Гофрированный компенсатор Российский патент 2019 года по МПК C21B7/20 F27B1/20 F16L51/02 

Область техники

[0001] Предлагаемое изобретение в целом относится к гофрированному компенсатору для загрузочной установки металлургической печи.

Уровень техники

[0002] Бесконусные загрузочные установки широко применяются в доменных печах во всем мире. Обычно такие установки содержат вращательное распределительное устройство с распределительным желобом, выполненным с возможностью вращения вокруг вертикальной центральной оси печи и с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной центральной оси. В установках с несколькими бункерами по меньшей мере два бункера для материала расположены параллельно, при этом каждый бункер снабжен своими собственными впускными и выпускными задвижками. Когда происходит подача материала из одного бункера в металлургическую печь, в то же время обеспечивается возможность заполнения материалом другого бункера. Для обеспечения подачи материала в металлургическую печь в надлежащем количестве каждый бункер содержит взвешивающую систему для определения массы бункера и его содержимого. При использовании таких взвешивающих систем необходимо обеспечить относительное перемещение между бункером для материала и металлургической печью. Для компенсации такого относительного перемещения обычно используют гофрированные конструкции, часто также называемые компенсаторами. В данном документе ссылка сделана на использование гофрированных конструкций, соединенных с загрузочной установкой с параллельными бункерами. Данные конструкции также используются в загрузочных установках других типов, например, в установках с центральной загрузкой. Кроме того, гофрированные конструкции могут быть расположены в каналах, например, в канале для сброса давления.

[0003] Такие компенсаторы выполнены в виде труб с гофрированным участком, образованным несколькими сгибами, обеспечивающими некоторую гибкость между впускным и выпускным концом трубы. Данные сгибы образуют углубления, которые необходимы для обеспечения гибкости. Внутренние углубления гофрированного участка подвержены воздействию материала, проходящего через трубу. Любой материал или пыль, накопленные в этих углублениях, уменьшает их размер и, следовательно, снижает гибкость гофрированного участка. В случае накапливания достаточного количества материала или пыли в указанных углублениях гофрированный участок засоряется и больше не может в полной мере выполнять свою функцию. Засоренные компенсаторы препятствуют правильной работе взвешивающей системы, поскольку не могут обеспечить возможности относительного перемещения между бункером для материала и металлургической печью. При этом для правильного функционирования данной печи необходимо обеспечить возможность точного определения количества материала, подаваемого в металлургическую печь. Таким образом, важно предотвратить загрязнение компенсаторов.

[0004] Ранее было предложено расположить внутри компенсатора защитную плиту для обеспечения направления материала в сторону от углублений. Такая защитная плита может быть, например, приварена к впускному концу трубы, то есть над гофрированным участком, и проходить в сторону от гофрированного участка в область под ним. Для обеспечения относительного перемещения между впускным и выпускным концами трубы защитная плита не может быть приварена к выпускному концу трубы. Такая защитная плита обеспечивает направление материала в сторону от гофрированного участка и обеспечивает уменьшение накапливания материала в указанных углублениях. Кроме того, на выпускном конце трубы между защитной плитой и трубой может быть размещена кольцевая прокладка. Поскольку кольцевая прокладка должна следовать за относительным перемещением между защитной плитой и трубой, а также вследствие высокого давления, преобладающего в трубе, такая прокладка не может полностью предотвратить проникновение пыли в область между защитной плитой и гофрированным участком. Таким образом, пыль по-прежнему будет накапливаться в карманах гофрированного участка и со временем препятствовать правильному функционированию компенсатора.

Техническая проблема

[0005] Таким образом, цель предлагаемого изобретения заключается в создании гофрированного компенсатора, выполненного с возможностью уменьшения или предотвращения накапливания пыли на гофрированном участке. Данная цель достигается благодаря гофрированному компенсатору в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения.

Общее описание изобретения

[0006] Предлагаемое изобретение относится к гофрированному компенсатору для загрузочной установки металлургической печи. Гофрированный компенсатор содержит впускную концевую трубу и расположенную напротив выпускную концевую трубу, а также гофрированный участок, расположенный между впускной концевой трубой и выпускной концевой трубой, причем гофрированный участок образован несколькими сгибами и предназначен для обеспечения относительного перемещения между впускной концевой трубой и выпускной концевой трубой. Согласно предлагаемому изобретению вдоль внутренней стенки гофрированного компенсатора расположена ненесущая гибкая вставка, которая проходит вдоль по меньшей мере части длины гофрированного участка. Ненесущая гибкая вставка имеет первый конец и второй конец, причем первый конец жестко прикреплен к впускной концевой трубе, а второй конец жестко прикреплен к выпускной концевой трубе. Термин "ненесущая" означает, что данная гибкая вставка не предназначена для поддерживания конструкции.

