ДВЕРЬ КОКСОВОЙ ПЕЧИ Российский патент 2007 года по МПК C10B25/06 

Изобретение относится к оборудованию коксовых цехов, в частности к дверям коксовых печей с горизонтальными камерами коксования.

Одной из актуальных проблем современного коксового производства является поиск оптимальных решений технологических и экологических задач. Нарушения технологии коксования и загрязнения окружающей среды происходят преимущественно из-за недостаточной герметичности уплотняющей системы дверей коксовых печей, вследствие эксплуатационных деформаций и механических повреждений уплотняющих элементов дверей и рам коксовых печей.

Предпринималось множество попыток устранения утечек газов и за счет снижения деформации корпуса двери, и путем повышения его гибкости. Но двери известных конструкций не отслеживают постоянно изменяющиеся соотношения температурных и механических нагрузок в системе «дверь-камера печи». Как следствие - увеличиваются эксплуатационные затраты на дополнительные регулировки и содержание дверей и анкеража коксовых печей, что особенно актуально при наличии повышенных эксплуатационных деформаций рам и броней коксовых печей с увеличенной высотой камер коксования.

Из патентной и научно-технической информации известны двери коксовой печи, которые выполнены в виде двух частей - уплотняющей и запирающей. Уплотняющая - включает футеровку двери, закрепленную на несущей плите, и диафрагму с уплотняющей рамкой, которые также закреплены на несущей плите с противоположной стороны. Запирающая - включает корпус двери, на котором смонтированы ригельные затворы, взаимодействующие с крючьями рамы коксовой печи, и средствами для прижима кромок уплотняющей рамки к зеркалу рамы коксовой печи, которые равномерно закреплены по периметру корпуса двери.

Обе части в одном исполнении соединены между собой, по крайней мере, двумя шарнирами с горизонтальными осями вращения (см., например, описание изобретения к патенту SU №1505443, С 10 В 25/04, опубл. 30.08.89 г.), а в другом исполнении эти части соединены между собой двумя шарнирами с вертикальными осями вращения (см., например, описание изобретения к патенту UA №15610, С 10 В 25/02, 25/16, опубл. 30.06.97 г.).

Двери такой конструкции имеют минимальное количество точек теплопередачи между уплотнительной и запирающей частями, что позволяет в определенной степени снизить деформацию и коробление корпуса двери. Однако в процессе длительного периода эксплуатации двери такой конструкции не обеспечивают требуемой герметичности камеры коксовой печи. Обусловлено это тем, что средства для прижима кромок уплотняющей рамки к зеркалу рамы коксовой печи при неизбежных термических деформациях последней не обеспечивают надежного прижима, особенно в средней части рамы по ее высоте. Вследствие этого нарушается герметичность камеры коксовой печи и, как следствие, происходят выбросы газов коксования в окружающую среду и подсос воздуха в камеру коксования.

Известна также дверь коксовой печи, конструкция которой наиболее близка к заявляемому изобретению по технической сущности. Она содержит корпус, футеровку с несущей рамой, закрепленную на корпусе на расстоянии от него, и уплотняющую рамку, закрепленную по периметру диафрагмы, которая, в свою очередь, закреплена на несущей раме футеровки.

Несущая рама с футеровкой, диафрагмой и уплотняющей рамкой жестко закреплены на корпусе в его средней части посредством соединительных элементов, которые приварены в двух местах по горизонтали соответственно на корпусе и несущей раме футеровки. В других точках несущая рама футеровки прикреплена к корпусу при помощи скользящих соединений. Последние выполнены в виде вертикальных направляющих, имеющих форму швеллеров с загнутыми краями полок, закрепленных на несущей раме футеровки, и взаимодействующих с ними Т-образных элементов, закрепленных на корпусе посредством шпилек с гайками (см. описание изобретения к патенту SU №1072813, С 10 В 25/06, опубл. 07.02.84 г.).

