ПОВОРОТНОЕ ЗАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШАХТНОЙ ПЕЧИ Российский патент 2017 года по МПК C21B7/20 F27B1/20 F27D3/00 F27D3/10 

Область изобретения

В целом настоящее изобретение относится к загрузочному устройству для шахтной печи и, прежде всего, к поворотному загрузочному устройству для распределения шихтовых материалов в шахтной печи. Более конкретно изобретение относится к типу устройства, которое оборудовано желобом для распределения шихтовых материалов в окружном и радиальном направлениях.

Предпосылки создания изобретения

Поворотные загрузочные устройства, использующие желоб для распределения шихтовых материалов в окружном и радиальном направлениях, известны на протяжении нескольких десятилетий, главным образом, благодаря данному заявителю, который в начале 1970-х годов внедрил в промышленную практику (технологию) BELL LESS ТОР^® (бесконусное загрузочное устройство).

Описание такого поворотного загрузочного устройства приведено, например, в US 3,693,812. Оно включает в себя навесной ротор и регулировочный ротор для желоба, которые опираются на неподвижный корпус для обеспечения возможности вращения относительно по существу вертикальной оси вращения. Желоб подвешен с креплением к навесному ротору таким образом, что он вращается вместе с последним в процессе распределения шихтовых материалов в окружном направлении. Кроме того, подвеска желоба выполнена для обеспечения регулируемого поворота относительно, по существу, горизонтальной оси в процессе распределения шихтовых материалов в радиальном направлении. Привод навесного ротора и регулировочного ротора осуществляется посредством блока дифференциального привода, который оборудован главным приводом вращения, а именно электрическим двигателем и регулировочным приводом, а именно электрическим двигателем. Последний обеспечивает создание дифференциального вращения между навесным ротором и регулировочным ротором. Для обеспечения угловой регулировки желоба предусмотрен поворотный механизм. Этот механизм, который соединен с желобом и приводится в действие с помощью ротора, преобразует обусловленное дифференциальным вращением изменение углового перемещения между навесным ротором и регулировочным ротором в изменение поворотного положения, то есть угла наклона желоба.

Поворотное загрузочное устройство согласно US 3,693,812 оборудовано, кроме того, приводным блоком для обеспечения привода двух роторов. Этот блок заключен в кожух, расположенный на неподвижном корпусе, который обеспечивает опору для роторов и желоба. В кожухе расположены первичный входной вал, вторичный входной вал, первый выходной вал, именуемый далее как вал вращения, и второй выходной вал, именуемый далее как настроечный вал. Привод первичного входного вала осуществляется главным приводом вращения. Внутри кожуха редукторный механизм соединяет первичный входной вал с валом вращения, который по вертикали проходит внутрь неподвижного корпуса, где он снабжен зубчатым колесом, которое входит в зацепление с зубчатым венцом навесного ротора. Настроечный вал также по вертикали проходит внутрь неподвижного корпуса, где он снабжен зубчатым колесом, которое входит в зацепление с зубчатым венцом регулировочного ротора. Внутри кожуха приводного блока вал вращения и настроечный вал соединены между собой с помощью эпициклического дифференциального механизма, то есть планетарной зубчатой передачи. Последняя включает в себя, прежде всего, горизонтальную шестерню с внутренним зацеплением (кольцевое зубчатое колесо с внутренним зацеплением), которая имеет внешние зубья, вступающие в зацепление с зубчатым колесом на валу вращения, солнечное зубчатое колесо, которое соединено с вторичным входным валом, по меньшей мере две планетарные передачи, которые вступают в зацепление с внутренними зубьями шестерни с внутренним зацеплением и с солнечным зубчатым колесом. Эта планетарная зубчатая передача параметрически рассчитана так, что вал вращения и настроечный вал имеют одинаковую частоту вращения, передаваемую им главным приводом вращения, когда вторичный входной вал находится в стационарном режиме, то есть когда регулировочный привод остановлен. Регулировочный привод представляет собой реверсивный привод и соединен с вторичным входным валом. За счет дифференциального механизма регулировочный привод позволяет осуществлять привод настроечного вала на более высокой и на более низкой частоте вращения, чем вал вращения, создавая тем самым относительное, то есть дифференциальное вращение между навесным ротором и регулировочным ротором. Поворотный механизм преобразует такое дифференциальное вращение в поворотное движение желоба.

Подобное поворотное загрузочное устройство с распределительным желобом очень успешно зарекомендовало себя в промышленности, и многие изготовители разработали свои собственные варианты конструкции. В большинстве случаев конструктивного выполнения приводные двигатели, приводной блок, вал вращения и настроечный вал располагаются вертикально, как правило, на поверхности неподвижного корпуса. Как было описано выше, привод вращения может быть обеспечен относительно легко с помощью шестерни, вступающей в зацепление с кольцевым зубчатым колесом с внутренним зацеплением, прикрепленным к опорному ротору. Привод наклона более сложный, поскольку крутящий момент, обеспечиваемый вертикальным электрическим двигателем, должен быть преобразован таким образом, чтобы было обеспечен поворот распределительного желоба относительно горизонтальной оси. Конструктивная проработка механизма наклона в этом отношении привела к многочисленным разработкам с использованием соединительных штанг, кабелей или гидравлических цилиндров и передаточных механизмов специальной конструкции. Прежде всего, описанный выше приводной блок наклона является ключевым компонентом устройства для распределения шихтовых материалов. Поскольку он изготавливается по спецификациям заказчика, то на него приходится значительная часть общей стоимости устройства. Кроме того, если возникает необходимость в проведении технического обслуживания или капитального ремонта приводного блока, то для обеспечения непрерывной работы печи предприятие, осуществляющее эксплуатацию печи, обычно резервирует для этого на складе комплектный запасной блок.

