УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ Российский патент 2017 года по МПК F27B3/08 H01R13/62 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к соединительному устройству для электрического соединения плавильной печи, в частности тигля плавильной печи, с источником тока, при этом соединительное устройство содержит по меньшей мере одно контактное тело, которое соединено с помощью токоведущих тросов или кабелей, предпочтительно силовых кабелей, а также по меньшей мере одну фасонную часть в качестве части электрического гнезда на плавильной печи, в частности тигле. Кроме того, изобретение относится к плавильной печи, в частности индукционной печи и вакуумно-индукционной печи (VIM), содержащей по меньшей мере одно такое соединительное устройство.

Уровень техники

Устройства для электроснабжения плавильных печей, в которых осуществляется обработка металлов и цветных металлов или расплавов, в частности в вакууме, хорошо известны из уровня техники. С плавильными печами, выполненными обычно с возможностью подъема и опускания, а также при необходимости поворота, соединены несколько силовых кабелей, предпочтительно с водяным охлаждением, питаемых от внешнего источника тока.

Из US 4549345A, US 4703556A и CN 201429319 Y известно крепление требуемых нагревательных элементов на плавильных печах, соответственно тиглях, посредством привинчивания. Другой сложный вариант выполнения известен из US 6049067 А, в котором предусмотрено, что стержнеобразные нагревательные элементы, на которые опирается кабель со штекерными разъемами, вводятся, соответственно вставляются, каждый с прессовой посадкой в отверстия, например, крышки тигля.

В известных, эксплуатируемых в бескислородной атмосфере плавильных печах, в частности, используемых во вторичной и третичной металлургии, силовые кабели, из которых, как правило, имеется 12 кабелей с диаметром примерно 110 мм, привинчиваются непосредственно к тиглю, соответственно закрепляются, на нем с помощью винтового соединения. Силовые кабели, предназначенные для соединения между источником тока и печью, имеют обычно большую длину и свисают снаружи камеры плавления в виде петель, с целью обеспечения требуемой компенсации длины при опускании, соответственно поднимании, плавильной печи, соответственно тигля, например, когда она загружается скрапом, который затем подвергается плавлению при подаче тока внутрь плавильной печи, соответственно тигля.

Таким образом, длина силовых кабелей обеспечивает возможность требуемой компенсации длины для обусловленных процессом перемещений тигля, в частности, при замене тигля, выгрузке опрокидыванием или при его заполнении.

Футеровку, в частности огнеупорную облицовку такой плавильной печи или тигля, необходимо заново осуществлять примерно каждую неделю, для чего требуется отсоединить силовые кабели от плавильной печи или тигля. Требуемая для этого объемная работа по монтажу занимает много времени. Также из-за неполадок, возникающих в ходе работы, могут потребоваться ремонтные работы при отключенной установке, при этом необходимо регулярно выполнять указанное выше трудоемкое удаление силовых кабелей с плавильной печи или тигля.

Указанные выше недостатки могут быть устранены. В частности, при замене тигля можно достичь значительной экономии времени и одновременно значительно уменьшить затраты на монтаж, если силовые кабели выполнены с возможностью соединения, соответственно отсоединения, от плавильной печи или тигля с меньшими затратами на монтаж или затраты на монтаж полностью отсутствуют, в частности, выполнены с возможностью автоматического соединения, соответственно отсоединения.

Задача изобретения

Задачей изобретения является создание соединительного устройства для электрического соединения плавильной печи с источником тока, с помощью которого минимизируется или полностью предотвращаются расходы на монтаж при соединении, соответственно отсоединении, силовых кабелей.

Эта задача изобретения решена с помощью соединительного устройства, содержащего признаки п. 1 формулы изобретения, а также с помощью плавильной печи, содержащей признаки п. 9 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.

