос, установленный на подвешенном в корпусе роторе. Привод такого насоса осуществляется механизмом, который преобразует вращение подвешенного в корпусе ротора во вращение приводного вала насоса. Очевидно, что такой дополнительный насос работает только во время вращения ротора, а, кроме того, крайне чувствителен к попаданию в него проходящей через змеевики грязи, содержащейся в охлаждающей воде.
В заявке WO 99/28510 предложен способ охлаждения устройства загрузки описанного выше типа с вращающимся соединением. В отличие от общепринятого мнения в этой заявке вообще не ставится цель сделать вращающееся соединение полностью герметичным, как это требуется, например, согласно патенту US 4273492, или избежать возможной утечки охлаждающей воды наружу с помощью системы контроля уровня воды, предусмотренной в системе охлаждения, предложенной в патенте US 4526536. Вместо этого в этой заявке предлагается такой способ подачи охлаждающей жидкости во вращающееся соединение, в котором охлаждающая жидкость проходит в кольцевую щель между вращающимся и неподвижным элементами соединения и образует гидравлический затвор, препятствующий попаданию пыли внутрь вращающегося соединения. Протекающая через вращающееся соединение охлаждающая жидкость собирается в корпусе и сливается из него, минуя контур охлаждения. Тем самым исключается попадание грязи в контур охлаждения и устраняется опасность его забивания.
В заявке WO 99/28510 предложено несколько вариантов выполнения вращающегося кольцевого соединения. В первом варианте неподвижная часть соединения представляет собой регулируемое кольцо, которое с зазором расположено в кольцевом канале несущего лоток ротора и отделено от каждой цилиндрической стенки кольцевого канала в радиальном направлении узкой кольцевой щелью. Для уменьшения утечек жидкости через эти две кольцевые щели в заявке WO 99/28510 предлагается установить в каждой кольцевой щели одну или несколько мягких манжет с уплотняющими кромками или выполнить каждую кольцевую щель в виде лабиринтного уплотнения. Одним из недостатков такого решения является необходимость очень точной обработки кольцевого канала ротора подвески лотка и соответствующее увеличение стоимости ротора. Кроме того, кольцо, которое расположено в кольцевом канале ротора, также должно быть изготовлено с очень высокой точностью. При этом эффективность предлагаемого в этой заявке способа охлаждения устройства загрузки существенно зависит от погрешностей центровки вращающегося в корпусе с подвешенным к нему лотком ротора, подверженного воздействию резких ударов. Другой недостаток такого решения связан с проблемой ремонта поврежденного канала ротора и необходимостью демонтажа всего ротора. В другом варианте неподвижная часть вращающегося соединения выполнена в виде неподвижного кольца, которое в осевом направлении упирается через два уплотнения в кольцо, установленное в кольцевом канале вращающегося в корпусе ротора с подвешенным к нему лотком. Такое неподвижное кольцо может со скольжением перемещаться в вертикальном направлении и должно с определенным усилием прижиматься к кольцу, расположенному в кольцевом канале ротора. Эффективность этого варианта существенно зависит от изменения плоскости вращения несущего подвешенный к нему загрузочный лоток ротора. Изменения плоскости вращения ротора практически избежать невозможно из-за несимметричного относительно оси вращения распределения нагрузки, которая действует на расположенный в корпусе подшипник, несущий ротор подвески загрузочного лотка, и которая меняется при изменении углового положения лотка.
В заключение необходимо отметить, что несмотря на более чем двадцатилетний срок с момента опубликования патента US 4273492 в настоящее время все еще не существует удовлетворительного решения проблемы подачи охлаждающей жидкости под определенным избыточным давлением к вращающимся элементам устройства загрузки шахтной печи.
Задача изобретения
Указанную задачу позволяет решить устройство загрузки, представленное в первом пункте формулы изобретения.
