устройство для распределения загружаемых сыпучих материалов

Формула изобретения

1. Устройство для распределения загружаемых сыпучих материалов, имеющее корпус (32), ротор (22), который подвешен в этом корпусе (32) с возможностью вращения вокруг по существу вертикальной оси и на котором подвешен лоток (14) с возможностью поворота вокруг оси его подвески и изменения угла его наклона с помощью механизма поворота, и приводное устройство (34), которое обеспечивает приведение во вращение подвешенного ротора (22) вокруг его оси вращения, при этом через подвешенный ротор (22) проходит загрузочный канал лотка (14), а механизм поворота состоит из первого расположенного вокруг подвешенного ротора (22) кольца (66), центральная ось которого совпадает с осью вращения ротора, из направляющего устройства (68_i, 70_i), вращающегося вместе с подвешенным ротором (22) и связывающего между собой этот подвешенный ротор (22) и первое кольцо (66) с обеспечением возможности плавного перемещения или скольжения первого кольца (66) вдоль подвешенного ротора (22), из по меньшей мере одного соединительного звена (73, 73’), соединяющего первое кольцо (66) с лотком (14) с возможностью преобразования плавного перемещения или скольжения первого кольца (66) в вертикальном направлении в поворот лотка (14) вокруг оси его подвески, из второго кольца (74), которое расположено вокруг подвешенного ротора (22) и ось которого совпадает с осью вращения ротора, из опорного кольца или упорного подшипника (76), через которое первое кольцо (66) соединено со вторым кольцом (74), и из управляющего устройства, которое соединено со вторым кольцом (74) и обеспечивает возможность изменения вертикального положения второго кольца, отличающееся тем, что управляющее устройство имеет кольцевой гидроцилиндр (120), который расположен вокруг подвешенного ротора (22) и центральная ось которого совпадает с осью вращения подвешенного ротора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что лоток (14) имеет два рычага (20, 20’) подвески, а подвешенный ротор (22) имеет два боковых подшипника (24, 24’), которые служат опорами для рычагов (20, 20’) подвески лотка (14), имеющего возможность поворота в этих подшипниках вокруг по существу горизонтальной оси.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что соединительные звенья (73, 73’) выполнены рычажными и соединяют первое кольцо (66) с каждым рычагом (20, 20’) подвески лотка (14) с возможностью преобразования плавного перемещения или скольжения первого кольца (66) в вертикальном направлении в поворот лотка (14) вокруг оси его подвески.

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что направляющее устройство состоит из нескольких закрепленных на подвешенном роторе (22) вертикальных направляющих (68_i) и перемещающихся в них роликов (70_i, 70_i’), установленных на первом кольце (66).

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что каждая направляющая (68_i) связана с двумя разнесенными в вертикальном направлении роликами (70_i, 70_i’).

6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что кольцевой гидроцилиндр (120) имеет невращающийся кольцевой поршень (126), который соединен со вторым кольцом (74).

7. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что оно имеет неподвижное кольцо (124), которое закреплено на корпусе (32) вертикально над вторым кольцом (74), при этом кольцевой гидроцилиндр (120) через имеющийся у него кольцевой корпус (122) опирается в вертикальном направлении на неподвижное кольцо (124).

8. Устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что предусмотрена невращающаяся экранирующая перегородка (44) с контуром охлаждения, выполненная в виде трубы, которая расположена между загрузочным каналом (16) и подвешенным ротором (22).

9. Устройство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что предусмотрена расположенная в нижней части корпуса (32) и выполненная в виде неподвижного кольца экранирующая перегородка (46) с контуром (48) охлаждения и с центральным круглым отверстием, в которое с некоторым зазором входит расположенный на нижнем конце подвешенного ротора (22) фланец (52).

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что предусмотрена труба (60) для нагнетания газа, которая расположена вдоль центрального круглого отверстия экранирующей перегородки (46) и служит для направления охлаждающего газа во внутреннюю полость (58) фланца (52).

