УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА С РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫМ ЖЕЛОБОМ, ПОДДЕРЖИВАЕМЫМ КАРДАННЫМ ПОДВЕСОМ Российский патент 2015 года по МПК C21B7/20 

Область изобретения

В общем, данное изобретение относится к загрузке материала в металлургический реактор, например газогенератор плавильной печи, агрегатный реактор или доменную печь. Прежде всего, изобретение относится к устройству для распределения шихтового материала внутри металлургического реактора.

Предпосылки создания изобретения

Распределительное устройство является базовой деталью любой типовой установки загрузки через колошник, потому что надлежащее распространение при загрузке важно для работы реактора.

На выпускающих чугун предприятиях для загрузки доменных печей нашла широкое применение система загрузки, известная под наименованием bell less top®.

Данная система обычно включает распределительное устройство с распределительным лотком, который выполнен с возможностью вращения относительно вертикальной оси печи и с возможностью поворота относительно горизонтальной оси для того, чтобы распределять сыпучий материал на желаемом уровне засыпи шихты. Устройство имеет механизм для вращения и поворота распределительного лотка согласно желаемому режиму загрузки. Устройства такого типа были раскрыты, например, в международной заявке на патент WO 95/21272 и в американских патентах US 5'022'806, US 4'941'792, US 3'814'403 и US 3'693'812. За счет вращения лотка относительно вертикальной оси печи и изменения наклона лотка шихта в большом объеме может быть направлена фактически к любой точке поверхности загрузки. Помимо многих других преимуществ, этот тип распределительного устройства предлагает широкий выбор режимов загрузки в силу его универсальности в распределении шихты на поверхности загрузки. Таким образом, необходимо иметь высокотехнологичное оборудование, прежде всего механизм для вращения и поворота распределительного лотка.

В настоящее время менее широко распространен альтернативный вариант, так называемое распределительное устройство карданного типа. Устройство имеет трубчатый распределительный желоб, который подвешен на манер кардана так, чтобы быть поворачиваемым относительно двух, в общем, перпендикулярных осей, одна из которых, обычно, горизонтальная. Поскольку устройства карданного типа не имеют вращающейся опоры желоба, которая совершает полный оборот (>360°), они теоретически упрощают конструкцию загрузочного оборудования и, если желательно, охлаждение лотка, соответствующего холодильного оборудования.

Более ранний пример распределительного устройства карданного типа раскрыт в патенте США US 4,243,351. Желоб подвешен на несущей вилке, которая с возможностью вращения поддерживается за ее передний конец для обеспечения поворота относительно первой горизонтальной оси. Желоб шарнирно подвешен на штыревом заднем конце опорной вилки для обеспечения вращения желоба относительно второй оси перпендикулярно к первой оси. Для вращения относительно первой оси с передним концом опорной вилки соединен первый исполнительный механизм. Опорная вилка также несет передаточный механизм для того, чтобы передать воздействие второго исполнительного механизма с переднего конца опорной вилки на поворотную подвеску желоба на его заднем конце. В патентной литературе был предложен ряд подобных разработок, например в: US 3,972,426; US 4,306,827; US 4,525,120; IT 1103916; IT 1126248 и DE 2649248. Примеры соответствующих расположений привода для поворота желоба более подробно описаны, например, в US 4,306,827, US 4,889,004 и US 4,889,008. В таких устройствах опора желоба обычно представляет собой выполненный в форме вилки элемент, как описано выше, который несет как желоб, так и передаточный механизм, соединенный со вторым исполнительным механизмом поворота относительно второй оси. Разработанная для существенных нагрузок и вращающих моментов опора вилочного типа имеет сравнительно большой размер и вес, таким образом, увеличивая момент инерции на первой оси, то есть на основной оси подвески.

Конструкции с уменьшенным моментом инерции на основной оси подвески были предложены в японской заявке на патент JP 58 207303 и в европейском патенте ЕР 1833999. В этих устройствах, желоб поддерживается обычной карданной конструкцией с двумя кольцеобразными элементами карданной рамки. Узел привода с двумя подобными передаточными механизмами соединяет карданный подвес, прежде всего элемент карданной рамки, который имеет две осевые степени свободы, с соответствующими исполнительными механизмами. По сравнению с вышеупомянутыми конструкциями вилочного типа, элементы карданной рамки компактнее и легче, поскольку они не несут нагрузку от передаточного механизма. Недостаток конструкций согласно JP 58 207303 и ЕР 1833999 связан с исполнительными механизмами, используемыми в узлах привода. В отличие от конфигураций привода согласно US 4,306,827, US 4,889,004 и US 4,889,008, они используют линейные исполнительные механизмы, то есть гидравлические цилиндры, для обеспечения каждой из этих двух степеней свободы. Иными словами, такая конструкция подразумевает, что каждый привод постоянно двигается взад и вперед для достижения типовых схем загрузки, которые требуют кругового или спирального перемещения выпускного отверстия желоба. В результате этого, устройство согласно JP 58207303 и ЕР 1833999, по существу, подвержено определенному количеству перебоев в работе исполнительного механизма и последующему ремонту.

