БЛОК ЗАТВОРА И КЛАПАНА ДЛЯ ЗАГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА ШАХТНОЙ ПЕЧИ Российский патент 2016 года по МПК C21B7/20 

Область техники

Предметом изобретения является блок затвора и клапана для загрузочного устройства шахтной печи, например доменной печи, более конкретно блок затвора и клапана, используемый в составе такого устройства, предназначенный, во-первых, для управления загрузки печи твердыми веществами и, во-вторых, для предотвращения утечек газа.

Уровень развития техники

На сегодня известны различные типы загрузочных устройств для шахтных печей, прежде всего для доменных печей. Из них сейчас широко используются установки «Bell-Less Тор®» (бесконусное загрузочное устройство), поскольку они обеспечивают лучшее управление загрузкой печи и диспергирование загружаемых материалов. Кроме того, система уплотнения, используемая в этих устройствах, обеспечивает лучшую герметизацию находящихся в шахте доменной печи газов под давлением, главным образом, благодаря функциональной диссоциации между уплотнительными элементами, с одной стороны, и элементами, предназначенными для управления подачей твердых веществ в печь, с другой стороны.

Системы этого типа известны, например, из патентов US 4514129 или WO 2010/081810 и включают в себя, как правило, уплотняемое поворотное затворное устройство, называемое затвором для загрузки материалов, для обеспечения закрытия одной или нескольких загрузочных конусов и управления пропускной способности по шихте, когда затвор открыт. Это затворное устройство может включать в себя одну створку или две створки (заслонки), поворачиваемые в противоположных направлениях.

Эти системы также включают в себя расположенный под затвором уплотнительный клапан для предотвращения утечек газа из доменной печи в атмосферу. В закрытом положении нижняя поверхность этого клапана упирается в стационарную опорную поверхность, которая является составной частью блока затвора и клапана.

Затвор для загрузки материалов и уплотнительный клапан установлены на корпусе блока затвора и клапана, к которому присоединен конус для твердых материалов. В этом корпусе предусмотрен центральный проход с по существу вертикальной осью, через который твердый материал падает внутрь доменной печи на распределительный экран (лоток) в соответствии с технологией, специфичной для системы бесконусного загрузочного устройства Bell-Less Тор®.

В закрытом положении затвор для загрузки материалов служит опорой для находящихся в конусе твердых материалов шихты, а клапан обеспечивает газонепроницаемость.

В открытом положении во время введения материала в доменную печь затвор для загрузки материала, будучи повернутым в открытое положение, обеспечивает падение материала. При этом уплотнительный клапан полностью выводится из траектории движения материала, так что обеспечивающие газонепроницаемость поверхности клапана не подвергаются повреждению со стороны твердых материалов, падающих в центральный проход. В процессе загрузки уплотнительный клапан сначала открывается с выполнением поворотного движения, тем самым полностью освобождая проход, прежде чем питающий затвор откроется для подачи твердого материала.

Обычно ось поворота уплотнительного клапана проходит, по существу, перпендикулярно оси поворота створки затвора или параллельным осям поворота створок. Поворотное движение затвора и клапана управляется соответствующими исполнительными механизмами, закрепленными на корпусе блока затвора и клапана. Эти исполнительные механизмы, которые могут быть электрического или гидравлического типа, например редукторные двигатели или домкраты, вызывают поворотное движение затвора или створок затвора и, соответственно, клапана с помощью передаточных валов, проходящих через стенку корпуса и при вращении в указанном корпусе опирающихся на направляющие подшипники, укомплектованные уплотняющими элементами.

В известных на сегодняшний день системах подшипники непосредственно крепятся на корпусе блока затвора и клапана. Створки затвора и/или клапана выполнены цельно с указанными валами внутри корпуса с помощью использования рычагов. Когда необходимо обеспечить доступ к затвору или клапану для выполнения ремонта или замены или для восстановления уплотнения, требуется проникновение внутрь корпуса. Непосредственно привлекаемый к производству этих работ персонал проникает внутрь корпуса через людской ходок, приспособленный для этой цели в стенке корпуса, и выполняет свое рабочее задание в ограниченном пространстве и к тому же в рабочей среде, опасной ввиду воздействия тепла и наличия доменных газов, которые продолжают присутствовать здесь несмотря на временный останов печи. Этот останов необходим для вмешательства такого рода, и на его протяжении имеет место снижение объема производства.