Сущность изобретения

Согласно изобретению с помощью устройства перемещения для транспортировки контактного тела из исходного положения в положение соединения обеспечивается возможность электрически проводящего соединения с геометрическим замыканием контактного тела и фасонной части посредством вдвигания контактного тела в фасонную часть. За счет этого впервые обеспечивается автоматическое соединение, соответственно отсоединение, силовых кабелей от плавильных печей или тиглей, за счет чего полностью предотвращаются расходы на монтаж, которые необходимы при электроснабжении плавильных печей, согласно уровню техники. Предпочтительно обеспечивается возможность полного исключения ручного вмешательства операторов при полностью автоматическом соединении, соответственно отсоединении, силовых кабелей.

Соединение с геометрическим замыканием контактного тела и фасонной части достигается, когда достаточный поверхностный контакт между контактным телом и фасонной частью лишь за счет вдвигания контактного тела в фасонную часть обеспечивает электрически проводящее соединение. Таким образом, с помощью требуемого геометрического замыкания между контактным телом и фасонной частью обеспечивается достижение контактной поверхности между контактным телом и фасонной частью, которая должна иметь такие размеры и быть выполнена таким образом, что подача тока от источника тока к плавильной печи или тиглю достигается без ненужного сопротивления.

Особенно предпочтительно, когда предусмотрено фиксирующее приспособление, которое удерживает выполненное с геометрическим замыканием и электрически проводящее соединение между по меньшей мере одним контактным телом и по меньшей мере одной фасонной частью в положении соединения. Особенно предпочтительно, когда это фиксирующее приспособление выполнено в виде стопорного приспособления, которое предпочтительно предусмотрено в виде по меньшей мере одной соединенной с контактным телом стопорной защелки, которая входит в зацепление за фиксирующий выступ, соединенный с фасонной частью или с самим тиглем. За счет этого образуется соединительное устройство, которое обеспечивает надежное снабжение током плавильной печи или тигля также при обусловленных протекающим процессом движениях плавильной печи или тигля. За счет фиксации обеспечивается также, что соединительное устройство сохраняет электрически проводящее соединение с геометрическим замыканием между контактным телом и фасонной частью также при повороте плавильной печи или тигля на угол больше или равный 90°, например, при выгрузке расплава из плавильной печи или тигля.

Особенно предпочтительно, когда устройство перемещения имеет электромеханический или пневматический привод. Однако особенно предпочтительно, когда устройство перемещения имеет гидравлический привод. За счет этого предпочтительно обеспечивается возможность не только полностью автоматического соединения, соответственно отсоединения, силовых кабелей от плавильной печи или тигля, гидравлический привод предпочтительно обеспечивает также сдвигание по меньшей мере одного контактного тела в положение соединения или из него с использованием и без того имеющихся и тем самым легкодоступных технических средств.

Особенно предпочтительно, когда соединительное устройство имеет больше одного (1), предпочтительно шесть (6) контактных тел, и больше одной (1), предпочтительно шесть (6), выполненных дополняющим образом фасонных частей. За счет этого создается соединительное устройство, в котором электрически проводящее соединение выполняется посредством множества контактных поверхностей между контактным телом и фасонной частью, которые обеспечивают подачу тока из источника тока к плавильной печи или тиглю.

Кроме того, предпочтительно, когда по меньшей мере одно контактное тело механически, гидравлически или пневматически нагружается силой в положении соединения в направлении по меньшей мере одной фасонной части. Особенно предпочтительно, когда по меньшей мере одно контактное тело под действием пружины с предварительным натяжением по меньшей мере в положении соединения вдавливается в электрически проводящее соединение с геометрическим замыканием по меньшей мере с одной фасонной частью. За счет этого достигается надежное соединение плавильной печи или тигля с источником тока, которое обеспечивает компенсацию возможно имеющихся или возникающих нагрузок, вызывающих изгиб, или деформаций по меньшей мере частей соединительного устройства, без необходимости выполнения для этого последующей юстировки соединительного устройства или повторной активации устройства перемещения.

Предпочтительно, в частности, если по меньшей мере одна фасонная часть имеет гнездо для контактного тела, предпочтительно гнездо с функцией центрирования, например, в виде клина. Особенно предпочтительно в этой связи, когда гнездо имеет форму отрицательного усеченного конуса, а контактное тело имеет форму положительного усеченного конуса. За счет этого обеспечивается самоцентрирование соединительного устройства и его частей относительно друг друга лишь за счет сдвигания контактного тела из исходного положения в положение соединения. Кроме того, за счет этого создаются окружные контактные поверхности между контактным телом и фасонной частью, которые также при воздействии механических колебаний или других сил на соединительное устройство обеспечивают надежное и прочное электрическое соединение плавильной печи или тигля с источником тока.

