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

Область изобретения

Настоящее изобретение относится, в целом, 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 гг. внедрил в промышленную практику (технологию) BELL LESS ТОР® (бесконусное загрузочное устройство).

Описание такого поворотного загрузочного устройства приведено, например, в US 3693812. 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. Передача приводного усилия на навесной ротор и регулировочный ротор 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 3693812 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 торсионный вал, и второй выходной вал, именуемый далее как настроечный вал. Передача приводного усилия на первичный входной вал осуществляется главным приводом вращения. Внутри кожуха редукторный механизм соединяет первичный входной вал с торсионным валом, 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 торсионный вал 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 торсионном валу, 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 торсионный вал 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 торсионный вал, 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, торсионный вал 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 был 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 установкой 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.

Решение, предусмотренное в ЕР 0863215, 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.

Эта цель достигнута благодаря поворотному загрузочному устройству, заявленному 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, поддерживаемый в неподвижном корпусе таким образом, что он может вращаться относительно по существу вертикальной оси, причем навесной ротор и неподвижный корпус взаимодействуют между собой, ограничивая кольцевую камеру, образующую 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 включают в себя:

- двигатель наклона предпочтительно электрический двигатель, жестко установленный по отношению к неподвижному корпусу и расположенный сбоку от навесного ротора, причем выходной вал двигателя наклона является предпочтительно горизонтальным,

- приводной вал наклона в основном корпусе, который установлен на навесном роторе (22), причем направленный наружу первый конец (60) приводного вала наклона соединен с двигателем наклона посредством средств передачи движения, а противоположный, направленный внутрь второй конец приводного вала наклона соединен с распределителем шихты для избирательного приведения в действие его поворота, причем средства передачи движения выполнены для периферического приведения в действие навесного ротора таким образом, чтобы обеспечить передачу (движущей) силы от двигателя наклона на приводной вал наклона в любом угловом положении навесного ротора.

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 для обеспечения поворота распределителя шихты навесной ротор перемещает вместе с собой приводной вал наклона, который может быть простым образом соединен с рычагом подвески распределителя шихты с помощью зубчатой пары. Тем самым, таким образом, обеспечивается приведение в действие с помощью простого и надежного механизма на навесном роторе вблизи распределителя шихты.

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

- устройства приводов наклона и вращения являются несоединенными / автономными, что упрощает механическую конструкцию их различных механизмов,

- установка двигателя наклона с выносом вбок высвобождает определенное пространство в зоне над неподвижным корпусом,

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

Предпочтительно навесной ротор включает в себя цилиндрический корпус и по существу горизонтальный нижний фланец, при этом подобная конфигурация не носит ограничительный характер, так что могут быть использованы и другие конструкции.

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 спариваться с навесным ротором с помощью главной коробки передач. Двигатель вращения может устанавливаться, например, таким образом, что его выходной вал является по существу горизонтальным, причем главная коробка передач включает в себя первичную шестерню, приводимую в действие от выходного вала и вступающую в зацепление с зубчатым венцом, расположенным коаксиально и вращательно интегральным с навесным ротором.

Предпочтительно двигатель вращения установлен с выносом вбок от неподвижного корпуса и, соответственно, сбоку навесного роторапредпочтительно внутри основной камеры, причем таким образом, что его выходной вал расположен по существу горизонтально. Боковое расположение двигателя вращения, в свою очередь, высвобождает определенное пространство над поворотно-распределительным (загрузочным) устройством и уменьшает его габарит по высоте.

Предпочтительно средства передачи движения включают в себя пару вращательно интегральных зубчатых венцов большого диаметра, установленных в основной камере таким образом, чтобы быть вращаемыми относительно вертикальной оси, обычно охватывая собой навесной ротор. Первый из зубчатых венцов соединен с двигателем наклона для осуществления привода от него, а второй зубчатый венец функционально соединен с первым концом приводного вала наклона таким образом, чтобы вращение зубчатых венцов приводило к соответствующему вращению приводного вала наклона относительно его оси. Этот агрегат в составе из зубчатых венцов предпочтительно с возможностью вращения опирается на подшипник качения, прежде всего опорно-поворотный подшипник.

