ШИБЕРНЫЙ ЗАТВОР Российский патент 2023 года по МПК B22D41/22 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к шиберным затворам для литейных и сталеразливочных ковшей, и предназначено для регулирования расхода стали и других жидких металлов.

Известен шиберный затвор литейного ковша и устройство перевода каретки шиберного затвора в положение обслуживания (патент RU №2358833, B22D 41/22, опубл. 20.06.2009), содержащий монтажную раму, каретку с механизмом ее перемещения, неподвижную и подвижную огнеупорные плиты, размещенные соответственно в монтажной раме и каретке и поджатые одна к другой при помощи двух двуплечих рычагов первого рода и взаимодействующего с ними пружинного блока, отжимающего первые плечи рычагов друг от друга. Выполнение шарнирного соединения монтажной рамы и каретки в виде двух цапф на каретке и ответных гнезд с поперечным сечением переменного профиля и шириной, меньшей диаметров цапф на монтажной раме, обеспечивает простоту и надежность перевода каретки в положение обслуживания.

Известен шиберный затвор (патент RU №2223842, B22D 41/22, опубл. 20.02.2004), имеющий корпусную часть, закрепляемую на контейнере с расплавленным металлом, а также блок ползуна (подвижную каретку), выполненный подвижным относительно корпусной части в продольном направлении. В корпусной части установлены клапанные доски (шиберные плиты), прижимаемые друг к другу пружинными элементами. С помощью нескольких установочных средств, расположенных перпендикулярно блоку ползуна, последний удерживается на корпусной части с возможностью смещения в продольном направлении. Каждое установочное средство имеет направляющее средство, скользящее по направляющей колее, имеющейся на блоке ползуна. Установочные средства могут быть закреплены либо на корпусной части, либо на блоке ползуна. Эти средства имеют штифтовой соединительный элемент, расположенный перпендикулярно продольному направлению корпусной части или блоку ползуна, на котором установлены с возможностью вращения скользящие ролики. Перевод блока ползуна в положение обслуживания осуществляется за счет схода скользящих роликов с направляющей колеи, при этом ролики оказываются над отверстиями в блоке ползуна. В таком положении блок ползуна откидывается в сторону за счет шарнирного соединения с корпусной частью.

Известен шиберный затвор (патент CN №201592249, B22D 41/22, опубл. 29.09.2010), содержащий корпус, образующий с монтажной рамой механизм крепления типа "книжка", каретку с механизмом ее перемещения, снабженную направляющими, параллельными продольной оси затвора, неподвижную и подвижную огнеупорные плиты с отверстиями, установленные соответственно в монтажной раме и каретке, поджатые одна к другой при помощи размещенных в корпусе балансиров с опорными роликами и взаимодействующих с ними пружинных блоков, разнесенных по разные стороны от продольной оси затвора. В корпусе имеются проемы для захода в них опорных роликов и направляющие для перемещения по ним опорных роликов. На стороне корпуса, обратной той, где расположены направляющие для перемещения по ним опорных роликов, установлены направляющие, предназначенные для перемещения по ним подвижной каретки. При переводе шиберного затвора в положение обслуживания опорные ролики съезжают в направляющих корпуса и попадают в проемы, из которых ролики легко выходят при откидывании корпуса, шарнирно соединенного с монтажной рамой. Для фиксации каретки в корпусе предусмотрены выступы, а на корпусе - установочные средства с пазами, соответствующие форме выступов каретки. При переводе каретки в положение обслуживания механизмом перемещения каретки выступы каретки попадают в пазы установочных средств, тем самым обеспечивается удерживание каретки в корпусе при обслуживании затвора. Недостатком данной конструкции шиберного затвора является то, что перемещение каретки относительно корпуса осуществляется за счет скольжения направляющих каретки по направляющим корпуса по всей их поверхности, что вызывает повышенное трение, ужесточает требования к качеству поверхностей трения, а также может способствовать перекосу каретки с подвижной шиберной плитой относительно неподвижной плиты за счет схода скользящих роликов с направляющей колеи, при этом ролики оказываются над отверстиями в блоке ползуна. В таком положении блок ползуна откидывается в сторону за счет шарнирного соединения с корпусной частью.