Цель изобретения

Цель настоящего изобретения заключается в устранении упомянутых выше проблем и, прежде всего, в том, чтобы предложить такой блок затвора и клапана, который позволяет максимально сократить время, необходимое для такого вмешательства. Оно также имеет целью улучшение условий вмешательства в конструкцию затворов и клапанов и их приводных элементов поворота, обеспечение большей надежности вмешательства и улучшение условий работы персонала. Оно также имеет целью облегчение полной замены блока клапана или затвора совместно с приданными исполнительными механизмами с установкой аналогичного нового или предварительно отремонтированного устройства или функционально эквивалентной конструкции, но при этом, например, иного конструктивного выполнения.

Общее описание изобретения

С учетом этих целей, предметом изобретения является блок затвора и клапана для загрузочного устройства шахтной печи, например доменной печи, причем блок включает в себя корпус, внутри которого расположен по меньшей мере один такой затвор и/или один такой клапан, поворот которого(-ых) обусловлен исполнительным механизмом, расположенным вне корпуса и соединенным с затвором или клапаном посредством соединительного вала, направленного в подшипнике, который закреплен относительно корпуса.

Согласно изобретению блок затвора и клапана отличается тем, что подшипник и исполнительный механизм установлены на отсоединяемой крышке, которая герметизирует проем, выполненный в стенке корпуса, и размеры которой заданы с учетом возможности отвода затвора или клапана через проем поперечно к оси корпуса.

В этой связи необходимо отметить, что под указанным «перемещением поперечно к оси» следует подразумевать, прежде всего, изменение положения крышки и отвод затвора или клапана не только в направлении, перпендикулярном оси корпуса, но и в направлении, наклонном под заданным углом к указанной оси. Изменение положения крышки и отвод затвора или клапана осуществляется вдоль прямой линии, включенной в радиальную плоскость, проходящую через ось корпуса.

Благодаря изобретению каждый модуль, состоящий из затвора или клапана со своим исполнительным механизмом и своими вспомогательными приспособлениями для выполнения перемещения, может быть отсоединен от корпуса в виде одной детали и удален от него с обеспечением при этом возможности либо полной замены посредством предварительно подготовленного модуля, либо непосредственного вмешательства в модуль, но уже в более просторном рабочем окружении с улучшенными рабочими условиями.

В известных из уровня техники системах осуществляемое вмешательство в затвор или клапан можно производить только внутри корпуса. Если требуется вмешательство в приспособления для передачи движения, например, в вал, соединяющий клапан или затвор с его исполнительным механизмом, необходимо сперва проникнуть внутрь корпуса, чтобы сначала разъединить клапан или затвор и рычаг, соединяющий его с валом, прежде чем получить возможность извлечения вала наружу. По сравнению с этим изобретение позволяет осуществлять все эти операции без вмешательства внутри корпуса.

В случае полной замены сменный модуль может представлять собой новый или отремонтированный идентичный модуль, а таковая замена обеспечивает сведение времени вмешательства, а следовательно, и остановки производства, к минимуму. Альтернативно, извлеченный модуль можно разместить на рабочем станке за пределами корпуса, где персонал может воспользоваться преимуществами использования намного большей рабочей поверхности по сравнению с ограниченной площадью внутри корпуса. Таким образом, все операции по выполнению замены или ремонта различных компонентов значительно облегчаются и могут производиться в условиях максимально улучшенной видимости, операции вмешательства можно осуществлять, например, при естественном освещении, что облегчает обнаружение повреждений затворов или клапанов и их ремонт. Кроме того, отсутствует необходимость в отключении гидравлических систем или систем силового питания исполнительных механизмов, благодаря чему также упрощается процедура требуемого вмешательства.

К тому же доступ внутрь корпуса и видимость значительно улучшаются за счет того, что затворы и клапана можно полностью демонтировать, и тем самым, они более не создают препятствия ни для хорошего обозрения корпуса изнутри, ни для движений персонала, который может осуществлять вмешательство во внутреннем пространстве корпуса.

