МАШИНА ДЛЯ ПРОБИВАНИЯ ОТВЕРСТИЙ В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПЕЧАХ ПРИ ВЫПУСКЕ МЕТАЛЛА Советский патент 1929 года по МПК C21B7/12 

Изобретение касается машины для пробивания отверстий в металлургических печах при выпуске металла, установленной на колонке и снабженной ударным буровым молотком, в каковой машине устраиваются: 1) дополнительный вертикальный цилиндр, действующий через систему рычагов на колодки для зажимания рамы и удерживания бурового молотка, 2) ролики для передвижения рабочего цилиндра, 3) отросток и рычаги для удержания машины, неподвижною во время ее действия, 4) храповое колесо, рычаги и конические шестерни для вращеная бурового молотка и 5) два электромагнита для открывания и закрывания клапанов.

На чертеже фиг. 1 изображает вид сбоку машины в рабочем положении около доменной печи, фиг. 2 - вид сбоку машины со снятым кожухом и чистичным разрезом рамы, фиг. 3 - вид сверху машины со снятым кожухом, фиг. 4 - вид сверху механизма для автоматического вращения рабочего инструмента при операции пробития очка, фиг. 5 - вид сбоку того же механизма, фиг. 6 - поперечный разрез механизма для передачи осевого давления рабочего инструмента на раму машины, фиг. 7 - разрез по линии АВ фиг. 6, фиг. 8 - схематический вид общего устройства для управления машиной и фиг. 9 - вид сверху электрического контроллера для управления машиной.

Основанием машины служит продолговатая рама с боковыми брусьями 1, 2 и с концевыми поперечниками 3, 4 (фиг. 3). Боковые брусья поддерживают поршневую машину, питаемую находящимся под давлением рабочим веществом и состоящую из цилиндра 5, поршневого штока 6 и крейцкопфа 7. Для устранения изнашивания при перемещениях цилиндра 5 и крейцкопфа 7 по боковым брусьям рамы указанные части машины снабжаются роликами 8, которые катятся по верхним сторонам внутренних фланцев боковых брусьев рамы.

Цилиндр 5 поршневой машины подвигается вперед при помощи реверсивного электродвигателя 10, на якорном валу которого может быть укреплена шестерня 11, сцепляющаяся с зубчатым колесом 12 (фиг. 2), которое укреплено на винтовом шпинделе 13. С этим последним сцепляются два плеча 14 с гаечной резьбой, выступающих из цилиндра 5 с нижней его стороны. Благодаря такому устройству при работе двигателя 10 в том или другом направлении описанный выше передаточный механизм заставляет цилиндр 5 перемещаться вперед или назад по боковым брусьям рамы машины. Возвратно-поступательное движение поршневого штока 6 происходит под действием рабочего вещества, например сжатого воздуха или пара, подводимого к машине по гибкой трубе 16, присоединенной у заднего конца машины к трубе 17, которая простирается до переднего конца машины и поддерживается поперечинами 18 и 19 рамы. У своего переднего конца труба 17 соединена с трубой 20, внутри которой может телескопически перемещаться труба 21, сообщающаяся с золотниковой коробкой цилиндра 5; благодаря такому соединению труб, при продольном движении цилиндра 5 по раме рабочее вещество подается к нему при всех его положениях. Хотя обычно винтовой шпиндель 13, производящий перемещение поршневой машины, вращается электродвигателем 10, его можно вращать также от руки помощью рукоятки 22, насаженной на вращающийся вал 23 (фиг. 3), соединенный коническими зубчатыми колесами 24 с передним концом шпинделя 13.