[0007] Такая ненесущая гибкая вставка покрывает по меньшей мере часть длины гофрированного участка компенсатора и перекрывает зазор между впускной концевой трубой и выпускной концевой трубой, таким образом, обеспечивая прохождение материала, подаваемого через компенсатор, в сторону от углублений гофрированного участка. Поскольку ненесущая гибкая вставка жестко прикреплена к компенсатору между впускной концевой трубой и выпускной концевой трубой, предотвращено проникновение материала и пыли в пространство между гибкой вставкой и гофрированным участком. Таким образом, предотвращено оседание материала и пыли в углублениях гофрированного участка. В результате обеспечивается правильное функционирование компенсатора. Возможность соединения вставки с впускной концевой трубой и с выпускной концевой трубой обеспечивается благодаря тому, что вставка также является гибкой. При использовании такой гибкой вставки исчезает необходимость установки жесткой защитной плиты, используемой в устройствах предшествующего уровня техники.

[0008] Ненесущая гибкая вставка является пыленепроницаемой и предназначена для предотвращения прохождения через нее пыли, а также попадания пыли в углубления гофрированного участка. Ненесущая гибкая вставка может быть изготовлена из пыленепроницаемого материала или может содержать пыленепроницаемое покрытие.

[0009] Предпочтительно, ненесущая гибкая вставка выполнена из гибкого материала и может быть упрочнена. Наиболее предпочтительным является выполнение гибкой вставки в виде прокладки из проволочной сетки.

[0010] Ненесущая гибкая вставка может содержать по меньшей мере один из следующих материалов: силикон, Kevlar®, Viton®, Twaron® или их сочетание. Ненесущая гибкая вставка может содержать, например, по меньшей мере один слой, выполненный из синтетического волокна, предпочтительно из пара-арамидного синтетического волокна. Пара-арамидные волокна являются предпочтительными по причине своей теплостойкости, высокой удельной прочности на разрыв и модулю упругости. Таким образом, ненесущая гибкая вставка может содержать по меньшей мере один слой, выполненный из таких материалов, как Kevlar® или Twaron®. Гибкая вставка может также содержать по меньшей мере один слой, выполненный из силикона.

[0011] Прокладка из проволочной сетки, содержащая три слоя силикона и три слоя материала Kevlar®, может выдерживать давление до 3*10⁵ Па (3 бар (и)) и температуру до 200°С и, кратковременно, до 400°С. Такие прокладки из проволочной сетки могут выдерживать до 20 сбросов давления в час при перепаде давления до 3*10⁵ Па (3 бар) при каждом сбросе.

[0012] Преимущественно первый конец ненесущей гибкой вставки жестко прикреплен к впускной концевой трубе, а второй конец ненесущей гибкой вставки жестко прикреплен к выпускной концевой трубе. Данное соединение может быть выполнено, например, путем сварки, с помощью болтов, зажимов или клея. В любое случае указанное соединение выполняют так, чтобы обеспечить газонепроницаемое и пыленепроницаемое соединение ненесущей гибкой вставки с компенсатором.

[0013] Предпочтительно ненесущая гибкая вставка поддерживается обращенными внутрь сгибами гофрированного участка. Таким образом, благодаря обращенным внутрь сгибам или виткам гофрированного участка обеспечивается дополнительное поддерживание ненесущей гибкой вставки.

[0014] Как вариант, поддерживание ненесущей гибкой вставки обеспечивается с помощью поддерживающей плиты, расположенной между ненесущей гибкой вставкой и сгибами гофрированного участка. Такая поддерживающая плита может проходить на часть высоты или на всю высоту гофрированного участка.

