установка для загрузки шахтной печи

Формула изобретения

1. Установка для загрузки шахтной печи, содержащая центральный бункер, оборудованный нижним герметичным затвором, вращающийся и поворотный распределительный желоб, установленный с возможностью съема сверху на шахте печи в двух боковых фланцах при помощи цапф, размещенных в подшипниках двух горизонтальных поперечин, расположенных параллельно по обе стороны распределительного желоба, привод распределительного желоба, включающий установленные в кольцевых удерживающих профилях два зубчатых венца, предназначенных для поворота распределительного желоба вокруг вертикальной оси печи и для изменения его угла наклона относительно этой оси, путем поворота распределительного желоба относительно горизонтальной оси цапф, и контактирующие с зубчатыми венцами ведущие звенья привода, независимые друг от друга, при этом горизонтальные поперечины расположены внутри второго венца качения и жестко связаны с ним, отличающаяся тем, что оба боковых фланца образованы лапками одной скобы U-образной формы, расположенной поперечно относительно распределительного желоба, а первый зубчатый венец снабжен изогнутым элементом, центр кривизны которого расположен на пересечении вертикальной оси печи и горизонтальной оси цапф, по меридиану изогнутого элемента выполнена канавка с параллельными краями, при этом один из боковых фланцев снабжен рычагом, который является продолжением фланца и на конце которого с возможностью поворота закреплен башмак, скользящий в канавке, причем ось поворота башмака проходит через центр кривизны изогнутого элемента.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что изогнутый элемент выполнен в виде колпака в форме сектора сферической поверхности на дуге около 120^o.

3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что она снабжена цилиндрическим сектором, который жестко связан с удерживающим кольцевым профилем первого зубчатого венца и покрыт колпаком.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена механизмом привода, связанным с герметичным затвором для обеспечения вращения и осевого перемещения вдоль вертикальной оси печи, причем ось вращения его проходит через центр кривизны изогнутого элемента.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена питающим патрубком, расположенным коаксиально вертикальной оси печи, а изогнутый элемент размещен сбоку от питающего патрубка.

6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что она снабжена водоохлаждаемым змеевиком, размещенным в стенке питающего патрубка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии и используется преимущественно для установок загрузки шахтной печи.

Прототипом изобретения является установка для загрузки шахтной печи, известная из патента ФРГ N 3928466.

Одним из преимуществ этой известной установки является возможность съема ее желоба через механизм его привода и возможность легкой адаптации к существующим доменным печам взамен обычной конусной установки для загрузки.

Цель изобретения создание компактной установки для загрузки шахтной печи, позволяющей более эффективно и более надежно подавать усилия поворота на распределительный желоб и одновременно снижать усилия, подаваемые на зубчатые зацепления под действием веса желоба.

Для достижения цели установка содержит центральный бункер, оборудованный нижним герметичным затвором, вращающийся и поворотный распределительный желоб, установленный с возможностью съема сверху на шахте печи в двух боковых фланцах при помощи цапф, размещенных в подшипниках двух горизонтальных поперечин, расположенных параллельно по обе стороны распределительного желоба, привод распределительного желоба, включающий установленные в кольцевых удерживающих профилях два зубчатых венца, предназначенных для поворота распределительного желоба вокруг вертикальной оси печи и для изменения его угла наклона относительно этой оси путем поворота распределительного желоба относительно горизонтальной оси цапф, и контактирующие с зубчатыми венцами ведущие звенья привода, независимые друг от друга, при этом горизонтальные поперечины расположены внутри второго венца качения и жестко связаны с ним. Согласно изобретению оба боковых фланца образованы лапками одной скобы U-образной формы, расположенной поперечно относительно распределительного желоба, а первый зубчатый венец снабжен изогнутым элементом, центр кривизны которого расположен на пересечении вертикальной оси печи и горизонтальной оси цапф, по меридиану изогнутого элемента выполнена канавка с параллельными краями, при этом один из боковых фланцев снабжен рычагом, который является продолжением фланца и на конце которого с возможностью поворота закреплен башмак, скользящий в канавке, причем ось поворота башмака проходит через центр кривизны изогнутого элемента.