Краткое изложение сущности изобретения
Прежде всего следует отметить, что в настоящем изобретении предлагается устройство загрузки, выполненное по типу устройств, в которых имеется установленный на крышке шахтной печи корпус, подвешенный в корпусе ротор, несущий подвешенный к нему загрузочный лоток и по меньшей мере один расположенный на роторе с подвешенным к нему лотком контур охлаждения. Охлаждающую жидкость подают в контур охлаждения через вращающееся кольцевое соединение, выполненное по типу соединений, в которых имеется расположенное в корпусе неподвижное кольцо, вращающееся кольцо, вращающееся вместе с подвешенным в корпусе ротором, и подшипник, расположенный между неподвижным кольцом и вращающимся кольцом. В таком вращающемся соединении между неподвижным и вращающимся кольцами имеется цилиндрический зазор с одной или несколькими кольцевыми канавками для прохода находящейся под избыточным давлением охлаждающей жидкости из одного кольца в другое. Прохождение охлаждающей жидкости из вращающегося кольца в ротор с подвешенным к нему загрузочным лотком осуществляется через соответствующие соединительные устройства, расположенные между вращающимся кольцом и ротором. Предлагаемое в изобретении устройство обладает целым рядом перечисленных ниже отличительных особенностей. Вращающееся кольцевое соединение расположено в образованной внутри ротора кольцевой полости, в которой собираются утечки охлаждающей жидкости. Опорой вращающегося кольца служит только неподвижное кольцо, с которым оно связано через соответствующий подшипник. Плавающее на неподвижном кольце вращающееся кольцо механически соединяется с вращающимся в корпусе ротором соединительным устройством избирательного действия, которое передает на вращающееся кольцо со стороны ротора только момент вращения и не передает никаких других действующих на ротор усилий. Соединительное устройство для прохода охлаждающей жидкости между вращающимся кольцом и ротором имеет трубчатый элемент и образует нежесткое соединение вращающегося кольца с подвешенным в корпусе ротором и подвешенным к нему загрузочным лотком. Необходимо отметить, что предлагаемое в настоящем изобретении устройство с такими отличительными признаками является по существу первым за последние двадцать лет устройством, позволяющим полностью решить проблему подачи охлаждающей жидкости под избыточным давлением через вращающееся соединение в контур охлаждения ротора с подвешенным к нему лотком, вращающимся в корпусе устройства загрузки шахтной печи. Предлагаемое в изобретении решение полностью решает проблемы, связанные с утечкой охлаждающей жидкости или повышенным трением, а также проблемы долговечности уплотнений, разного теплового расширения или возможного заедания вращающегося соединения. Вращающееся соединение предлагаемого в изобретении устройства загрузки не подвержено воздействию резких ударов, которые неизбежно воспринимаются вращающимся в корпусе ротором и подвешенным к нему загрузочным лотком. Предлагаемое в изобретении решение снимает проблемы, связанные с неточностью центровки и изменениями плоскости вращения вращающегося в корпусе ротора с подвешенным к нему загрузочным лотком. Вращающееся соединение предлагаемого в изобретении устройства загрузки не требует специальной дорогостоящей обработки, и его также можно легко заменить, не снимая расположенного в корпусе ротора с подвешенным к нему загрузочным лотком.
Необходимо также отметить, что предлагаемое в изобретении решение позволяет создать расположенный на вращающемся в корпусе роторе с подвешенным к нему загрузочным лотком контур охлаждения, который можно легко встроить в замкнутую систему охлаждения. Для этого в цилиндрическом зазоре вращающегося соединения достаточно выполнить первую кольцевую канавку для прохода охлаждающей жидкости из неподвижного кольца во вращающееся кольцо и вторую кольцевую канавку для прохода охлаждающей жидкости из вращающегося кольца в неподвижное кольцо. Наличие двух таких кольцевых канавок обеспечивает возможность прохода охлаждающей жидкости через вращающееся соединение в обратном и прямом направлении.