Долото-сверло 26 (фиг. 4 и 5) скреплено при помощи патрона 27 со сверлильным шпинделем 26, могущим вращаться в крейцкопфе 7. Можно применять патрон любого подходящего типа; на чертеже он состоит из хомута, снабженного установочным винтом 28. При каждом возвратно поступательном ходе поршневого штока 6 сверлильный шпиндель 26 должен автоматически поворачиваться так, чтобы скрепленное с ним сверло наряду с движением подачи выполняло также вращательное движение. С этой целью на сверлильном шпинделе 26 укреплена коническая шестерня 30, которая находится в сцеплении с подобной же шестерней 31, укрепленной на коротком валу 32, вращающемся в кронштейне 33, выступающем из переднего конца крейцкопфа 7. На наружном конце вала 32 заклинено храповое колесо 34, а между этим колесом и боковой стенкой кронштейна 33 на валу 32 насажено и может вращаться плечо 35, снабженное собачкой 36, которая может сцепляться с зубцами храпового колеса. Внешний конец плеча 35 соединен серьгой 37 с цилиндром 5, так что при каждом движении крейцкопфа назад храповик 34 поворачивается и приводит во вращение сверло при помощи описанного передаточного механизма. Благодаря такому устройству, сверло при каждом ходе крейцкопфа может поворачиваться на угол около 70°, и такое вращение предупреждает возможность заедания сверла при пробивке отверстия.

Для устранения чрезмерного изнашивания винтового шпинделя 13 под влиянием реактивного усиления передаваемого сверлом, к цилиндру 5 приспособлен автоматически приводимый в действие и управляемый механизм для прочного скрепления этого цилиндра с рамой машины в промежутках времени между подачами цилиндра 5 вперед для подвигания сверла в пробиваемом отверстии. Для этого передний конец цилиндра 5 снабжен кронштейном 45 (фиг. 6), в верхней части которого установлен небольшой цилиндр 46, снабженный поршнем 47, который соединен со штоком 48, выступающим вниз сквозь головку цилиндра. Перемещение поршня 47 достигается посредством впуска рабочего вещества в цилиндр 46, по трубе 49.

Впереди кронштейна 45 с каждой стороны его выступают вперед болты 50 и 51, из коих один расположен над, а другой под внутренним флянцем бокового бруса рамы. Каждый болт 50 окружен колодкой 52, внутренний диаметр которой несколько больше диаметра болта. Эта колодка простирается между внешней гранью кронштейна 45 и гайкой 53 на болте 50, при чем гайка навинчивается на болт, чтобы между нею и смежным торцом колодки 52 оставался достаточный зазор для возможности свободного вертикального движения колодки относительно болта 50. Гайка 53 может прочно закрепляться в указанном положении при помощи контр-гайки 54. Совершенно подобным же образом другой болт 53 окружен колодкою 55.

Между поршневым штоком 48 и колодками 52 и 55 с каждой стороны машины расположена система свободно подвешенных уравнительных рычагов, которые, действуя на указанные колодки, могут прочно прижимать их к флянцам рамы. Эта система рычагов состоит из коромысла 60, сочлененного в своей средней точке с нижним концом штока 48 и шарнирно соединенного у своих внешних концов с верхними концами парных серег 61, нижние концы которых охватывают штифты 62 (фиг. 7). На каждом штифте 62 подвешена пара рычагов 63, снабженных на конце выступающими в сторону цапфами 64, к которым подвешены верхние концы рычагов 65.

Каждая пара рычагов 63 снабжена, кроме того, в промежуточной точке между концами полос штифтом 66, на котором вращательно укреплено плечо 67 рычага, имеющего еще два других плеча 68 и 69. Плечо 68 этого рычага снабжено установочным винтом 70, упирающимся в верхнюю сторону колодки 52, а плечо 69 шарнирно соединено у своего нижнего конца с плечом 71 рычага, имеющего также еще два других плеча 72 и 73. Плечо 72 этого рычага снабжено установочным винтом 74, который упирается в нижнюю сторону колодки 55, а плечо 73 сочлененно нижним концом рычага 65.

Рабочее вещество подается в цилиндр 46, заставляя заключенный в нем поршень 47 переместиться вверх и оставаться в крайнем верхнем положении во все время работы машин, за исключением тех моментов, когда электродвигатель 10 производит продольное перемещение цилиндра 5 по раме машины. Вес системы рычагов, приводящей в действие стопорные клещи, стремится нормально прижать нижние концы установочных винтов 70 к колодкам 52, но это прижимание недостаточно для того, чтобы воспрепятствовать свободному скольжению колодок по верхним сторонам флянцев боковых брусьев рамы. Когда же поршень 47 поднимается, он, действуя через коромысло 60, серьги 61 и рычаги 63, производит опускание рычагов 65, вследствие чего их плечи 72 поднимаются и установочные винты 74 прижимаются к нижним сторонам колодок 55. Отсюда ясно, что при движении поршня 47 вверх обе пары колодок 52, 55 прижимаются соответственно к верхним и нижним сторонам флянцев рамы и таким образом удерживают цилиндр от перемещения вдоль последней. Благодаря такому скреплению цилиндра с рамой, подающий шпиндель 13 освобождается от воспринятия реакции рабочего усилия сверла, благодаря чему значительно уменьшается изнашивание шпинделя.