К мотивациям, которые на протяжении многих лет являются причиной разработки новых конструкций, относятся:

- оптимизация устройства в плане компактного выполнения, прежде всего для установок доменных печей малых/средних размеров,

- улучшение надежности приводных механизмов вращения и наклона,

- облегчение доступа к неподвижному корпусу, который может быть затруднен, будучи усложняемым установлением на корпусе кожухов различного внешнего оборудования,

- уменьшение количества отверстий в кожухе (под уплотнения, прокладки и т.п.),

- улучшение надежности приводных механизмов вращения и наклона.

В ЕР 0863215 предложено выполнять приведение желоба в действие с помощью электрического двигателя, расположенного на вращающемся компоненте (навесном роторе), на который опирается желоб. Это решение исключает необходимость в установке крайне громоздкого механического привода для изменения угла наклона желоба. При этом оно обуславливает использование устройств для передачи электрической энергии от неподвижного компонента к вращающемуся компоненту для подвода силового питания к электрическому двигателю на поддерживающем желоб роторе.

Предусмотренное в ЕР 0863215 решение кажется при этом не до конца проработанным и не подходящим для практического применения в экстремальных условиях промышленного производства со значительной пылевой и тепловой нагрузкой. Другой проблемой является подвод силового питания к приводу наклона, которая здесь не рассматривается.

Цель изобретения

Цель настоящего изобретения заключается в предоставлении альтернативного конструктивного выполнения поворотного загрузочного устройства, обеспечивающего легкое управление распределительным желобом с помощью простого и надежного механического оборудования.

Эта цель достигнута благодаря поворотному загрузочному устройству, как заявлено в п. 1 формулы изобретения.

Сущность изобретения

Согласно настоящему изобретению поворотное загрузочное устройство включает в себя:

- неподвижный корпус для установки на колошнике шахтной печи,

- навесной ротор в неподвижном корпусе, который поддерживается таким образом, что он может вращаться относительно, по существу, вертикальной оси, причем навесной ротор и неподвижный корпус взаимодействуют между собой, образуя основную камеру поворотного загрузочного устройства,

- распределитель шихты, подвешенный с возможностью поворота к навесному ротору,

- приводные средства вращения для вращения навесного ротора вокруг его оси,

- приводные средства наклона для поворота распределителя шихты относительно, по существу, горизонтальной оси поворота независимо от приводных средств вращения, причем:

- приводные средства наклона установлены на навесном роторе так, чтобы вращаться вместе с ним,

- двигатель наклона, предпочтительно электрический двигатель, установлен внутри основной камеры и имеет по существу горизонтальный выходной вал,

- первичная шестерня наклона приводится в действие посредством выходного вала двигателя наклона, а вторичная шестерня наклона является вращательно-интегральной с рычагом подвески распределителя шихты, причем первичная шестерня наклона вступает в зацепление с вторичной шестерней наклона.

Таким образом, изобретение предусматривает поворотно-распределительное (загрузочное) устройство для шахтных печей, в котором управление приводами вращения и наклона может осуществляться по отдельности/автономно. Необходимо принять во внимание, что двигатель наклона с приданными устройствами/приводным механизмом расположены внутри основного корпуса и установлены на навесном роторе таким образом, чтобы вращаться вместе с ним. В зависимости от конструктивного выполнения двигатель наклона может непосредственно опираться на навесной ротор или же может быть вынесен в боковом направлении так, чтобы быть увлекаемым навесным ротором во время его вращения, причем в обоих случаях он располагается так, чтобы вращаться вместе с навесным ротором.

Настоящее поворотно-распределительное (загрузочное) устройство имеет много преимуществ:

- приводные средства наклона и приводные средства вращения являются несоединенными/автономными, что упрощает механическую конструкцию передаточных механизмов,

- установка двигателя наклона горизонтально высвобождает определенное пространство в зоне над неподвижным корпусом,

- двигатель наклона расположен внутри основной камеры и, следовательно, защищен от агрессивного внешнего окружения.

Предпочтительно, навесной ротор имеет цилиндрический корпус и, по существу, горизонтальный нижний фланец, при этом подобная конфигурация не носит ограничительный характер, так что могут быть использованы и другие конструкции. Таким образом, приводные средства наклона могут быть установлены на этом нижнем фланце и опираться на него. Установка двигателя наклона (с его выходным валом горизонтально) на нижнем фланце навесного ротора значительно упрощает приводной механизм наклона, прежде всего, потому, что отпадает необходимость в преобразовании вращения вертикального вала в горизонтальное движение.

Как правило, приводные средства вращения могут включать в себя двигатель вращения, предпочтительно электрический двигатель, который может устанавливаться (с его выходным валом в вертикальном или горизонтальном положении) за пределами или внутри неподвижного корпуса и функционально соединяться с навесным ротором с помощью главной передачи. Двигатель вращения может устанавливаться, например, таким образом, что его выходной вал оказывается, по существу, в вертикальном положении, при этом главная передача включает в себя первичную шестерню, приводимую в действие от выходного вала и вступающую в зацепление с зубчатым венцом, коаксиальным и вращательно-интегральным с опорно-поворотным устройством.

При этом, как и в случае с двигателем наклона, двигатель вращения, предпочтительно, устанавливается сбоку от неподвижного корпуса, предпочтительно внутри основной камеры, причем так, что его выходной вал оказывается, по существу, горизонтально. В подобном случае приводные средства вращения могут включать в себя главную передачу с первичной шестерней, приводимой в действие от выходного вала двигателя вращения и вступающей в зацепление с зубчатым венцом, коаксиальным и вращательно-интегральным с опорно-поворотным устройством. Боковое расположение двигателя вращения, в свою очередь, высвобождает определенное пространство над поворотно-распределительным (загрузочным) устройством и уменьшает его габарит по высоте. Следовательно, уменьшается общий габарит колошникового загрузочного устройства по высоте над доменной печью, что также означает снижение затрат. Как описано далее по тексту, в зависимости от конструктивного выполнения общий габарит неподвижного корпуса по высоте может быть уменьшен примерно на 1 м - от 1,5 м до 0,5 м.