В другом варианте контур или контуры охлаждения могут иметь одну или несколько открытых сливных труб. В этом случае в корпусе устройства загрузки целесообразно предусмотреть неподвижную кольцевую полость для сбора утечек охлаждающей жидкости по сливным трубам при вращении ротора. Для контролируемого слива охлаждающей жидкости из корпуса наружу используются соответствующие сливные устройства, связанные с неподвижной кольцевой полостью.
Сливные устройства предпочтительно соединить с полостью для сбора утечек охлаждающей жидкости и использовать для контролируемого слива собирающейся в этой полости охлаждающейся жидкости наружу из корпуса устройства загрузки.
В предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства загрузки неподвижное кольцо вращающегося соединения имеет круглый фланец, которым оно крепится к корпусу. В этом варианте верхние края стенок расположенной внутри ротора кольцевой полости для сбора утечек охлаждающей жидкости из вращающегося соединения образуют вместе с фланцем неподвижного кольца лабиринтное уплотнение, ограничивающее утечки охлаждающей жидкости из внутренней кольцевой полости ротора. Такое решение позволяет сравнительно просто изолировать полость, в которой расположено вращающееся соединение, от остальной части корпуса.
Предлагаемое в изобретении соединительное устройство, через которое вращающееся кольцо вращающегося соединения соединяется с ротором, предпочтительно содержит один или нескольких упруго сжимаемых в осевом направлении соединительных элементов, которые закреплены на вращающемся кольце и имеют соединительную головку. Соединительная головка упирается в седло, которое расположено в той же кольцевой полости для сбора утечек охлаждающей жидкости, в которой расположено само вращающееся соединение. Очевидно, что такое решение существенно облегчает сборку и установку на место вращающегося соединения и его разборку и извлечение из корпуса устройства загрузки.
Описанное выше устройство, механически соединяющее между собой вращающееся кольцо вращающегося соединения и подвешенный в корпусе ротор, содержит в одном из вариантов осуществления изобретения простой радиальный поперечный стержень, расположенный в предназначенной для сбора утечек охлаждающей жидкости кольцевой полости ротора, и выполненный во вращающемся кольце паз. Радиальный поперечный стержень входит в паз вращающегося кольца и механически соединяет между собой подвешенный в корпусе ротор с вращающимся кольцом вращающегося соединения.
Устройство, соединяющее между собой вращающееся кольцо вращающегося соединения и подвешенный в корпусе ротор, целесообразно соединить еще с одной кольцевой полостью, расположенной под кольцевой полостью, в которой собираются утечки охлаждающей жидкости. Такую полость, расположенную под полостью с вращающимся соединением, можно в свою очередь соединить с расположенными на подвешенном в корпусе роторе контурами охлаждения.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения в цилиндрическом зазоре вращающегося соединения между кольцевой канавкой и подшипником или между двумя соседними кольцевыми канавками установлены спаренные уплотнения, состоящие из двух расположенных на некотором расстоянии друг от друга в осевом направлении уплотнительных колец. Между двумя уплотнительными кольцами каждой пары уплотнений в цилиндрическом зазоре между кольцами вращающегося соединения расположены сливные отверстия, через которые охлаждающая жидкость сливается в кольцевую полость, предназначенную для сбора утечек охлаждающей жидкости.
Краткое описание чертежей
Другие отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения более подробно рассмотрены ниже на примере нескольких предпочтительных вариантов его осуществления со ссылками на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - поперечный разрез предлагаемого в изобретении устройства загрузки шахтной печи, выполненного по первому варианту,
на фиг.2 - поперечный разрез вращающегося кольцевого соединения показанного на фиг.1 устройства загрузки шахтной печи,
на фиг.3 - другой поперечный разрез вращающегося кольцевого соединения показанного на фиг.1 устройства загрузки шахтной печи;
на фиг.4 - еще один поперечный разрез вращающегося кольцевого соединения показанного на фиг.1 устройства загрузки шахтной печи;
на фиг.5 - поперечное сечение плоскостью 5-5 по фиг.4 и
на фиг.6 - поперечный разрез предлагаемого в изобретении устройства загрузки шахтной печи, выполненного по второму варианту.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения
На всех чертежах все конструктивно и/или функционально одинаковые элементы обозначены одними и теми же позициями.