11. Устройство пп.2, 9 или 10, отличающееся тем, что два подшипника (24, 24’) подвески расположены над фланцем (52), в котором выполнены две прорези для прохода рычагов (20, 20’) подвески лотка (14), при этом эти рычаги (20, 20’) ограничены на уровне прохода через указанные прорези цилиндрическими поверхностями (62, 64), оси которых совпадают с осью подвески лотка (14), и тем самым независимо от угла наклона лотка (14) практически полностью перекрывают прорези фланца.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к устройству для распределения загружаемых сыпучих материалов с вращающимся лотком (желобом) с переменным углом наклона.

Такие устройства используются, например, в устройствах для загрузки шахтных печей, в частности доменных печей, в которых для распределения загружаемой в них шихты используется вращающийся лоток (желоб) с переменным углом наклона. Такие устройства имеют несущий корпус с подвешенным в нем ротором, который может вращаться вокруг по существу вертикальной оси. К ротору подвешен лоток, который может поворачиваться вокруг оси подвески. Механизм поворота позволяет изменять угол наклона лотка в процессе его вращения. Внутри ротора вдоль его оси проходит загрузочный канал, в который из дозирующего бункера поступает сыпучий материал, ссыпающийся во вращающийся лоток, который распределяет его внутри шахтной печи.

Устройства такого типа, предназначенные для распределения загружаемых сыпучих материалов, достаточно хорошо известны и описаны, в частности, в WO 95/21272, US 5022806, US 4941792, US 4368813, US 3814403 и US 3766868. В этих устройствах механизм поворота имеет второй ротор, ось вращения которого по существу совпадает с осью вращения первого ротора, на котором подвешен лоток. Второй ротор можно привести во вращение со скоростью, отличающейся от скорости вращения первого ротора, изменив при этом взаимное угловое расположение роторов. Для изменения угла наклона лотка используется соединяющий второй ротор с лотком механизм, который преобразует изменение взаимного углового расположения двух роторов в изменение угла наклона лотка в вертикальной плоскости его поворота.

Другой тип устройства для распределения загружаемых сыпучих материалов описан в FR 22230246. Раскрытое в указанной публикации устройство имеет наружный корпус, в котором расположен вращающийся барабан (ротор). На этом барабане установлен поворотный лоток с цапфами. Цапфы имеют кривошипы, шарнирно соединенные соединительными звеньями рычажного механизма с первым круглым кольцом. Это кольцо вращается синхронно с вращающимся барабаном с помощью пальцев, которые могут перемещаться в вертикальном направлении в закрепленных на барабане направляющих, и через промежуточные ролики прижимается ко второму круглому кольцу, относительно которого оно центрируется и свободно вращается. Второе круглое кольцо шарнирно соединено в нескольких точках с соединительными стержнями, соединенными со штоками подъемных цилиндров, установленных на наружном корпусе. Меняя соответствующим образом с помощью цилиндров положение второго кольца в вертикальном направлении, можно регулировать наклон лотка.

Обычно, что необходимо особо подчеркнуть, для поворота лотка вокруг горизонтальной оси к нему необходимо приложить очень большой по величине момент, особенно при повороте лотков с массивной конструкцией (как, например, в доменных печах) и/или при больших амплитудах поворота лотка.

Очевидно, что при большом моменте, который необходимо приложить к лотку для его поворота, механизм поворота лотка должен передавать большие усилия.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача разработать такое устройство для распределения загружаемых сыпучих материалов с вращающимся лотком с переменным углом наклона, в котором поворот лотка осуществлялся бы с помощью сравнительно простого по конструкции механизма, который при всей своей простоте обладал бы очень хорошими свойствами в части передачи больших усилий, необходимых для поворота лотка.