[0015] Впускная концевая труба и/или выпускная концевая труба может иметь удлинение, проходящее в направлении противоположной концевой трубы, для уменьшения, таким образом, зазора между впускной концевой трубой и выпускной концевой трубой. Благодаря уменьшению зазора обеспечивается возможность использовать ненесущую гибкую вставку меньшей длины, поскольку зазор, который необходимо перекрыть для обеспечения защиты гофрированного участка, уменьшен. Благодаря указанному удлинению также может быть обеспечена большая соединительная площадь для закрепления на ней ненесущей гибкой вставки. Наличие большей соединительной площади может способствовать соединению гибкой вставки с впускной концевой трубой и/или выпускной концевой трубой.

Краткое описание чертежей

[0016] Далее более подробно описаны предпочтительные варианты выполнения изобретения, приведенные в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На чертежах:

Фиг. 1 изображает разрез части загрузочной установки металлургической печи согласно известному уровню техники;

Фиг. 2 изображает в увеличении разрез гофрированного компенсатора, показанного на Фиг. 1;

Фиг. 3 изображает разрез части гофрированного компенсатора в соответствии с первым вариантом выполнения предлагаемого изобретения;

Фиг. 4 изображает разрез части гофрированного компенсатора в соответствии со вторым вариантом выполнения предлагаемого изобретения;

Фиг. 5 изображает разрез части гофрированного компенсатора в соответствии с третьим вариантом выполнения предлагаемого изобретения.

Описание предпочтительных вариантов выполнения изобретения

[0017] Фиг. 1 изображает часть загрузочной установки металлургической печи, причем загрузочная установка выполнена по типу Bell Less Тор® с параллельными бункерами, а металлургическая печь представляет собой доменную печь. Загрузочная установка, показанная на Фиг. 1, относится к установкам с параллельными бункерами. Другие загрузочные установки, например, установки с центральной загрузкой, также включены в объем предлагаемого изобретения.

[0018] Часть загрузочной установки 10, изображенная на Фиг. 1, содержит два бункера 12 для материала. Два газоуплотнительных клапана 16 (не показаны) выполнены ниже по потоку от ворот для материала в клапанном корпусе 16 для обеспечения газонепроницаемого запирания между бункерами для материала и доменной печью. Между бункерами 12 для материала и клапанным корпусом 16 расположены гофрированные компенсаторы 18 (также называемые верхними гофрированными компенсаторами). Гофрированные компенсаторы 18 выполнены для обеспечения необходимой гибкости для обеспечения возможности перемещения указанных бункеров относительно доменной печи. Такая гибкость необходима для правильного функционирования взвешивающей системы (не показана), используемой для определения количества материала в бункере и, следовательно, количества материала, подаваемого в доменную печь. Ниже по потоку от клапанного корпуса 16 расположена разгрузочная воронка 20, предназначенная для сбора материала от разных бункеров 12 и подачи материала через одиночную чашу питателя (не показана) на распределительный желоб 22 через редуктор 24 распределительного желоба. Обычно гофрированный компенсатор 26 (называемый также нижним гофрированным компенсатором) расположен между разгрузочной воронкой 20 и редуктором 24 распределительного желоба.

[0019] Фиг. 1 изображает конструкцию установки с двумя бункерами для материала. При этом вышеприведенное описание также справедливо для установок по меньшей мере с тремя бункерами для материала. Как указано выше, может быть также предусмотрена установка с центральной загрузкой.

[0020] На Фиг. 1 также показаны каналы 28 для сброса давления, соединенные с бункерами 12 для материала. В таких каналах 28 для сброса давления также могут быть выполнены гофрированные компенсаторы 30.

[0021] Фиг. 2 изображает в увеличении нижний гофрированный компенсатор 26 согласно известному уровню техники. Данный компенсатор в целом содержит впускную концевую трубу 40 и расположенную напротив выпускную концевую трубу 42, а также гофрированный участок 44, расположенный между ними. Гофрированный участок 44 образован несколькими сгибами, выполненными для обеспечения относительного перемещения между впускной и выпускной концевыми трубами 40, 42. Обычно для предотвращения накапливания материала и пыли в сгибах гофрированного участка 44 к впускной концевой трубе 40 жестко прикреплена защитная плита 46, проходящая вдоль гофрированного участка 44 вниз к выпускной концевой трубе 42. Между защитной плитой 46 и выпускной концевой трубой 42 расположена кольцевая прокладка 48 для предотвращения попадания материала и пыли в пространство между гофрированным участком 44 и защитной плитой 46. Кроме того, изнашиваемая вставка 50, прикрепленная к раструбному участку (не показан), расположенному выше по потоку от гофрированного компенсатора 26, может проходить в гофрированный компенсатор 26 и выступать в качестве дополнительного элемента для направления большей части материала в сторону от гофрированного участка 44. Однако следует отметить, что даже при обеспечении указанных защитных элементов пыль по-прежнему накапливается в углублениях гофрированного участка и между различными частями конструкции при их относительном перемещении. При этом пыль накапливается не только в углублениях гофрированных участков, но также между двумя поверхностями, выполненными с возможностью относительного перемещения, что может препятствовать гибкости компенсатора и поэтому должно быть предотвращено.