Цель изобретения

Целью настоящего изобретения является создание распределительного устройства, которое имеет подвеску желоба карданного типа со сравнительно низким моментом инерции и более надежным узлом привода.

Раскрытие изобретения

Изобретение относится к любому устройству распределения сыпучего материала в металлургическом реакторе, прежде всего в доменной печи, и содержит распределительный желоб, поддерживаемый карданным подвесом.

Обычным образом карданный подвес имеет первый элемент карданной рамки, который выполнен с возможностью поворота относительно первой оси, и второй элемент карданной рамки, который выполнен с возможностью поворота относительно второй оси, предпочтительно, вторая ось перпендикулярна первой оси. Второй элемент карданной рамки поддерживается с возможностью поворота первым элементом карданной рамки. Кроме того, устройство имеет узел привода с двумя передаточными механизмами, например рычажными механизмами, для управления поворотным перемещением распределительного желоба относительно первой и второй оси кардана.

Для достижения первой вышеупомянутой цели узел привода включает в себя дополнительный или вспомогательный карданный шарнир с первой частью, которая выполнена с возможностью поворота относительно третьей оси, и второй частью, которая выполнена с возможностью поворота относительно четвертой оси, причем четвертая ось, предпочтительно, также перпендикулярна к третьей оси. Вторая часть поддерживается с возможностью поворота первой частью. Для достижения вышеупомянутой цели узел привода также имеет вращательный двигатель, сочлененный с вращательным приводным валом или оснащенный им, который расположен с возможностью осевого скольжения любым подходящим образом.

Приводной вал соединен со второй частью карданного шарнира посредством сочлененного соединительного рычага так, что угловое положение и осевое положение приводного вала определяют положение поворота второй части относительно соответственно третьей и четвертой осей.

Эти два передаточных механизма соединяют вспомогательный карданный шарнир с карданной подвеской желоба так, что вращающий момент (момент) относительно соответственно третей и четвертой оси передается от вспомогательного шарнира к подвесу для поворота распределительного желоба относительно соответственно первой и второй осей кардана, как требуется. Другими словами, первый передаточный механизм соединяет первую часть с первым элементом карданной рамки или вторую часть со вторым элементом карданной рамки. С другой стороны, второй передаточный механизм соединяет вторую часть со вторым элементом карданной рамки.

За счет обеспечения вспомогательного карданного шарнира, который, хотя и отсоединен от передаточных механизмов, является независимым от карданного подвеса желоба, предложенная конфигурация позволяет систему привода с вращательным двигателем, такую как главный привод/исполнительный механизм, чтобы приводить в движение подвеску карданного типа, то есть управлять желобом во время типовой концентрической кольцевой загрузки. Вспомогательный карданный шарнир обеспечивает две дополнительные степени свободы, независимые от таковых карданной подвески желоба, и благодаря передаточным механизмам может быть размещен в любом подходящем месте, например поперечным смещением от оси реактора. Таким образом, третья и четвертая оси вспомогательного карданного шарнира смещены от соответственно первой и второй оси, даже при том, что они могут быть соответственно параллельными. Следовательно, компоненты узла привода, особенно приводы, могут быть соответственно расположены частично внутри оболочки реактора или, предпочтительно, вне оболочки реактора для того, чтобы уменьшить воздействие атмосферы реактора.

Иными словами, использование вращательного двигателя в качестве исполнительного механизма позволит загружать типовые кольцеобразные или спиральные схемы, исключая потребность постоянного возвратно-поступательного движения линейных исполнительных механизмов. Таким образом, благодаря обычно высокой эксплуатационной готовности приводов вращения, то есть благодаря их собственной надежности предложенная конструкция менее подвержена перерывам в работе исполнительного механизма и поэтому более безотказна, чем устройства из уровня техники, предложенные в JP 58207303 или ЕР 1833999.

Другие предпочтительные варианты осуществления подробно описаны в прилагаемых зависимых пунктах 2-16 формулы изобретения.

Краткое описание фигур

Данное изобретение будет более понятно из следующего описания со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

фиг.1А и 1Б - виды сбоку первого варианта осуществления загрузочного устройства, имеющего распределительный желоб, поддерживаемый посредством карданного подвеса, причем фиг.1А и фиг.1Б - виды вдоль соответственно одной из двух перпендикулярных осей карданного подвеса,

фиг.2 - перспективный вид загрузочного устройства, выполненного согласно фиг.1 и установленного в верхней части металлургического реактора,

фиг.3А и 3Б - виды сбоку второго варианта осуществления загрузочного устройства (Фиг.3А и Фиг.3Б - виды вдоль соответственно одной из двух перпендикулярных осей карданного подвеса),

фиг.4А и 4Б - виды сбоку третьего варианта осуществления загрузочного устройства (фиг.4А и фиг.4Б - виды вдоль соответственно одной из двух перпендикулярных осей карданного подвеса),

фиг.5 - перспективный вид, схематично поясняющий четвертый вариант осуществления загрузочного устройства.