В предложенном устройстве для распределения загружаемых сыпучих материалов, с помощью которого решается указанная задача, имеющем корпус, ротор, который подвешен в этом корпусе с возможностью вращения вокруг по существу вертикальной оси и на котором подвешен лоток с возможностью поворота вокруг его оси подвески и изменения угла его наклона с помощью механизма поворота, и приводное устройство, которое обеспечивает приведение во вращение подвешенного ротора вокруг его оси вращения, при этом через подвешенный ротор проходит загрузочный канал лотка, а механизм поворота состоит из первого расположенного вокруг подвешенного ротора кольца, центральная ось которого совпадает с осью вращения ротора, из направляющего устройства, вращающегося вместе с подвешенным ротором и связывающего между собой этот подвешенный ротор и первое кольцо с обеспечением возможности плавного перемещения или скольжения первого кольца вдоль подвешенного ротора, из по меньшей мере одного соединительного звена, соединяющего первое кольцо с лотком с возможностью преобразования плавного перемещения или скольжения первого кольца в вертикальном направлении в поворот лотка вокруг оси его подвески, из второго кольца, которое расположено вокруг подвешенного ротора и ось которого совпадает с осью вращения ротора, из опорного кольца или упорного подшипника, через которое первое кольцо соединено со вторым кольцом, и из управляющего устройства, которое соединено со вторым кольцом и обеспечивает возможность изменения вертикального положения второго кольца, согласно изобретению управляющее устройство имеет кольцевой гидроцилиндр, который расположен вокруг подвешенного ротора и центральная ось которого совпадает с осью вращения подвешенного ротора.

Необходимо подчеркнуть, что механизм, состоящий из кольцевого гидравлического цилиндра, двух колец, опорного кольца и направляющего устройства, представляет собой простое и вместе с тем надежное устройство, позволяющее передавать большие усилия, необходимые для поворота лотка.

В предпочтительном варианте выполнения устройства лоток имеет два рычага подвески, а подвешенный ротор имеет два боковых подшипника, которые служат опорами для рычагов подвески лотка, имеющего возможность поворота в этих подшипниках вокруг по существу горизонтальной оси.

При этом соединительные звенья выполнены рычажными и соединяют первое кольцо с каждым рычагом подвески лотка с возможностью преобразования плавного перемещения или скольжения первого кольца в вертикальном направлении в поворот лотка вокруг оси его подвески.

Направляющее устройство предпочтительно состоит из нескольких закрепленных на подвешенном роторе вертикальных направляющих и перемещающихся в них роликов, установленных на первом кольце.

В предпочтительном варианте выполнения направляющего устройства каждая вертикальная направляющая связана с двумя разнесенными в вертикальном направлении роликами.

В альтернативном варианте устройства согласно изобретению кольцевой гидроцилиндр имеет невращающийся кольцевой поршень, который соединен со вторым кольцом.

Устройство согласно изобретению также имеет неподвижное кольцо, которое закреплено на корпусе вертикально над вторым кольцом, при этом кольцевой гидроцилиндр через имеющийся у него кольцевой корпус опирается в вертикальном направлении на указанное неподвижное кольцо.

Кроме того, в устройстве согласно изобретению предпочтительно предусмотреть невращающуюся экранирующую перегородку с контуром охлаждения, выполненную в виде трубы, которая расположена между загрузочным каналом и подвешенным ротором.

Может быть также предусмотрена расположенная в нижней части корпуса и выполненная в виде неподвижного кольца экранирующая перегородка с контуром охлаждения и с центральным круглым отверстием, в которое с некоторым зазором входит расположенный на нижнем конце подвешенного ротора фланец.

Устройство согласно изобретению предпочтительно снабдить трубой для нагнетания газа, которая расположена вдоль центрального круглого отверстия экранирующей перегородки и служит для направления охлаждающего газа во внутреннюю полость фланца.

В одном из вариантов выполнения устройства по изобретению два подшипника подвески предпочтительно расположить над фланцем, в котором выполнены две прорези для прохода рычагов подвески лотка, при этом данные рычаги ограничены на уровне прохода через указанные прорези цилиндрическими поверхностями, оси которых совпадают с осью подвески лотка, и тем самым независимо от угла наклона лотка практически полностью перекрывают прорези фланца.