Благодаря изобретению также устраняется опасность неправильного манипулирования, могущего вызвать поворот клапанов или затворов, когда персонал все еще находится внутри корпуса.

В соответствии с конструктивным решением согласно изобретению крышка установлена с возможностью скользящего перемещения относительно корпуса, так что в случае отвода от корпуса модуль в сборе может быть перемещен посредством его простого скользящего перемещения по направлению к внешней области, по существу, в радиальном направлении относительно общей оси выполненного в корпусе центрального прохода. Для этой цели устройство, предпочтительно, включает в себя, по существу, горизонтальные или слегка наклонные направляющие рельсы, которые, предпочтительно, крепятся на корпусе либо стационарно, либо методом разъемного крепления, а крышка содержит ползуны или ролики, приспособленные для перемещения по рельсам в крайнее положение до упора в стопор, предупреждающий сход с рельсов. Длина рельсов рассчитывается таким образом, чтобы модуль мог переместиться на расстояние, достаточное, по меньшей мере, для обеспечения полного выведения клапанов или затворов за пределы корпуса. После этого становится возможным вмешательство с доступом ко всем элементам модуля, который продолжает опираться на рельсы. Также в процессе отвода модуля представляется возможным комбинировать его перемещение с заданным поворотным движением, облегчая, например, прохождение затвора или клапана через проем.

Согласно альтернативному конструктивному решению, позволяющему в случае необходимости преодолеть ограничения по нагрузке на опорную поверхность рельсов, на крышке предусматривается соединительное приспособление для крепления, стационарно или временно, демонтировочного рычага, укомплектованного противовесом, в расчете на обеспечение манипулирования каждым модулем посредством грузоподъемного оборудования. На демонтировочном рычаге и его противовесе предусмотрены крепежные кольца, предназначенные для закрепления модуля на подъемно-транспортном оборудовании, обеспечивая тем самым равновесие модуля, так что отвод модуля от корпуса может производиться, по существу, в горизонтальной плоскости или, по меньшей мере, в таком положении, которое гарантирует свободное прохождение клапана или затвора через проем, выполненный в стенке корпуса.

Краткое описание чертежей

Другие отличительные особенности, характеристики и преимущества изобретения будут выявлены на основании детального описания нескольких иллюстративных вариантов преимущественного конструктивного выполнения, приведенных ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 - вид в перспективе устройства согласно изобретению в рабочем положении;

фиг. 2 - вид, аналогичный виду на фиг. 1, на котором показаны два модуля за пределами корпуса в выдвинутом из него положении;

фиг. 3 - вид в перспективе устройства в соответствии со вторым конструктивным выполнением согласно изобретению, на котором показаны два модуля за пределами корпуса в выдвинутом из него положении.

Описание предпочтительного конструктивного выполнения

Блок затвора и клапана, проиллюстрированный на фиг. 1 и 2, включает в себя корпус 1 с центральным проходом 11, имеющим, по существу, вертикальную ось А, для подлежащих загрузке материалов в доменную печь, оснащенный верхним фланцем 12 и нижним фланцем 12′ для крепления корпуса на загрузочном устройстве доменной печи (здесь не показано). Он включает в себя модуль 2 затвора для загрузки материала и модуль 3 уплотнительного клапана, смещенные, по существу, на 90° вокруг оси А.

В проиллюстрированном примере модуль 2 затвора для загрузки материала включает в себя затвор 21 с двумя створками 211, которые поворачиваются относительно друг друга в противоположных направлениях. Каждая створка опирается на кронштейн 22, причем два кронштейна 22 установлены на концах передаточных валов 23 с параллельными осями, и причем валы установлены в подшипниках, скомпонованных в группу подшипников 24, с приводом вращения в противоположных направлениях с помощью самого по себе известного исполнительного механизма 25. Модуль затвора для загрузки материала может включать в себя также только одну единственную поворотную створку.