В случае с наиболее компактным конструктивным выполнением зубчатый венец приводных средств вращения прикреплен к нижней стороне нижнего фланца навесного ротора, а первичная шестерня, приводимая в действие двигателем вращения, расположена под нижним фланцем в расчете на вхождение в зацепление с зубчатым венцом. В таком конструктивном выполнении навесной ротор с возможностью вращения может опираться на подшипник качения, установленный на колошниковом фланце шахтной печи, причем одна обойма подшипника качения прикрепляется к нижней стороне нижнего фланца навесного ротора.

Эти и другие варианты конструктивного выполнения согласно настоящему изобретению изложены в прилагаемых зависимых пунктах формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Ниже на основе примеров приведено описание настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, где:

Фиг. 1: принципиальная схема первого конструктивного выполнения рассматриваемого поворотного загрузочного устройства в поперечном разрезе,

Фиг. 2: принципиальная схема второго конструктивного выполнения рассматриваемого поворотного загрузочного устройства в поперечном полуразрезе,

Фиг. 3: принципиальная схема третьего конструктивного выполнения рассматриваемого поворотного загрузочного устройства в поперечном разрезе,

Фиг. 4: принципиальная схема еще одного конструктивного выполнения рассматриваемого поворотного загрузочного устройства в поперечном полуразрезе,

Фиг. 5-12: принципиальные схемы следующих других вариантов конструктивного выполнения рассматриваемого поворотного загрузочного устройства в поперечном разрезе.

Подробное описание варианта предпочтительного конструктивного выполнения

На фиг. 1 показаны основные элементы первого конструктивного выполнения поворотно-распределительного (загрузочного) устройства 10 для распределения сыпучих шихтовых материалов («шихты») при загрузке в шахтную печь, прежде всего до уровня засыпи шихты в доменную печь. Как известно из уровня техники, устройство 10 является составной частью колошникового загрузочного устройства и выставляется так, чтобы закрывать загрузочное отверстие реактора, располагаясь, например, на колошнике 12 доменной печи. Шихтовые материалы поступают в распределительное устройство 10 из одного или нескольких промежуточных бункеров-накопителей (здесь не показаны), например, согласно конфигурации, заявленной в WO 2007/082633. На фиг. 1 воронка 14 направляет шихтовые материалы, выгружаемые из бункеров, в поворотно-распределительное (загрузочное) устройство 10.

Распределительное устройство 10 представляет собой неподвижную конструкцию, задающую неподвижный корпус 16, герметично установленный на колошнике 12 печи и включающий в себя неподвижный внешний кожух 18, который проходит между верхней и нижней фланцевыми конструкциями 20а, 20b. В варианте согласно фиг. 1 неподвижный корпус 16 прикреплен своей нижней фланцевой конструкцией 20b к колошниковому фланцу 21 колошника 12 печи, представляющему собой подвергнутый механической обработке фланец.

Навесной ротор, обозначаемый, в целом, ссылочным обозначением 22, установлен внутри корпуса 16 с возможностью вращения относительно, по существу, вертикальной оси А вращения, которая соответствует, например, оси доменной печи. Такая установка может быть выполнена с помощью кольцевого подшипника 24 качения большого диаметра, как правило, роликового подшипника, предпочтительно опорно-поворотного подшипника, опирающегося на конструкцию неподвижного корпуса 16 и проходящего по окружности вокруг оси А.

Шихтовые материалы, выгружаемые сверху в устройство 10 и направляемые воронкой 14, проходят через центральный канал 26 в устройстве 10 и сходят на распределительный желоб, обозначаемый, в целом, ссылочным обозначением 28. Внутренние размеры центрального канала 26 зависят, как правило, от поперечного сечения навесного ротора 22. При этом, предпочтительно, внутри навесного ротора 22 расположена самотечная загрузочная труба (загрузочная труботечка) 30, жестко прикрепленная к неподвижному корпусу 16. Протяженность самотечной загрузочной трубы 30 в осевом направлении может зависеть от конструктивного выполнения. В рассматриваемом варианте самотечная загрузочная труба 30 простирается вниз от загрузочного отверстия 32 в устройстве 10 до желоба 28. Поскольку самотечная загрузочная труба 30 в данном случае помещена внутрь ротора 22, то поперечное сечение канала 26 зависит от самотечной загрузочной трубы 30.

Распределительный желоб 28 установлен на навесном роторе 22 таким образом, чтобы вращаться в унисон с ним вокруг оси А. Желоб 28 фактически включает в себя пару боковых рычагов 34 подвески (или цапф), с помощью которых он известным образом подвешен на опорных подшипниках (здесь не показаны) в роторе 22 и которые, кроме того, позволяют осуществлять его наклон/поворачивание относительно горизонтальной оси В. В случае с желобом 28, обычно устанавливаемым в нижней части загрузочного канала 26, шихтовые материалы, поступившие в распределительное устройство 10 через его верхнее строение, сходят через ротор 22 в желоб 28 для (последующего) распределения в печи.