Другие отличительные особенности изобретения более подробно рассмотрены ниже на примере некоторых вариантов его возможного выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - вертикальный разрез первого варианта выполнения устройства для распределения загружаемых сыпучих материалов,

на фиг.2 - сечение плоскостью 2-2 по фиг.1,

на фиг.3 - сечение плоскостью 3-3 по фиг.1,

на фиг.4 - вертикальный разрез второго варианта выполнения устройства для распределения загружаемых сыпучих материалов,

на фиг.5 - вертикальный разрез третьего варианта выполнения устройства для распределения загружаемых сыпучих материалов.

На всех чертежах идентичные или аналогичные элементы устройства обозначены одними и теми же позициями.

На фиг.1 схематично показано устройство 12 для распределения загружаемых сыпучих материалов с вращающимся лотком 14 с переменным углом наклона (в последующем называемое просто загрузочным устройством 12). Это загрузочное устройство 12 смонтировано в верхней части шахтной печи 10 и является одним из узлов оборудования, предназначенного для загрузки печи. Загружаемые в печь материалы подаются в нее из дозирующего бункера (не показан), из которого они попадают в центральный загрузочный канал 16 загрузочного устройства 12. Позицией 18 на чертеже обозначена центральная ось загрузочного канала 16, которая обычно совпадает с центральной осью шахтной печи 10.

На фиг.1 лоток 14 изображен в двух положениях. Через лоток, изображенный сплошными линиями, попадающий в него из загрузочного канала 16 сыпучий материал отбрасывается в периферийную зону печи. Через лоток, изображенный на чертеже штрих-пунктирной линией, загружаемый им в печь сыпучий материал попадает в центральную зону шахтной печи 10.

Ниже со ссылками на фиг.1-3 более подробно рассмотрена конструкция непосредственно самого загрузочного устройства 12. Для подвески лотка 14 к ротору используются два расположенных по бокам в его верхней части рычага 20, 20’ (на фиг.1 рычаг 20’ закрыт рычагом 20). На подвешенном в корпусе 32 роторе 22, который может вращаться вокруг оси 18, расположены два подшипника 24, 24’ подвески лотка. Эти подшипники 24, 24’, в которые входят рычаги 20, 20’ подвески лотка 14, определяют положение по существу горизонтальной оси, вокруг которой поворачивается лоток 14. На фиг.2 эта ось поворота лотка обозначена позицией 26.

Ротор 22, в нижней части которого расположены подшипники 24, 24’, а в верхней части фланец 30, на котором вывешен ротор, можно рассматривать как трубу, внутри которой проходит загрузочный канал 16. Подшипник 28 большого диаметра, расположенный на фланце 30 ротора 22, служит опорой установленного в корпусе ротора 22 и определяет положение оси 18 вращения. Ротор 22, а следовательно, и лоток 14 приводятся во вращение вокруг оси 18 электрическим или гидравлическим двигателем 34 (выполненным предпочтительно в виде двигателя с регулируемой скоростью вращения). Соединение приводного двигателя 34 с ротором 22 осуществляется с помощью закрепленной на валу двигателя шестерни 36, которая входит в зацепление с зубчатым колесом 38, расположенным, например, на несущем фланце 30 ротора.

Корпус 32, в котором вывешен ротор с лотком, выполнен герметичным и установлен на верхней части шахтной печи 10. Сверху корпус закрыт листом 40 с отверстием, через которое проходит подверженная износу труба 42, которая образует загрузочный канал 16. В кольцевом пространстве между ротором 22 и подверженной износу трубой 42 целесообразно расположить невращающуюся экранирующую перегородку 44 с замкнутым контуром охлаждения. Такая перегородка 44 с контуром охлаждения может использоваться для охлаждения внутренней поверхности ротора 22.