В качестве основного недостатка рассмотренных конструкций шиберных затворов следует отметить, что при сходе опорных роликов с направляющих во время открытия затвора происходит резкое высвобождение каретки с шиберной плитой, а при обратном заходе роликов на направляющие - резкое увеличение давления на шиберные плиты, превышающее предельные значения прочности и вызывающее разрушение шиберных плит. В результате резкого циклического увеличения давления и резкого высвобождения каретки с шиберной плитой существенно снижается надежность шиберного затвора за счет разрушения шиберных плит и металлоконструкций и, тем самым, исключается возможность использования многоплавочных шиберных плит.

Техническая проблема, решаемая предложенным изобретением, заключается в совершенствовании конструкции шиберного затвора, обеспечивающей плавное взведение опорных роликов на направляющие подвижной каретки и их сход и исключающей возникновение резких циклических нагрузок на шиберные плиты.

Технический результат, обеспечиваемый при реализации изобретения, заключается в повышении стойкости элементов и узлов шиберного затвора, а также надежности его работы за счет плавной установки подвижной каретки при переводе ее в положение обслуживания.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в шиберном затворе, содержащем шарнирно соединенные монтажную раму и корпус, каретку с направляющими, параллельными продольной оси затвора, механизм перемещения каретки, неподвижную и подвижную огнеупорные плиты с отверстиями, установленные соответственно в монтажной раме и каретке, и поджатые одна к другой при помощи размещенных в корпусе траверс, содержащих балансиры и опорные ролики и представляющих собой рычаги первого рода, пружинные блоки, выполненные с возможностью взаимодействия с траверсами, установленные по разные стороны от продольной оси затвора, на каретке со стороны размещения в ней подвижной огнеупорной плиты установлены верхние направляющие, на которых выполнены выступы со скосами, а со стороны, противоположной стороне размещения подвижной огнеупорной плиты, на каретке установлены нижние направляющие, на которых выполнены скосы, причем начало скоса на нижней направляющей совпадает с началом скоса на выступе верхней направляющей, и четыре отжимных ролика, установленные в корпусе, и выполненные с возможностью плавного перемещения по поверхностям направляющих.

Кроме того, каретка выполнена с возможностью перевода из положения обслуживания в рабочее положение посредством плавного съезда отжимных роликов с выступов верхней направляющей и одновременного наезда нижних направляющих на опорные ролики

Изобретение поясняется чертежами, где:

- на фиг. 1 показан общий вид шиберного затвора;

- на фиг. 2 - положения а), б) и в) иллюстрируют схему перевода подвижной каретки в положение обслуживания;

- на фиг. 3 - схема расположения шиберных плит в положении обслуживания затвора;

- на фиг. 4 - общий вид шиберного затвора в положении обслуживания.

Шиберный затвор (фиг. 1, 3) содержит монтажную раму 1, корпус 2, образующий с монтажной рамой механизм крепления типа "книжка", каретку 3 с механизмом ее перемещения 4, снабженную верхними направляющими 5 и нижними направляющими 6, параллельными продольной оси затвора, неподвижную 7 и подвижную 8 огнеупорные плиты с отверстиями, установленные соответственно в монтажной раме 1 и каретке 3, поджатых одна к другой при помощи размещенных в корпусе траверс 9, представляющих собой рычаги первого рода, с установленными в них балансирами 10 с опорными роликами 11 и взаимодействующих с ними пружинных блоков 12, разнесенных по разные стороны от продольной оси затвора, при этом вдоль подвижной каретки 3, со стороны подвижной шиберной плиты 8 и с обратной ей стороны, установлены направляющие 5 и 6. На направляющих 5, установленных со стороны размещения плиты 8, выполнены выступы 13 со скосами 14, а на направляющих 6, установленных на противоположной стороне каретки 3, выполнены скосы 15. В корпусе 2 затвора расположены четыре отжимных ролика 16 с возможностью перемещения по поверхностям направляющих 5 каретки 3. Начало скоса 14 на направляющей 5, установленной на одной стороне каретки, совпадает с началом скоса 15 на направляющей 6, установленной на обратной стороне каретки, при этом перевод подвижной каретки 3 из положения обслуживания в рабочее положение выполнен с обеспечением плавного съезда отжимных роликов 16 с выступов 13 верхней направляющей 5 и одновременного наезда нижних направляющих 6 на опорные ролики 11 (фиг.2а), б), в)).