Всюду на фигурах идентичными ссылочными обозначениями с увеличением на сто обозначены идентичные или схожие детали.

Подробное описание предпочтительного примера осуществления со ссылкой на изображения

Фиг.1А и 1Б показывают первый вариант осуществления распределительного устройства, в первую очередь идентифицированного ссылочным обозначением 100. Устройство 100 включает распределительный желоб 102 трубчатой формы, например лотковую основу с кожухом в форме усеченного конуса. Распределительный желоб 102 поддерживается посредством карданного подвеса 110, который включает в себя внешний первый элемент 112 карданной рамки и внутренний второй элемент 114 карданной рамки. В поясняемом варианте осуществления оба элемента 112, 114 карданной рамки являются круглыми кольцами карданного подвеса. Благодаря карданному подвесу 110 выпускное отверстие желоба 102 можно ориентировать в любом направлении по желанию и направить поток насыпного шихтового материала к любой желаемой точке поверхности загрузки внутри реактора.

Как лучше всего видно на фиг.2, внешний элемент 112 карданной рамки имеет расположенные по диагонали противоположные цапфы, посредством которых он с возможностью поворота опирается на кольцевую опорную конструкцию 116, которая прикреплена к верхней части 118 металлургического реактора (не показан полностью), например колошника доменной печи. Таким образом, первый элемент 112 карданной рамки выполнен с возможностью поворота относительно по существу горизонтальной первой оси А. Второй элемент 114 карданной рамки меньшего диаметра опирается на диагонально противоположные цапфы, которые соединяют второй элемент 114 карданной рамки с первым элементом 112 карданной рамки так, что второй элемент 114 карданной рамки выполнен с возможностью поворота относительно второй оси В, которая лежит в плоскости перпендикулярно оси А. Распределительный желоб 102 установлен с возможностью съема в карданном подвесе 110, например с его верхним краем внутри внутреннего второго элемента 114 карданной рамки. Иными словами, инвертированное расположение с внутренним элементом карданной рамки, опирающимся на конструкцию реактора, например на желоб подающего механизма (не показан), и с внешним элементом карданной рамки поддержки желоба, опирающимся с возможностью поворота на внутренний элемент карданной рамки, также включено в объем данного изобретения. Карданный подвес 110 обычно устроен так, что в вертикальном положении распределительный желоб 102 был соосен главной оси реактора.

Для того чтобы привести в действие желоб 102, например так, что его выпускное отверстие описывает круговую или спиральную траекторию, распределительное устройство 100 содержит узел привода. Как лучше всего видно на фиг.1А и 1Б, узел привода имеет первый передаточный механизм 122 и второй передаточный механизм 124, оба соединенные со стороны их выхода с карданным подвесом 110 для передачи вращающего момента к соответственно элементам 112, 114 карданной рамки. Передаточные механизмы 122, 124 служат для поворота желоба 102 относительно оси A и/или оси B, как требуется. С этой целью входная сторона передаточных механизмов 122, 124 соединена со вспомогательным карданным шарниром 130, который содержит внешнюю первую часть 132, которая опирается на диагонально противоположные цапфы для поворота относительно общей третьей горизонтальной оси C (см. фиг.1Б), и внутреннюю вторую часть 134, которая поддерживается первой частью 132 на диагонально противоположных цапфах для поворота относительно четвертой оси D (см. фиг.1А), которая перпендикулярна оси C. Таким образом, подобно желобу 102, вторая часть 134 поддерживается в карданном подвесе или на манер кардана. В то время как фиг.1А и 1Б показывают вариант осуществления, в котором оси (А, С) и оси (В, D) соответственно параллельны, возможны другие конфигурации (см. фиг.4А и Б), обеспечивающие угол между осями A и B, идентичный углу между осями C и D. Следует также заметить, что последний угол не должен быть 90°. Однако согласно иллюстрации соответствующие оси кардана (А, В) и (С, D) пересекаются перпендикулярно друг к другу.

В то время как представленная на рисунке первая часть 132 карданного шарнира 130 изготовлена в виде простого круглого карданного кольца, вторая часть 134 имеет кольцеобразную часть, которая соединена цапфами с первой частью 132, и к ее кольцеобразной части перпендикулярно прикреплена часть, имеющая изогнутую форму или форму буквы С.

Как также видно на фиг.1А и 1Б, узел привода включает в себя вращательный приводной вал 140, который приводится во вращение относительно продольной оси R. На фиг.2 показан электрический вращательный двигатель 142 (не показан на фиг.1А и 2А), который включает в себя и приводит в движение вращательный приводной вал 140. Альтернативно, приводной вал мог бы быть установлен независимо и приводиться в движение от мотора с отдельным приводным валом, например, через редуктор.