Зубчатые венцы большого диаметра могут располагаться в субкамере основной камеры отдельно от навесного ротора и приводного вала наклона. В подобном случае средства передачи движения предпочтительно выполнены для приведения в действие соединения второго зубчатого венца с приводным валом наклона через кольцевую щель, отделяющую субкамеру с зубчатыми венцами от субкамеры, внутренняя граница которой задана навесным ротором.

В одном конструктивном выполнении средства передачи движения включают в себя блок червячной передачи, который спаривает второй зубчатый венец с приводным валом наклона. Подобная конфигурация с червячной передачей является предпочтительной для передачи более высоких крутящих моментов на приводные средства наклона.

В другом конструктивном выполнении в основной камере с возможностью вращения установлена кольцевая разделительная стенка, которая является вращательно интегральной с навесным ротором. Приводной вал наклона проходит через разделительную стенку и имеет на его первом конце зубчатое колесо, которое входит в зацепление с одним из зубчатых венцов, в то время как другой зубчатый венец соединен с двигателем наклона для осуществления привода от него. Предпочтительно другой приводной вал наклона установлен на навесном роторе противоположно первому приводному валу, с аналогичным приводом посредством зубчатых венцов, при этом, однако, будучи соединенным с соответствующим рычагом подвески распределителя шихты посредством ротационного преобразователя.

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 механизма передачи движения, показанного в горизонтальной плоскости, в виде сверху на зубчатые венцы,

фиг. 3-4: принципиальные схемы других вариантов конструктивного выполнения рассматриваемого поворотного загрузочного устройства в поперечном разрезе.

Подробное описание предпочтительных вариантов 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 его нижней фланцевой конструкцией 20b к колошниковому фланцу 21 колошника 12 печи, представляющему собой фланец, подвергнутый механической обработке.

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. Этот кольцевой подшипник качения проходит 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 последнего.

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 35 (например, роликовых подшипниках или подшипниках скольжения) 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 (сквозные) отверстия в компонентах его 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, причем 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 нижнему фланцу 20b неподвижного корпуса 16.

Для вращения навесного ротора 22 вокруг оси А предусмотрены приводные средства вращения. Оно может включать в себя электрический двигатель M_R, который в данном случае закреплен на неподвижном корпусе 16 (за его пределами), с его выходным валом 46. Двигатель M_R вращения функционально соединен с навесным ротором 22 с помощью главной коробки передач. Главная коробка передач может включать в себя первичную (вертикальную) шестерню 48, закрепленную на выходном валу 46, который осуществляет привод 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 принять во внимание, что устройство 10, кроме того, включает в себя приводные средства наклона, независимые от приводных средств вращения и предназначенные для избирательного приведения в действие наклона распределительного желоба 28 посредством поворачивания последнего относительно рычагов 34 его подвесок, то есть вокруг оси В.

Приводные средства наклона включают в себя двигатель M_B наклона, предпочтительно электрический двигатель, жестко установленный по отношению к неподвижному корпусу 16. Двигатель M_B расположен сбоку по отношению к навесному ротору 22 (то есть под верхним фланцем 20а) предпочтительно с выставлением его выходного вала 52 по существу горизонтально. Передача приводного усилия на первичную шестерню 54 механизма наклона осуществляется с помощью двигателя M_B наклона, причем вторичная шестерня 56 механизма наклона выполнена вращательно интегрально с одним рычагом 34 распределителя 28 шихты, причем первичная шестерня 54 механизма наклона вступает в зацепление с вторичной шестерней 56 механизма наклона. На практике первичная шестерня 54 может представлять собой (зубчатое) колесо с внешними зубьями, а вторичная шестерня 56 может принимать форму вогнутого зубчатого сегмента, вращательно интегрального с рычагом 34 желоба.