Согласно другому аспекту изобретения предлагается плавильная печь, содержащая соединительное устройство, согласно первому аспекту изобретения. Особенно предпочтительно, когда плавильная печь является индукционной печью, с помощью которой можно плавить и доводить до желаемой температуры металлы и цветные металлы.

Предпочтительно также, когда плавильная печь, в частности тигель плавильной печи, выполнена с возможностью опрокидывания на угол больше или равный 90°, предпочтительно вплоть до 180°. За счет этого создана плавильная печь, которая обеспечивает возможность полного опорожнения и одновременно улучшенного доступа к внутреннему пространству печи, без необходимости обязательного отсоединения для этого соединительного устройства. На основании предпочтительно автоматизированного соединения силовых кабелей с плавильной печью или тиглем можно в любом случае выполнять быстро и без больших затрат на монтаж разгрузку плавильной печи или тигля также в случае отсоединенного соединительного устройства.

Краткое описание чертежей

Ниже приводится более подробное пояснение изобретения на основании предпочтительных вариантов выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг. 1 - применение соединительного устройства согласно изобретению, в первом варианте выполнения изобретения, с использованием последовательности из пяти рабочих этапов;

фиг. 2 - применение соединительного устройства согласно изобретению, во втором варианте выполнения изобретения, с использованием последовательности из пяти рабочих этапов;

фиг. 3 - соединительное устройство согласно изобретению, в третьем варианте выполнения изобретения, на виде сбоку.

Подробное описание фигур

На фиг. 1 показан на основании последовательности из пяти рабочих этапов принцип действия первого варианта выполнения соединительного устройства согласно изобретению, посредством которого обеспечивается возможность соединения токоведущих тросов 10, которые соединены с контактным блоком 4, имеющим несколько контактных тел 6, и выполненные с возможностью соединения с электрическим гнездом 3, имеющим несколько фасонных частей 5. Контактный блок 4 расположен в соединительном устройстве 2, выполненном с возможностью перемещения из удаленного от плавильной печи 1 исходного положения назад и вперед в направлении изображенных на фигуре стрелок, при необходимости также выполненном с возможностью поворота и временной фиксации на устройстве 9 перемещения. Соединительное устройство имеет в качестве ответной части для рифленой приемной головки 3 выполненный с ответным рифлением контактный блок 4, с которым соединены токоведущие тросы 10, с контактными поверхностями или соответственно частями 6. По меньшей мере на верхнем конце контактного блока 4 установлено крюкообразное фиксирующее средство 8 в виде стопорной защелки, которая в соединенном состоянии входит в зацепление за фиксирующий выступ 7. Предпочтительно стопорная защелка 8 может сверху, например в случае активации гидравлическим образом, обеспечивать фиксацию соединительного устройства посредством защелкивания за фиксирующим выступом 7. Соединительное устройство и его компоненты предпочтительно регулируются и/или управляются по отдельности с помощью нескольких разъемов для подключения инженерных коммуникаций, снабженных местами регулирования. Ниже приводится более подробное описание соединения с геометрическим замыканием и с фиксацией и при необходимости гидравлического или пневматического блокирования со ссылками на фиг. 1. При достижении плавильной печью 1 своего показанного на фиг. 1 положения соединения начинается процесс соединения с целью создания соединения с контактными противоположными поверхностями/частями 5 на стороне плавильной печи. Соединительное устройство с помощью устройства 9 перемещения перемещается из исходного положения к плавильной печи 1, пока контактные тела 6 не войдут в контакт с геометрическим замыканием и электрически проводящим образом с фасонными частями 5. Контактирование с геометрическим замыканием фасонных частей 5 с контактными телами 6 показано в увеличенном масштабе на фрагменте второго изображения согласно фиг. 1. Затем, как показано на третьем изображении согласно фиг. 1, стопорная защелка 8 поворачивается так, что она входит в зацепление с фиксирующим выступом 7 на электрическом гнезде 3 и за счет этого обеспечивает в целом фиксацию соединительного устройства. Затем устройство 9 перемещения можно снова сдвигать из его контактного положения в исходное положение, показанное на пятом изображении согласно фиг. 1, за счет чего в конечном итоге обеспечивается снабжение током плавильной печи 1 от (не изображенного) источника тока через токоведущие тросы 10, которые одновременно обеспечивают возможность поворота плавильной печи 1 вокруг поворотной опоры 2.