Как лучше всего видно на фиг.1Б, вращательный приводной вал 140 соединен со второй частью 134 карданного шарнира 130 посредством сочлененного соединительного рычага 144 (Фиг.1А). Соединительный рычаг 144 включает в себя первый элемент 146 и второй элемент 148. Первый элемент 144 имеет верхний край, сочлененный с нижним концом вращательного приводного вала 140 посредством первого поворотного шарнира 150 с осью, перпендикулярной к оси R (и плоскости фиг.1Б). Второй элемент 146 сочленен с нижним концом первого элемента 144 посредством второго поворотного шарнира 152 с осью, параллельной оси первого поворотного шарнира 150. Иными словами, второй элемент 148 также сочленен со второй частью 134 карданного шарнира 130 посредством третьего поворотного шарнира 154, ось которого перпендикулярна оси D и совпадает с центральной осью Х кольцеобразной части второй части 134. Третий поворотный шарнир 154 может быть образован, например, с цапфой, расположенной на C-образном участке второй части 134. Необходимо отметить, что второй элемент 146 соединительного рычага 140 выполнен так, что ось второго поворотного шарнира 152 поперечно смещена, т.е. эксцентрична относительно оси X. Следовательно, тогда как оси первых и третьих поворотных шарниров 150, 154 могут совпасть, ось всех трех поворотных шарниров 150, 152, 154 в соединительном рычаге 144 не может быть выровнена, независимо от осевого положения вращательного приводного вала 140. Таким образом, соединительный рычаг 140 выполнен так, чтобы избежать механической мертвой точки (когда ось Х расположена вертикально).

Для того чтобы изменять угол центральной оси Х второй части 134 относительно вертикали, вращательный приводной вал 140 выполнен с возможностью осевого скольжения вдоль оси R. С этой целью, как лучше всего видно на фиг.2, узел привода содержит пару гидравлических приводов 160, которые скользяще поддерживают крепежный фланец 162 относительно корпуса 164, внутри которого расположен карданный шарнир 130. Гидравлические приводы 160 опираются на опорную пластину 166 корпуса 164. Поворотный приводной вал 140 вместе с мотором 142 поддерживается скользящим крепежным фланцем 162 так, что осевое положение вращательного приводного вала 140 и, таким образом, степень удлинения сочлененного соединительного рычага 144 управляется посредством гидравлических приводов 160. Следовательно, когда приводного вала 140 поднимается верх или вниз, вторая часть 134 наклоняется так, что угол между его осью Х и вертикалью становится соответственно меньше или больше. Для того чтобы предотвратить утечку газа в случае находящегося под давлением реактора, вращательный приводной вал 140 проходит через соответствующее газонепроницаемое уплотнение или прокладку (не показаны), расположенное в отверстии опорной пластины 166.

Как следует из вышеизложенного, осевая ориентация второй части 134 в карданном шарнире 130 относительно осей C и D задана угловым и осевым положением приводного вала 140. Ось Х может быть ориентирована по желанию с помощью вращательного двигателя 142 и гидравлических приводов 160. Вращение приводного вала 140 двигает вторую часть 134 так, что ее основная ось Х описывает конус, угол конуса которого зависит от осевого положения приводного вала 140.

Передаточные механизмы 122, 124 соединяют карданный подвес 110 с карданным шарниром 130 так, что углы α, β поворота второго элемента 114 карданной рамки, и вместе с ним желоба 102, вокруг осей A, B заданы соответственно углами γ, δ поворота второй части 134 вокруг соответственно оси C, D (см. фиг.2). Другими словами, передаточные механизмы 122, 124 передают вращающий момент, приложенный мотором 142 и исполнительными механизмами 160 на карданный подвес 130, через вращательный вал 140 от карданного подвеса 130 на карданный подвес 110, чтобы по желанию поворачивать желоб 102.

Согласно предпочтительному варианту осуществления на фиг.1А, 1Б и фиг.2 каждый передаточный механизм 122, 124 является рычажным механизмом, который содержит соответствующую выходную соединительную тягу 172, 174, имеющую нижний конец, сочлененный с карданным подвесом 110 посредством универсального шарнира. Как представлено, обе выходных соединительных тяги 172, 174, предпочтительно, сочленены со вторым элементом 114 карданной рамки, например симметрично под углом 45° к любой стороне оси В. Каждый передаточный механизм также имеет соответствующий поворотный рычаг 176, 178, установленный на цапфах опорной стойки 180. Как видно на фиг.1А и 1Б, рычаги 176, 178 имеют короткое плечо рычага и длинное плечо рычага. Каждая выходная соединительная тяга 172, 174 сочленена на его верхнем краю с помощью универсального шарнира с длинным плечом рычага соответствующего рычага 176, 178. Каждый передаточный механизм 122, 124 также имеет соответствующую входную тягу 182, 184, которая соединяет короткое плечо рычага с карданным шарниром 130. Как показано, обе входные тяги 182, 184, предпочтительно, сочленены со второй частью 134, например симметрично под углом 45° к любой стороне оси D. Входные тяги 182, 184 также соединены на каждой стороне посредством универсальных шарниров. Как также видно на фиг.1А и 1Б, рычаги 176, 178 имеют пустотелую сопряженную конструкцию и расположены так, что их поворотные оси перпендикулярны и пересекаются в верхнем конце опорной стойки 180. Несмотря на различную форму рычаги 176, 178 имеют одинаковое соотношение плеч рычага, прежде всего соотношение плеч рычага<1 ("проигрыш в силе") в направлении выхода. Более длинный рычаг со стороны выхода позволяет сократить размер карданного шарнира 130, который "имитирует", путем точного повторения, карданный подвес 110, так, что передаточные рычажные механизмы 122, 124 образуют между собой своего рода "пантограф". Более конкретно, передаточные механизмы 122, 124 выполнены с идентичным передаточным числом, и они обеспечивают гомотетичную передачу от карданного шарнира 130 к карданному подвесу 110. Вышеупомянутая точка, где поворотные оси рычагов 176, 178 пересекаются, таким образом, представляет центр гомотетии (также называемый центр подобия) преобразования движения от вспомогательного карданного шарнира 130 к фактическому карданному подвесу 110. Из этого следует, что угол α сохраняется равным углу γ, а также, что угол β сохраняется равным углу δ. Поэтому в первом варианте осуществления ориентация центральной оси Y желоба 102 сохраняет параллельность к основной оси Х второй части 134 карданного шарнира 130, как это лучше всего видно на фиг.1Б.

