Загрузочное устройство с вращающимся желобом - RU2280828C2

Чертежи

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к загрузочному устройству с вращающимся желобом.

Предпосылки создания изобретения

В настоящее время известны различные загрузочные устройства с вращающимся желобом, которые используются в шахтных печах (в частности, в современных доменных печах) для более или менее равномерного распределения сыпучего материала на загрузочной поверхности внутри печи. Желоб имеет канал с вогнутой скругленной поверхностью, по которой в печь ссыпается загружаемый в нее материал. Желоб шарнирно подвешен к ротору, который вращается вокруг по существу вертикальной оси, и может поворачиваться вокруг по существу горизонтальной оси подвески с изменением наклона его загрузочного канала. Вращение ротора вокруг вертикальной оси и одновременное изменение наклона желоба с помощью вращающегося механизма поворота обеспечивают возможность распределения сыпучего материала на загрузочную поверхность внутри печи по существу по спиральной траектории.

Загрузочные устройства с вращающимся поворотным желобом описаны, например, в WO 95/21272, US 5022806, US 4941792, US 4368813, US 3814403 и US 3766868. В этих известных устройствах вращающийся механизм поворота желоба содержит вспомогательный ротор, ось вращения которого по существу совпадает с осью вращения главного ротора, на котором подвешен желоб. Главный ротор вращает желоб вокруг вертикальной оси, а связанный с желобом вспомогательный ротор поворачивает его вокруг горизонтальной оси и тем самым изменяет наклон желоба. Вспомогательный ротор соединен с желобом механизмом, который при изменении взаимного углового положения роторов изменяет угол наклона желоба.

Необходимо отметить, что в известных загрузочных устройствах с вращающимся поворотным желобом механизм поворота, который используется для изменения наклона канала желоба, должен передавать на вращающийся желоб значительные поворотные моменты. Консольно закрепленный желоб, длина которого может достигать нескольких метров, требует эффективной защиты от износа и воздействия высоких температур и поэтому обычно имеет очень большую массу. При большой массе желоба механизм поворота должен создавать большие поворотные моменты, при передаче которых на вращающийся желоб возникает множество технических проблем, решение которых существенно повышает стоимость загрузочного устройства.

В SU 954422 A описано загрузочное устройство с вращающимся вокруг вертикальной оси ротором и подвешенным к ротору желобом. Описанный в этом документе желоб представляет собой половину полого цилиндра и имеет расположенную на верхнем конце цапфу, ось которой совпадет с осью цилиндра. Цапфа желоба соединена с расположенным на роторе механизмом, который предназначен для поворота желоба вокруг оси цилиндра. Нижняя часть желоба срезана по винтовой линии, половина шага которой равна 35-50% от диаметра верхней части печи, и имеет заостренный конец. Описанный в этом документе желоб представляет собой очень громоздкое устройство, которое фактически непригодно для распределения сыпучего материала в печи по существу по спиральной траектории.

Задача изобретения

В основу настоящего изобретения была положена задача разработать загрузочное устройство, которое позволяло бы распределять сыпучий материал на поверхности печи по существу по спиральной траектории без передачи на вращающийся желоб значительных поворотных моментов.

Поставленная в изобретении задача решается с помощью загрузочного устройства, представленного в п.1 формулы изобретения.

Краткое изложение сущности изобретения

Предлагаемое в настоящем изобретении загрузочное устройство для сыпучего материала содержит установленный на несущей конструкции (раме) ротор по существу с вертикальной осью вращения, первый привод, предназначенный для вращения ротора вокруг по существу вертикальной оси, и подвешенный к ротору желоб, который имеет возможность поворота вместе с ротором. Желоб имеет верхний и нижний концы и канал с наклонной идущей вниз от верхнего конца желоба к его нижнему концу вогнутой скругленной поверхностью, по которой в печь ссыпается загружаемый в нее материал. В предлагаемом в изобретении загрузочном устройстве подвешенный к ротору желоб можно повернуть вокруг его продольной оси, а ширина его вогнутой скругленной поверхности, по которой в печь ссыпается загружаемый в нее материал, уменьшается от верхнего конца желоба к его нижнему концу. В предлагаемом в изобретении загрузочном устройстве простым поворотом желоба вокруг его продольной оси можно изменить положение точки, в которой скользящий по каналу желоба вниз материал ссыпается с желоба. Вращение ротора вокруг вертикальной оси с одновременным изменением угловой ориентации сужающейся поверхности желоба, по которой в печь ссыпается загружаемый в нее материал, путем поворота желоба вокруг его продольной оси обеспечивает возможность распределения сыпучего материала на поверхности печи по существу по спиральной траектории. Необходимо подчеркнуть, что в отличие от поворота консольного желоба вокруг горизонтальной оси подвески поворот консольного желоба вокруг его продольной оси не требует передачи на желоб значительных моментов, поскольку при вращении желоба вокруг его продольной оси положение его центра тяжести по вертикали вообще (или по меньшей мере практически) не меняется.