На фиг. 2 показан в виде последовательности из пяти изображений принцип действия и вариант выполнения соединительного устройства согласно изобретению с помощью силовых кабелей 10, которые соединены с несколькими контактными телами 6 и контактным блоком 4. Контактный блок 4 расположен в соединительном устройстве 2, выполненном с возможностью перемещения из удаленного от плавильной печи 1 исходного положения назад и вперед в направлении изображенных стрелок и при необходимости также выполненном с возможностью поворота и временной фиксации на устройстве 9 перемещения.

Контактный блок 4, в частности его отдельные контактные тела 6, а также ответная конструктивная форма электрического гнезда 3, в частности его фасонных частей 5, отличаются своей формой. Как показано в увеличенном масштабе на изображениях 2 и 4 согласно фиг. 2, фасонные части 5 имеют по существу форму отрицательного усеченного конуса, а контактные тела 6 имеют выполненную ответным образом форму положительного усеченного конуса, с помощью которых при достижении контактного положения соединительного устройства может обеспечиваться самоцентрирование отдельных контактных тел 6 внутри гнезд 11 фасонных частей 5. Кроме того, отдельные контактные тела 6 приводятся с помощью усилия пружин 13, которые предварительно напряжены с помощью соответствующих исполнительных элементов 14, активируемых гидравлически или пневматически, в контактное положение внутри гнезд фасонных частей 5, с целью обеспечения тем самым надежного и прочного поверхностного контакта между контактными телами 6 и фасонными частями 5 также при возникновении механических колебаний внутри соединительного устройства. На виде 5 согласно фиг. 2 показано дополнительно, как можно поворачивать плавильную печь/тигель 1, несмотря на подключенный к плавильной печи/тиглю 1 силовой кабель 10 вокруг ее точки 12 поворота более чем на 90°, с целью обеспечения выгрузки расплава, имеющегося внутри плавильной печи/тигля 1. Отсоединение, или соответственно отсоединение от клеммы силовых кабелей 10, осуществляется в обратной последовательности относительно поясненного выше соединения/соединения к клемме. Устройство 9 перемещения перемещается под временно зафиксированное и блокированное на плавильной печи/тигле 1 соединительное устройство. Соединение между контактными телами 6 и фасонными частями 5 на стороне плавильной печи размыкается, так же как и стопорное приспособление 8. Разомкнутое таким образом соединительное устройство затем с помощью устройства 9 перемещения отводится в исходное положение. Поскольку соединение и отсоединение можно предпочтительно осуществлять автоматически и в течение намного более короткого времени, то достигается одновременно также экономия материала, поскольку силовые кабели 10 могут иметь значительно меньшую длину, так как нет больше необходимости в компенсации длины, когда соединительное устройство отсоединяется при каждом повороте печи 1. А именно при перемещении плавильной печи/тигля 1, а также при опускании, соответственно подъеме, для заполнения скрапом снабжение током можно простым образом автоматически отсоединять, а затем снова соединять.