Схематично показанное на фиг.1 устройство загрузки с вращающимся лотком 10 монтируется на корпусе шахтной, в частности доменной, печи.
Такое устройство загрузки имеет корпус 12 с расположенным в нижней части круглым фланцем 14, верхней несущей стенкой 16 и боковой стенкой 18. Круглый фланец 14 предназначен для герметичного соединения корпуса 12 устройства загрузки с соответствующим фланцем (не показан) корпуса шахтной печи. Верхняя несущая стенка 16 соединяется с нижней стенкой корпуса или разгрузочного люка загрузочного бункера (не показан). Боковая стенка 18 корпуса герметично соединяет нижний фланец 14 корпуса с его верхней несущей стенкой 16. В центральном отверстии верхней несущей стенки 16 расположена неподвижная питающая втулка 20, которая крепится к верхней несущей стенке круглым фланцем 22. Неподвижная питающая втулка 20 образует внутри корпуса 12 питающий канал 24 для прохода загружаемого в шахтную печь материала. Питающий канал 24 имеет центральную ось 26, которая обычно совпадает с центральной осью шахтной печи.
Внутри корпуса 12 расположен вращающийся ротор 28, к которому подвешен лоток 10. Верхний конец ротора 28, который выполнен в виде несущей втулки 30 с расположенной внутри нее питающей втулкой 20, соединен с корпусом 12 через шарикоподшипник 32 большого диаметра. Нижний конец ротора 28 образует в центральном отверстии нижнего фланца 14 корпуса 12 устройства загрузки экран 34. На нижнем конце ротора расположены также подшипники 36 подвески загрузочного лотка 10.
Ротор 28 вместе с подвешенным к нему загрузочным лотком 10 приводится во вращение вокруг оси 26 двигателем (не показан), соединенным зубчатой передачей с зубчатым колесом 38, закрепленным на несущей втулке 30 ротора. Лоток 10, кроме того, обычно имеет поворотное устройство (не показано), которое обеспечивает возможность изменения угла наклона лотка при его повороте в подшипниках 36 подвески вокруг оси 40, перпендикулярной оси 26 вращения ротора (на фиг.1 ось 40 проходит перпендикулярно плоскости чертежа).
Экран 34 для его защиты от воздействия нагретых до высокой температуры доменных газов и для снижения количества тепла, которое передается через экран внутрь корпуса 12 устройства загрузки, оборудован несколькими контурами 421, 422, 423 и 424 охлаждения, через которые циркулирует охлаждающая жидкость, в частности вода. Эти контуры охлаждения выполнены в виде образующих охлаждающие каналы направляющих перегородок или трубок, через которые по определенному пути вдоль стенок экрана 34 проходит охлаждающая экран вода. Охлаждающие каналы соединены с распределителем охлаждающей жидкости вращающимся кольцевым соединением, обозначенным на чертежах позицией 44. Вращающееся кольцевое соединение расположено внутри корпуса 12 в кольцевой полости 46 для сбора утечек охлаждающей жидкости, образованной верхним краем втулки 30 подвешенного в корпусе ротора 28. На фиг.2 показаны два верхних края 48, 50 стенок кольцевой полости 46 для сбора утечек охлаждающей жидкости, образующие вместе с круглым фланцем 22 лабиринтные уплотнения 52, 54. При наличии таких уплотнений внутри корпуса 12 образуется практически отдельная полость 56, расположенное в которой кольцевое вращающееся соединение 44 надежно защищено от воздействия дыма, попадающего внутрь корпуса 12. Для более надежной защиты вращающегося соединения от воздействия доменного дыма в эту отдельную полость 56 можно подавать чистый газ, создающий в ней определенное избыточное давление (превышающее давление в печи).