Желоб предлагаемого в изобретении загрузочного устройства можно повернуть вокруг его продольной оси из первого крайнего углового положения во второе крайнее угловое положение с амплитудой поворота, составляющей предпочтительно менее 180°, более предпочтительно около 90°. Необходимо подчеркнуть, что небольшая амплитуда поворота желоба позволяет использовать для поворота желоба вокруг продольной оси сравнительно простое приводное устройство.

В нижней части желоба граница поверхности, по которой в печь ссыпается загружаемый в нее материал, образована передним концом желоба, а между нижним концом и верхним концом желоба она образована его первым боковым краем, который выполнен таким образом, что когда желоб находится в первом крайнем угловом положении, скользящий вниз по каналу желоба сыпучий материал ссыпается с желоба вниз через его передний конец, а когда желоб находится во втором крайнем угловом положении, скользящий вниз по каналу желоба сыпучий материал ссыпается с желоба вниз через его боковой край вблизи верхнего конца желоба.

Вогнутая скругленная поверхность, по которой в печь ссыпается загружаемый в нее материал, представляет собой цилиндрическую поверхность. Благодаря такой форме поверхности обеспечивается постоянство условий, в которых сыпучий материал скользит вниз по каналу желоба, независимо от угловой ориентации желоба.

В настоящем изобретении предлагается также простое и эффективное решение касательно конструкции подвески желоба к ротору. В выполненном в соответствии с этим решением загрузочном устройстве ротор содержит поворотное опорное кольцо, ось вращения которого расположена под острым углом (α) к вертикальной оси вращения ротора. Верхний конец желоба выполнен в виде трубы, которая в осевом направлении вставляется внутрь опорного кольца и крепится к нему таким образом, что продольная ось желоба по существу совпадает с осью вращения поворотного опорного кольца. В этом варианте крепление расположенной в верхней части желоба трубы к поворотному опорному кольцу в осевом направлении осуществляется с помощью байонетного соединительного устройства, связанного с расположенной в верхней части желоба трубой и опорным кольцом. Необходимо отметить, что использование байонетного соединения обеспечивает возможность легкой сборки и разборки узла крепления желоба к поворотному опорному кольцу ротора.

Обычно загрузочное устройство содержит второй гидравлический или электрический привод, предназначенный для поворота желоба вокруг его продольной оси. Второй привод, который предпочтительно должен быть установлен на роторе, представляет собой привод вращения или линейный привод. В первом варианте загрузочное устройство с гидравлическим приводом имеет вращающееся гидравлическое соединение, предназначенное для соединения расположенного на роторе гидравлического привода с гидравлической системой, смонтированной на неподвижной раме. Во втором варианте выполнения загрузочного устройства с гидравлическим приводом все силовое оборудование гидравлической системы поворота желоба расположено на самом роторе. В этом варианте загрузочное устройство содержит установленный на роторе гидравлический насос с приводной шестерней и зубчатое колесо, закрепленное на неподвижной раме. Приводная шестерня насоса входит в зацепление с неподвижным зубчатым колесом и при вращении ротора вокруг вертикальной оси вращает вал насоса. В первом варианте загрузочное устройство с электрическим приводом содержит токосъемник, через который электрический привод соединяется с неподвижной электрической цепью. Во втором варианте выполнения загрузочного устройства с электрическим приводом генератор электрической энергии и все оборудование электрического привода расположены на самом роторе. В этом варианте загрузочное устройство содержит установленный на роторе генератор с приводной шестерней и закрепленное на неподвижной раме зубчатое колесо. Приводная шестерня генератора входит в зацепление с неподвижным зубчатым колесом и при вращении ротора вокруг вертикальной оси вращает ротор генератора. Необходимо отметить, что второй привод можно также смонтировать на неподвижной раме. В этом случае загрузочное устройство должно иметь, например, дополнительный ротор, который приводится во вращение вторым приводом относительно по существу вертикальной оси, и соединяющий дополнительный ротор с желобом механизм, преобразующий сдвиг углового положения дополнительного ротора и основного ротора в поворот желоба вокруг его продольной оси.