На фиг. 3 показан третий вариант выполнения соединительного устройства согласно изобретению, при котором плавильная печь 1, соответственно тигель, имеет на наружной стороне прямоугольное пластинообразное гнездо 3 с расположенными в нем, предпочтительно выполненными в виде скоб, проводящими ток фасонными частями 5, которые, как и сам тигель 1, состоят из меди. Предпочтительно предусмотрены два расположенных на расстоянии друг от друга ряда по шесть фасонных частей 5 в каждом, расположенных друг над другом с зазором между ними. С обоими вертикальными рядами фасонных частей 5 согласована перемещаемая назад и вперед по линейной направляющей система контактных тел 6, например, активируемая гидравлически. Она состоит из двух, предпочтительно перемещаемых по отдельной направляющей салазок 15, которые тем самым можно перемещать независимо друг от друга, с опирающимися на них контактными приспособлениями 6, выполненными в соответствии с количеством имеющихся токоведущих тросов и тем самым в соответствии с количеством фасонных частей 5, выполненных в виде скоб, в качестве многожильных соединительных элементов токоведущих тросов. На их передней в направлении движения стороне, обращенной к выполненным в виде скоб фасонным частям 5, в контактных приспособлениях 6 предусмотрены установленные с возможностью поворота, выступающие вперед, то есть в направлении к плавильной печи 1, верхние контактные губки 16, с которыми согласованы нижние контактные губки 17, установленные на выполненных в виде скоб фасонных частях 5. На верхнем и нижнем концах контактного блока 4 установлены верхний и нижний фиксирующий крюк 8 с возможностью поворота вокруг горизонтальных осей. При направляемых к плавильной печи 1 контактных телах 6 фиксирующие крюки или стопорные защелки захватывают сверху, соответственно снизу, пластинообразное гнездо 3 фасонных частей 5 и тем самым соединяются с ними с геометрическим замыканием и центрированно. Центрированное положение соединения зажимом блокируется, например, с помощью расположенного на контактном блоке 4 гидравлического цилиндра 18 двойного действия, который может быть соединен через систему рычагов с фиксирующим крюком 8. Контактный блок 4 может быть окружен имеющим вводы 19 для токоведущих тросов 10 корпусом 20, который служит также для защиты от повреждений. Для снабжения током плавильной печи 2, находящейся для обработки расплава в своем рабочем положении, соединительное устройство с закрепленными в контактном блоке 4 концами токоведущих тросов 10 перемещается из своего исходного положения с помощью устройства 9 перемещения к плавильной печи 1, и контактный блок 4 с помощью фиксирующих крюков 8 фиксируется с геометрическим замыканием и при необходимости с силовым замыканием на пластинообразном гнезде 3 с фасонными частями 5 и блокируется. Выполненные в виде зажимных клещей пары контактных губок 16, 17 контактных тел 6 охватывают скобообразные фасонные элементы фасонных частей 5 с целью обеспечения возможности прохождения тока через токоведущие тросы и скобообразные фасонные части 5 в плавильную печь 1. После выполненного таким образом зажима контактного блока 4 или контактных поверхностей 6 салазки 15 устройства 9 перемещения отводятся обратно в исходное положение. Обработку расплава в печи 1 можно начинать, при этом пары контактных губок 16, 17, которые, с одной стороны, присоединены зажимом, а также зафиксированы к скобообразным фасонным частям 5, и, с другой стороны, поворотно подвижные в своих опорах относительно контактных блоков или контактных тел 6, обеспечивают возможность работы плавильной печи с помощью подъемных и поворотных движений. Отсоединение токоведущих тросов осуществляется снова также в обратной последовательности относительно поясненного выше соединения. Устройство 9 перемещения подводит салазки 15 из исходного положения под временно фиксированное на плавильной печи 1 контактное тело 6. Соединение между скобообразными фасонными элементами или фасонными частями 5 на стороне плавильной печи и парами контактных губок 16, 17 контактных тел 6 размыкается, так же как блокировка фиксирующих крюков 8. Салазки 15 принимают контактный блок 4 и контактные тела 6 и отводят обратно в исходное положение. Не изображенное устройство 9 перемещения может приводиться в действие с помощью гидравлического цилиндра. Кроме того, на основании показанного положения соединения или контактирования очевидно, что контактные блоки 4, из которых передний блок изображен без защитного корпуса 20, центрированы с геометрическим замыканием с помощью верхнего и нижнего фиксирующего крюка 8 на пластинообразном гнезде 3 плавильной печи 1 и блокированы с помощью гидравлических цилиндров 18, расположенных в контактных блоках 4. Верхние контактные губки 16 контактных тел 6 охватывают в виде контактных зажимов во взаимодействии с закрепленными на фасонных частях 5 нижними контактными губками 17 контактных тел 6 скобообразные участки фасонных элементов или фасонных частей 5. При этом верхние контактные губки 16 могут быть гидравлически (не изображено) установлены относительно нижних контактных губок 17 так, что выполненные в виде получаш передние концы контактных губок 16, 17 надежно охватывают фасонные части 5. Расположенный сзади в плоскости чертежа защитный корпус 20, окружающий контактный блок 4, имеет выводы для токоведущих тросов 10.

