УЗЕЛ НИЖНЕГО УПЛОТНИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА ДЛЯ СИСТЕМЫ ЗАГРУЗКИ ЧЕРЕЗ КОЛОШНИК ДОМЕННОЙ ПЕЧИ Российский патент 2014 года по МПК C21B7/20 

Область техники

В общем, данное изобретение относится к загрузочной системе для шахтной, в частности доменной, печи и, более конкретно, к узлу нижнего уплотнительного клапана, подходящего, например, для загрузочной системы типа Bell Less TopTM.

Уровень техники

Загрузочные системы типа Bell Less TopTM нашли широкое применение в доменных печах по всему миру. Обычно они содержат вращающееся оснащенное распределительным желобом распределительное устройство, которое выполнено с возможностью вращения вокруг вертикальной центральной оси печи и выполнено с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной центральной оси. В типичной так называемой конфигурации «колошник с параллельными бункерами», приспособленной для осуществления псевдонепрерывной загрузки сыпучего материала, два или три бункера-накопителя установлены над вращающимся распределительным устройством с распределительным желобом. В известном на сегодняшний день способе бункеры служат в качестве накопительных бункеров подлежащего распределению посредством распределительного желоба сыпучего материала и в качестве предотвращающих потерю давления в доменной печи с помощью верхнего и нижнего уплотнительных клапанов пневматических затворов.

EP 1811045 представляет современную конструкцию доменной печи, оснащенную загрузочной системой типа Bell Less TopTM. Два загрузочных бункера установлены в конфигурации «колошник с параллельными бункерами» над распределительным устройством (с вращающимся и поворачивающимся желобом), расположенным в виде верхнего затвора колошника доменной печи. Каждый накопительный бункер имеет задвижку для материала на его нижнем конце, который расположен внутри соответствующего корпуса задвижки для материала. Соответствующие задвижки для материала содержат цилиндрически искривленный запорный элемент, который выполнен с возможностью перемещения вдоль разгрузочного отверстия элемента желоба, который позволяет осуществлять точное измерение сыпучего материала посредством управления областью отверстия клапана. Функционирование каждого запорного элемента достигают с помощью соответствующего, установленного снаружи исполнительного механизма.

Ниже, между корпусами задвижек для материала и распределительным устройством расположен корпус нижнего уплотнительного клапана. Этот корпус содержит одно входное отверстие для каждого накопительного бункера, с которым соотнесен соответствующий уплотнительный клапан (с заслонкой и седлом клапана). Каждая заслонка выполнена с возможностью поворота с помощью лапки (консоли) вокруг горизонтальной оси для вхождения в зацепление с уплотнением и для выхода из зацепления с уплотнением с седлом клапана. Каждая лапка заслонки также соединена с соответствующим исполнительным механизмом вне корпуса уплотнительного клапана.

Специалисту понятно, что эта область доменной печи между донными частями бункеров и колошником доменной печи плотно оснащена, имея в виду задвижки для материала и уплотнительные клапаны, соответствующие исполнительные механизмы, а также вращающееся распределительное устройство с его приводным механизмом. С конструктивной точки зрения эта содержащая многочисленные подвижные элементы с их приводными механизмами и монтажными опорами область является важной с точки зрения надежности, производственных затрат, доступности, монтажа, допусков и т.д.

Следовательно, желательно модифицировать конструкцию этой нижней области загрузочной системы для упрощения ее структуры, позволяя, среди всего прочего, сэкономить производственные затраты.

Сущность изобретения

Для достижения этой цели данное изобретение предлагает узел нижнего уплотнительного клапана модифицированной конструкции, как определено в пункте 1 формулы изобретения. Узел нижнего уплотнительного клапана согласно данному изобретению содержит:

- корпус, имеющий пару впускных отверстий и по меньшей мере одно выпускное отверстие,

- седло клапана, соотнесенное с каждым впускным отверстием,

- заслонку, соотнесенную с каждым седлом клапана и приспособленную, в закрытом положении, для вхождения в зацепление с седлом клапана для герметичного закрытия впускного отверстия, при этом каждая заслонка поддерживается поворотным валом, позволяющим перемещение между закрытым положением и открытым положением соотнесенного седла клапана,

Согласно важному аспекту изобретения общая опорно-приводная конструкция (далее - общая конструкция) установлена на одну сторону корпуса и содержит пару приводных механизмов, при этом каждый соединен с одним из поворотных валов для его независимого приведения в действие. Кроме того, валы расположены так, чтобы соосно проходить через эту же сторону корпуса и поддерживаться общей конструкцией.