Из вышеприведенного описания устройства защемляющего или затормаживающего механизма ясно, что при подъеме поршня 47 под действием рабочего вещества клещи смыкаются на раме машины, при выпуске же рабочего вещества из-под поршня 47 цилиндра 46 вес этого поршня, его штока и соединенных с ним рычагов заставляет поршень переместиться книзу и тем разжать клещи. Очевидно также, что цилиндр застопоривается указанным образом относительно рамы в те моменты, когда поршневая машина должна оставаться неподвижной или, иными словами, не должна совершать движения вдоль последней и что клещи отпускаются, когда цилиндр передвигается вдоль рамы для подвигания вперед или отодвигания назад сверла. Для того, чтобы эти операции могли выполняться автоматически, управление подачей движущего вещества по трубе 49 в цилиндр 46 согласовано с действием контролера для управления работой электродвигателя 10.

У заднего конца машины труба 49 (фиг. 8) соединена тройником с трубой 80, снабженной двумя клапанами 81 и 82. Клапан 81 соединен с трубой 83, идущею от источника рабочего вещества, при чем он контролирует протекание этого вещества по трубе 75, ведущей к цилиндру 46 через трубы 76, 77, 78 и 49 (фиг. 3), из коих труба 78 телескопически соединена с трубой 77 для той же цели, как это выше было объяснено по отношению к трубам 20 и 21. Выпускное отверстие другого клапана 82 открыто в атмосферу, позволяя рабочему веществу выходить из цилиндра 46 через указанные выше соединения труб. Эти два клапана снабжены стержнями 84 и 85, которые могут быть перемещаемы вверх электромагнитами или соленоидами 86 и 87, причем когда соленоиды размагничены - клапаны закрываются вследствие опускания стержней 84 и 85 под влиянием силы тяжести.

Контроллер 90 с рукояткой 91 (фиг. 8 и 9) служит для управления подачей электрического тока к двигателю 10; доска контроллера снабжена контактами для управления подачей тока к двигателю и для замыкания и размыкания цепей электромагнитов 86 и 87. При среднем положении рукоятки 91 контроллера, двигатель 10 не работает и средний контакт 92 замыкает цепь через электромагнит 86, вследствие чего последний удерживает клапан 81 открытым. В таком случае рабочее вещество притекает из трубы 83 через клапан 81, трубу 80, трубу 75 и соединенные с нею трубы в цилиндр 46, заставляя клещи прижаться к раме. Когда указательная стрелка рукоятки 91 повернула влево и стоит против контакта 93, цепь электромагнита 86 оказывается прерванной, вследствие чего клапан 81 получает возможность закрыться; в то же время замыкается цепь электромагнита 87, так что клапан 82 открывается для выпуска рабочего вещества из цилиндра 46. При этих условиях клещи разжимаются. Дальнейшее передвижение указательный стрелки рукоятки 91, при котором она стоит против контакта 94, устанавливает подачу тока к двигателю 10 для перемещения цилиндра 5 вперед. Тот же цикл операций происходит при реверсировании двигателя для сообщения цилиндру 5 обратного движения, при чем сперва возбуждается электромагнит 87, когда рукоятка контроллера стоит против контакта 95, а затем устанавливается подача тока к двигателю, когда рукоятка контроллера стоит против контакта 96.

Из приведенного описания устройства и действия клапанов 81 и и 82, а также контроллера для замыкания и размыкания цепей электромагнитов и для подачи тока к электродвигателю ясно, что последний не может быть приведен в действие для перемещения цилиндра 5 вперед или назад без предварительного опускания клещей и что при бездействии двигателя клещи сцепляются с рамой и прочно скрепляют цилиндр с последней.