Перечень ссылочных позиций

1 Плавильный тигель

2 Соединительное устройство

3 Электрическое гнездо

4 Контактный блок

5 Фасонная часть

6 Контактное тело

7 Фиксирующий выступ

8 Фиксирующее приспособление

9 Устройство перемещения

10 Силовой кабель

11 Гнездо

12 Точка поворота

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для электрического соединения плавильной печи с источником тока. Соединительное устройство содержит по меньшей мере одно контактное тело, которое соединено с помощью силовых кабелей с источником тока, и по меньшей мере одну фасонную часть в качестве части электрического гнезда на плавильной печи, причем предусмотрено устройство перемещения для транспортировки по меньшей мере одного контактного тела из исходного положения в положение соединения, в котором предусмотрена возможность выполнения электрически проводящего соединения с геометрическим замыканием контактного тела и фасонной части посредством вдвигания контактного тела в фасонную часть. Одна фасонная часть имеет гнездо с функцией центрирования для контактного тела, причем гнездо имеет форму отрицательного усеченного конуса, а контактное тело имеет выполненную ответным образом форму положительного усеченного конуса. Изобретение позволяет осуществлять автоматическое соединение и отсоединение электрического соединения с минимальными затратами. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Соединительное устройство для электрического соединения плавильной печи (1) с источником тока, содержащее по меньшей мере одно контактное тело (6), которое соединено с помощью силовых кабелей (10) с источником тока, и по меньшей мере одну фасонную часть (5) в качестве части электрического гнезда (3) на плавильной печи, причем предусмотрено устройство (9) перемещения для транспортировки по меньшей мере одного контактного тела (6) из исходного положения в положение соединения, в котором предусмотрена возможность выполнения электрически проводящего соединения с геометрическим замыканием контактного тела (6) и фасонной части (5) посредством вдвигания контактного тела (6) в фасонную часть (5), отличающееся тем, что по меньшей мере одна фасонная часть (5) имеет гнездо (11) с функцией центрирования для контактного тела (6), причем гнездо (11) имеет форму отрицательного усеченного конуса, а контактное тело (6) имеет выполненную ответным образом форму положительного усеченного конуса.

2. Соединительное устройство по п.1, отличающееся тем, что предусмотрено фиксирующее приспособление (8), предпочтительно стопорное приспособление, между по меньшей мере одним контактным телом (6) и по меньшей мере одной фасонной частью (5).

3. Соединительное устройство по п.2, отличающееся тем, что предусмотрена возможность фиксации соединительного устройства с помощью по меньшей мере одного фиксирующего приспособления (8) в виде стопорной защелки, охватывающей сзади фиксирующий выступ (7) и соединенной с контактным телом (6).

4. Соединительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство (9) перемещения имеет электромеханический, пневматический или предпочтительно гидравлический привод.

5. Соединительное устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что соединительное устройство имеет больше одного, предпочтительно шесть контактных тел (6), и больше одной, предпочтительно шесть, выполненных ответным образом фасонных частей (5).

6. Соединительное устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что по меньшей мере одно контактное тело (6) механически, гидравлически или пневматически нагружено силой в положении соединения в направлении по меньшей мере одной фасонной части (5).

7. Плавильная печь, содержащая по меньшей мере одно соединительное устройство по любому из пп. 1-6.

8. Плавильная печь по п. 7, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью опрокидывания на угол от больше или равный 90° до 180°.