[0022] Фиг. 3 изображает часть гофрированного компенсатора согласно первому варианту выполнения предлагаемого изобретения. Гофрированный компенсатор содержит впускную концевую трубу 40 и расположенную напротив выпускную концевую трубу 42, а также гофрированный участок 44, расположенный между этими трубами. Концевые трубы 40 и 42 расположены на конце одного из бункеров для материала и на конце клапанного корпуса, соответственно. Следует отметить, что поддерживание концевых труб 40 и 42 относительно печи обеспечивается с помощью общей поддерживающей конструкции (не показана). Гофрированный участок 44 образован несколькими сгибами и обеспечивает возможность относительного перемещения между впускной и выпускной концевыми трубами 40, 42. В соответствии с предлагаемым изобретением ненесущая гибкая вставка 60 расположена на внутренней стенке 62 гофрированного компенсатора 26 и проходит вдоль по меньшей мере части длины указанного гофрированного участка 44. Ненесущая гибкая вставка 60 имеет первый конец 64, жестко прикрепленный к впускной концевой трубе 40 с помощью болтов 65, и второй конец 66, жестко прикрепленный к выпускной концевой трубе 42 с помощью болтов 67. Конструкция ненесущей гибкой вставки 60 выполнена для обеспечения возможности свободного перемещения бункера, к которому она прикреплена, относительно клапанного корпуса. Другими словами, предпочтительно вставка не должна поглощать какую-либо энергию указанного относительного перемещения, чтобы избежать ненужных механических ограничений и, соответственно, избежать износа и возможного возникновения трещин или возможного разрушения.

[0023] Ненесущая гибкая вставка 60 выполнена пыленепроницаемой для предотвращения прохождения через нее пыли и попадания пыли в углубления гофрированного участка. Вставка может быть изготовлена из пыленепроницаемого материала или может иметь пыленепроницаемое покрытие.

[0024] Ненесущая гибкая вставка 60 представляет собой, например, прокладку из проволочной сетки, которая может содержать три слоя силикона и три слоя пара-арамидного синтетического волокна, например, материала Kevlar®. Такая ненесущая гибкая вставка 60 имеет толщину приблизительно 5 мм и обеспечивает газонепроницаемое и пыленепроницаемое покрытие, благодаря которому предотвращается попадание газа и пыли во внутренние углубления гофрированного участка 44. Такая ненесущая гибкая вставка 60 выдерживает давление до 3*10⁵ Па (3 бар (изб)) и температуру до 200°С и, кратковременно, до 400°С. При сбросах давления до 20 сбросов в час и перепаде давления до 3*10⁵ Па (3 бар (изб)) при каждом сбросе продолжительность эксплуатации такой гибкой вставки 60 может составить примерно 5 лет.

[0025] Ненесущая гибкая вставка 60 расположена с опорой на обращенные внутрь сгибы 68 или витки гофрированного участка 44. При увеличении давления в гофрированном компенсаторе происходит проталкивание ненесущей гибкой вставки 60 к обращенным внутрь сгибам 68, которые ограничивают ее перемещение.

[0026] Фиг. 4 изображает часть гофрированного компенсатора в соответствии со вторым вариантом выполнения предлагаемого изобретения. Поскольку этот гофрированный компенсатор очень похож на компенсатор, показанный на Фиг. 3, для краткости описаны не все его признаки. В данном варианте выполнения между ненесущей гибкой вставкой 60 и обращенными внутрь сгибами 68 гофрированного участка 44 расположена поддерживающая плита 70. Такая поддерживающая плита 70 может проходить на часть высоты или на всю высоту гофрированного участка 44.