Дальнейшая особенность изобретения заключается в устройстве приспособления для закрепления машины в рабочем положении, необходимом при пробивании очка. До момента пробития очка нахождение рабочих поблизости от последнего, вообще говоря, не представляет опасности; когда же пробивка подвинулось настолько, что инструмент почти дошел до расплавленного металла - близость людей к очку представляет опасность для их жизни. Для того, чтобы рабочему не было необходимости находиться вблизи машины для ее установки и расцепления ее связей перед отведением от очка, предусмотрено нижеследующее устройство для выполнения этих операций механически на безопасном расстоянии от машины.

Корыто 100 (фиг. 1), идущее от очка 101 в нижней части доменной печи 102, снабжено на своих боковых стенках выступающими вверх отростками 103, каждый из которых может быть захвачен между неподвижным рычагом 104 и нижним концом подвижного рычага 105, шарнирно укрепленного в промежуточной точке к выступу 106 (фиг. 2) неподвижного рычага 104. Неподвижные рычаги 104 прикрепляются к нижним частям боковых брусьев рамы болтами 107, проходящим сквозь соответствующие прорезы в раме. Верхний конец подвижного рычага 105 соединен серьгой 109 с поршневым штоком 110 поршня 111 цилиндра 112, укрепленного на боковой стороне машины. Поршень 111 побуждается к движению назад пружиной 113, перемещение же его вперед происходит под давлением рабочего вещества, вводимого в цилиндр 112 по трубе 114, соединенной с упомянутой выше трубой 83. Когда машина установлена в рабочем положении так, что отростки 103 оказываются захваченными между неподвижным рычагом 104 и подвижным рычагом 105, рабочее вещество подается по трубам 114, заставляя рычаги 106 прижаться к указанным выступам, вследствие чего, пока подача рабочего вещества не будет прекращена, машина прочно закреплена в рабочем положении. Когда же пробивка отверстия кончена, подача рабочего вещества прекращается и трубы 114 открываются в атмосферу, вследствие чего пружины 113 в цилиндрах 112 заставляют поршни 111 переместиться назад и отпустить рычаги 105.

Машина приспособлена для управления ее действиями на безопасном расстоянии так, чтобы представлялось возможным полностью пробить отверстие и отвести машину из ее рабочего положения после такой пробивки, не заставляя рабочего приближаться к машине. Для этого машина поддерживается краном с вращающейся колонкой 120 (фиг. 8) и наклонной укосиной 121, шарнирно соединенной с нижним концом колонки и подтягиваемой к колонке у своего верхнего конца посредством тяги 122. К верхнему концу укосины 121 может быть укреплена в различных положениях по высоте полоса 122а, снабженная у своего нижнего конца крюком 123, к которому прицепляется серьга 124, соединенная с хомутом 125, шарнирно сочлененным с боковыми сторонами машины. Соединение хомута 125 с машиной производится при помощи планок 126 (фиг. 1), снабженных рядом отверстий, так что машину можно поддерживать в различных точках ее длины для обеспечения желаемого равновесия. Для поворачивания крана с целью выведения машины из ее рабочего положения колонка 120 крана снабжается шкивом 127, за который захватывает один конец троса 128, скрепленного с поршневым штоком 129. Этот шток связан с поршнем 130, находящимся в цилиндре 131, в противоположные концы которого можно впускать рабочее вещество под давлением и выпускать таковое через трубы 132 и 133. Эти трубы соединены с многоходовым клапаном 134, который своим впускным отверстием сообщается с трубой 135, ответвляющейся от магистрали 136 для подачи рабочего вещества.

Рабочее вещество, например сжатый воздух или пар, может подаваться к машине из какого-либо подходящего источника. На фиг. 8 предусмотрен насос 140 для подачи сжатого воздуха в трубу 136, а также в трубу 141, которая сообщается с гибкой трубой 16 для подачи сжатого воздуха в цилиндр 5, при чем труба 141 снабжена клапанами 142 для регулирования протекания по ней воздуха. Кроме клапана 134 труба 136 снабжена клапаном 133 для регулирования протекания воздуха к трубе 83, которая служит для подачи рабочего вещества к механизму, для застопоривания цилиндра 5 на раме машины, а также для приведения в действие механизма для закрепления верхнего конца машины в рабочем положении. Клапан 143 снабжен выпускным отверстием 144 для выпуска воздуха из цилиндров 112 по окончании пробивки очка.