Как становится понятным, навесной ротор 22 и неподвижный корпус 16 взаимодействуют между собой, образуя основную камеру 36 поворотного загрузочного устройства 10 и, таким образом, задают, по существу, закрытую кольцевую камеру, охватывающую центральный загрузочный канал 26. В связи с этим следует отметить, что на всех фигурах навесной ротор 22 показан пунктирными линиями только для наглядности и при этом не предполагается, что ротор должен иметь какие-нибудь поперечные отверстия в компонентах своего корпуса/основания. В некоторых случаях основная камера 36 может включать в себя одну или несколько внутренних разделительных стенок, проходящих полностью или частично по окружности, как будет рассмотрено далее по тексту.

Следует отметить, что навесной ротор 22 включает в себя трубчатую опору или корпус 38, который расположен коаксиально с осью А вращения и который фактически поддерживает желоб 28. Трубчатый корпус 38 проходит по вертикали в центральном канале 26 и функционально соединен с подшипником 24 качения, опираясь на одну его обойму, при этом другая обойма подшипника жестко прикреплена в данном конструктивном выполнении к неподвижной кольцевой стенке 39 конструкции 16. Предпочтительно, ротор 22 включает в себя основание 40, выполненное в форме кольцеобразного фланца. Основание 40 выполняет, наряду с прочим, защитную функцию, образуя своего рода экран между внутренним пространством основной камеры 36 и внутренним пространством печи. Основание 40 навесного ротора 22 расходится в стороны / радиально в непосредственной близости к нижней фланцевой конструкции 20b неподвижного корпуса 16.

Для вращения навесного ротора 22 вокруг его оси А предусмотрены приводные средства вращения. Они включает в себя электрический двигатель M_R, который в данном случае закреплен сверху на корпусе 16 (за его пределами) с расположением его выходного вала 46 вертикально. Двигатель M_R вращения функционально соединен с навесным ротором 22 с помощью главной передачи. Главная передача может включать в себя закрепленную на выходном валу 46 первичную шестерню 48, которая осуществляет привод кольцевого зубчатого венца 50, охватывающего навесной ротор 22 и вращательно интегрального с ним. Предпочтительно, зубчатый венец 50 прикреплен к обойме подшипника, на который опирается ротор 22.

Необходимо отметить, что устройство 10, кроме того, включает в себя приводные средства наклона, независимые от приводных средств вращения и установленные на навесном роторе 22 таким образом, чтобы вращаться вместе с ним. Предпочтительно, приводные средства наклона расположены на нижнем фланце 40 ротора 22.

Приводные средства наклона включают в себя двигатель М_В наклона, предпочтительно электрический двигатель, установленный в основной камере 36 и имеющий, по существу, горизонтальный выходной вал 52. Первичная шестерня 54 наклона приводится в действие посредством выходного вала 52 двигателя наклона, а вторичная шестерня 56 наклона является вращательно-интегральной с одним поворотным рычагом 34 распределителя 28 шихты, причем первичная шестерня 54 наклона вступает в зацепление с вторичной шестерней 56 наклона. Предпочтительно, выходной вал 52 двигателя наклона проходит, по существу, параллельно оси В поворота и, предпочтительно, выставлен, по существу, на одной линии с ней, хотя это и не обязательно.

На практике первичная шестерня 54 может представлять собой (зубчатое) колесо с внешними зубьями, а вторичная шестерня 56 может принимать форму вогнутого зубчатого сегмента, выполненного интегрально с рычагом 34 желоба. Первичная шестерня 54 может устанавливаться непосредственно на выходном валу 52 двигателя М_В. При этом, предпочтительно, устанавливается блок 60 редукционной передачи для функционального спаривания выходного вала 52 двигателя и первичной шестерни 54, причем последняя в этом случае устанавливается на промежуточном наклонном валу 62. Ссылочное обозначение 64 указывает один подшипник, на который опираются вращающиеся валы 62, хотя можно использовать и больше таких подшипников. Хотя здесь и не показано, можно использовать соответствующее оборудование для опоры и крепления вышеописанных основных компонентов устройств приводов вращения и наклона.

Предпочтительно, для облегчения управления приводные средства наклона включают в себя аналогичные приводные устройства с обеих сторон желоба 28, которые опираются на основание 40 и вращаются вместе с ним.

Разделительная стенка 37 делит основную камеру 36 на две концентричные кольцевые субкамеры 361, 362.

Таким образом, при эксплуатации распределительный желоб 28 может вращаться вокруг вертикальной оси А в результате срабатывания двигателя M_R вращения. Распределительный желоб может также выполнять поворотное движение относительно горизонтальной оси для регулирования угла наклона желоба и достижения различных радиусов засыпи. Как становится понятным, когда срабатывает двигатель M_R вращения, ротор поворачивается вокруг оси А вместе с приводными средствами наклона, которые он несет на себе, приводные средства наклона прикреплены к основанию 40 и поэтому относительное проворачивание вокруг оси А между приводными средствами наклона и ротором 22 отсутствует.

Настоящее поворотно-распределительное (загрузочное устройство) 10 имеет много преимуществ:

- приводные средства наклона и приводные средства вращения являются несоединенными/автономными, что упрощает механическую конструкцию систем передаточных механизмов,

- установка двигателя М_В наклона горизонтально высвобождает определенное пространство в зоне над неподвижным корпусом,

- установка двигателя М_В наклона на нижнем фланце 40 навесного ротора значительно упрощает приводной механизм наклона, прежде всего, потому, что отпадает необходимость в преобразовании вращения вертикального вала в горизонтальное движение,

- двигатель М_В наклона расположен внутри основной камеры 36 и, следовательно, защищен от агрессивного внешнего окружения.