Установка с верхней и нижней сторон подвижной каретки 3 направляющих 5 и 6 таким образом, что начало скоса 14 на направляющей 5, установленной на одной стороне каретки 3 совпадает с началом скоса 15 на направляющей 6, установленной на обратной стороне каретки 3, при ее перемещении на величину хода, необходимого для открытия затвора для замены огнеупоров, позволяет осуществлять плавное снятие с каретки 3 нагрузки от пружинных блоков 12, отводить каретку 3 с установленной в ней подвижной плитой 8 от неподвижной плиты 7 и поддерживать каретку 3 при переводе корпуса 2 в открытое положение. Исключение резких циклических нагрузок на шиберные плиты 7 и 8 позволит увеличить их стойкость и надежность шиберного затвора.

Пример работы шиберного затвора.

В исходном состоянии монтажная рама 1 не соединена с корпусом 2 и шиберный затвор не укомплектован ковшевым стаканом 17, стаканом- коллектором 18, неподвижной 7 и подвижной 8 плитами.

Монтажную раму 1 неподвижно закрепляют на соответствующих крепежных элементах и в заданном месте. На корпусе 2 устанавливают каретку 3 таким образом, чтобы выступы 13 направляющих 5 были расположены на отжимных роликах 16, при этом траверсы 9 закреплены на корпусе 2 и откинуты в стороны, чтобы они не мешали дальнейшему монтажу устройства. Затем каретку 3 соединяют со штоком механизма перемещения 4.

В траверсы 9 вставляют предварительно собранные балансиры 10 с установленными на них опорными роликами 11. Для соединения балансиров 10 с траверсами 9 устанавливают оси 20, образующие ось качания балансиров, а затем фиксируют шплинтами (условно не показаны).

Траверсы 9 с установленными балансирами 10 и опорными роликами 11 поворачивают относительно осей 20 до горизонтального положения, в траверсы 9 вставляют пружинные блоки 12 и фиксируют на корпусе 2 замыкающими пальцами 21.

Корпус 2 с установленными на нем кареткой 3, траверсами 9 и механизмом привода 4 соединяют с монтажной рамой 1 посредством шарнирных соединений 22, образующих механизм открытия типа "книжка" (фиг. 4).

В гнездо 19 монтажной рамы 1 с помощью специального шаблона (условно не показан) на мертеле устанавливают ковшовый стакан 17 и затем неподвижную огнеупорную плиту 7. В каретку 3 устанавливают на мертеле стакан-коллектор 18 и подвижную плиту 8. Далее шиберный затвор "закрывают", т.е. поворачивают шарнирно установленный на монтажной раме 1 корпус 2, пока он не установится параллельно монтажной раме 1, после чего корпус 2 фиксируется на монтажной раме 1 посредством замковых соединений 23.

Механизмом перемещения 4 каретку 3 начинают перемещать до захода направляющих 6 каретки 3 на опорные ролики 11. При этом пакет тарельчатых пружин 24 пружинного блока 12 сжимается на величину рабочего хода, оказывая прижимное воздействие на каретку 3.

Включением-выключением механизма перемещения 4 каретки 3 добиваются свободного движения огнеупорных плит 7 и 8 относительно друг друга. При этом отверстия плит перекрываются либо полностью, либо частично, что будет соответствовать различным режимам истечения расплавленного металла.

Литейный ковш при необходимости переводится в рабочее положение, в него заливают металл и начинают процесс разливки расплавленного металла через шиберный затвор.

При совмещении отверстий высыпается стартовая смесь и происходит разливка жидкого металла. С помощью частичного перекрытия (дросселирования) происходит управление скоростью наполнения литейных или других форм. Для прекращения подачи метала отверстия огнеупорных плит 7 и 8 полностью перекрываются соответствующим включением механизма перемещения 4 каретки 3. При проведении разливки из ковша (открытие/перекрытие разливочного канала) подвижная каретка 3 перемещается на величину рабочего хода С. При этом выступы 13 со скосами 14 направляющих 5 не доходят до отжимных роликов 16.

После проведения нескольких плавок появляется необходимость профилактического осмотра шиберного затвора и замены шиберных плит 7 и 8.

С помощью механизма перемещения 4 тяжелую каретку 3 сдвигают на величину вспомогательного хода Д в положение, при котором опорные ролики 11 соскакивают с направляющих 6, а траверсы 9 поворачиваются относительно осей 25 на некоторый угол β вследствие того, что пакет тарельчатых пружин 24 разжимается на величину хода (а-б), ослабляя прижимное воздействие на каретку 3 (фиг. 2).