Следовательно, данное изобретение предлагает упрощенный монтаж и приведение в действие нижних уплотнительных клапанов в состоящей из двух бункеров загрузочной системе именно благодаря использованию соосной конструкции вала для поворота заслонок, который пересекает стенку корпуса в единственном месте для поддержания общей опорной конструкции на той же стороне корпуса. Использование единой общей опорной конструкции для обеих уплотнительных заслонок несомненно снижает производственные затраты.

Также снижается количество компонентов, расположенных в этой области под накопительными бункерами, что позволяет осуществить более компактную конструкцию загрузочной системы доменной печи.

Соосная конструкция вала образована одним полым поворотным валом, в котором другой поворотный вал расположен концентрически для свободного вращения. Для легкости соединения внутренний вал может выступать на обоих концах полого вала.

В одном варианте осуществления общая конструкция содержит крепежный фланец, который поддерживает соосную конструкцию вала и прикреплен к наружной боковой стенке корпуса и отцентрован относительно соответствующего отверстия в нем. Предпочтительно, крепежный фланец содержит центровочный элемент, имеющий форму поперечного сечения, соответствующую поперечному сечению отверстия в корпусе.

Предпочтительно, каждая заслонка поддерживается лапкой (консолью), которая соединена с соответствующим поворотным валом и с возможностью вращения составляет с ним единое целое.

Обычно, седла клапана могут быть прикреплены у конца соответствующего рукава, выступающего из каждого впускного отверстия внутрь корпуса. Это позволяет сместить уплотнение впускных отверстий, что упрощает конструкции опоры заслонки и приводных средств.

В одном варианте осуществления, каждый приводной механизм содержит линейный исполнительный механизм, сочлененный с его соответствующим валом посредством соответствующего рычага. Каждый рычаг с возможностью вращения составляет единое целое с поворотным валом и шарнирно сочленен с элементом привода линейного исполнительного механизма. Линейные исполнительные механизмы поддерживаются с возможностью поворота в соответствующей опоре, прикрепленной к крепежному фланцу.

Предпочтительно, такая опора содержит пару параллельных кронштейнов, прикрепленных к удлинению крепежного фланца, при этом кронштейны на их верхней кромке снабжены вертикальным пазом. Линейные исполнительные механизмы на их контурах снабжены парой диаметрально противоположных радиальных шпилек (цапф), которые подогнаны к вертикальным пазам.

Вокруг соосной конструкции вала в области крепежного фланца может быть расположена набивочная камера для герметичного поворота валов.

Данное изобретение предлагает узел нижнего уплотнительного клапана для системы загрузки через колошник, особенно типа Bell Less TopTM, доменной/шахтной печи, который имеет много предпочтительных аспектов. Типичная конструкция с соосным валом простой конструкции может быть использована для управления нижними уплотнительными клапанами группы из двух накопительных бункеров. Этот специфический монтаж, использующий единственный крепежный фланец для двух нижних уплотнительных клапанов, уменьшает количество компонентов в нижней области бункеров и тем самым облегчает доступность и позволяет добиться улучшенной компактности. Существуют и другие преимущества:

- эта конструкция позволяет снизить высоту и уменьшить размер корпуса, что также подразумевает под собой более сконцентрированный поток шихтового материала в корпусе нижнего уплотнительного клапана,

- единственный крепежный фланец на одной стороне снижает производственные затраты на такую литую деталь, требующую машинной и окончательной обработки, а также точного позиционирования/выравнивания в корпусе боковой стенки,

- опорный и приводной механизмы заслонок осуществлены на общей опоре, она является легко доступной и демонтируемой,

- общая конструкция устанавливается на одной стороне корпуса. Проще установить ее таким образом, чтобы она не являлась препятствием для других механизмов в этой области загрузочной системы через колошник, например для планетарного редуктора вращающегося распределительного устройства.

Краткое описание чертежей

Теперь данное изобретение будет описано с помощью примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображены:

Фиг.1 - принципиальный чертеж предпочтительного варианта осуществления представленного узла нижнего уплотнительного клапана при закрытых клапанах,

Фиг.2 - вид сверху варианта осуществления согласно фиг.1 без участка крышки,

Фиг.3 - вид сбоку только клапанов и общей конструкции опоры при одном открытом клапане,

Фиг.4 - вид сверху фиг.3 (показан только открытый клапан).