Приводной электродвигатель M_R вращения закреплен по месту и может быть легко подключен к подводу силового питания. Для двигателя М_В наклона, который вращается с ротором 22, требуется соответствующее электропитание. Для передачи силового питания от неподвижной части корпуса на вращающееся основание можно использовать токосъемные контактные кольца. При этом предпочтительным считается решение с бесконтактным подводом питания, например индуктивный подвод силового питания для каждого двигателя М_В. Соответственно может использоваться устройство индуктивной связи, которое включает в себя неподвижный индуктор 70, закрепленный на неподвижной конструкции 16, и ротационный индуктор 72, закрепленный на роторе 22, например на периферии основания 40. Неподвижный индуктор 70 и ротационный индуктор 72 отделены друг от друга радиальным зазором и выполнены по конфигурации ротационного трансформатора для обеспечения бесконтактной передачи электроэнергии от неподвижной опоры 16 на ротор 22 с помощью индуктивной трансформаторной связи через радиальный зазор для подвода силового питания двигателя М_В наклона, расположенного на вращающемся основании 40 и соединенного с ротационным индуктором 72. Подобные устройства индуктивной связи известны из уровня техники и их описание приведено, например, в WO 2008/074596, поэтому их дополнительное описание здесь не приводится.

При традиционном подходе настоящее поворотное загрузочное устройство может быть оборудовано любыми соответствующими устройствами для предупреждения проникновения пыли в основную камеру 36. Например, в основной камере 36 может поддерживаться повышенное давление азота. Также могут быть установлены затворы, например гидрозатворы, для перекрытия рабочих зазоров между ротором 22 и соответствующими участками неподвижного корпуса 16.

На фиг. 2 показано второе конструктивное выполнение 10', которое отличается от такового на фиг. 1 горизонтальным установочным положением двигателя M_R вращения. Двигатель M_R вращения закреплен по месту, по существу, с горизонтальным положением его выходного вала и расположен за пределами основной камеры 36. Для этого требуется незначительное изменение конфигурации первичной шестерни 48, расположенной в этом случае вертикально, и зубчатого венца 50, зубья которого обращены вверх, а не расположены радиально.

На фиг. 3 показано третье конструктивное выполнение 10'', аналогичное таковому на фиг. 2 тем, что двигатель M_R установлен горизонтально. Соответственно двигатель M_R вращения закреплен по месту с горизонтальным положением своего выходного вала, причем двигатель M_R расположен в этом случае внутри основной камеры 36.

Удаление двигателя M_R вращения сверху из неподвижного корпуса 16 позволяет уменьшить габарит устройства 10 по высоте и высвободить определенное пространство в этой зоне, где желательно иметь доступ для проведения технического обслуживания собственно на поворотно-распределительном (загрузочном) устройстве 10 (например, для технического обслуживания / замены желоба) или на бункерах-накопителях и приданных клапанах, расположенных сразу же над поворотно-распределительным (загрузочным) устройством 10. Кроме того, это облегчает доступ к двигателю M_R.

Обратившись теперь к фиг. 4, проиллюстрируем третье конструктивное выполнение рассматриваемого устройства 110, в котором подшипник 124 качения (опорно-поворотный подшипник) установлен непосредственно на подвергнутом механической обработке колошниковом фланце 121 конуса 112 колошника печи. Если сравнить с фиг. 1, то одинаковые или идентичные элементы обозначены здесь теми же самыми ссылочными обозначениями с добавлением числа 100. Одна обойма подшипника 124 качения прикреплена соответственно к колошниковому фланцу 121, а другая прикреплена к нижней поверхности основания 140. Как и в других вариантах конструктивного выполнения, приводные средства наклона размещены на вращающемся основании 140 и запитываются, предпочтительно, с помощью устройства индуктивной связи, включающего в себя взаимодействующие индукторы 70, 72. Предпочтительно, приводные средства наклона расположены симметрично и включают в себя блок редукционной передачи (здесь не показан), соединенный с выходным валом 152 двигателя наклона. Выходной вал 152 является вращательно-интегральным с первичной шестерней 154. При этом в данном конструктивном выполнении с целью дальнейшего уменьшения габарита устройства 110 по высоте над конусом 112 колошника печи вторичная шестерня 156, соединенная с поворотным рычагом 134 желоба 128, расположена под первичной шестерней 154 в предусмотренной в основании 140 выемке 155. Двигатель M_R вращения также расположен внутри основной камеры 136, предпочтительно, с расположением двигателя М_В наклона внутри субкамеры 137, выгороженной кольцевой разделительной стенкой 174, проходящей от верхнего фланца 120а вниз до уровня наклонного вала 152 (по смыслу - выходного вала 152 двигателя наклона - прим. переводчика).

Можно также обратить внимание на специфическую конфигурацию ротора 122, который в этом варианте имеет горизонтальный участок 176 стенки, простирающийся от загрузочного канала в направлении вовнутрь основной камеры 136. Объединенный с ротором 122 зубчатый венец 150 закреплен на внешнем конце участка 176 стенки.

Конструктивное выполнение 110', проиллюстрированное на фиг. 5, вполне идентично таковому на фиг. 4, имея аналогично сконфигурированный навесной ротор 122'. При этом навесной ротор 122' подвешен с помощью подшипника 124 качения, расположенного в верхней части устройства 110', одна обойма которого прикреплена к верхней фланцевой конструкции 120а, а вторая обойма соединена с горизонтальным участком 176 стенки навесного ротора 122'.