Необходимо принять во внимание, что приводной вал 58 наклона расположен в основном корпусе 16, а более конкретно - установлен на навесном роторе 22 таким образом, что вращается вместе с ним. Направленный наружу первый конец 60 приводного вала 58 наклона соединен с двигателем M_B наклона с помощью механизма 64 передачи движения, причем противоположный, направленный внутрь второй конец 62 приводного вала 58 наклона соединен с распределителем 28 шихты для избирательного приведения в действие его поворота. В этом варианте первичная шестерня 54 механизма наклона, соответственно, прикреплена ко второму концу 62 приводного вала 58 наклона для интегрального вращения с ним.

Кроме того, механизм 64 передачи движения выполнен для приведения в действие по окружности, предпочтительно по периферии, навесного ротора 22 для передачи движения / движущей силы от жестко установленного двигателя M_B наклона на приводной вал 58 наклона в любом его угловом положении относительно оси А. В варианте согласно фиг. 1 это достигается предпочтительно следующим образом.

Механизм 64 передачи движения включает в себя пару зубчатых венцов 66₁, 66₂ большого диаметра, которые по отношению к неподвижному корпусу 16 расположены по существу на периферии и с возможностью вращения опираются на кольцевой подшипник 68 качения, предпочтительно опорно-поворотный подшипник, проходящий по окружности внутри основной камеры 36 вокруг оси А. Два зубчатых венца 66₁, 66₂ жестко соединены друг с другом так, что они являются вращаемо интегральными и, следовательно, могут вращаться только совместно. В этой связи пара зубчатых венцов 66₁, 66₂ может быть, например, сварена между собой, факультативно, с использованием промежуточного кольца (здесь не показано). В данном случае агрегат в составе из зубчатых венцов 66₁, 66₂ прикреплен к одной обойме опорно-поворотного подшипника 68, причем вторая обойма подшипника прикреплена к неподвижной стенке 70 неподвижного корпуса 16. При этом разделительная стенка 70 делит основную камеру 36 на две концентрические кольцевые субкамеры.

Агрегат 66 в составе из зубчатых венцов расположен в основной камере, причем за неподвижной разделительной стенкой 70, обеспечивающей дополнительную защиту от агрессивного окружения.

Ссылочным обозначением 72 указана ведущая шестерня, прикрепленная к выходному валу 52 двигателя M_B, которая входит в зацепление с одним зубчатым венцом 661 (верхним). Таким образом, вращение выходного вала 52 вызывает вращение шестерни 72, которая, в свою очередь, вызывает вращение агрегата 66 в составе из зубчатых венцов вокруг оси А.

Другой (нижний) зубчатый венец 66₂ входит в зацепление с промежуточной шестерней 74, установленной на промежуточном валу 75, на котором также установлен червяк 76. В свою очередь, этот червяк 76 входит в зацепление с червячным колесом 78, установленным на первом конце 60 приводного вала 58 наклона. При приведении в действие двигателя M_B наклона соответственно приходят в движение приводной вал наклона и блок червячной передачи и, следовательно, образуется кольцевая щель 71 в нижней части разделительной стенки 70 для прохождения промежуточного вала 75.

Механическую компоновку этого блока червячной передачи и других зубчатых передач можно лучше понять со ссылкой на фиг. 2. Как можно видеть, блок червячной передачи имеет относительно простую конструкцию, в которой червячное колесо 78 с внешними зубьями (аналогичное, например, геликоидальному зубчатому колесу) по перпендикуляру, с соблюдением соосности прикреплено к приводному валу 58 наклона.

Передача приводного усилия на червячное колесо 78 осуществляется червяком 76, вращение которого обеспечивается за счет вращения промежуточного вала 75 вокруг его оси С. В рассматриваемом варианте промежуточный вал 75 расположен перпендикулярно приводному валу наклона и проходит под небольшим углом по касательной к окружности, описанной агрегатом 66 в составе из кольцевых (зубчатых) венцов. Как уже упоминалось, промежуточная шестерня 74 в данном случае входит в зацепление со вторым, нижним зубчатым венцом 66₂. Учитывая конфигурацию осей вращения, промежуточная шестерня 74 и нижний зубчатый венец 66₂ могут быть спроектированы, например, как гипоидная или спироидная зубчатые передачи. Альтернативно, могут быть решены проблемы с центрированием, например, за счет замены промежуточного вала 75 карданным валом (здесь не показан), с возможностью вращения соединяющим промежуточную шестерню 74 и червяк 76 таким образом, что каждый из этих элементов может должным образом центрироваться по отношению к его спариваемой шестерне, то есть нижнему зубчатому венцу 66₂ и червячному колесу 78.