В нижней части корпуса 32 расположена выполненная в виде кольца экранирующая перегородка 46. На верхней поверхности этой перегородки расположен контур 48 охлаждения, а ее нижняя поверхность закрыта слоем теплоизоляции 50. В центре перегородки выполнено отверстие, внутри которого проходит расположенный на нижнем конце подвешенного ротора 22 экранирующий фланец 52. Фланец 52 состоит из верхнего листа 54 и защищающего его снизу слоя теплоизоляции 56. Между верхним листом 54 и слоем теплоизоляции 56 во фланце 52 на его боковой поверхности имеется открытая сбоку внутренняя полость 58. Вдоль центрального отверстия неподвижной кольцевой перегородки 46 проходит труба 60. Труба 60 соединена с источником охлаждающего газа и имеет расположенные по всей ее длине выходные отверстия, ориентированные таким образом, что выходящий из них под давлением охлаждающий газ попадает во внутреннюю полость 58 экранирующего фланца 52.

Кроме того, во фланце 52 имеются две прорези, через которые проходят рычаги 20, 20’ подвески лотка 14. Края рычагов 20, 20’, которые примыкают к нижним стенкам прорезей фланца, очерчены цилиндрическими поверхностями 62, 64, оси которых совпадают с осью поворота лотка 14, и поэтому при любом угле наклона лотка 14 эти прорези оказываются практически полностью перекрытыми расположенными в них рычагами 20, 20’ лотка.

Далее со ссылками на фиг.1 и 3 подробно рассмотрена конструкция механизма изменения угла наклона лотка 14. Позицией 66 на этих чертежах обозначено первое охватывающее ротор 22 кольцо, ось которого совпадает с осью вращения ротора. Это первое кольцо 66 связано с ротором 22 направляющим устройством, обеспечивающим возможность плавного перемещения (скольжения) кольца вдоль ротора 22. В предпочтительном варианте это направляющее устройство состоит из направляющих 68₁...68₄ и роликов 70₁...70₄. Направляющие 68₁...68₄ расположены вертикально и закреплены на внешней поверхности ротора 22. Ролики 70₁...70₄ закреплены на первом кольце 66 и перемещаются вертикально по направляющим 68₁...68₄, центрируя перемещающееся (со скольжением) в вертикальном направлении первое кольцо 66 относительно ротора 22. Для оптимальной центровки кольца 66 в направляющих 70₁...70₄ необходимо для каждой из направляющих 68₁...68₄ использовать по два ролика 70₁, 70₁’ (см. фиг.1), установленных на некотором расстоянии по вертикали один от другого на соединенных с первым кольцом 66 рычагах 72, 72’. Соединение первого кольца 66 с каждым из рычагов 20, 20’ подвески лотка 14 осуществляется с помощью соединительных звеньев 73, 73’. При таком соединении первого кольца с лотком вертикальное перемещение первого кольца 66 преобразуется в поворот лотка 14 вокруг оси 26. Позицией 74 на чертежах обозначено второе охватывающее ротор 22 кольцо, ось которого совпадает с осью 18 вращения ротора. Это второе кольцо 74 соединяется с первым кольцом 66 через опорное кольцо (упорный подшипник) 76 большого диаметра. Опорное кольцо 76 обеспечивает возможность относительного вращения колец 66, 74 и передачи вертикальных усилий. В такой конструкции изменение вертикального положения первого кольца 66 относительно подвешенного ротора 22 осуществляется с помощью соединенного со вторым кольцом 74 неподвижного управляющего устройства.