Чтобы еще больше уменьшить габарит поворотно-распределительного (загрузочного) устройства по высоте, а следовательно, и колошникового загрузочного устройства, двигатель M_R вращения может располагаться под двигателем М_В наклона, как показано в конструктивном выполнении на фиг. 6. Если сравнить с фиг. 4, то одинаковые или идентичные элементы обозначены здесь теми же самыми ссылочными обозначениями с добавлением числа 100. Здесь, опять же, требуется только один подшипник 224 качения и устанавливается он непосредственно на колошниковом фланце 221 конуса 212 колошника доменной печи. По сравнению с фиг. 1 навесной ротор 222 имеет короткий цилиндрический корпус 238, поскольку пространство над основанием 240 необходимо только для размещения устройств приводов наклона и для крепления желоба 228. Как и на фиг. 4, вращающееся основание 240 непосредственно опирается на одну обойму подшипника 224 качения, в то время как ответная обойма прикреплена к колошниковому фланцу 221. Расположение устройств приводов наклона на основании 240 также аналогично таковому на фиг. 4.

При этом за счет расположения неподвижного двигателя M_R вращения под двигателем М_В наклона и соответственно ниже вращающегося основания 240 обеспечено существенное уменьшение габарита по высоте. На практике возможным считается достижение уменьшения габарита по высоте примерно на 2/3, что дает общий габарит по высоте (между нижним 220b и верхним 220а фланцами) поворотно-распределительного (загрузочного) устройства примерно в 0,5 м.

В этом варианте зубчатый венец 250 прикреплен, предпочтительно, непосредственно к нижней стороне основания 240 или к короткой проставочной втулке. Двигатель M_R расположен горизонтально и на своем горизонтальном выходном валу 246 имеет первичную шестерню 248, входящую в зацепление с зубчатым венцом 250.

На фиг. 7 и 8 представлены два альтернативных конструктивных выполнения, в которых подшипник 324 качения (опорно-поворотный подшипник) установлен на нижнем фланце 320b неподвижного корпуса 316. Нижний фланец 320b традиционно прикреплен к колошнику 312 печи, например к ее колошниковому фланцу 321. Если сравнить с фиг. 4, то одинаковые или идентичные элементы обозначены здесь теми же самыми ссылочными обозначениями с добавлением числа 200.

Навесной ротор 322 поддерживается подшипником 324 качения, одна обойма которого прикреплена к нижней стороне основания 340 ротора, например в зоне его периферии, а другая прикреплена к нижнему фланцу 320b непосредственно или, факультативно, с помощью опорного элемента (здесь не показан).

Устройства приводов наклона установлены на основании 340 навесного ротора 322, причем ближе к желобу 328. Вторичная шестерня 356 расположена под первичной шестерней 354 наклона, как и в варианте на фиг. 4, но без использования выемки в основании 340.

Приводные средства вращения включают в себя неподвижный электрический двигатель M_R и имеют первичную шестерню 348, взаимодействующую с зубчатым венцом 350, прикрепленным к горизонтальному участку 376 стенки ротора 322.

В конструктивном выполнении согласно фиг. 7 кольцевой участок 374 стенки прикреплен к верхнему фланцу 320а неподвижного корпуса 316 и делит основную камеру 336 на отдельные кольцевые камеры - внешнюю и внутреннюю. В этом случае двигатель M_R вращения расположен во внешней кольцевой субкамере, а двигатель М_В наклона - во внутренней кольцевой субкамере.

В отличие от этого, в конструктивном выполнении согласно фиг. 8, отражающем компактно сжатое по бокам конструктивное решение, оба двигателя M_R и М_В расположены в основной камере 336, не разделенной на части. Необходимо отметить, что в вариантах конструктивного выполнения согласно фиг. 4-8 вторичная шестерня 156, 256 или 356 наклона показана под первичной шестерней 154, 254, 354, располагаясь в выемке во фланце 140 ротора. При этом нижний фланец 140 может быть выполнен также плоским, а вторичная шестерня наклона может располагаться над первичной шестерней, как на фиг. 1.

На фиг. 9 представлено конструктивное выполнение поворотно-распределительного (загрузочного) устройства 410, аналогичного таковому на фиг. 7, но в котором при этом подшипник 424 качения расположен в верхней части неподвижного корпуса 416. Если сравнить с фиг. 7, то одинаковые или идентичные элементы обозначены здесь теми же самыми ссылочными обозначениями с добавлением числа 100. Конструкция неподвижного (по смыслу - навесного - прим. переводчика) ротора 422 и компоновочные схемы приводов наклона и вращения аналогичны таковым на фиг. 7.

В подшипнике 424 качения одна обойма прикреплена к верхнему фланцу 420а неподвижного корпуса 416, а другая обойма прикреплена к навесному ротору 422, например к верхней стенке 476.

Конструктивное выполнение 410' на фиг. 10 незначительно отличается от таковых приводных средства наклона на фиг. 9, в котором вторичная шестерня 456 расположена над первичной шестерней 454.

Обратившись к фиг. 11, увидим, что конфигурация здесь такая же, что и на фиг. 10, но при этом в ней отражена возможная реализация дополнительной системы 480 охлаждения. Система охлаждения включает в себя вращающуюся секцию 482 контура, закрепленную на навесном роторе 422, и неподвижную секцию 484 контура, закрепленную на неподвижном корпусе 416, в данном случае фактически на кольцевом участке 475 стенки L-образного профиля. В процессе эксплуатации вращающаяся секция 482 контура вращается вместе с навесным ротором 422, в то время как неподвижная секция 484 контура остается неподвижной вместе с корпусом 416. Вращающаяся секция 482 контура включает в себя любой теплообменник подходящего типа, например теплообменник, включающий в себя несколько охлаждающих трубчатых змеевиков 486, которые расположены на навесном роторе 422. Змеевики 486 вступают в тепловой контакт с участком 438 корпуса ротора и его нижним фланцем 440 по стороне основной камеры 436, чтобы охлаждать компоненты загрузочного устройства 410', которые наиболее подвержены воздействию тепла со стороны печи. Кроме того, вращающаяся секция 482 контура обеспечивает также охлаждение компонентов приводов и передач, расположенных в корпусе 416.