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления

На фиг.1 схематично изображен, в виде сбоку, предпочтительный вариант осуществления узла 10 нижнего уплотнительного клапана для загрузочной системы шахтной печи. Данный узел 10 находит особое применение в загрузочной системе типа Bell Less TopTM для доменной печи. Как хорошо известно, узел нижнего уплотнительного клапана используется в системах типа Bell Less TopTM для изоляции нижней области накопительных бункеров от верхней части доменной печи для того, чтобы избежать потерь давления. Данный узел 10 нижнего уплотнительного клапана спроектирован для использования с загрузочными установками, содержащими два бункера в конфигурации «колошник с параллельными бункерами», и обычно расположен между областью задвижек для материала в нижней части бункеров и обычным вращающимся распределительным устройством, закрывающим колошник доменной/шахтной печи. Данный узел 10 нижнего газоуплонительного клапана может использоваться, например, вместо использованного в системе Bell Less TopTM узла, показанного на фиг.2 или 4 в EP 1811045.

При более конкретном рассмотрении представленного на фиг.1 варианта осуществления данный узел 10 нижнего уплотнительного клапана содержит корпус 12 обычной формы, то есть он включает в себя прямоугольную верхнюю часть 14 и воронкообразную нижнюю часть 16 (видна на вертикальном поперечном сечении), соединенные друг с другом, предпочтительно, сваркой. Этот корпус 12 определяет закрытый объем и имеет пару предусмотренных в крышке 20 верхней части 14 впускных отверстий 18, каждое из них сообщается с соответствующим накопительным бункером (не показан) загрузочной системы через соответствующую задвижку для материала (не показана). В дне нижней воронкообразной части 16 расположено выпускное отверстие 22, через которое сыпучий материал падает на вращающееся распределительное устройство (не показано). Корпус 12 нижнего уплотнительного клапана обычно прикреплен к опорной конструкции (не показана) системы загрузки через колошник, которая удерживает накопительные бункеры над доменной печью. Как известно из уровня техники, для соединения впускных отверстий с соответствующими задвижками для материала (корпусами задвижек для материала) и для соединения выпускного отверстия 22 корпуса с распределительным устройством могут использоваться компенсаторы, например сильфонные компенсаторы (не показаны).

Впускные отверстия 18 в крышке 20 корпуса 12 могут быть выборочно и независимо закрыты с помощью расположенных в верхней области корпуса пары уплотнительных клапанов 24, 24′, при этом каждый клапан содержит заслонку 26, 26′ и соотнесенное седло 28, 28′ клапана. Оба седла 28, 28′ клапана закреплены в рукаве 30, 30′, выступающем вниз из впускных отверстий 18 в корпус 12. Каждая заслонка 26, 26′ приспособлена для вхождения в зацепление с соответствующим седлом 28, 28′ клапана для герметичного закрытия последнего в закрытом положении и поддерживается посредством поворотного вала 32 и 34 соответственно, для приведения ее в действие между закрытым положением (фиг.1) и открытым положением седла 28 клапана и 28′ соответственно.

Ясно, что валы 32 и 34 расположены соосно для того, чтобы проходить через одну и ту же боковую стенку 36 корпуса, и поддерживаются посредством общей конструкции, в целом обозначенной ссылочной позицией 38, установленной на боковой стенке 36 и также поддерживающей приводные механизмы для валов 32, 34. Что касается соосного расположения валов, вал 34 является полым, в то время как другой вал 32 концентрически расположен внутри полого вала 34 и в целях соединения выступает на его обоих концах. Хотя и не показано, внутренний вал 32, предпочтительно, поддерживается одним, двумя или более подшипниками (например, роликовыми подшипниками) внутри полого вала 34.

Как можно видеть на фигурах, каждая заслонка 26, 26′ закреплена на одном конце лапки 40 и 40′ соответственно, которая имеет другой ее конец, жестко соединенный с соответствующим поворотным валом 34 и 32 соответственно для того, чтобы с возможностью вращения составлять с ним единое целое. Поэтому валы 32 и 34 выполнены с возможностью независимого поворота/вращения вокруг общей оси 42, и их соответствующее вращение позволяет осуществлять перемещение заслонок 26, 26′ в герметичное зацепление и из герметичного зацепления с седлами 28, 28′ клапана.