Как можно видеть, это конструктивное выполнение включает в себя предпочтительно пару приводных валов 58 наклона, расположенных симметрично и аналогичным образом соединенных с механизмом 64 передачи движения и рычагами 34 желоба 28.

Электрические двигатели M_R и M_B закреплены оба неподвижно и расположены за пределами неподвижного корпуса 16, что позволяет выполнить простую электропроводку для подключения к источнику силового питания, который на фигурах обозначен ссылочным обозначением 73.

Как становится понятным, вследствие конфигурационного расположения приводного вала 58 наклона на навесном роторе 22 совместно с механизмом 64 передачи движения вращение ротора 22 вокруг оси А вызывает вращение приводного вала 58 наклона и, следовательно, поворот желоба 28. Этого, однако, можно избежать за счет соответствующего синхронного режима работы двигателя M_B наклона. Таким образом, на практике, если изменение угла наклона не требуется, двигатель M_B наклона в тот период, когда ротор 22 вращается двигателем M_R, работает в таком синхронном режиме, который рассчитан на поддержание неизменного угла наклона.

Обратимся теперь к фиг. 3, на которой показано другое конструктивное выполнение рассматриваемого поворотно-распределительного (загрузочного) устройства 110. Если сравнить с фиг. 1, то одинаковые или идентичные элементы обозначены здесь теми же самыми ссылочными обозначениями, если иное не оговорено, но при этом с добавлением числа 100.

Прежде всего, это конструктивное выполнение отличается от предшествующего конструкцией механизма 164 передачи движения, который выполнен без блока червячной передачи, и вращающимся участком стенки, на который опирается подшипник 168 качения.

Конфигурация приводных средств вращения аналогична таковым на фиг. 1. Навесной ротор 122 с возможностью вращения установлен на неподвижной кольцевой стенке 139 с помощью подшипника 124 качения.

Основная камера 136, заданная неподвижным корпусом 116 и навесным ротором 122, разделена на две части с помощью второй кольцевой стенки 180. Кольцевая стенка 180 его верхним участком жестко прикреплена к той же самой обойме подшипника 124, что и навесной ротор 122, так что она выполнена вращательно интегрально с ним (для простоты представления кольцевая стенка 180 по аналогии с ротором 122 показана пунктирными линиями).

Агрегат 166 в составе из зубчатых венцов с возможностью вращения опирается на подшипник 168 качения, который прикреплен к неподвижному нижнему участку 181 стенки корпуса 116 и проходит по всей окружности субкамеры вокруг оси А. Два зубчатых венца 166₁ и 166₂ выполнены вращательно интегрально и приводятся в движение от двигателя M_B наклона через его выходной вал 152 и шестерню 172. Соединение приводного вала 158 наклона на его направленном внутрь конце 162 выполнено по аналогии со схемой на фиг. 1. Его направленным наружу концом 160 приводной вал 158 наклона проходит через кольцевую разделительную стенку 180, например, через отверстие в ней или подшипник скольжения, и имеет зубчатое колесо 178, которое непосредственно входит в зацепление с верхним зубчатым венцом 166₁ Приводной вал 158 наклона перемещается навесным ротором 122, то есть он закреплен на последнем (при вращении вокруг оси А), но при этом может вращаться вокруг его продольной оси.