Кроме того, изогнутый элемент выполнен в виде колпака в форме сектора сферической поверхности на дуге примерно 120^о, а установка снабжена цилиндрическим сектором, который жестко связан с удерживающим кольцевым профилем первого зубчатого венца и покрыт колпаком. Установка снабжена также механизмом привода, связанным с герметичным затвором, питающим патрубком, расположенным коаксиально вертикальной оси печи, и водяным охлаждающим змеевиком, размещенным в стенке питающего патрубка.

На фиг. 1 схематически изображен вертикальный разрез установки для загрузки; на фиг. 2 вид в плане установки; на фиг. 3 вид в плоскости разреза перпендикулярно виду на фиг. 1; на фиг. 4 схематическая иллюстрация поворота кронштейна в результате перемещения колпака; на фиг. 5 и 6 два вида в перспективе под разными углами скобы подвешивания желоба и его колпака управления; на фиг. 7-11 схематические виды пяти разных наклонов, выполненных под действием колпака; на фиг. 12, 13 и 14 в увеличенном масштабе виды деталей перемещения башмака в канавке колпака.

На фиг. 1 и 3 показана головка 20 доменной печи, на верхнем фланце которой крепится картер 22, содержащий механизм привода распределительного желоба 24 для его поворота вокруг центральной вертикальной оси Х и для изменения его наклона по отношению к этой оси путем поворота вокруг горизонтальной оси подвешивания Y. Над картером 22 находится коробка 26, над которой установлен центральный питающий бункер 28. Этот бункер может быть изолирован от коробки 26 герметичным затвором 30, взаимодействующим с кольцевым седлом 32, закрепленным на фланце 34 между коробкой 26 и бункером 28.

Механизм привода желоба 24 содержит первую и вторую группы качения, состоящие соответственно из двух колец 36, 38, жестко связанных со стенкой картера 22, и двух зубчатых венцов качения 40, 42, двигающихся под действием силы тяжести вокруг колец 36 и 38 посредством известных средств качения, таких как шарики или ролики. Оба зубчатых венца 40, 42 независимо приводятся в движение шестернями (не показаны на чертежах), которые являются частью системы привода, позволяющей либо синхронно вращать оба венца 40, 42, либо задерживать или ускорять венец 40 по отношению к венцу 42.

Каждый из двух венцов 40, 42 содержит кольцевой удерживающий профиль 40а, 42а, соответственно расположенные соосно один над другим. Две горизонтальные параллельные поперечины 44, 46 приварены внутри удерживающего профиля 42а нижнего венца 42 на достаточном расстоянии от центральной оси Х для возможности подвешивания желоба 24. Подвешивание этого желоба 24 выполняется посредством боковых фланцев 48а, 48b, причем каждый из этих фланцев снабжен наружной цапфой 52, 54, которые удерживаются с возможностью поворота в подшипниках, предусмотренных в каждой из поперечин 44, 46. Следовательно, наклон желоба 24 по отношению к вертикальной оси Х может изменяться путем поворота цапф 52, 54 вокруг их оси горизонтального подвешивания Y в поперечинах 44, 46.

Приведенное описание подвешивания и привода распределительного желоба 24 точно соответствует установке согласно патенту ФРГ N 3928466. Предлагаемая установка отличается от известной передачей усилия венца качения 40 с целью поворота желоба 24 вокруг его горизонтальной оси подвешивания Y. В противоположность известной установке оба боковых фланца 48а и 48b не являются независимыми фланцами, а составляют фактически лапки одной скобы U-образной формы, проходящей в поперечном направлении по отношению к желобу 24 (см. также фиг. 5 и 6). Эта конструкция имеет уже преимущество в том, что скоба 48 может сниматься вместе с фланцами 48а и 48b после съема желоба 24. Следовательно, нет необходимости как в известной установке раздельно снимать фланцы и, кроме того, отмечать и фиксировать положение одного фланца относительно другого.