Дверь такой конструкции, как и вышеописанные, также выполнена из двух частей - уплотняющей и запирающей, которые имеют минимальное количество точек теплопередачи и могут удлиняться по вертикали независимо друг от друга, подвергаясь воздействию высоких температур. Однако в процессе эксплуатации коксовой печи ее рама, подвергаясь термическим нагрузкам, деформируется, вследствие чего происходит изменение первоначального профиля ее уплотнительной поверхности (зеркала). Кроме того, усилия, прижимающие уплотняющую рамку к зеркалу рамы коксовой печи, снижаются при эксплуатационных деформациях корпуса двери. В результате чего происходит нарушение герметичности камеры коксовой печи, причиной тому служат образующиеся щели между кромкой уплотняющей рамки и деформированной поверхностью рамы коксовой печи. Для устранения этого недостатка в вышеописанных конструкциях дверей коксовых печей используют средства для прижима кромки уплотняющей рамки двери к соответствующей поверхности рамы коксовой печи. Но в процессе регулирования этих усилий, а также в процессе съема и установки дверей в раму коксовой печи происходит деформация уплотняющей рамки, ведущая со временем к образованию усталостных разрушений, нарушающих также герметичность камеры коксования и снижающих срок службы уплотняющей рамки двери.

В основу данного изобретения поставлена задача усовершенствовать известную дверь коксовой печи, в которой путем выполнения новой формы связи запирающей части двери с ее уплотняющей частью обеспечивается эффективное регулирование положения диафрагмы с уплотняющей рамкой относительно уплотнительной поверхности (зеркала) рамы коксовой печи как при установке двери, так и в процессе ее эксплуатации и достигается создание восстанавливающих рабочих деформаций корпуса двери и, как следствие, обеспечивается высокая степень герметизации камеры коксования печи, практически исключающая выбросы коксового газа в окружающую среду, а также увеличивается срок службы двери и снижается расходы при ее эксплуатации.

Для решения поставленной задачи в известной двери коксовой печи, включающей корпус и уплотняющую рамку с футеровкой, смонтируемые на плите, которая закреплена на корпусе в его средней части посредством соединительного элемента, а на других участках корпуса - посредством скользящих соединений, выполненных в виде вертикальных направляющих, закрепленных на плите, и взаимодействующих с Т-образными элементами, установленными на корпусе двери посредством шпилек с регулировочными гайками, согласно изобретению соединительный элемент плиты с корпусом двери выполнен в виде расположенных в средней части разнонаправленных звеньев, соединенных между собой общей осью, которая шарнирно сопряжена с кронштейном, жестко закрепленном на плите, а противоположные концы разнонаправленных звеньев шарнирно соединены с боковинами корпуса двери, при этом Т-образные элементы скользящих соединений установлены в вертикальных направляющих с зазором, соответствующим по величине и направлению хода общей оси разнонаправленных звеньев, а их шпильки свободно установлены во втулках с гайками, которые расположены между Т-образными элементами и регулировочными гайками шпилек и подвижно установлены в корпусе двери посредством резьбовых соединений.

В соответствии с изобретением шарнирное сопряжение общей оси разнонаправленных звеньев с кронштейном выполнено в виде сферического шарнира, наружная часть которого подвижно установлена в горизонтальном пазу кронштейна и снабжена средствами для регулирования положения шарнира относительно корпуса двери.

Предлагаемое техническое решение двери коксовой печи по сравнению с известными обеспечивает высокую степень герметизации камеры коксования печи, которая при изменении соотношений температурных и механических нагрузок, воздействующих на дверь исключает выбросы коксового газа в окружающую среду. Кроме того, предлагаемое техническое решение обеспечивает увеличение срока службы основных элементов двери (корпус, плита, уплотняющая рамка) и двери в целом и снижение расходов при эксплуатации.

Достигается это посредством следующего. Новой формой выполнения связи корпуса двери с плитой, несущей уплотняющую рамку и футеровку, а именно, соединительный элемент корпуса двери с плитой в средней части выполнен в виде разнонаправленных звеньев, соединенных между собой общей осью, которая шарнирно сопряжена с кронштейном, жестко закрепленном на плите, а противоположные концы этих звеньев шарнирно соединены с боковинами корпуса двери. Такая форма связи обеспечивает создание в корпусе двери компенсирующих изгибающих моментов во время возникновения уплотняющих нагрузок при установке двери в рабочее положение и уменьшение этих моментов при снятии двери. В результате чего обеспечивается эффективное регулирование положения уплотняющей рамки относительно корпуса двери и уплотнительной поверхности рамы коксовой печи как при установки двери в рабочее положение, так и при возможных изменениях эксплуатационных нагрузок, а также обеспечивается снижение деформации корпуса печи.

Установкой Т-образных элементов в вертикальных направляющих скользящих соединений с зазором, соответствующим по величине и направлению хода общей оси разнонаправленных звеньев, что позволяет свободно перемещаться уплотняющей части двери по отношению к корпусу двери по всей ее высоте и избежать циклических нагрузок, изгибающих плиту и уплотняющую рамку в вертикальной плоскости.

