Уравнительный клапан доменной печи Советский патент 1982 года по МПК C21B7/20 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к оборудованию доменной печи.

Известен уравнительный клапан, состоящий из корпуса с вмонтированным в него седлом, шарнирно соединенной с рычагом, неподвижно установленном на валу, опирающемся на подйдапниковые опоры и посредством рычажной системы соединенным с приводом, состоящим изредуктора и электродвигателя. На валу клапана установлен контргруз, служащий для прижатия тарели к седлу в закрытом положении клапана 1 .

Недостатком таких клапанов является ограниченный срок службы их деталей. Это объясняется тем, что в процессе открывания клапана тарель движется с малой скоростью и детали клапана (седло, тарель и. корпус), находясь продолжительное время в движу.щемся с большой скоростью запыленном потоке газа, быстро выходят из строя.

- . Малая скорость открывания клппана обусловлена тем, что в период разгона двигателя ему необходимо преодо.леть максимальный момент, создаваемой давлением газа на тарель и массой контргруза.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является клапан, состоящий из корпуса с седлом, тарели, шарнирно соединенный с рычагом, неподвижно установленным на валу, опирающемся на подшипниковые опоры.

1Q

Вал клапана сообщен с приводом посредством цепи, один конец которой взаимодействует с установленным на нем сектором, а другой - с установленным на валу червячного редуктора

15 барабаном, выполненным с эксцентриситетом таким образом, что его радиус увеличивается пропорционгшьно уменьшению моментов на валу клапана при открывании. Это дает возможность

20 облегчить работу привода и уменьшить его установочную мощность 2.

Однако недостатком этого клапана также является малый срок службы деталей, связанный с его медленным отк« 25 рыванием . (время открывания 2;5-3 с).

Цель изобретения - увеличение срока службы и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем,. что уравнительный клапан доменной печи, включаюций корпус с седлом, та30

рель, шарнирно соединенную с рычагом закрепленным на вару, установленном в двух подшипниковых опорах, привод поворота вала, клапан снабжен насаженной на валу соосно с ним обоймой, внутри которой закреплен кулачок с двумя роликами, симметричными относительно оси вала, сочленными с рычагами , одни концы которых подпруясинены, а другие шарнирно соединены с обоймой, при этом обойма связана с Приводом вращения кривошипно-шатунным механизмом.

За счет того, что установленный на валу кулачок взсшмодействует с двумя подгтружИненными и связанными с приводной обоймой роликами, разгон привода осуществляется до начала открывания клапана, а упругий элемен при этом накапливает энергию, котору он отдает в период открывания клапана системе вал-рычаг-тарель. Так как в период открывания клапана на систему вал-рычаг-тарель будет действовать момент, передаваемый от привода через обойму, и момент, обусловленый величиной деформации упругого элемента, то скорость движения тарели будет в несколькораз выше, чем у типовых уравнительных клапанов.

На фиг. 1 показан предлагаемый уравнительный клапан доменной печи; на фиг. 2 - разрез на фиг, 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид Г на фиг.1; на

фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 3.

Клапан состоит из корпуса 1с

вмонтированным в него седлом 2, входящим в контакт с тарелью 3, шарнирно соединенной с рычагом 4, неподвижно насаженным на валу 5, опирамщемся на подшипниковые опоры 6. На валу 5 насажен кулачок 7, имеющий элипсообразный профиль и взаимодействукяций с двумя симметрично расположенными роликами 8, каждый из которых соединен через подшипниковую опору с рычагом 9, один конец которого соединей с уп1)угим элементом 10 (пружиной рессорой), а второй конец - с приводной обоймой 11 посредством шарнира. Приводная обойма 11 устандвлена соосно с валом 5 в подшипниках 12 р св зана пос1эедством кривошипно-шатунного механизма 13 с приводом вращения, состоящим из червячного редуктора 14 и электродвигателя 15 (кинематическая связь приводной 11 с приводом может осуществляться и посредством дру1- х элементов, например, зубчатых секторов или цепной передачи) .

Геометрические параметры профиля кулачка 7 и жесткость упругого элемента 10 выбираются таким образом, чтобы при повороте приводной обой|и|ы 11 на максимально заданный угол относительно кулачка (угол (Ь ,

фиг. 5), силы действия на него роликов создавали на валу 5 момент, равный моменту, определяемому давлением уплотняемого в рабочем пространстве газа на тарель 3.