Во время работы машины желательно иметь возможность наблюдать за изменением длины хода сверла для того, чтобы от времени до времени можно было надлежащим образом подвигать поршневую машину 5, 6, 7 вперед. С этой целью на наружной стороне машины предусмотрен индикатор хода, заключающий в себе стрелку 150 и циферблат 151 (фиг. 2), при чем стрелка устанавливается в соответствии с ходом поршня цилиндра 5, указывая длину этого хода. Для защиты нарезки винтового шпинделя 13 от засорения грязью, песком и отлетающими каплями чугуна, обычно осаждающимися вблизи металлургической печи, в особенности во время операции пробивки очка, часть винта 13 позади цилиндра 5 защищена тонким гибким металлическим фартуком 160 (фиг. 2), прикрепленным у одного конца к находящемуся под влиянием пружины барабану 161, помещенному в задней части машины, а у другого конца - к задней стороне цилиндра 5. Боковые стороны фартука 160 скользят в пазах 162 у краев поперечной перегородки 163, расположенной над винтом 13 и снабженной средним прорезом для прохода кронштейнов 14 цилиндра 5. Для защиты винта впереди цилиндра применяется жесткая пластина 164, края которой скользят в пазах 162, а конец связан с цилиндром. Когда цилиндр 5 перемещается вперед и назад, фартук 160 свертывается с барабана и навертывается на него, непрерывно прикрывая прорез в перегородке 163 между цилиндром и задней стороной машины, а пластинка 164 перемещается вперед и назад, прикрывая прорез впереди цилиндра.

Когда машина служит для выпуска металла из доменных печей, рекомендуется предусмотреть по одной машине для обслуживания каждой печи.

Если это условие удовлетворено, положение машины относительно ее поддержек может быть отрегулировано, таким образом, чтобы каждая операция пробивки происходила в направлении прямолинейно оси очка 101 (фиг. 1) для выпуска металла, благодаря чему тело печи, сквозь которое проходит очко, не ослабляется пробиванием в нем отверстий в различных направлениях. Для такой установки машины ее подводят на место впереди печи и, регулируя высоту планки 122а (фиг. 8) поворотного крана, приводят задний конец машины в надлежащее положение по высоте. При выполнении этой общей установки, рычаги 104 (фиг. 1 и 2) у переднего конца машины переставляют в пазах 108 так, чтобы они надлежащим образом захватывали отростки 103, когда машине сообщен необходимый наклон для приведения сверла 25 в совпадение с направлением оси очка. Когда машина не работает, она обычно поддерживается поворотным краном в горизонтальном положении при помощи хомута 125, причем укрепление последнего к машине выполнено таким образом, что при передвижении поршневого двигателя 5, 6, 7 в его крайнее заднее положение машина перевешивает назад. Для предупреждения возможности слишком значительного опрокидывания ее назад, задний конец машины может быть привязан к верхнему концу хомута 125 посредством гибкого каната 152 и т.п. (фиг. 1).

Когда требуется пробить отверстие для выпуска металла, кран поворачивают для приведения машины в рабочее положение и, действуя на рукоятку контроллера 90, перемещают поршневой двигатель 5-7 вперед настолько, чтобы передний конец машины перевесил книзу, что необходимо для приведения рычагов 104 в сцепление с отростками 103. Затем поворачивают клапан 143 (фиг. 8} так, чтобы сжатый воздух или иное находящееся под давлением рабочее вещество протекали по трубам 83 и 114 к цилиндрам 112, заставляя нижние концы рычагов 105 прижаться к этим выступам, вследствие чего последние оказываются прочно захваченными между означенными рычагами и кронштейнами или лапами 104. Когда это достигнуто, приводят в действие поршневой двигатель 5-7 открыванием клапана 142 для впуска рабочего вещества в цилиндр 5. Наблюдая стрелку 50 ходоуказателя, можно судить о длине хода сверла и, по мере возрастания этого хода, действовать перемежающимся образом на контроллер 90 для подвигания двигателя вперед. Когда электродвигатель 10 не работает, рукоятка 91 контроллера находится в своем среднем положении (фиг. 9), при котором замкнута цепь электромагнита 86, вследствие чего клапан 81 открыт и рабочее вещество через этот клапан и трубу 75 поступает под поршень 47 в цилиндре 46.