При этом пусть и не показано на фиг. 11 вращающаяся секция 482 контура может включать в себя дополнительные охлаждающие трубки/змеевики, например, для охлаждения собственно распределительного желоба 428, или любой другой приемлемый тип конфигурации теплообменника. Системы охлаждения для поворотно-распределительных (загрузочных) устройств хорошо известны из уровня техники и их дополнительное описание здесь не приводится. Дополнительную информацию о системе охлаждения можно получить из WO 2011/023772, на которую здесь и делается ссылка. В этой связи конфигурация системы 480 охлаждения, предпочтительно, подвергнута дополнительному усовершенствованию для обеспечения принудительной циркуляции хладагента (например, воды) от неподвижной секции 484 контура к вращающейся секции 482 контура и наоборот, причем последняя названная секция 482 вращается относительно ранее названной секции 484. Для этого система 480 охлаждения может включать в себя подвижный круговой стык 488, который по принципу гидроструйной системы спаривает обе секции 482, 484 контура. Подвижный круговой стык 488 предусмотрен в верхней части неподвижного корпуса 416, например в горизонтальной плоскости участка 475 неподвижной кольцевой стенки, причем возможны и другие местоположения. Подвижный стык 488 имеет, в целом, круговую конфигурацию и расположен коаксиально по отношению к оси А, например, так, чтобы охватывать собой загрузочный канал 426.

Последнее конструктивное выполнение проиллюстрировано на фиг. 12. Те же самые элементы, что и на фиг. 1, обозначены здесь теми же самыми ссылочными обозначениями с добавлением числа 500. Это конструктивное выполнение отличается тем, что двигатель М_В наклона вынесен в радиальном направлении и уже не опирается непосредственно на нижний фланец 540 ротора. Это требует выполнения другой конфигурации приводных средства наклона. Хотя двигатель М_В наклона и не установлен на фланце 540 ротора, тем не менее, он увлекается ротором 522 при его вращении. Как мы видим (на фигуре), выходной вал 552 двигателя М_В наклона выставлен горизонтально и опирается на кольцевой подшипник 594 качения большого диаметра, прикрепленный к фланцевой конструкции 520b, что обеспечивает вращение двигателя М_В по окружности. Предпочтительно, двигатель М_В наклона расположен за промежуточной стенкой 595 с кольцевой щелью 596 для выходного вала 552. Крутящий момент двигателя передается на наклонный вал 562, агрегатированный в основании 540 ротора с помощью передаточного механизма, включающего в себя: промежуточный вал 597, имеющий промежуточную шестерню 597а и прикрепленный к нему червяк 597b. Промежуточная шестерня 597а входит в зацепление с ведущей шестерней 598, установленной на выходном валу 594 (по смыслу - 552 - прим. переводчика). В свою очередь, червяк 597b входит в зацепление с червячным колесом 599, установленным на одном конце наклонного вала 562. На другой конец наклонного вала 562 посажена первичная шестерня 554, входящая в зацепление с вторичной шестерней 556, вращательно интегрально с рычагом 534 подвески желоба.

Осталось только сделать несколько замечаний по всем вышеописанным вариантам конструктивного выполнения.

Для простоты изложения и четкого понимания чертежей описание большинства вариантов конструктивного выполнения было сделано на основе видов с полуразрезами прежде всего видов с разрезами слева от оси А. На этих видах с полуразрезами показан только один рычаг подвески распределительного желоба с двигателем М_В наклона и приданной передачей. При этом должно быть вполне очевидно, что на практике приводные средства наклона состоят, предпочтительно, из двух аналогичных приводных средств наклона с горизонтальными приводными двигателями М_В наклона и соответствующими передачами, соединенными каждая с соответствующим рычагом подвески распределительного желоба. Использование аналогичных приводных средства наклона на противоположных сторонах распределительного желоба показано на фиг. 1-3.

Другим общим аспектом различных вариантов конструктивного выполнения является подвод силового питания. Предпочтительно, для снабжения приводных двигателей М_В наклона используется индуктивный подвод силового питания. Поскольку двигатель M_R вращения установлен неподвижно, то его подвод силового питания можно осуществлять просто и эффективно с помощью электропроводки. Тем не менее, при его установке внутри основной камеры можно также использовать беспроводной подвод силового питания, как в случае с приводными двигателями М_В наклона.

На некоторых фигурах проиллюстрированы обе возможности снабжения для M_R. Использованы следующие обозначения:

- проводной подвод силового питания обозначен ссылочными обозначениями 90, 190, 290, 390,

- индуктивный подвод силового питания обозначен ссылочными обозначениями 192, 292, 392, 492.

Наконец, как было описано в увязке с фиг. 1, настоящее поворотно-распределительное (загрузочное) устройство, преимущественно, может быть оборудовано соответствующими устройствами для предупреждения проникновения пыли в основную камеру 36, например устройством создания азотной подушки на повышенном давлении. Кроме того, могут быть установлены затворы, например гидрозатворы, для перекрытия рабочих зазоров между ротором 22 и соответствующими участками неподвижного корпуса 16.