При более конкретном рассмотрении общей конструкции 38 она содержит крепежный фланец 44, который с возможностью вращения поддерживает соосную конструкцию валов. Обычно она может содержать один или несколько подшипников (например, шариковых подшипников), которые позволяют осуществлять поворот наружного вала 34 вокруг своей оси. Этот крепежный фланец 44 прикреплен (например, привинчен) к наружной стороне боковой стенки 36 и отцентрован относительно соответствующего отверстия 46 в нем. Предпочтительно, крепежный фланец 44 содержит центровочный элемент 48, который имеет форму поперечного сечения, совпадающую с формой поперечного сечения отверстия 46 в боковой стенке 36. Обычно центровочный элемент 48 является круглым, и его наружный диаметр соответствует диаметру отверстия 46.

Открытие и закрытие нижних уплотнительных клапанов 24, 24′ может независимо осуществляться парой приводных механизмов 50, 50′, каждый из которых соотнесен с соответствующей заслонкой 26, 26′. В данном варианте осуществления каждый приводной механизм 50, 50′ содержит линейный исполнительный механизм 52, 52′, например гидравлический цилиндр или винтовой подъемный механизм, имеющий приводную штангу, сочлененную с соответствующим валом 32, 34 с помощью рычага 56, 56′. Каждый рычаг 56 и 56′ соответственно жестко сочленен с его соответствующим валом 32, 34 для того, чтобы с возможностью вращения образовывать с ним единое целое, в то время как на противоположном конце он шарнирно сочленен с приводной штангой 54, 54′ линейного исполнительного механизма 52, 52′.

Оба линейных исполнительных механизма 52, 52′ поддерживаются в соответствующей опоре 61, 61′, содержащей пару параллельных кронштейнов 62, 62′, простирающихся перпендикулярно валам 32, 34 и имеющих оба в их верхней кромке вертикальный паз 63, 63′. Поворотная установка линейных исполнительных механизмов 52, 52′ достигнута с помощью установленных сверху корпуса исполнительного механизма цапф 58, 58′, которые подогнаны в пазы 63, 63′. Как можно видеть на фиг.2, кронштейны 62, 62′ посредством их нижних частей прикреплены к полутрубчатому удлинению 64, выступающему из крепежного фланца 44.

Хотя и не показано, набивочная камера расположена, предпочтительно, вокруг наружного вала в месте соединения с опорой 38 для обеспечения герметичного вращения соосной конструкции валов.

Следует отметить, что крепежный фланец 44 с его центровочным элементом 48 и полутрубчатым расширением 64 вместе с параллельными кронштейнами 62, 62′ обычно могут быть изготовлены единой деталью, например, посредством отливки из стали или чугуна. В этой связи данный узел 10 нижнего уплотнительного клапана является предпочтительным в том, что он требует только одну такую литую опору 44 на пару впускных клапанов. Это сокращает производственные затраты, так как требуется только одна опора, то есть экономятся расходы на машинную/окончательную обработку такой чугунной детали и уменьшаются проблемы, связанные с монтажом и допусками.

На фиг.3 и 4 (корпус 12 не показан) соединенная с наружным поворотным валом 34 заслонка 26 была повернута в открытое положение в сторону от потока шихтового материала, другая заслонка 26′ находится в закрытом положении (не показана). Поэтому шихтовой материал может просачиваться из соотнесенного бункера со скоростью, определенной соответствующей задвижкой материала (не показана), через впускное отверстие 18, рукав 30 и открытый клапан 24 в корпус 12 и далее вниз в распределительное устройство через выпускное отверстие 22.