HpejviaraeMoe устро.йство работает следующим Образом.

В открытом положении клапана ролики 8 контактируют с поверхностью профиля кулачка в точке, расположенной на наименьшем расстоянии от центра кулачка (d. О) .

При закрывании клапана крутящий момент передается от привода на приводную обойму 11, при вращении которой ролики перемещаются по пов€;рхности Профиля кулачка, отклоняясь от его малой оси на угол d, (фиг. 5) При этом расстояние от центра кулачка до точки контакта его с роликами будет увеличиваться и ролики посредством рычагов будут деформировать уп.ругие элементы. За счет этого приводная обойма 11 будет воздействовать н кулачок 7, передавая ему момент (М) который пропорционален углу d . Это объясняется тем, что абсолютная величина силы действия роликов В на кулачок 7 (N) зависит от величины деформции упругого элемента, а величина плеча этой силы (h) (сила h направлена по радиусу кривизны профиля кулачка) также изменяется с изменением о1.

В период, когда М будет равен моменту, обусловленному трением в опорах 6 и действием на вал веса деталей (тарели 3, рычага 4), кулачок 7 начнет вргццаться синхронно с приводной обоймой 11 и остановится, когда тарель 3 зайдёт в контакт с седлом 2. После дтого обойма 11 вращается до тех пор, пока момент, передаваемой кулачку (М,) , будет равен требуемому моменту поджатия тарели 3 к седлу 2 (величина названного f«JMeHTa рассчитывается из условия создания требуемых удельных давлений в зоне контакта седла 2с тарелью 3),

При открывании клапана, приводная обойма 11 посредством привода приводится во вращение (ролики 8 перемещаются по поверхности профиля кулачка в сторону уменьшения угла ct) . При этом упругий элемент 10 отдает накопленную при его деформации: энергию приводу, способствуя разгону последнего, а кулачок 7 остается неподвижным, до тех пор, пока ролики 8 не .переместятся на угол (Ъ (фиг. 5) . В этот период момент М, будет равен моменту (М(-), обусловленному давлением газа на тарель 3. Когда М,, М. вал начнет вращаться. Так как при открывании клапана давление газа в рабочем пространстве понижается, в угол встречи тарели 3 с потоком газа уменьшается (это ведет к интенсивHONV снижению усилия действия газа на тарель), то момент Mf-резко уменьшается. Следовательно, благодаря моменту, равному М) - Mr, вал 5 подучит ускорение и угловая скорость его значительно возрастет по сравне.нию с ведущей обоймой 11, В дальнейшем после того, как моменты Мр и Mf выравниваются (при угле р , близ ком к нулю), оба вала будут открываться синхронно до поворота тарели 3 на .

Расчеты и исследования, проведенные на лабораторной установке, выполненной в масштабе 1:2 к натуре, показывают, что Время открывания клапана Уменьшается в 10 и более раз по сравнению с существующими конструкциями, а это дает возможность значителЬно увеличить срок службы.

Мощность привода в предлагаемой конструкции клапана меньше, чем в существующих конструкциях. Это объясняется тем, что на валу 1слапана умейьшается момент из-за отсутствия контргруза, а разгон двигателя происходит в благоприятных условиях, так как в этот период упругий .элемент отдает ему накопленную ранее энергию

Применение предлагаемой конструкции дает возможность увеличить с{эок

службы уравнительного клапана до 21 мес. Ожидаемая эффективность эа год по одной доменной печи 1550 руб.

5Формула изобретения

Уравнительный клапан доменной печи, включакщий корпус с седлом, тарель, шарнирно соединенную с рыча10 гом, закрепленным на валу, установленном на двух подшипниковых опорах, привод поворота вала, отличающ и и с я тем, что, с целью увеличения срока службы и упрощения конJ5 струкции, клапан снабжен насаженной на валу соосно с ним обоймой, внутри которой закреплен кулачок с двумя роликами, симметричными относительно оси вала,со1лененными с рычагами, одни концы которых подпружинены, а другие шарнирно соединены с обоймой, при этом обойма связана с приводом вращения кривошипно-шатунным механизмом,.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Ддменноё оборудование. Ката дог, 4 11, М,, 1975,

2,- Авторское свидетельство-СССР №18.0205, кл, С 21 В 9/12, 1961,

fj

Т-l+i

Фе1, /

//-//

6-f

/,

ФУГ. I

f

(pyt.J

gff r

//

8

rr

fff