Подшипники 24 и исполнительный механизм 25 установлены на крышке 26, приспособленной для закрытия с обеспечением газонепроницаемости, например, с помощью фланцевой системы 261, причем в стенке корпуса 1 выполнен проем, а размеры проема 13 заданы таким образом, чтобы обеспечивалось прохождение затворного блока с его собранными на валах 23 рычагами управления в их обычном рабочем положении. Другими словами, как видно на фиг. 2, затвор 21 может свободно входить в проем 13 при радиальном сдвиге модуля 2 в направлении наружу из корпуса, без необходимости предварительного демонтажа створок или рычагов.

В конструктивном выполнении согласно фиг. 1 и 2 на корпусе 1 с каждой стороны проема 13 закреплены параллельные рельсы 14, а крышка 26 укомплектована роликами 262, предназначенными для качения или скольжения по рельсам 14 таким образом, чтобы модуль 2 направлялся вдоль рельсов в радиальном направлении. Ролики изготовлены и выставлены по месту таким образом, что весовая нагрузка со стороны устройства модуля передается на рельсы и что обеспечивается направление модуля по рельсам, исключающее опасность потенциально возможного опрокидывания ввиду несимметричного расположения, создаваемого затвором. Кроме того, на концах рельсов предусмотрены стопоры 141, исключающие опасность скольжения модуля 2 слишком далеко.

Модуль 3 уплотнительного клапана изготовлен способом по аналогии с модулем 2. Он включает в себя поворотный клапан 31, перемещаемый с помощью рычага 32, установленного на конце имеющего ось 23 приводного вала, причем вал опирается на подшипник 34 и выполнен для поворота под воздействием исполнительного механизма 35 известного типового выполнения.

Подшипник 34 и исполнительный механизм 35 установлены на крышке 36, приспособленной для закрытия с обеспечением газонепроницаемости, например, с помощью фланцевой системы, причем в стенке корпуса 1 выполнен проем 15, а размеры проема 15 заданы таким образом, чтобы обеспечивалось прохождение клапанного блока 31, установленного на его рычаге 32 управления и собранного на валу 33, в их обычном рабочем положении. Другими словами, клапан 31 может свободно входить в проем 15, все еще оставаясь закрепленным на рычаге 32 и, следовательно, соединенным с крышкой 36, когда модуль 3 сдвигается в радиальной плоскости в направлении наружу из корпуса.

Подобно тому, как и в случае с модулем 2, на корпусе 1 с каждой стороны проема 15 закреплены параллельные рельсы 16, а крышка 36 укомплектована роликами 362, предназначенными для качения или скольжения по рельсам 16 таким образом, чтобы модуль 3 направлялся вдоль рельсов в радиальном направлении. Ролики изготовлены и выставлены по месту таким образом, что весовая нагрузка со стороны устройства модуля передается на рельсы и что обеспечивается направление модуля по рельсам, исключающее опасность потенциально возможного опрокидывания ввиду несимметричного расположения, создаваемого клапаном 31. Кроме того, на концах рельсов предусмотрены стопоры 161, исключающие опасность скольжения модуля 3 слишком далеко.

В обычном рабочем положении доменной печи сборка модулей 2 и 3 производится посредством присоединения крышек 26 и 36 фланцами к корпусу 1 по периферии соответствующих проемов 13, 15, как показано на фиг. 1. При необходимости производства работ на тех или иных элементах одного из модулей, находящихся внутри корпуса, достаточно будет разблокировать крышку и затем переместить скольжением модуль в сборе по рельсам, пока затвор или клапан не будут полностью выведены за пределы корпуса, как показано на фиг. 2. После этого можно легко отремонтировать или заменить любой элемент модуля. Также можно легко отвести модуль в сборе, сняв его с рельсов с помощью любой пригодной для этого манипуляционной техники, чтобы заменить его другим аналогичным модулем.

Конструктивное выполнение, проиллюстрированное на фиг. 3, предназначено, прежде всего, для установок, на которых не представляется возможным установить направляющие рельсы, как в случае с ранее описанным конструктивным выполнением.