Это приводит означенный поршень в его крайнее верхнее положение, вследствие чего система свободно подвешенных уравнительных рычагов, связанная с нижним концом поршневого штока 48 приводит зажимные колодки 52 и 55 в прочное сцепление с внутренними флянцами боковых сторон 1 и 2 рамы машины. Благодаря такому скреплению двигателя 5-7 с рамой, реакция сверла 25 воспринимается непосредственно рамой машины, а не подающим винтовым шпинделем 13.

Для подвигания вперед поршневого двигателя 5-7 следует повернуть рукоятку 91 контроллера так, чтобы ее указательная стрелка переместилась влево на фиг. 8, во время какового движения происходит сперва размагничивание электромагнита 86, вследствие которого клапан 81 закрывается, а затем намагничивание электромагнита 87, под влиянием которого клапан 82 открывается, выпуская сжатый воздух из-под поршня 47, управляющего затягиванием и отпусканием клещей. При прекращении давления на нижнюю сторону поршня рычаги, связанные с поршневым штоком отпускают колодки 52 и 55, при чем это происходит всегда до замыкания цепи электродвигателя 10 для подвигания вперед поршневой машины 5 - 7, Благодаря этому, когда двигатель 10 приходит в действие, цилиндр 5 поршневой машины освобождается для движения вдоль по раме. Как только двигатель 5-7 выдвинут вперед на требуемое расстояние, рукоятку контроллера возвращают опять в нейтральное положение, при каковом обратном движении электромагниты 86 и 87 приводятся в действие в обратном порядке, так что зажимающие цилиндр 5 на раме клещи снова закрепляют его на раме. Эта операция повторяется до тех пор, пока отверстие в печи не будет пробито до конца.

Когда отверстие для выпуска металла открыто, т.-е, когда инструмент 25 дошел до расплавленного чугуна, рукоятку контроллера 90 передвигают в положение для реверсирования электродвигателя, так что последний производит перемещение цилиндра 5 назад, выдвигая сверло из отверстия печи. Затем поворачивают клапан 143 для выпуска сжатого воздуха из цилиндров 112 через выпускное отверстие 144 клапана 143 (фиг. 8), одновременно с чем пружины 113 в цилиндрах 112 перемещают поршневые штоки 110 внутрь, отпуская нижние концы рычагов 105, давление которых на отростки 103 прекращается. После этого машина висит свободно на своей задней поддержке и ее можно отвести от печи, действуя клапаном 134, который впускает рабочее вещество в правый конец цилиндра 131, заставляя заключенный в последнем поршень 130 переместиться влево и тем повернуть кран на вертикальной колонке 120. После этого машина остается в бездействующем состоянии до тех пор, пока она не потребуется снова для пробивки отверстия. Во время этого перерыва в работе машины можно произвести смену сверла 25, если это требуется.

1. Машина для пробивания отверстий в металлургических печах при выпуске металла, установленная на колонке и снабженная ударным буровым молотком, характеризующаяся тем, что цилиндр бурового молотка имеет дополнительный вертикальный цилиндр 46 с поршнем 47 и штоком 48, для передвижения рычагов 63, 65, 72, 73, действующих на колодки 52, 55 для зажимания рамы и удерживания бурового молотка закрепленным на раме при работе его (фиг. 1, 2, 6).

2. Форма выполнения машины, указанной в п. 1, характеризующаяся тем, что цилиндр 5 и крейцкопф 7 снабжены роликами 8 для передвижения по раме (фиг. 2 и 5).

3. Форма выполнения машины, указанной в п.п. 1, 2, характеризующаяся тем, что с целью удержания машины неподвижною во время действия ее (фиг. 4), последняя снабжена цилиндром 112 с пружиной 113, неподвижным рычагом 104 и подвижным 105 для захвата за отросток 103 корыта, установленного около очка.

4. Форма выполнения машины, указанной в п.п. 1,2, 3, характеризующаяся применением храпового колеса 34 передвигаемого тягой 37, рычагом 35 и собачкой 36 и двух конических шестерен для вращения долота (фиг. 2, 4, 5).

5. Форма выполнения машины, указанной в п.п. 1, 2, 3, 4, характеризующаяся тем, что машина снабжена двумя магнитами 86, 87 (фиг. 8).