Как показано на фиг. 5 и 6, кольцевой профиль 40а зубчатого венца 40 имеет на дуге примерно в 120^о цилиндрический сектор 56, проходящий вверх до коробки 26. Этот цилиндрический сектор 56 закрыт колпаком 58 в форме сектора сферической поверхности, центр кривизны О которого находится на пересечении вертикальной оси Х и горизонтальной оси Y поворота желоба 24. Этот колпак 58 содержит удлиненную канавку 60 или вырез с параллельными краями, продольная ось которой проходит по меридиану сферической поверхности колпака 58. Эта канавка 60 служит для направления и для скольжения башмака 62, предусмотренного на конце рычага 64, который жестко связан со скобой 48 и который может быть образован продолжением одного из фланцев 48а или 48b. Конец этого рычага 64 выполнен в форме цапфы 66, на которой размещается башмак 62 таким образом, что он может поворачиваться относительно рычага 64 и наоборот вокруг оси А цапфы. Эта ось поворота А сориентирована согласно одному из признаков изобретения так, чтобы проходить через центр кривизны О колпака 58. В показанном примере башмак 62 скользит в канавке 60 посредством трения вдоль стенок. Для улучшения этого скольжения можно снабдить башмак 62 системой качения.

Когда оба венца качения 40, 42 синхронно приводятся в движение с одной и той же угловой скоростью, распределительный желоб 24 поворачивается вокруг вертикальной оси Х с постоянным наклоном для распределения загрузочного материала по кругу на поверхности загрузки. Если венец качения 40 осуществляет под действием планетарного механизма привода относительное перемещение по отношению к скорости вращения венца 42, колпак 58 действует на рычаг 64, поворачивая скобу 48 вокруг горизонтальной оси Y для изменения наклона желоба 24 по отношению к вертикальной оси Х. Этот поворот рычага 64 сопровождается скольжением башмака 62 в канавке 60.

Теоретически можно сократить длину дуги колпака, однако на практике предпочтительней расширять колпак, например, примерно до 120^о, как показано в примере, для получения лучшего распределения усилий на профиле 40а.

Фиг. 3 и 4 схематически иллюстрируют три разные угловые положения желоба 24 под действием колпака 58. Положение, показанное сплошными линиями, является средним положением, соответствующим вертикальной ориентации рычага 64, при котором башмак 62 находится в самом верхнем положении в канавке 60. Показанные прерывистыми линиями положения 24а и 24b желоба отражают соответственно максимальные и минимальные наклоны желоба, причем последнее положение является вертикальным положением.

Как показано на фиг. 3 и 4, эти крайние наклоны достигаются от среднего наклона относительного вращения колпака 58 по отношению к подшипнику качения 42 либо в одном направлении, либо в противоположном направлении и сопровождаются опусканием башмака 62 в канавке 60 колпака 58. Как это подтверждается на фиг. 4, амплитуда вращения колпака 58, необходимая для поворота желоба 24 от вертикального положения до положения максимального наклона 24а, составляет менее 1/4 оборота.

Благодаря скобе 48 пара сил рычага 64 равномерно распределяется на двух цапфах 52 и 54, что в сравнении со случаем, когда желоб приводится в действие только с одной стороны, исключает моменты опрокидывания на цапфах. Учитывая, что плечо рычага 64 может быть относительно длинным, получают благоприятное соотношение передачи усилий. Кроме того, длина этого плеча 64 зависит от высоты сектора 56. В сравнении с известными механизмами предложенный механизм дает то преимущество, что усилие поворота желоба всегда действует перпендикулярно плечу 64 независимо от наклона желоба.

В варианте выполнения, показанном на чертежах, скоба 48 проходит над желобом 24. Однако можно размещать скобу таким образом, чтобы она была сориентирована в противоположном направлении, т.е. чтобы она проходила под желобом 24. В этом случае она может быть выполнена в форме люльки для верхнего конца желоба 24.

На фиг. 7-11 показан поворот желоба 24 вокруг его оси подвешивания Y под действием относительного перемещения венца 40 по отношению к венцу 42. На фиг. 7 показан средний наклон желоба 24, соответствующий наклону, показанному сплошными линиями на фиг. 3. В этом положении плечо 64 занимает свое вертикальное положение, а башмак 62 автоматически находится в вершине своего хода в канавке 60. Когда колпак 58 поворачивают на угол (фиг. 8) под действием относительного вращения венца 40 по отношению к венцу 42, плечо рычага 64 поворачивается в направлении приподнимания желоба 24, т.е. увеличивается наклон его по отношению к вертикальной оси Х. Это движение обязательно сопровождается опусканием башмака 62 в канавку 60 колпака 58, что показано на фиг. 12.