В этом случае модули 2 и 3 разработаны и изготовлены идентичным ранее образом, но только без рельсовых направляющих для опирания и обеспечения скольжения модулей. Следовательно, должны использоваться дополнительные подъемные приспособления. Чтобы затвор или клапан могли войти в проем в корпусе без соприкосновения или застревания в проеме, необходимо надлежащим образом обеспечить пространственную ориентацию модуля, то есть плоскость крышки должна оставаться, по существу, вертикальной либо общее направление осей поворота клапана или затвора должно оставаться, по существу, горизонтальным. Для обеспечения общей ориентации модуля по ходу его отвода и, следовательно, во избежание его опрокидывания вследствие несимметричного расположения, создаваемого клапаном или затвором, на крышке 26, 36 с помощью стационарных или съемных монтажных кронштейнов 51, 61 крепится манипуляционный рычаг 5, 6, причем рычаг снабжен противовесом 52, 62. Положение подъемных колец или аналогичных приспособлений на модуле и рычаге и масса противовеса предварительно заданы таким образом, чтобы обеспечивалось равновесие устройства и его удержание в соответствующем положении во время отвода или повторной установки модулей, как показано на фиг. 3.

Изобретение не ограничивается только вышеописанными вариантами конструктивного выполнения, проиллюстрированными здесь в качестве примеров. Прежде всего, оно может быть применимо к другим типам затворов или клапанов и к другим вариантам их компоновки на корпусе блока затвора и клапана.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к загрузочному устройству шахтной печи. Загрузочное устройство содержит корпус, внутри которого расположен по меньшей мере один затвор и по меньшей мере один клапан, с возможностью поворота каждого из них при помощи исполнительного механизма, расположенного вне корпуса и соединенного с затвором или клапаном посредством приводного вала, установленного в подшипнике. Каждый подшипник и каждый исполнительный механизм установлены на отсоединяемой крышке, которая герметизирует проем, выполненный в стенке корпуса, с размерами, обеспечивающими возможность отвода затвора или клапана через проем поперечно к оси корпуса. Затвор и клапан, каждый со своей отсоединяемой крышкой, своим исполнительным механизмом и средствами для передачи движения, совместно образуют соответствующий модуль, который выполнен с возможностью отделения от корпуса и извлечения из корпуса в виде одной детали. Использование изобретения обеспечивает облегчение замены блока клапана или затвора. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Загрузочное устройство доменной печи, содержащее корпус (1) для загрузки шихты в печь, внутри которого расположены по меньшей мере один затвор (21) и по меньшей мере один клапан (31), с возможностью поворота каждого из них при помощи исполнительного механизма (25, 35), расположенного снаружи корпуса (1) и соединенного с затвором (21) или клапаном (31) посредством приводного вала, установленного в подшипнике (24, 34), отличающееся тем, что каждый подшипник (24, 34) и каждый исполнительный механизм (25, 35) установлены на отсоединяемой крышке (26, 36), которая герметизирует проем (13, 15), выполненный в стенке корпуса (1), с размерами, обеспечивающими возможность отвода затвора (21) или клапана (31) через проем поперечно к оси корпуса (1), при этом затвор и клапан, каждый со своей отсоединяемой крышкой (26, 36), своим исполнительным механизмом (25, 35) и средствами для передачи движения, совместно образуют соответствующий модуль (2, 3), который выполнен с возможностью отделения от корпуса (1) и извлечения из корпуса (1) в виде одной детали.

2. Загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что отсоединяемые крышки (26, 36) установлены с возможностью скользящего перемещения относительно корпуса (1), с обеспечением скользящего перемещения модулей (2, 3) после отсоединения от корпуса (1) и удаления из корпуса (1).

3. Загрузочное устройство по п. 2, отличающееся тем, что оно содержит горизонтальные или наклонные направляющие рельсы (14, 16), а отсоединяемые крышки (26, 36) содержат ползуны или ролики (262, 362) для перемещения по направляющим рельсам (14, 16).

4. Загрузочное устройство по п. 3, отличающееся тем, что направляющие рельсы (14, 16) закреплены на корпусе (1).

5. Загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что отсоединяемые крышки (26, 36) содержат соединительные средства (51, 61), на которых стационарно или временно закреплены демонтирующие рычаги (5, 6).

6. Загрузочное устройство по п. 5, отличающееся тем, что демонтирующие рычаги (5, 6) содержат противовесы (52, 62) и крепежные кольца для манипулирования каждым модулем посредством грузоподъемного оборудования.