Загружаемый сыпучий материал попадает во вращающийся желоб из закрепленного на роторе и вращающегося вместе с ним вертикального выполненного в виде трубы питателя. Трубчатый питатель имеет верхний конец, через который в него попадает сыпучий материал, и соединенный с верхним трубчатым концом желоба нижний конец, из которого сыпучий материал попадает на верхнюю часть вогнутой скругленной внутренней поверхности желоба. Необходимо отметить, что такое решение обеспечивает возможность загрузки сыпучего материала в желоб по закрытому на всей своей протяженности каналу. Для осуществления этого варианта неподвижная рама ротора должна быть выполнена в виде закрытого корпуса с верхним отверстием в верхней стенке и нижним отверстием в нижней стенке. Вертикальный трубчатый питатель должен быть расположен под верхней стенкой корпуса на одной оси с верхним отверстием, а вращающийся ротор должен иметь перегородку, закрывающую с небольшим кольцевым зазором нижнее отверстие корпуса.

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере предпочтительного варианта его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - схематичное изображение предлагаемого в изобретении загрузочного устройства в вертикальном разрезе,

на фиг.2-4 - виды в сечении верхнего свода шахтной печи, оборудованной предлагаемым в изобретении загрузочным устройством, иллюстрирующие работу загрузочного устройства,

на фиг.5 - изображенный в аксонометрической проекции желоб предлагаемого в изобретении загрузочного устройства и

на фиг.6, 7 - виды в сечении верхнего свода шахтной печи, оборудованной предлагаемым в изобретении загрузочным устройством, в процессе замены желоба.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения

На фиг.1 позицией 10 обозначена шахтная, в частности доменная, печь, оборудованная предлагаемым в настоящем изобретении загрузочным устройством 12. Загрузочное устройство 12 имеет несущую конструкцию, выполненную в виде корпуса 14, нижний открытый конец которого крепится к верхнему фланцу 15 шахтной печи 10. Верхний конец корпуса 14 закрыт верхней стенкой 16 с отверстием 18, расположенным на центральной вертикальной оси 20 печи 10.

Позицией 22 на чертеже обозначен ротор. Ротор вращается в расположенных в корпусе 14 роликовых подшипниках 24 большого диаметра. Подшипники, в которых вращается ротор, расположены между верхним концом ротора 22 и опорным фланцем 26 верхней стенки 16 корпуса, а ось 20' вращения ротора 22 по существу совпадает с центральной вертикальной осью 20 печи 10. В верхней части ротора 22 расположено зубчатое колесо 28. Зубчатое колесо 28 входит в зацепление с шестерней 30, закрепленной на валу двигателя 32, который установлен снаружи на верхней стенке 16 корпуса 14 и вращает ротор 22 вокруг вертикальной оси 20'. Нижняя часть ротора 22 выполнена в виде трубы 34 с расположенной снизу опорной платформой 36 для крепления желоба 38.

Предназначенная для крепления желоба 38 опорная платформа 36 ротора 22 содержит поворотное опорное кольцо 40, ось 42 вращения которого образует острый угол (α) с вертикальной осью 20 вращения ротора 20. Верхний, выполненный в виде трубы конец 44 желоба 38 вставляют внутрь поворотного опорного кольца 40 и неподвижно крепят к нему таким образом, чтобы ось 42 вращения опорного кольца 40 по существу совпадала с продольной осью 42' желоба 38, которая проходит через его центр тяжести. Соединенный таким образом с ротором 22 желоб 38 можно повернуть вокруг его продольной оси 40', не изменяя при этом существенно вертикальное положение его центра тяжести.

Позицией 46 на чертеже обозначен вертикальный, выполненный в виде трубы питатель, по которому загружаемый в печь сыпучий материал попадает в желоб. Трубчатый питатель 46 крепится к ротору 22 и вращается вместе с ним. Трубчатый питатель имеет верхний открытый конец, который расположен под отверстием 18 верхней стенки 16 корпуса, и нижний конец, который соединяется с верхним, выполненным в виде трубы концом 44 желоба 38. К верхней стенке 16 корпуса крепится воронка 48, через которую загружаемый в печь материал ссыпается внутрь вращающегося вместе с ротором трубчатого питателя 46. Необходимо отметить, что опорная платформа 36 ротора 22 выполнена в виде вращающегося цилиндрического кожуха с расположенным внутри него поворотным опорным кольцом 40, который за исключением небольшого зазора 47 между ротором 22 и корпусом 14 целиком закрывает нижнее отверстие корпуса 14. Кольцевой зазор 47, который обеспечивает возможность вращения ротора 22 в корпусе 14, можно при необходимости уплотнить с помощью соответствующего (не показанного на чертеже) уплотнения. Аналогичное (также не показанное на чертеже) уплотнение можно установить между нижним концом трубчатого питателя 46 и верхним, выполненным в виде трубы концом 44 желоба 38, а также между неподвижной воронкой 48 и верхним концом трубчатого питателя 46. Такое решение позволяет достаточно просто защитить все расположенное в корпусе 14 оборудование от воздействия горячих и коррозионных газов, которые могут попасть внутрь корпуса из печи 10.