Фиг.3А и 3Б показывают альтернативное распределительное устройство 200, в котором большинство компонентов идентично устройствам на фиг.1А и 1Б. Основное различие состоит в альтернативной конфигурации передаточных механизмов 222, 224, которые соединяют карданный подвес 210 со вспомогательным карданным шарниром 230. Оба рычажных механизма 222, 224 имеют симметричную и идентичную конфигурацию. Следует заметить, что они имеют идентичные плечи рычага 276, 278, которые, в противоположность расположению на фиг.1А и 1Б, расположены параллельно. Поворотные оси плеч рычагов 276, 278 также пересекаются, но не перпендикулярно. Принимая во внимание, что конфигурация на фиг.3А и 3Б наименее компактна, она является более экономичной по конструкции и техническому обслуживанию. Другие признаки структуры и функции идентичны признакам и функциям на фиг.1А и 1Б (и обозначены соответствующими ссылочными обозначениями, начинающимися с двухсот).

На фиг.4А и 4Б показан третий вариант осуществления распределительного устройства 300 согласно настоящему изобретению. В противоположность предыдущим вариантам осуществления в распределительном устройстве 300 вращательный приводной вал 340 имеет горизонтальную ось R. Поэтому карданный шарнир 330, который копирует карданный подвес 310, поворачивается, в основном, на 90°. Другими словами, ось поворота D второй части 334 формирует прямой угол относительно соответствующей оси поворота B второго элемента 314 карданной рамки. Таким образом, когда лоток 302 ориентирован вертикально, ось поворота D - вертикальна (в противоположность горизонтали на фиг.1А и фиг.1Б), а основная ось Х второй части 334 - горизонтальна (в противоположность вертикали на фиг.1А и фиг.1Б), чтобы находиться в одной линии с осью R вращательного приводного вала 340. Следовательно, передаточные механизмы 322, 324 устройства 300 имеют еще одну конфигурацию. Пока они симметричны, их поворотные рычаги 376, 378 изогнуты, точнее, они расположены так, что их короткое плечо рычага согнуто, по существу, под прямым углом относительно их длинного плеча рычага. Другие признаки структуры и функции соответствуют описанным выше. Конфигурация на фиг.4А и фиг.4Б позволяет размещать вращательный двигатель 342 и линейные исполнительные механизмы 360 поперечно крышке реактора, таким образом, обеспечивая экономию пространства на уровне верхнего загрузочного отверстия реактора (например, в колошниковом отверстии доменной печи).

Фиг.5 схематично показывает альтернативный четвертый вариант осуществления распределительного устройства 400 с желобом в карданном подвесе и вспомогательным карданным шарниром 430, приводимым в движение скользящим вдоль оси поворотным валом 440. В устройстве 400 передаточные механизмы 422, 424, которые связывают карданный шарнир 430 с карданным подвесом 410 желоба (не показан на фиг.5), имеют еще одну конфигурацию, отличную по сравнению с предыдущими вариантами осуществления.

Первый передаточный механизм 422 соединяет внешний элемент 412 карданной рамки с внешней первой частью 432 карданного шарнира 430. С этой целью он имеет поворотный вал 492 с выходным плечом 493 кривошипа, закрепленным под прямым углом к поворотному валу 492. Выходная соединительная тяга 472 с универсальными шарнирами соединяет выходное плечо 493 кривошипа с первым элементом 412 карданной рамки. Подобным образом поворотный вал 492 имеет входное плечо 483 кривошипа, сочлененное с первой частью 432 карданного шарнира 430 посредством входной соединительной тяги 482. Для увеличения плеча рычага относительно осей A и C точки соединения входных и выходных тяг 472, 482 к первому элементу 412 карданной рамки и к первой части 432 размещены на соответственно осях поворота B и D. Предпочтительно, поворотный вал 492 расположен с его осью параллельно оси поворота A первого элемента 412 карданной рамки.