Как становится понятным, если приводится в действие жестко установленный двигатель M_B наклона, он будет вызывать вращение пары зубчатых венцов 166₁ и 166₂ вокруг оси А. При нахождении навесного ротора 122 в состоянии покоя вращение составленного из зубчатых венцов агрегата 166 будет, следовательно, вызывать вращение приводного вала 158 наклона вокруг собственной оси, поскольку он удерживается в заданном радиальном положении ротором 122 и отверстием / подшипником в разделительной стенке 180. Соответственно, это будет вызывать вращение распределительного желоба 128 посредством входящих в зацепление шестерен 154 и 156.

Как и на фиг. 1, распределительный желоб 128 посредством его двух рычагов 134 и 134' соединен с соответствующим приводным валом 158, 158' наклона, но при этом с учетом конфигурации механизма передачи движения здесь требуется ротационный преобразователь. Ротационный преобразователь расположен с правой стороны на фиг. 3, будучи установленным между главным приводным валом 158' наклона и рычагом 134' подвески. Он включает в себя зубчатое колесо 182, входящее в зацепление с первичной шестерней 154' приводного вала 158' наклона и вращательно интегральное со вторым зубчатым колесом 182', которое входит в зацепление с вогнутым зубчатым сегментом 156', интегральным (с рычагом 134' - прим. переводчика) и ориентированным в данном случае вверх. Два зубчатых колеса 182 и 182' соединены между собой шейкой вала 184, который с возможностью вращения опирается на опорную конструкцию / подшипник 185, закрепленный на навесном роторе 122.

На фиг. 4 показано другое конструктивное выполнение 110', идентичное или аналогичное таковому на фиг. 1, только с упрощенными средствами передачи движения. Если сравнить с фиг. 1, то одинаковые элементы обозначены здесь теми же самыми ссылочными обозначениями с добавлением числа 100. Неподвижная кольцевая разделительная стенка 180 делит основную камеру на две кольцевые концентричные субкамеры, причем составленный из зубчатых венцов агрегат 166 расположен во внешней субкамере. Вращение составленного из зубчатых венцов агрегата 166 обеспечивается с помощью опорно-поворотного подшипника 168, жестко установленного по отношению к корпусу 116, в данном случае - на разделительной стенке 180. Приводной вал 158 наклона опирается на основание 140 ротора и ранее описанным образом соединен с рычагом 134 желоба 128. Его противоположным концом приводной вал 158 наклона проходит через кольцевую щель 190 (в нижней части разделительной стенки 180) во внешнюю субкамеру, в которой находится его зубчатое колесо 178, входящее в зацепление с нижним зубчатым венцом 166₂.

Второй приводной вал 158' наклона (с правой стороны на фиг. 4) соединен аналогичным образом с нижним зубчатым венцом 166₂. Преобразование вращения осуществляется благодаря установке вторичной шестерни 156' в форме зубчатого сегмента под первичной шестерней 154'.

Следует отметить, что положения двигателя M_B наклона и приводного вала 158 наклона можно поменять местами, то есть двигатель M_B наклона может располагаться под составленным из зубчатых венцов агрегатом 166 таким образом, что шестерня 172 входит в зацепление с нижним зубчатым венцом 166₂, а приводной вал 158 наклона его зубчатым колесом 178 входит в зацепление с верхним зубчатым венцом 166₁. Эту конфигурацию можно рассматривать как аналогичную таковой на фиг. 3 с тем исключением, что разделительная стенка 180 является неподвижной, и, следовательно, в неподвижной разделительной стенке 180 требуется кольцевая щель (аналогичная щели 190 на фиг. 4) выше составленного из зубчатых венцов агрегата 166 для прохождения приводного вала 158 наклона через нее.

Ссылочными обозначениями 92, 192 обозначены подшипники, на которые опирается расположенный на нижнем фланце 40, 140 навесного ротора 22, 122 приводной вал 58, 158 наклона (для вращения вокруг его продольной оси). Для простоты представления показан только один такой подшипник 92, 192 для каждого торсионного вала, при этом по меньшей мере два таких подшипника 92, 192 на каждый вал считаются более подходящим решением. Аналогично, для обеспечения опоры приводных валов 58, 158 наклона с возможностью их вращения может быть использовано любое соответствующее устройство.