Ниже со ссылкой на фиг.2-5 более подробно рассмотрена конструкция вращающегося кольцевого соединения 44. Следует отметить, что на фиг.2-4 показаны поперечные разрезы изображенного на фиг.1 вращающегося кольцевого соединения 44 разными плоскостями, в которых, в частности, расположены:
- канал для прохода охлаждающей жидкости через вращающееся кольцевое соединение 44 в подвешенный в корпусе устройства загрузки ротор 28 с подвешенным к нему загрузочным лотком (фиг.2),
- канал для обратного прохода охлаждающей жидкости из ротора подвески лотка через вращающееся кольцевое соединение 44 (фиг.3) и
- детали механического соединения вращающегося кольцевого соединения 44 с ротором подвески лотка, схема смазки и элементы системы уплотнения и ограничения утечек охлаждающей жидкости (фиг.4).
Вначале со ссылкой на фиг.4 более подробно описана вся конструкция предлагаемого в изобретении вращающегося кольцевого соединения 44. Это вращающееся кольцевое соединение состоит из неподвижного кольца 60, которое снизу крепится болтами к фланцу 22, и вращающегося кольца 62, которое с некоторым радиальным зазором установлено на неподвижном кольце 60. Необходимо отметить, что вращающееся кольцо 62 удерживается в соответствующем положении только неподвижным кольцом 60 с помощью шарикоподшипника 64. Вращающееся кольцо 62 и ротор 28 подвески загрузочного лотка не соединены друг с другом жесткой связью, а для их соединения имеется соединительное устройство избирательного действия, которое во время вращения ротора 28 приводит во вращение вращающееся кольцо 62, но одновременно не передает на него другие перемещения ротора. Один из конкретных вариантов выполнения конструкции такого соединительного устройства показан на фиг.4 и 5. В данном случае соединительное устройство избирательного действия выполнено в виде поперечного радиального стержня 65, который расположен в кольцевой полости 46 для сбора утечек охлаждающей жидкости и проходит через паз 66 вращающегося кольца 62 расположенного в кольцевой полости 46 вращающегося кольцевого соединения 44. Очевидно, что поперечный радиальный стержень 65, который проходит через вырез 66, передает вращающемуся кольцу 62 вращение ротора 28 подвески загрузочного лотка и одновременно допускает возможность их относительного перемещения и в вертикальном, и в радиальном направлениях. Такое соединение неподвижного и вращающегося кольца делает предлагаемое в изобретении вращающееся кольцевое соединение 44 фактически нечувствительным к тепловым расширениям, ударам, вибрациям и погрешностям установки ротора 28 подвески загрузочного лотка. Следует отметить, что позицией 68 на чертежах обозначена система принудительной смазки подшипника 64. Избыток смазки сливается через расположенную под подшипником сливную трубку 69 в питающий канал 24, через который проходит загружаемый в печь материал.
Далее со ссылкой на фиг.2 более подробно поясняется, каким образом через вращающееся кольцевое соединение 44 охлаждающая жидкость проходит к ротору 28 подвески загрузочного лотка. Позицией 70 на фиг.2 обозначен соединительный патрубок, через который в соединительное устройство под избыточным давлением подается охлаждающая жидкость. Соединительный патрубок 70 через выполненный в неподвижном кольце 60 внутренний канал 72 соединен с кольцевой канавкой 74, выполненной на внутренней цилиндрической поверхности 76 неподвижного кольца 60. Вращающееся кольцо 62 имеет внутренний канал 78, который соединяется с выполненным на внешней цилиндрической поверхности 82 вращающегося кольца 62 отверстием 80, расположенным напротив кольцевой канавки 74 неподвижного кольца. Внутренний канал 78 проходит к соединительному устройству 84, расположенному на нижнем торце вращающегося кольца 62.