Второй передаточный механизм 424 на фиг.5 с другой стороны соединяет внутренний элемент 414 карданной рамки с внутренней второй частью 434 карданного шарнира 430. Он также имеет поворотный вал 494 с выходным плечом 495 кривошипа, перпендикулярным к поворотному валу 494. Выходное плечо 495 кривошипа также связано со вторым элементом 414 карданной рамки посредством выходной соединительной тяги 474. Входное плечо 485 кривошипа на поворотном валу 494 соединено с входным соединительным рычажным механизмом 484 другой конфигурации. Входной соединительный рычажный механизм 484 содержит первое звено, сочлененное со второй частью 434, и второе звено, сочлененное с входным плечом 485 кривошипа. Поворотный шарнир 487 соединяет оба шарнира друг с другом для возможности неограниченного поворота второй части 434 относительно оси C. Требуемая степень вращения может быть альтернативно включена в универсальный шарнир на входном плече 485 кривошипа. Точки соединения выходной тяги 474 и входного соединительного рычажного механизма 484 с первым элементом 412 карданной рамки и с первой частью 432 размещены на соответственно осях поворота A и C. Предпочтительно, поворотный вал 494 расположен с его осью параллельно оси поворота B второго элемента 414 карданной рамки. Плечи 483, 493, 485, 495 кривошипа каждого поворотного вала 492, 494 могут быть одинаковой или разной длины для того, чтобы достичь желательного передаточного числа (выигрыш/проигрыш в силе). Устройство 400 на фиг.5 позволяет располагать вспомогательный карданный шарнир 430 и часть передаточных механизмов 422, 424 вне реакторной оболочки (см. фиг.2). Иными словами, этого легко достигнуто за счет обеспечения оболочки или корпуса, имеющих соответствующие отверстия в боковых стенах, через которые проникает каждый поворотный вал 492, 494, используя соответствующее уплотнение на отверстии.

Другие компоненты устройства 400 (не показаны) соответствуют описанным выше в отношении первого, второго и третьего варианта осуществления. Иными словами, вариант осуществления согласно фиг.5, прежде всего, подходит для того, чтобы выполнить модернизационное усовершенствование устройства согласно JP 58207303 и ЕР 1833999.

В заключение следует учесть, что любой из предварительно обсуждаемых вариантов осуществления обеспечивает распределение материала при кольцеобразных режимах загрузки с помощью вращательного двигателя, приводящего в действие ведущий вал без какой-либо потребности в работе линейных исполнительных механизмов при движении по кругу выпускного отверстия желоба. Линейные исполнительные механизмы требуются только, чтобы изменить радиус режима загрузки. Альтернативно, при простом ходе линейного исполнительного механизма(-ов) может быть выполнена загрузка по спиральной схеме. Следовательно, в противоположность известным из уровня техники устройствам JP 58207303 и ЕР 1833999, необходимо отметить, что для достижения типовых режимов загрузки не требуется непрерывное возвратно-поступательное движение линейных исполнительных механизмов.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Фиг.1А, 1Б, Фиг.2

А, В Оси карданного подвеса С, D Оси карданного шарнира R Ось вращения 100 Распределительное устройство 102 Распределительный желоб 110 Карданный подвес 112 Первый элемент карданной рамки 114 Второй элемент карданной рамки 116 Опорная конструкция 118 Верх 122 Первый передаточный механизм 124 Второй передаточный механизм 130 Карданный шарнир 132 Первая часть 134 Вторая часть 140 Поворотный приводной вал 142 Вращательный двигатель 144 Сочлененный соединительный рычаг 146 Первый элемент 148 Второй элемент 150 Первый поворотный шарнир 152 Второй поворотный шарнир 154 Третий поворотный шарнир 160 Линейные исполнительные механизмы 162 Крепежный фланец 164 Корпус 166 Опорная пластина 172, 174 Выходная соединительная тяга 176, 178 Поворотный рычаг 180 Опорная стойка 182, 184 Входная соединительная тяга Х Ось второй части 134 Y Ось желоба 102 α, β углы, определяющие ориентацию Y γ, δ углы, определяющие ориентацию Х

Фиг.3А, 3Б

200 Распределительное устройство 202 Распределительный желоб 210 Карданный подвес 212 Первый элемент карданной рамки 214 Второй элемент карданной рамки 222 Первый передаточный механизм 224 Второй передаточный механизм 230 Карданный шарнир 240 Поворотный приводной вал 242 Вращательный двигатель 244 Сочлененный соединительный рычаг 260 Линейные исполнительные механизмы 262 Крепежный фланец 266 Опорная пластина 272, 274 Выходная соединительная тяга 276, 278 Поворотный рычаг 280 Стойка 282, 284 Входная соединительная тяга