Если колпак 58 продолжает свое относительное перемещение в том же самом направлении, то приближаются к положению на фиг. 9, на которой показано максимальное угловое смещение колпака 58, соответствующее максимальному наклону желоба 24, при котором башмак 62 устанавливается на дне канавки 60.

Когда, исходя из положения на фиг. 7, колпак 58 повернут на угол в направлении, противоположном направлению на фиг. 8, то находятся в симметричной ситуации по отношению к фиг. 7, как это показано на фиг. 10. Следовательно, наклон желоба 24 уменьшается по отношению к вертикальной оси Х, в то время как башмак 62 занимает то же самое положение в канавке 60, что и положение на фиг. 12. Продолжая вращение колпака 58 к максимальному угловому смещению на угол , опускают желоб 24 в вертикальном положении, как это показано на фиг. 11. В этом положении башмак 62 снова оказывается, как это показано на фиг. 14, на дне канавки 60 в том же самом положении, что и положение, которое он занимает на фиг. 9.

Теперь следует вернуться к фиг. 1 для иллюстрации преимущественных возможностей, которые предоставляет устройство привода, предложенное настоящим изобретением. При вращении желоба 24 вокруг вертикальной оси Х горизонтальные габариты колпака 58 заметно соответствуют кольцевой поверхности, эквивалентной проекции колпака 58 в горизонтальной плоскости. Другими словами, цилиндрическое пространство остается свободным в центре для установки в нем питающего патрубка 70, управляющего падением загрузочного материала на желоб 24. Этот патрубок 70 может просто устанавливаться на удерживающем кольце 74, жестко связанном с фланцем 34. Этот патрубок предпочтительно охлаждается водой благодаря охлаждающему змеевику 72, утопленному в теплопроводящий слой бетона, нанесенный вокруг стенки патрубка. Это охлаждение помимо своего непосредственного воздействия на стенку патрубка защищает, кроме всего остального, мягкую прокладку затвора от тепловых излучений.

Другое преимущество заключается в возможности использования герметичного затвора, предложенного в Европейском патенте N В1-02522342. В этом документе предлагается затвор, который несет управляющий контейнер, приводимый в движение механизмом осевого и поворотного перемещения, и ось которого наклонена по отношению к оси седла затвора. Такой механизм управления герметичным затвором 30 обозначен поз. 80. Этот механизм крепится на стенке коробки 26. Кронштейн управления затвором 30 образован вилкой 82, которая может приводиться во вращение механизмом привода 80 вокруг своей оси управления В. Герметичный затвор 30 установлен на конце плеча рычага 84, поворачивающегося вокруг конца вилки 82, причем другой конец плеча рычага 84 приводится в движение в осевом направлении механизмом 80 для поворота рычага 84 вокруг его точки крепления к вилке 82. Открытие герметичного затвора 30 включает в себя прежде всего осевое движение механизма 80 для поворота рычага 84 в направлении против часовой стрелки с целью высвобождения затвора 30 из седла 32. Далее вилка 82 поворачивается вокруг оси вращения В для смещения затвора 30 посредством движения вращения к положению отстоя. Ясно, что закрытие затвора включает в себя те же самые фазы, на в обратном направлении.

Ориентируя механизм затвора 30 таким образом, чтобы его ось вращения В вилки 82 проходила через центр О колпака 58, герметичный затвор 30 перемещают согласно круглой кривой, которая концентрична колпаку 58. Другими словами, в положении отстоя затвор 30 может занимать очень сокращенное пространство между колпаком 58 и стенкой коробки 26, в то время как при его перемещении он может также перемещаться в этом пространстве таким образом, чтобы затвор 30 не мешал движению колпака 58 или наоборот.

Конструкция установки для загрузки согласно настоящему изобретению не исключает другие преимущественные варианты выполнения, аналогичные описанным в патенте ФРГ N 3928466. Например, система охлаждения подвески желоба и его механизма привода может быть использована без модификаций в предлагаемой установке. Таким же образом, несмотря на наличие скобы 48, согласно изобретению можно предусмотреть съемное устройство прицепления желоба, как в вышеуказанном документе.