Изобретение относится к поворотному загрузочному устройству для шахтной печи. Устройство содержит стационарный корпус, навесной ротор, установленный с возможностью вращения относительно, по существу, вертикальной оси, и распределитель шихты, подвешенный с возможностью поворота к навесному ротору. Предусмотрены приводные средства вращения для вращения навесного ротора вокруг его оси и приводные средства наклона для поворота распределителя шихты относительно, по существу, горизонтальной оси поворота независимо от приводных средств вращения. Приводные средства наклона установлены на навесном роторе и вращаются вместе с ним. Они содержат электрический двигатель наклона, установленный внутри основной камеры и имеющий, по существу, горизонтальный выходной вал, первичную шестерню наклона, приводимую в действие посредством выходного вала двигателя наклона, и вторичную шестерню наклона, вращательно-интегральную с рычагом подвески распределителя шихты. Первичная шестерня наклона вступает в зацепление с вторичной шестерней наклона. В результате обеспечивается простота управления распределительным желобом. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Поворотное загрузочное устройство для шахтной печи, содержащее

- стационарный корпус (16) для установки на колошнике (12) шахтной печи,

- навесной ротор (22), установленный в стационарном корпусе (16) с возможностью вращения относительно, по существу, вертикальной оси (А) и с образованием основной камеры (36) поворотного загрузочного устройства,

- распределитель (28) шихты, подвешенный с возможностью поворота к навесному ротору (22),

- приводные средства вращения для вращения навесного ротора вокруг его оси (А),

- приводные средства наклона для поворота распределителя (28) шихты относительно, по существу, горизонтальной оси (В) поворота независимо от приводных средств вращения, отличающееся тем, что

- приводные средства наклона установлены на навесном роторе (22) с возможностью вращения вместе с ним и содержат

- двигатель (М_B) наклона, установленный внутри основной камеры (36), имеющий, по существу, горизонтальный выходной вал (52) и расположенный с обеспечением вращения вместе с навесным ротором,

- первичную шестерню (54) наклона, приводимую в действие посредством выходного вала двигателя наклона, и вторичную шестерню (56) наклона, выполненную вращательно- интегральной с рычагом (34) подвески распределителя (28) шихты, причем первичная шестерня наклона вступает в зацепление с вторичной шестерней наклона.

2. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что навесной ротор (22) имеет цилиндрический корпус (38) и нижний фланец (40).

3. Поворотное загрузочное устройство по п. 2, отличающееся тем, что приводные средства наклона установлены на нижнем фланце (40) ротора.

4. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что приводные средства вращения содержат двигатель (M_R) вращения, установленный сбоку от стационарного корпуса (16) или внутри стационарного корпуса с его выходным валом (46), по существу, горизонтально, и главную передачу с первичной шестерней (48), приводимой в действие от выходного вала (46) и вступающей в зацепление с зубчатым венцом (50), коаксиальным и вращательно-интегральным с навесным ротором (22).

5. Поворотное загрузочное устройство по п. 4, отличающееся тем, что зубчатый венец (250) прикреплен к нижней стороне нижнего фланца (240), причем первичная шестерня (248), приводимая в действие двигателем (M_R) вращения, расположена под нижним фланцем (240) в зубчатом зацеплении с зубчатым венцом (250).

6. Поворотное загрузочное устройство по п. 5, отличающееся тем, что навесной ротор (222) с возможностью вращения поддерживается посредством подшипника (224) качения, установленного на колошниковом фланце (221) шахтной печи (212), причем одна обойма подшипника качения прикреплена к нижней стороне нижнего фланца (240) навесного ротора.

7. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что навесной ротор с возможностью вращения поддерживается посредством подшипника качения, предпочтительно опорно-поворотного подшипника, первая обойма которого прикреплена к участку стенки навесного ротора, а вторая обойма прикреплена к стационарной конструкции загрузочного устройства.

8. Поворотное загрузочное устройство по п. 7, отличающееся тем, что первая обойма подшипника прикреплена к верхнему горизонтальному участку (176, 476) стенки навесного ротора (122, 422), а вторая обойма - непосредственно или опосредованно - прикреплена к верхнему фланцу (120a, 420a) стационарного корпуса, или первая обойма прикреплена к нижнему фланцу (340) навесного ротора (322), а вторая обойма прикреплена либо к нижнему фланцу (320b) стационарного корпуса, либо к колошниковому фланцу шахтной печи.

9. Поворотное загрузочное устройство по п. 7, отличающееся тем, что подшипник качения содержит опорно-поворотный подшипник.

10. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что выходной вал (52) двигателя наклона является, по существу, параллельным оси (В) поворота.

11. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что навесной ротор (122, 122', 222) содержит основание с участком (155, 255) выемки, в которой расположена вторичная шестерня (156, 256), приводимая в действие двигателем (М_B) наклона и вращательно-интегральная с рычагом (134, 234) подвески распределительного желоба (128, 228).

12. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что двигатель (М_B) наклона расположен в субкамере основной камеры (136) с прохождением его выходного вала (152) через разделительную стенку (174) основной камеры.

13. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что приводные средства наклона содержат двигатель (M_R) вращения, установленный с его выходным валом (46), по существу, вертикально, и главную передачу с первичной шестерней (48), приводимой в действие от выходного вала и вступающей в зацепление с зубчатым венцом (50), коаксиальным и вращательно-интегральным с навесным ротором (22).

14. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что приводные средства наклона содержат блок (597) червячной передачи, соединяющий выходной вал (552) двигателя (М_B) наклона с первичной шестерней (554), и причем двигатель наклона поддерживается с помощью его выходного вала (552) посредством кольцевого подшипника (594) качения так, чтобы быть увлекаемым вращающимся навесным ротором.

15. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что двигатель наклона является электрическим двигателем.

16. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что предусмотрены индуктивные средства (70, 72) силового питания для подвода электрической мощности к двигателю (М_B) наклона.

17. Поворотное загрузочное устройство по одному из пп. 1-16, отличающееся тем, что предусмотрена дополнительная система (480) охлаждения, причем дополнительная система охлаждения содержит вращающуюся секцию (482) контура, закрепленную на навесном роторе (422), и стационарную секцию (484) контура, прикрепленную к стационарному корпусу (416).

18. Шахтная печь, прежде всего доменная печь, содержащая поворотное загрузочное устройство, выполненное по одному из пп. 1-17.