Фиг.4А, 4Б

А, В Оси карданного подвеса С, D Оси карданного шарнира R Ось вращения 300 Распределительное устройство 302 Распределительный желоб 310 Карданный подвес 312 Первый элемент карданной рамки 314 Второй элемент карданной рамки 322 Первый передаточный механизм 324 Второй передаточный механизм 330 Карданный шарнир 332 Первая часть 334 Вторая часть 340 Поворотный приводной вал 342 Вращательный двигатель 344 Сочлененный соединительный рычаг 360 Линейные исполнительные механизмы 366 Опорная пластина 372 Выходная соединительная тяга 374 376 Поворотный рычаг 378 382 Входная соединительная тяга 384 Х Ось второй части 334 Y Ось желоба 302

Фиг.5

А, В Оси карданного подвеса С, D Оси карданного шарнира R Ось вращения 400 Распределительное устройство 410 Карданный подвес 412 Первый элемент карданной рамки 414 Второй элемент карданной рамки 422 Первый передаточный механизм 424 Второй передаточный механизм 430 Карданный шарнир 432 Первая часть 434 Вторая часть 440 Поворотный приводной вал 444 Сочлененный соединительный рычаг 472, 474 Выходная соединительная тяга 482 Входная соединительная тяга 484 Входной соединительный рычажный механизм 483, 485 Входное плечо кривошипа 487 Поворотный шарнир 492, 494 Поворотный вал 493, 495 Выходное плечо кривошипа

Изобретение относится к области металлургии, в частности к загрузочному устройству металлургического реактора. Устройство содержит распределительный желоб с карданным подвесом, который имеет первый и второй элементы карданной рамки, выполненные с возможностью поворота относительно двух перпендикулярных осей карданного подвеса. Узел привода имеет первый и второй передаточный механизмы для управления поворотным перемещением распределительного желоба относительно осей подвеса и карданный шарнир с первой частью, которая выполнена с возможностью поворота относительно третьей оси, и второй частью, которая выполнена с возможностью поворота относительно четвертой оси, и вращательный двигатель для приведения в движение вращательного приводного вала, который соединен со второй частью карданного шарнира посредством сочлененного соединительного рычага. Угловое положение и осевое положение приводного вала определяют положение поворота второй части карданного шарнира относительно соответственно третьей и четвертой осей. Передаточный механизм передает вращающий момент от карданного шарнира к карданному подвесу для поворота распределительного желоба относительно соответственно первой и второй осей. Использование изобретения обеспечивает повышение надежности узла привода. 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство (100) для распределения сыпучего материала в металлургическом реакторе, содержащее:
- распределительный желоб (102), поддерживаемый карданным подвесом (110) с первым элементом (112) карданной рамки, который выполнен с возможностью поворота относительно первой оси (А), и вторым элементом (114) карданной рамки, который выполнен с возможностью поворота относительно второй оси (В), поддерживаемым первым элементом (112) карданной рамки,
- узел привода с первым передаточным механизмом (122), предпочтительно с рычажным механизмом, соединенным с карданным подвесом (110), и вторым передаточным механизмом (124), предпочтительно с рычажным механизмом, соединенным с карданным подвесом (110), для управления поворотным перемещением распределительного желоба (102) относительно первой оси (А) и относительно второй оси (В),
отличающееся тем, что узел привода содержит:
- карданный шарнир (130) с первой частью (132), которая выполнена с возможностью поворота относительно третьей оси (С), и второй частью (134), которая выполнена с возможностью поворота относительно четвертой оси (D) и поддерживается первой частью, и
- вращательный двигатель (142) для приведения в движение вращательного приводного вала (140), который выполнен с возможностью осевого скольжения и соединен со второй частью (134) карданного шарнира (130) посредством сочлененного соединительного рычага (144) так, что угловое положение и осевое положение приводного вала (140) определяют положение поворота второй части (134) относительно соответственно третьей и четвертой осей (С, D),
причем первый передаточный механизм (122) соединяет первую часть (132) карданного шарнира (130) с первым элементом (112) карданной рамки или вторую часть (134)карданного шарнира (130) со вторым элементом (114) карданной рамки, а второй передаточный механизм (124) соединяет вторую часть (134) со вторым элементом (114) карданной рамки с возможностью передачи вращающего момента, приложенного к соответственно третьей и четвертой осям (С, D), от карданного шарнира (130) к карданному подвесу (110) для поворота распределительного желоба (102) относительно соответственно первой и второй осей (А, В).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый передаточный механизм (122) и второй передаточный механизм (124) имеют идентичное передаточное число и выполнены для гомотетичной передачи от карданного шарнира (130) к карданному подвесу (110) так, что углы (γ, δ) поворота второй части (134) карданного шарнира (130) относительно третьей и четвертой осей (С, D) равны соответственно углам (α, β) поворота второго элемента (114) карданной рамки относительно первой и второй осей (А, В).

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел привода содержит по меньшей мере один линейный исполнительный механизм (160) для изменения осевого положения приводного вала (140) вдоль его оси вращения (R).