В выполненном таким образом вращающемся кольцевом соединении охлаждающая жидкость, которая под избыточным давлением подается в патрубок 70, проходит через канал 72 неподвижного кольца 60 в кольцевую канавку 74, из которой она, пересекая образованный двумя цилиндрическими поверхностями 76, 82 цилиндрический зазор, попадает в первое отверстие 80 вращающегося кольца 62, из которого по внутреннему каналу 78 проходит к соединительному устройству 84.
Предлагаемое в изобретении соединительное устройство 84 выполнено в виде осевого выступа, расположенного, как показано на фиг.2, на нижнем торце вращающегося кольца 62. В состав этого устройства входит податливый в поперечном направлении и сжимаемый в осевом направлении трубчатый элемент 100, один из концов которого крепится к нижнему торцу вращающегося кольца 62. На другом конце трубчатого элемента расположена соединительная головка 102. Трубчатый элемент 100 состоит из сильфона 104, расположенного внутри цилиндрической (винтовой) пружины 106 сжатия. Соединительная головка 102 связана с седлом 108, которое закреплено на нижней стенке кольцевой полости 46 для сбора утечек охлаждающей жидкости и в которое она упирается, когда в этой полости находится вращающееся кольцевое соединение 44. Соединительная головка 102 прижимается к седлу 108 пружиной 106 сжатия с усилием, достаточным для деформации уплотнительного кольца 110, которое расположено либо на выпуклой сферической рабочей поверхности 111 головки, либо на вогнутой конической рабочей поверхности 112 седла и герметичного уплотнения стыка между седлом и головкой. Остается отметить, что седло 108 предлагаемого в изобретении соединительного устройства можно также закрепить и на вращающемся кольце 62. В этом случае соединительное устройство 84 должно быть выполнено в виде осевого выступа, расположенного на нижней стенке кольцевой полости 46 для сбора утечек охлаждающей жидкости. Кроме того, соединительную головку 102 можно выполнить с вогнутой конической рабочей поверхностью, а седло - с выпуклой сферической рабочей поверхностью, обеспечивающей вместе с вогнутой рабочей поверхностью головки надежное уплотнение соединительного устройства, в том числе и без применения уплотнительного кольца.
Проходящая через первое соединительное устройство 84 охлаждающая жидкость под избыточным давлением через седло 108 попадает в первый кольцевой коллектор 114 ротора подвески загрузочного лотка. Кольцевой коллектор 114 расположен внутри ротора непосредственно под кольцевой полостью 56. Расположенные на роторе 28 контуры 421, 422, 423 и 424 охлаждения соединяются с кольцевым коллектором 114 соответствующими трубами. На фиг.1 в качестве примера показана одна такая труба 118, соединяющая коллектор охлаждающей жидкости с одним из контуров охлаждения, например с контуром 421.
Как показано на фиг.1, протекающая через контур 421 охлаждения охлаждающая жидкость по трубе 118 попадает во второй кольцевой коллектор 120, расположенный непосредственно под первым кольцевым коллектором 114.
Ниже со ссылкой на фиг.3 более подробно описано, каким образом нагретая в контуре охлаждения охлаждающая жидкость проходит в обратном направлении через вращающееся кольцевое соединение 44. Нагретая во всех контурах 421, 422, 423 и 424 охлаждения охлаждающая жидкость собирается во втором кольцевом коллекторе 120. Второй кольцевой коллектор соединен с внутренним отверстием 78' вращающегося кольца 62 соединительным устройством, состоящим из трубчатого элемента 84' и седла 108', которые выполнены аналогично описанным выше трубчатому элементу 84 и седлу 108. Из отверстия 78' охлаждающая жидкость в обратном направлении проходит через отверстие 80' и зазор между цилиндрическими поверхностями 76, 82 во вторую кольцевую канавку 74', выполненную на внешней цилиндрической поверхности 76 неподвижного кольца 60. В неподвижном кольце выполнено внутреннее отверстие 72', соединенное с неподвижным патрубком 70' и трубой, по которой охлаждающая жидкость возвращается обратно в соответствующую емкость.