При этом балансиры 10, находящиеся в траверсе 9, за счет возможности поворота относительно осей 20 выравнивают свое положение до горизонтального и обеспечивают поддержку каретки 3 всеми роликами 11 и 16, при этом траверса 9 остается в наклонном положении.

При сходе опорных роликов 11 с направляющих 6 по скосу 15 происходит одновременный подъем отжимных роликов 16 по скосам 14 и заезд на выступы 13, при этом каретка 3 с подвижной шиберной плитой 8 отодвигается от неподвижной шиберной плиты 7 на расстояние В и поддерживается всеми роликами 11 и 16 (фиг. 2, 3). Далее замковые соединения 23 размыкают и за счет шарнирных соединений 22 отводят корпус 2 в сторону, освобождая доступ к шиберным плитам 7 и 8 для их замены (фиг. 4).

После замены необходимых элементов затвор собирается в обратной последовательности. Таким образом, шиберный затвор снова готов для дальнейшей эксплуатации. Если при дальнейшей эксплуатации шиберного затвора появляется необходимость в замене ковшового стакана 17 и стакана-коллектора 18, то она также производится в порядке, обратном описанному выше.

Предложенная конструкция шиберного затвора была испытана в производственных условиях металлургического предприятия и показала увеличение стойкости пружинных узлов до более, чем 2000 разлитых плавок, увеличение стойкости элементов металлоконструкции до более, чем 3000-5000 разлитых плавок, увеличение стойкости прижимных роликов качения до 2000 разлитых плавок, а также увеличение стойкости шиберных плит и стакана-коллектора до 8 разлитых плавок.

Проведенные испытания позволяют сделать вывод об увеличении стойкости элементов и узлов шиберного затвора, обеспечивающей надежность шиберного затвора, достигаемых за счет плавного взведения опорных роликов на направляющие подвижной каретки и их сход, а также исключения возникновения резких циклических нагрузок на шиберные плиты и узлы шиберного затвора.

Изобретение относится к области металлургии. Шиберный затвор содержит шарнирно соединенные монтажную раму (1) и корпус, каретку с направляющими (5, 6), параллельными продольной оси затвора, и механизмом перемещения (4), неподвижную (7) и подвижную (8) огнеупорные плиты с отверстиями, установленные соответственно в монтажной раме и каретке, поджатые одна к другой траверсами (9), размещенными в корпусе, содержащими балансиры и опорные ролики, и пружинные блоки (12). На каретке со стороны размещения в ней подвижной плиты установлены верхние направляющие, на которых выполнены выступы со скосами, а со стороны, противоположной стороне размещения подвижной плиты, на каретке установлены нижние направляющие (6), на которых выполнены скосы. Начало скоса на нижней направляющей совпадает с началом скоса на выступе верхней направляющей. В корпусе установлены четыре отжимных ролика, выполненные с возможностью плавного перемещения по поверхностям направляющих. Обеспечивается повышение стойкости элементов и узлов шиберного затвора, а также надежности его работы за счет плавной установки подвижной каретки при переводе ее в положение обслуживания. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.

1. Шиберный затвор, содержащий шарнирно соединенные монтажную раму и корпус, каретку с направляющими, параллельными продольной оси затвора, механизм перемещения каретки, неподвижную и подвижную огнеупорные плиты с отверстиями, установленные соответственно в монтажной раме и каретке и поджатые одна к другой при помощи размещенных в корпусе траверс, содержащих балансиры и опорные ролики и представляющих собой рычаги первого рода, пружинные блоки, выполненные с возможностью взаимодействия с траверсами, установленные по разные стороны от продольной оси затвора, при этом на каретке со стороны размещения в ней подвижной огнеупорной плиты установлены верхние направляющие, на которых выполнены выступы со скосами, а со стороны, противоположной стороне размещения подвижной огнеупорной плиты, установлены нижние направляющие, на которых выполнены скосы, причем начало скоса на нижней направляющей совпадает с началом скоса на выступе верхней направляющей, и четыре отжимных ролика, установленные в корпусе и выполненные с возможностью плавного перемещения по поверхностям направляющих.

2. Шиберный затвор по п. 1, отличающийся тем, что каретка выполнена с возможностью перевода из положения обслуживания в рабочее положение посредством плавного съезда отжимных роликов с выступов верхней направляющей и одновременного наезда нижних направляющих на опорные ролики.