4. Устройство по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что каждый передаточный механизм является рычажным механизмом (122, 124), который содержит выходную тягу (172, 174), сочлененную с одним из элементов (112, 114) карданной рамки, предпочтительно со вторым элементом (114) карданной рамки.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что каждый рычажный механизм (422, 424) содержит поворотный вал (492, 494) с выходным плечом (493, 495) кривошипа, причем выходная тяга (472, 474) имеет первый конец, сочлененный с одним из элементов (412, 414) карданной рамки, и второй конец, сочлененный с выходным плечом (493, 495) кривошипа, причем каждый поворотный вал (492, 494) приводится в движение карданным шарниром.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что каждый рычажный механизм (122, 124) содержит поворотный рычаг (176, 178), причем выходная тяга (172, 174) имеет первый конец, сочлененный с одним из элементов (114) карданной рамки, и второй конец, сочлененный с поворотным рычагом (176, 178).

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что каждый рычажный механизм (122, 124) также содержит входную тягу (182, 184), имеющую первый конец, сочлененный с поворотным рычагом (176, 178), и второй конец, сочлененный со второй частью (134) карданного шарнира (130) для приведения в действие поворотного рычага (176, 178).

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что поворотные рычаги (176, 178) имеют идентичный рычажный механизм и пересекающиеся, предпочтительно перпендикулярно, оси поворота.

9. Устройство по одному из пп.6-8, отличающееся тем, что каждый поворотный рычаг (176, 178) имеет короткое плечо рычага и длинное плечо рычага, причем каждая выходная тяга (172, 174) соединена с длинным плечом рычага.

10. Устройство по одному из пп.1-3, 5-8, отличающееся тем, что первый элемент (112) карданной рамки опирается на цапфы, прикрепленные к металлургическому реактору так, чтобы задавать первую ось (А), причем второй элемент (114) карданной рамки поддерживается внутри первого элемента (112) карданной рамки на цапфах, задающих вторую ось (В), перпендикулярную к первой оси (А), а распределительный желоб (102) установлен с возможностью съема во втором элементе (114) карданной рамки.

11. Устройство по п.4, отличающееся тем, что первый элемент (112) карданной рамки опирается на цапфы, прикрепленные к металлургическому реактору так, чтобы задавать первую ось (А), причем второй элемент (114) карданной рамки поддерживается внутри первого элемента (112) карданной рамки на цапфах, задающих вторую ось (В), перпендикулярную к первой оси (А), а распределительный желоб (102) установлен с возможностью съема во втором элементе (114) карданной рамки.

12. Устройство по одному из пп.1-3, 5-8, отличающееся тем, что первый элемент карданной рамки опирается на цапфы, прикрепленные к распределительному желобу, выполненному в виде трубы, так, чтобы задавать первую ось, причем второй элемент карданной рамки опирается снаружи первого элемента карданной рамки на цапфы, задающие вторую ось, перпендикулярную к первой оси, и распределительный желоб установлен с возможностью съема во втором элементе карданной рамки.

13. Устройство по п.4, отличающееся тем, что первый элемент карданной рамки опирается на цапфы, прикрепленные к распределительному желобу, выполненному в виде трубы, так, чтобы задавать первую ось, причем второй элемент карданной рамки опирается снаружи первого элемента карданной рамки на цапфы, задающие вторую ось, перпендикулярную к первой оси, и распределительный желоб установлен с возможностью съема во втором элементе карданной рамки.

14. Устройство по одному из пп.1-3, 5-8, 11, 13, отличающееся тем, что сочлененный соединительный рычаг (144) содержит первый элемент (146), соединенный посредством первого поворотного шарнира (150) с поворотным валом (140), и второй элемент (148), соединенный посредством второго поворотного шарнира (152) с первым элементом (146), причем первый и второй поворотные шарниры (150, 152) имеют параллельные оси, перпендикулярные к оси вращения (R) приводного вала (140), при этом второй элемент (148) соединен со второй частью (134) карданного шарнира (130) посредством третьего поворотного шарнира (154), ось которого расположена перпендикулярно к четвертой оси (D).

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что второй элемент (148) выполнен с возможностью смещения оси второго поворотного шарнира (152) от оси (X) третьего поворотного шарнира (154).

16. Устройство по одному из пп.1-3, 5-8, 11, 13, 15, отличающееся тем, что корпус (164), вмещающий в себя карданный шарнир (130) и передаточные механизмы (122, 124), причем корпус имеет отверстие, оснащенное уплотнением, через которое проходит вращательный приводной вал (140).

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что корпус имеет опорную пластину (166), в которой выполнено отверстие, через которое проходит вращательный приводной вал (140), причем узел привода содержит по меньшей мере один гидравлический цилиндр (160), поддерживающий вращательный двигатель (142), и вращательный приводной вал (140), выполненный с возможностью скольжения относительно опорной пластины (166).

18. Устройство по одному из пп.1-3, 5-8, 11, 13, 15, отличающееся тем, что оно содержит корпус, причем каждый передаточный механизм (422, 424) содержит элемент, прежде всего поворотный вал (492, 494), который проходит через соответствующее отверстие с уплотнением в корпусе с обеспечением расположения карданнного шарнира (130) вне корпуса и передаточных механизмов (422, 424), по меньшей мере, частично вне корпуса.