На фиг.4 более подробно показано, каким образом осуществляется уплотнение предлагаемого в изобретении вращающегося кольцевого соединения. Следует прежде всего отметить, что предотвратить заклинивание колец вращающегося кольцевого соединения можно только при достаточно большом зазоре между его неподвижным кольцом 60 и вращающимся кольцом 62. Увеличение зазора между кольцами вращающегося соединения соответственно увеличивает утечку охлаждающей жидкости в осевом направлении между прилегающими друг к другу цилиндрическими поверхностями 76 и 82 колец, для ограничения которой в предлагаемом в изобретении устройстве предназначены соответствующие уплотнения (уплотнительные кольца) и сливные отверстия. В предлагаемом в изобретении устройстве первая пара таких уплотнительных колец 121', 121", герметично уплотняющих щель между цилиндрическими поверхностями 76 и 82 колец, расположена между первой канавкой 74 и подшипником 64. В осевом направлении эти два уплотнительных кольца 121', 121" находятся на некотором расстоянии друг от друга, и на расположенном между ними участке 122 зазора между прилегающими друг к другу цилиндрическими поверхностями 76, 82 колец в неподвижном кольце выполнено сливное отверстие 124, через которое попадающая в зазор между кольцами охлаждающая жидкость сливается в предназначенную для сбора утечек охлаждающей жидкости кольцевую полость 46. Охлаждающая жидкость не попадает в подшипник 64, поскольку давление в системе смазки подшипника больше давления охлаждающей жидкости на участке 122 зазора между прилегающими друг к другу цилиндрическими поверхностями 76, 82 колец. Вторая пара уплотнительных колец 126', 126" расположена в зазоре между цилиндрическими поверхностями 76, 82 колец между первой канавкой 74 и второй канавкой 74'. На расположенном между уплотнительными кольцами 126', 126" участке 128 зазора между прилегающими друг к другу цилиндрическими поверхностями 76, 82 колец в неподвижном кольце выполнено сливное отверстие 130, через которое попадающая в зазор между кольцами охлаждающая жидкость сливается в предназначенную для сбора утечек охлаждающей жидкости кольцевую полость 46. Поскольку давление на участке 128 зазора между прилегающими друг к другу цилиндрическими поверхностями 76, 82 колец меньше давления во второй канавке 74', охлаждающая жидкость не может попасть через зазор между цилиндрическими поверхностями 76, 82 колец из первой канавки 74, через которую охлаждающая жидкость подается в систему охлаждения, во вторую канавку 74', через которую охлаждающая жидкость сливается из системы охлаждения под давлением, которое существенно меньше давления в первой канавке. Еще одно уплотнительное кольцо 132 расположено в зазоре между прилегающими друг к другу цилиндрическими поверхностями 76, 82 колец под второй канавкой 74'. Протекающая через уплотнение 132 охлаждающая жидкость сливается через зазор между прилегающими друг к другу цилиндрическими поверхностями 76, 82 колец в предназначенную для сбора утечек охлаждающей жидкости кольцевую полость 46. В предлагаемом в изобретении устройстве все уплотнительные кольца 121', 121", 126', 126" и 132 постоянно эффективно охлаждаются и смазываются и поэтому имеют достаточно большой срок службы, а также полностью исключают возможность заклинивания вращающегося соединения. Предлагаемое в изобретении решение позволяет также существенно снизить мощность, которая расходуется на вращение вращающегося кольца 60 внутри неподвижного кольца 62.