Первый вариант выполнения такого управляющего устройства показан на фиг.1 и 3. В этом варианте устройство представляет собой рычажный механизм с приводом от гидроцилиндра 80, расположенного вне корпуса 32. Рычажный механизм имеет промежуточный шарнирный двуплечий рычаг с опорным плечом 82 и исполнительным плечом 84. Опорное плечо 82 рычага выполнено, как показано на фиг.3, в виде вилки, соединенной соединительными звеньями 86, 86’ рычажного механизма в двух диаметрально противоположных точках со вторым кольцом 74. Соединительное звено 86 (вид спереди) показано на фиг.1. Рычаг имеет две используемые для его установки цапфы 88, 88’, опорами которых служат подшипники 90, 90’. Эти подшипники расположены на корпусе 32 загрузочного устройства и определяют положение по существу горизонтальной оси 92, относительно которой поворачивается рычаг. Исполнительное плечо 84 рычага закреплено на цапфе 88 рычага, конец которой выходит из корпуса 32 наружу через подшипник 90, снабженный соответствующими элементами уплотнения, обеспечивающими необходимую герметичность корпуса. Исполнительное плечо 84 рычага соединено с гидравлическим цилиндром 80, который жестко закреплен на корпусе 32 загрузочного устройства.

Как показано на фиг.1, на обратном ходе гидроцилиндра 80, когда длина выходящего из него конца штока уменьшается, плечи 82, 84 рычага поворачиваются вокруг оси 92 в направлении стрелки 96. При этом опорное плечо 82 рычага поднимает шарнирно соединенное с ним соединительными звеньями 86, 86’ рычажного механизма второе кольцо 74. При подъеме второго кольца одновременно поднимается и соединенное с ним через упорный подшипник 76 первое кольцо 66, которое при этом вращается вместе с подвешенным ротором 22 вокруг оси 18. Подъем первого кольца сопровождается поворотом вокруг оси 26 в направлении стрелки 98 лотка 14, соединенного с ним соединительными звеньями 73, 73’ рычажного механизма. Поскольку центр тяжести находящегося в исходном положении лотка (положение, изображенное на чертеже сплошными линиями) смещен вправо от вертикальной плоскости, в которой лежит ось 26 поворота лотка 14, при сбросе давления в гидроцилиндре 80 лоток под действием собственного веса будет поворачиваться в направлении, противоположном направлению стрелки 98.

На фиг.4 показан второй вариант выполнения управляющего устройства для изменения вертикального положения второго кольца 74. В этом варианте это устройство имеет несколько гидроцилиндров, равномерно расположенных по окружности вокруг ротора 22 в корпусе 32. Корпуса 102 этих гидроцилиндров 100 закреплены в вертикальном направлении на неподвижном кольце 104, которое крепится к корпусу 32 и расположено над вторым кольцом 74. Штоки 106 гидравлических цилиндров 100 соединены предпочтительно шаровым (сферическим) шарниром 108 со вторым кольцом 74. Перемещение штоков внутрь корпусов таких гидроцилиндров 100 сопровождается подъемом второго кольца 74. При подъеме второго кольца поднимается и соединенное с ним через опорное кольцо (упорный подшипник) 76 первое кольцо 66, которое вращается вместе с подвешенным ротором 22 вокруг оси 18. Одновременно с этим происходит и поворот в направлении стрелки 98 вокруг оси 26 лотка 14, который шарнирно соединен с первым кольцом соединительными звеньями 73, 73’ рычажного механизма. Следует отметить, что позицией 110 на чертеже обозначено устройство для определения положения штоков гидравлических цилиндров 100.

На фиг.5 показан третий вариант выполнения управляющего устройства для изменения вертикального положения второго кольца 74. В этом варианте подобное устройство имеет расположенный вокруг ротора кольцевой гидроцилиндр 120, ось которого совпадает с осью вращения ротора. Кольцевой гидроцилиндр имеет кольцевой корпус 122, который в вертикальном направлении закреплен на неподвижном кольце 124, которое вертикально крепится к корпусу 32 и расположено над вторым кольцом 74. Кольцевой поршень 126 неподвижного кольцевого гидроцилиндра соединен со вторым кольцом 74. Позицией 128 на чертеже обозначено устройство для определения положения поршня кольцевого гидроцилиндра 120.