[0027] Фиг. 5 изображает часть гофрированного компенсатора в соответствии с третьим вариантом выполнения предлагаемого изобретения. Поскольку этот гофрированный компенсатор очень похож на компенсатор, показанный на Фиг. 3, для краткости описаны не все его признаки. В данном варианте выполнения впускная концевая труба 40 и выпускная концевая труба 42 содержат, соответственно, удлинения 72, 72', обеспечивающие увеличение длин впускной концевой трубы 40 и выпускной концевой трубы 42 и, соответственно, уменьшение зазора между указанными трубами 40, 42.

Перечень обозначений:

Изобретение относится к металлургии, в частности к гофрированному компенсатору для загрузочной установки металлургической печи. Гофрированный компенсатор содержит впускную концевую трубу и расположенную напротив выпускную концевую трубу, а также гофрированный участок, расположенный между впускной концевой трубой и выпускной концевой трубой. Гофрированный участок образован несколькими сгибами и предназначен для обеспечения возможности относительного перемещения между впускной концевой трубой и выпускной концевой трубой. Вдоль внутренней стенки гофрированного компенсатора расположена ненесущая гибкая вставка, которая предпочтительно представляет собой прокладку из проволочной сетки, проходит вдоль по меньшей мере части длины гофрированного участка и содержит по меньшей мере один слой, выполненный из силикона, и по меньшей мере один слой, выполненный из синтетического волокна. Ненесущая гибкая вставка имеет первый конец, который жестко присоединен к впускной концевой трубе, и второй конец, который жестко присоединен к выпускной концевой трубе. Изобретение позволяет создать гофрированный компенсатор, выполненный с возможностью уменьшения или предотвращения накапливания пыли на гофрированном участке. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Гофрированный компенсатор (18) для загрузочной установки металлургической печи, содержащий впускную концевую трубу (40), расположенную напротив нее выпускную концевую трубу (42) и гофрированный участок (44), расположенный между впускной концевой трубой (40) и выпускной концевой трубой (42), при этом гофрированный участок (44) образован несколькими сгибами и предназначен для обеспечения относительного перемещения между впускной концевой трубой (40) и выпускной концевой трубой (42), отличающийся тем, что на внутренней стенке (62) гофрированного компенсатора (18) размещена ненесущая гибкая вставка (60), проходящая вдоль по меньшей мере части длины указанного гофрированного участка (44), причем ненесущая гибкая вставка (60) имеет первый конец (64) и второй конец (66), при этом ее первый конец (64) жестко прикреплен к впускной концевой трубе (40), а второй конец (66) жестко прикреплен к выпускной концевой трубе (42), при этом ненесущая гибкая вставка (60) выполнена в виде прокладки из проволочной сетки и содержит по меньшей мере один слой, выполненный из силикона, и по меньшей мере один слой, выполненный из синтетического волокна.

2. Гофрированный компенсатор по п. 1, отличающийся тем, что ненесущая гибкая вставка (60) содержит по меньшей мере три слоя, выполненных из силикона, и по меньшей мере три слоя, выполненных из синтетического волокна.

3. Гофрированный компенсатор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что указанное синтетическое волокно представляет собой пара-арамидное синтетическое волокно.

4. Гофрированный компенсатор по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что ненесущая гибкая вставка (60) выполнена из пыленепроницаемого материала или содержит пыленепроницаемое покрытие.

5. Гофрированный компенсатор по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что ненесущая гибкая вставка (60) выполнена из гибкого материала и может быть упрочнена.

6. Гофрированный компенсатор по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что первый конец (64) ненесущей гибкой вставки (60) жестко прикреплен к впускной концевой трубе (40), а второй конец (66) указанной вставки (60) жестко прикреплен к выпускной концевой трубе (42).

7. Гофрированный компенсатор по п. 6, отличающийся тем, что ненесущая гибкая вставка (60) жестко присоединена к впускной и/или выпускной концевой трубе (40, 42) путем сварки с помощью болтов (65), зажимов или клея.

8. Гофрированный компенсатор по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что ненесущая гибкая вставка (60) поддерживается обращенными внутрь сгибами (68) указанного гофрированного участка (44).

9. Гофрированный компенсатор по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что ненесущая гибкая вставка (60) поддерживается с помощью поддерживающей плиты (70), размещенной между указанной вставкой (60) и указанными сгибами гофрированного участка (44).

10. Гофрированный компенсатор по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что впускная концевая труба (40), или выпускная концевая труба (42), или обе эти трубы (40, 42) содержат удлинение (72, 72'), проходящее в направлении противоположной концевой трубы.