Свободной установкой шпилек скользящих соединений во втулках с гайками, которые расположены между Т-образными элементами и регулировочными гайками шпилек и подвижно установлены в корпусе двери посредством резьбовых соединений, что позволяет эффективно регулировать положение уплотняющей рамки относительно уплотнительной поверхности (зеркало) рамы коксовой печи.

Выполнением шарнирного сопряжения общей оси разнонаправленных звеньев с кронштейном плиты в виде сферического шарнира, наружная часть которого подвижно установлена в горизонтальном пазу кронштейна и снабжена средствами для регулирования положения плиты относительно корпуса двери, что позволяет уплотняющей рамке самоустанавливаться на уплотнительной поверхности рамы коксовой печи при изменении ее положения как по вертикали, так и по горизонтали.

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

Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример его выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, где

- на фиг.1 изображен общий вид двери коксовой печи в двух проекциях;

- на фиг.2 - поперечное сечение двери по А-А на фиг.1;

- на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1;

- на фиг.4 - вид В на фиг.3;

- на фиг.5 - сечение Г-Г на фиг.1.

Дверь коксовой печи (см. фиг.1 и 2) содержит корпус 1, несущий прижимные элементы 2, равномерно закрепленные по его периметру и ригельные затворы 3 и 4, взаимодействующие с крюками 5 и 6 рамы 7 коксовой печи 8, и плиту 9, несущую диафрагму 10 с уплотняющей рамкой 11 и футеровку 12.

Корпус 1 и плита 9 соединены между собой в средней части посредством соединительного элемента 13, а на других участках посредством скользящих элементов 14, которые равномерно расположены по высоте корпуса от его средней части.

Соединительный элемент 13 (см. фиг.3 и 4) выполнен в виде разнонаправленных звеньев 15 и 16, соединенных между собой общей осью 17, которая шарнирно сопряжена с кронштейном 18, жестко закрепленным на плите 9. Противоположные концы звеньев 15 и 16 посредством осей 19 и 20 и подшипников 21 и 22 шарнирно закреплены на боковинах 23 и 24 корпуса 1. Шарнирное сопряжение общей оси 17 с кронштейном 18 выполнено в виде сферического шарнира, наружная часть 25 которого подвижно установлена в горизонтальном пазу 26 кронштейна 18, а внутренняя часть 27 установлена на оси 17. Для регулировки шарнирного сопряжения наружная часть 25 жестко соединена со шпилькой 28, которая установлена в отверстии 29 кронштейна 18 и снабжена регулировочными гайками 30.

Скользящие элементы 14 (см. фиг.5) выполнены в виде вертикальных направляющих 31, закрепленных по краям плиты 9 симметрично ее вертикальной оси, и взаимодействующих с ними Т-образных элементов 32, которые установлены с зазором 33 в вертикальных направляющих 31 и соединены посредством резьбы со шпильками 34. Последние свободно установлены во втулках 35 с гайками 36 и на противоположных концах снабжены регулировочными гайками 37, причем втулки 35 посредством наружной резьбы подвижно установлены в корпусе 1.

Прижимные элементы 2 (см. фиг.5) выполнены в виде гильзообразных корпусов 38, в которых посредством резьбовых соединений установлены регулировочные гайки 39, а также пружины 40 и штоки 41. Последние с одной стороны взаимосвязаны с прижимами 42, воздействующими на уплотняющую рамку 11, а с другой стороны снабжены регулировочными гайками 43.

Дверь коксовой печи работает следующим образом.

В рабочем положении (см. фиг.1 и 2) футеровка 12 двери установлена в проеме камеры коксовой печи 8, уплотняющая рамка 11 прижата к уплотнительной поверхности рамы 7 прижимными элементами 2, на которые действуют распорные усилия. Последние передаются от ригельных затворов 3 и 4, находящихся в зацеплении с крючьями 5 и 6 рамы 7, через корпус 1.

Если в процессе эксплуатации или при первой установке двери на раму 7 коксовой печи 8 наблюдаются случаи выбросов коксового газа через уплотняющую рамку 11, то в таких случаях производят следующую регулировку.