Изобретение относится к загрузочной системе шахтной печи, в частности к узлу нижнего уплотнительного клапана. Узел содержит корпус, имеющий пару впускных отверстий и по меньшей мере одно выпускное отверстие, седло клапана, соотнесенное с каждым впускным отверстием, заслонку, соотнесенную с каждым седлом клапана и приспособленную, в закрытом положении, для герметичного закрытия впускного отверстия. Каждая заслонка поддерживается поворотным валом с возможностью перемещения между закрытым и открытым положениями. Общая опорно-приводная конструкция, установленная на одной стороне корпуса, содержит пару приводных механизмов, каждый из которых соединен с одним из поворотных валов для независимого приведения его в действие. Поворотные валы проходят соосно через указанную сторону корпуса и поддерживаются общей опорно-приводной конструкцией. Использование изобретения обеспечивает упрощение конструкции загрузочной системы. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Узел нижнего уплотнительного клапана для загрузочной системы шахтной печи, содержащий корпус, имеющий пару впускных отверстий и по меньшей мере одно выпускное отверстие, седло клапана, соотнесенное с каждым впускным отверстием, заслонку, соотнесенную с каждым седлом клапана и приспособленную, в закрытом положении, для вхождения в зацепление с седлом клапана для герметичного закрытия впускного отверстия, при этом каждая заслонка закреплена на поворотном вале, с обеспечением перемещения между закрытым и открытым положениями, отличающийся тем, что один из поворотных валов выполнен полым, а другой поворотный вал концентрически расположен в полом вале с возможностью свободного вращения, при этом каждый поворотный вал соединен с приводным механизмом для независимого приведения его в действие, причем поворотные валы проходят соосно через одну сторону корпуса, к которой прикреплена общая опорно-приводная конструкция, поддерживающая полый вал с возможностью вращения.

2. Узел нижнего уплотнительного клапана по п.1, отличающийся тем, что общая опорно-приводная конструкция содержит крепежный фланец, установленный снаружи корпуса и отцентрированный относительно соответствующего отверстия в нем, при этом крепежный фланец с возможностью вращения поддерживает полый вал.

3. Узел нижнего уплотнительного клапана по п.2, отличающийся тем, что крепежный фланец содержит центрирующий элемент, имеющий форму поперечного сечения, совпадающую с поперечным сечением отверстия в корпусе.

4. Узел нижнего уплотнительного клапана по п.1, отличающийся тем, что каждый приводной механизм содержит линейный исполнительный механизм, сочлененный с соответствующим валом посредством соответствующего рычага.

5. Узел нижнего уплотнительного клапана по п.2, отличающийся тем, что каждый приводной механизм содержит линейный исполнительный механизм, сочлененный с соответствующим валом посредством соответствующего рычага.

6. Узел нижнего уплотнительного клапана по п.5, отличающийся тем, что каждый линейный исполнительный механизм с возможностью вращения поддерживается соответствующей опорой, прикрепленной к крепежному фланцу.

7. Узел нижнего уплотнительного клапана по п.6, отличающийся тем, что опора содержит пару параллельных кронштейнов, прикрепленных к удлинению крепежного фланца, на верхних концах которых выполнены вертикальные пазы, при этом линейные исполнительные механизмы поддерживаются с возможностью вращения в вертикальных пазах посредством цапф, имеющихся на их периферии.

8. Узел нижнего уплотнительного клапана по п.7, отличающийся тем, что крепежный фланец, удлинение и опоры изготовлены в виде единой детали.

9. Узел нижнего уплотнительного клапана по п.2, отличающийся тем, что предусмотрена набивочная камера вокруг соосной конструкции валов в области крепежного фланца.

10. Узел нижнего уплотнительного клапана по п.8, отличающийся тем, что предусмотрена набивочная камера вокруг соосной конструкции валов в области крепежного фланца.

11. Узел нижнего уплотнительного клапана по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что каждая заслонка поддерживается консолью, которая соединена с возможностью вращения с соответствующим поворотным валом и составляет с ним единое целое.

12. Узел нижнего уплотнительного клапана по п.11, отличающийся тем, что седла клапана закреплены на конце соответствующего рукава, выступающего из каждого впускного отверстия внутрь корпуса.

13. Узел нижнего уплотнительного клапана по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что седла клапана закреплены на конце соответствующего рукава, выступающего из каждого впускного отверстия внутрь корпуса.

14. Загрузочная система шахтной печи, содержащая два бункера, каждый из которых имеет задвижку для шихтового материала на его нижнем конце и верхний уплотнительный клапан, распределительное устройство под бункерами для распределения шихтового материала в шахтной печи и узел нижнего уплотнительного клапана по любому из пп. 1-13, который соединяет бункеры с распределительным устройством посредством задвижек для шихтового материала.

15. Шахтная печь, содержащая загрузочную систему с узлом нижнего уплотнительного клапана по любому из пп.1-13.