При этом, пусть и не проиллюстрировано на чертежах, рассматриваемые поворотные загрузочные устройства преимущественно могут быть оборудованы любыми соответствующими устройствами для предупреждения проникновения пыли в основную камеру 36, например устройством создания азотной подушки на повышенном давлении. Кроме того, могут быть организованы затворы, например гидрозатворы, для перекрытия рабочих зазоров между ротором 22 и соответствующими участками неподвижного корпуса 16.

Отличительным признаком поворотных загрузочных устройств может быть также дополнительная система охлаждения, включающая в себя, например, вращающуюся секцию контура, закрепленную на навесном роторе 22, и неподвижную секцию контура, прикрепленную к неподвижному корпусу 16. Описание такой системы охлаждения приведено, например, в WO 2011/023772. Во всех вышеописанных вариантах конструктивного выполнения двигатели M_R и M_B могут приводиться в действие с использованием контроллера (здесь не показан). Вращение двигателя M_R (M_B - прим. переводчика) вызывает вращение приводного вала 58, 158 наклона и, следовательно, поворот желоба. Если это не нужно, то двигатель M_B наклона приводится в действие по команде контроллера в режиме синхронизации с двигателем M_R для недопущения такого поворота и поддерживает по существу неизменный угол наклона (желоба).

Изобретение относится к поворотному загрузочному устройству для шахтной печи. Устройство содержит неподвижный корпус для установки на колошнике шахтной печи и навесной ротор, установленный в неподвижном корпусе с возможностью вращения относительно по существу вертикальной оси и с образованием основной кольцевой камеры поворотного загрузочного устройства. Распределитель шихты подвешен с возможностью поворота к навесному ротору. Устройство также содержит приводные средства вращения для вращения навесного ротора вокруг его оси, независимые приводные средства наклона для поворота распределителя шихты относительно по существу горизонтальной оси поворота независимо от приводных средств вращения. Приводные средства вращения содержат двигатель наклона с горизонтальным выходным валом, жестко установленный по отношению к неподвижному корпусу, приводной вал наклона в основной кольцевой камере, который установлен на навесном роторе. Направленный наружу первый конец приводного вала наклона соединен с двигателем наклона посредством средства передачи движения, а противоположный, направленный внутрь второй конец приводного вала наклона соединен с распределителем шихты для избирательного приведения в действие его поворота. Средства передачи движения выполнены для периферического приведения в действие навесного ротора с возможностью передачи движущей силы от приводного двигателя наклона на приводной вал наклона в любом угловом положении навесного ротора. Средства передачи движения содержат пару вращательно интегральных зубчатых венцов большого диаметра, установленных в основной кольцевой камере с возможностью вращения относительно вертикальной оси. Первый из зубчатых венцов соединен с приводным двигателем наклона с возможностью передачи приводного усилия, а второй зубчатый венец функционально соединен с первым концом приводного вала наклона таким образом, что вращение зубчатых венцов приводит к соответствующему вращению приводного вала наклона относительно его оси. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Поворотное загрузочное устройство для шахтной печи, содержащее

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

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

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

- приводные средства вращения для вращения навесного ротора (22) вокруг его оси,

- 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 содержат

- приводной двигатель (M_B) наклона, жестко установленный по отношению к неподвижному корпусу (16) и расположенный сбоку от навесного ротора (22),

- приводной вал (58) наклона в основной кольцевой камере (36), который установлен на навесном роторе (22), причем направленный наружу первый конец (60) приводного вала наклона соединен с приводным двигателем (M_B) наклона посредством средств (64) передачи движения, а противоположный, направленный внутрь второй конец (62) приводного вала наклона соединен с распределителем (28) шихты для избирательного приведения в действие его поворота, причем средства (64) передачи движения выполнены для периферического приведения в действие навесного ротора (22) с возможностью передачи движущей силы от приводного двигателя (M_B) наклона на приводной вал (58) наклона в любом угловом положении навесного ротора (22),

- причем средства (64) передачи движения содержат пару вращательно интегральных зубчатых венцов (66₁, 66₂) большого диаметра, установленных в основной кольцевой камере (36) с возможностью вращения относительно вертикальной оси, причем первый (66₁) из зубчатых венцов соединен с приводным двигателем (M_B) наклона с возможностью передачи приводного усилия, а второй зубчатый венец (66₂) функционально соединен с первым концом (60) приводного вала наклона таким образом, что вращение зубчатых венцов приводит к соответствующему вращению приводного вала наклона относительно его оси.

2. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что соединение приводного вала (58) наклона с распределителем (28) шихты выполнено с помощью первичной шестерни (54) механизма наклона, прикрепленной ко второму концу (62) приводного вала наклона, которая входит в зацепление с вторичной шестерней (56) механизма наклона, вращательно интегральной с рычагом (34) подвески распределителя шихты.

3. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что пара зубчатых венцов (66₁, 66₂) поддерживается с возможностью вращения посредством кольцевого подшипника (68) качения.

4. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что зубчатые венцы (66₁, 66₂) большого диаметра охватывают навесной ротор (22).

5. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что средства (64) передачи движения содержат блок (76, 78) червячной передачи, соединяющий второй зубчатый венец (66₂) с приводным валом (58) наклона.

6. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что зубчатые венцы (66₁, 66₂) большого диаметра расположены в субкамере основной кольцевой камеры (36) отдельно от навесного ротора (22) и приводного вала (58) наклона.

7. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанные средства передачи движения приводят в действие соединение второго зубчатого венца (66₂) с приводным валом (58) наклона через кольцевую щель, отделяющую субкамеру с зубчатыми венцами от субкамеры, внутренняя граница которой задана навесным ротором (22).

8. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит два противоположных приводных вала наклона, установленных на навесном роторе (22), причем каждый из них выполнен с возможностью приведения в действие посредством зубчатых венцов (66₁, 66₂) и соединен с соответствующим рычагом (34) подвески распределителя (28) шихты.

9. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что в основной кольцевой камере (136) с возможностью вращения установлена кольцевая разделительная стенка (180), которая выполнена вращательно интегральной с навесным ротором (122), причем приводной вал (158) наклона проходит через разделительную стенку и имеет на первом конце (160) зубчатое колесо, которое входит в зацепление с одним (166₁) из зубчатых венцов, при этом другой зубчатый венец (166₂) соединен с приводным двигателем (M_B) наклона для осуществления привода от него.

10. Поворотное загрузочное устройство по п. 9, отличающееся тем, что оно содержит другой приводной вал (158') наклона, который установлен на навесном роторе (122) противоположно первому приводному валу (158) наклона, с аналогичным приводом посредством зубчатых венцов (166₁, 166₂), и соединен с соответствующим рычагом (134') подвески распределителя (128) шихты посредством ротационного преобразователя.

11. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что приводной вал (158, 158') наклона имеет установленное на первом конце (160) зубчатое колесо (178), которое входит в зацепление с одним (166₂) из зубчатых венцов.

12. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит приводной двигатель (M_R) вращения для приведения в действие приводных средств вращения.

13. Поворотное загрузочное устройство по п. 12, отличающееся тем, что приводной двигатель (МВ) наклона и приводной двигатель (M_R) вращения жестко прикреплены к неподвижному корпусу и расположены под верхней фланцевой конструкцией (20а).

14. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что приводной двигатель (МВ) наклона жестко прикреплен к неподвижному корпусу и расположен под верхней фланцевой конструкцией (20а).

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

16. Поворотное загрузочное устройство по п. 13, отличающееся тем, что приводной двигатель наклона и/или приводной двигатель вращения установлен/-ны внутри основной камеры.

17. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что неподвижный корпус имеет верхний и нижний установочные фланцы (20а, 20b) и расположенный между ними внешний кожух (18).

18. Поворотное загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что выходной вал (52) приводного двигателя наклона выполнен горизонтальным.

19. Шахтная печь, в частности доменная печь, содержащая поворотное загрузочное устройство, выполненное по одному из пп.1-18.