Регулировочными гайками 30 кронштейн 18 перемещает центральные части плиты 9, диафрагмы 10 и уплотняющей рамки 11 в сторону коксовой печи 8 до надежного контакта кромки уплотняющей рамки 11 с уплотнительной поверхностью рамы 7, а вращением втулок 35 производят регулировку положения уплотняющей рамки 11 выше и ниже кронштейна 18. При этом уплотняющая часть двери - плиты 9, диафрагма 10 и уплотняющая рамка 11 деформируется в вертикальной плоскости, копируя фактический профиль уплотнительной поверхности рамы 7, но остаются прямолинейными в горизонтальной плоскости. В дальнейшем, при работе двери этот прогиб уплотняющей части двери сохраняется и не изменяется в процессе съема и установки двери в рабочее положение.

Регулировочными гайками 39 (см. фиг.5) через пружины 40, воздействующие на штоки 41 с прижимами 42, производят прижатие уплотняющей рамки 11 к уплотнительной поверхности рамы 7 с необходимым усилием.

Величина свободного хода уплотнительной части двери регулируется гайками 43, регулировочными гайками 36, а также регулировочными гайками 30. Последние передвигают ось 17 в направлении от печи 8, при этом разнонаправленные звенья 15 и 16 нагружаются, отклоняясь от исходного вертикального положения (см. фиг.4), и за счет внецентренного приложения усилий к корпусу 1 двери, создают в нем изгибающий момент, компенсирующий деформации двери от уплотняющих нагрузок.

Снятие двери производят двересъемным устройством, механизмы открывания затворов (на чертеже не показаны) которого, воздействуя на ригельные затворы 3 и 4, выводят их из зацепления с крючьями 5 и 6 (см. фиг.2) рамы 7 и в дальнейшем снимают дверь. При этом уплотняющая часть двери - плита 9, диафрагма 10 с уплотняющей рамкой 11 под воздействием пружин 40 прижимных элементов 2 и нагрузок в разнонаправленных звеньях 15 и 16 перемещается от корпуса 1 двери на величину свободного хода, установленного регулировочными гайками 36, 43 и 30. Разнонаправленные звенья 15 и 16 при этом занимают исходное вертикальное положение и разгружают корпус 1 двери от воздействия компенсирующего изгибающего момента, а диафрагма 10 с уплотняющей рамкой 11 остаются прямолинейными в горизонтальной плоскости.

Изобретение относится к оборудованию коксовых батарей, в частности к дверям коксовых печей с горизонтальными камерами коксования. Дверь содержит корпус 1 и уплотняющую рамку 11 с футеровкой 12, смонтированные на плите 9. Плита 9 закреплена на корпусе 1 в его средней части посредством соединительного элемента 13, выполненного в виде разнонаправленных звеньев 15 и 16, соединенных между собой общей осью 17, которая шарнирно сопряжена с кронштейном 18. Противоположные концы звеньев 15 и 16 шарнирно соединены с боковинами 23 и 24 корпуса 1. На других участках корпуса 1 плита 9 закреплена посредством скользящих соединений 14, выполненных в виде вертикальных направляющих 31, закрепленных на плите 9 и взаимодействующих с Т-образными элементами 32, установленными на корпусе 1 двери посредством шпилек 34 с регулировочными гайками 37. Т-образные элементы 32 установлены в вертикальных направляющих 31 с зазором 33. Изобретение обеспечивает высокую степень герметизации камеры коксовой печи, увеличивает срок службы двери и снижает расходы при ее эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Дверь коксовой печи, включающая корпус и уплотняющую рамку с футеровкой, смонтированные на плите, которая закреплена на корпусе в его средней части посредством соединительного элемента, а на других участках корпуса посредством скользящих соединений, выполненных в виде вертикальных направляющих, закрепленных на плите и взаимодействующих с Т-образными элементами, установленными на корпусе двери посредством шпилек с регулировочными гайками, отличающаяся тем, что соединительный элемент плиты с корпусом двери выполнен в виде расположенных в средней части двери разнонаправленных звеньев, соединенных между собой общей осью, которая шарнирно сопряжена с кронштейном, жестко закрепленном на плите, а противоположные концы разнонаправленных звеньев шарнирно соединены с боковинами корпуса двери, при этом Т-образные элементы скользящих соединений установлены в вертикальных направляющих с зазором, а их шпильки свободно установлены во втулках с гайками, которые расположены между Т-образными элементами и регулировочными гайками шпилек и подвижно установлены в корпусе двери посредством резьбовых соединений.2. Дверь коксовой печи по п.1, отличающаяся тем, что шарнирное сопряжение общей оси разнонаправленных звеньев с кронштейном выполнено в виде сферического шарнира, наружная часть которого подвижно установлена в горизонтальном пазу кронштейна и снабжена средствами для регулирования положения шарнира относительно корпуса двери.