Позицией 134 на чертежах обозначена сливная труба, предназначенная для слива утечек охлаждающей жидкости, которая собирается в кольцевой полости 46. Показанная на фиг.1 сливная труба 134 соединена с неподвижной кольцевой полостью 136, расположенной на днище корпуса 12. При вращении ротора подвески загрузочного лотка охлаждающая жидкость сливается через конец трубы 134 в неподвижную кольцевую полость 136. Необходимо подчеркнуть, что неподвижная кольцевая полость 136 имеет соответствующие сливные устройства, которые предназначены для контролируемого слива охлаждающей жидкости из корпуса 12. На фиг.1 эти сливные устройства показаны в виде труб 138.
На фиг.6 показан упрощенный вариант конструктивного исполнения устройства загрузки, показанного на фиг.1. В этом упрощенном варианте нагретая охлаждающая жидкость из контуров 421, 422, 423 и 424 не проходит через вращающееся кольцевое соединение 44, а сливается через открытые сливные трубы в неподвижную кольцевую полость 136, расположенную на днище корпуса 12. На фиг.6 в качестве примера показана сливная труба 140 только одного контура 421 охлаждения. В этом варианте вращающееся кольцевое соединение 44' должно иметь только одну кольцевую канавку и внутренние каналы для прохода охлаждающей жидкости под избыточным давлением из неподвижного кольца во вращающееся кольцо. Недостаток такой системы связан с воздействием на сливающуюся в неподвижную кольцевую полость 136 охлаждающую жидкость попадающих в корпус 12 доменных газов. Воздействие доменных газов на охлаждающую жидкость требует, как очевидно, ее соответствующей обработки до подачи в систему охлаждения и связано с определенными дополнительными затратами.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАГРУЖАЕМЫХ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ | 1999 |
|
RU2224799C2 |
| СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАГРУЗКИ ШАХТНОЙ ПЕЧИ | 1998 |
|
RU2194766C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАГРУЖАЕМЫХ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ | 1999 |
|
RU2228364C2 |
| Загрузочное устройство шахтной печи | 1979 |
|
SU833168A3 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ С ВРАЩАЮЩИМСЯ ЖЕЛОБОМ С ПЕРЕМЕННЫМ УГЛОМ НАКЛОНА | 1999 |
|
RU2208207C2 |
| Устройство подвески загрузочного лотка шахтной печи | 1983 |
|
SU1170973A3 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА | 1995 |
|
RU2126451C1 |
| Загрузочное устройство шахтной печи | 1983 |
|
SU1192628A3 |
| ПОВОРОТНОЕ ЗАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШАХТНОЙ ПЕЧИ | 2013 |
|
RU2614484C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ШИХТОВОГО МАТЕРИАЛА В ШАХТНОЙ ПЕЧИ | 2010 |
|
RU2519703C2 |
Изобретение относится к области металлургии, конкретно к устройствам для загрузки шахтных печей. Устройство включает загрузочный лоток, подвешенный к ротору, который вращается в неподвижном корпусе. Ротор имеет систему охлаждения, охлаждающая жидкость в которую подается через кольцевое вращающееся соединение, состоящее из неподвижного и вращающегося колец и расположенное в образованной внутри ротора кольцевой полости для сбора утечек охлаждающей жидкости. Опорой вращающегося кольца служит неподвижное кольцо, с которым оно соединено через подшипник. Механическое соединение вращающегося кольца с ротором подвески загрузочного лотка осуществляется с помощью соединительного устройства, которое передает на вращающееся кольцо со стороны ротора только момент вращения и не передает никаких других действующих на ротор усилий. Использование изобретения повышает эффективность охлаждения устройства и упрощает его конструкцию. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.
| WO 9928510 А, 10.06.1999 | |||
| US 4526536 А, 02.07.1985 | |||
| US 5252063 А, 12.10.1993 | |||
| DE 3809533 А, 06.10.1988 | |||
| Способ охлаждения загрузочного устройства доменной печи | 1990 |
|
SU1788973A3 |
| НАКЛОННЫЙ СУДОПОДЪЕМНИК | 1965 |
|
SU215804A1 |