Необходимо также отметить, что показанный на фиг.1 и 5 желоб 38 образует идущий под углом вниз от верхнего конца желоба 38 к его нижнему концу канал 50 с вогнутой цилиндрической поверхностью 52, по которой в печь ссыпается загружаемый в нее материал. Загружаемый в печь материал попадает из трубчатого питателя 46 на вогнутую цилиндрическую поверхность в верхней части желоба 38. У нижнего конца желоба поверхность 52, по которой в печь ссыпается загружаемый в нее материал, заканчивается передним краем 54. Левая сторона вогнутой цилиндрической поверхности 52 заканчивается первым боковым краем 56, а правая сторона - вторым боковым краем 58. Следует подчеркнуть, что первый боковой край 56 желоба выполнен таким образом, что ширина вогнутой цилиндрической поверхности 52, по которой в печь ссыпается загружаемый в нее материал, постепенно уменьшается от верхнего края желоба 38 к его нижнему краю.

Ниже со ссылкой на фиг.2, 3 и 4, где позицией 60 обозначена загрузочная поверхность шахтной печи 10, рассмотрена работа предлагаемого в настоящем изобретении загрузочного устройства 12. Когда желоб находится в положении, показанном на фиг.2, сыпучий материал 62 ссыпается из желоба 38 через расположенный в его самой нижней точке передний край 54 канала 50 во внешнюю область загрузочной поверхности 60 печи. Затем желоб 38 поворачивают вокруг его центральной продольной оси 40' в направлении стрелки 64 в положение, показанное на фиг.3. После поворота желоба в положение, показанное на фиг.3, первый боковой край 56 внутренней поверхности 52 желоба, по которой в печь ссыпается загружаемый в нее материал, пересекается с потоком ссыпающегося вниз по каналу 50 материала в точке, расположенной рядом с нижним концом желоба 38. В этом положении сыпучий материал 62 высыпается из нижней части канала 50 желоба 38 через нижнюю часть его первого бокового края 56. Ссыпающийся из желоба материал 62 падает вниз ближе к центру загрузочной поверхности 60 печи. Затем путем вращения вокруг центральной продольной оси 40' в направлении стрелки 64 желоб 38 поворачивают в положение, показанное на фиг.4. У желоба 38, повернутого в положение, показанное на фиг.4, первый боковой край 56 внутренней поверхности 52 желоба пересекается с потоком ссыпающегося вниз по каналу 50 материала в точке, расположенной рядом с верхним концом желоба 38. В этом положении сыпучий материал 62 высыпается из верхней части канала 50 желоба 38 через верхнюю часть его первого бокового края 56. Ссыпающийся из желоба материал 62 падает вниз близко к центру загрузочной поверхности 60 печи. На всех фиг.2, 3 и 4 ротор 22 показан в одном и том же положении. В этой связи необходимо еще раз подчеркнуть, что при вращении ротора 22 вокруг вертикальной оси 20' и одновременном изменении углового положения желоба 38 загружаемый в печь сыпучий материал 62, о чем уже говорилось выше, будет распределяться на загрузочной поверхности 60 печи по спиральной траектории. Угловая амплитуда поворота желоба 38 из одного крайнего положения, показанного на фиг.2, в другое крайнее положение, показанное на фиг.4, может быть очень небольшой (в данном случае она составляет около 90°).

Далее следует продолжение описания конструкции предлагаемого в изобретении загрузочного устройства 12, показанного на фиг.1. Поворотное опорное кольцо 40 желоба 38 соединено с расположенным на роторе 22 вторым приводом 70. В варианте, показанном на фиг.1, второй привод 70 представляет собой электрический или гидравлический привод вращения, соединенный с закрепленным на поворотном опорном кольце 40 желоба зубчатым колесом 74 зубчатой передачи 72. Вместо зубчатой передачи 72 для соединения опорного кольца желоба со вторым приводом можно использовать цепную передачу. Необходимо отметить, что при очень небольшой угловой амплитуде поворота опорного кольца 40 для поворота желоба вокруг продольной оси вместо электрического или гидравлического привода вращения можно использовать электрический или гидравлический линейный привод, соединенный с опорным кольцом 40, например, рычажным механизмом.

В варианте, показанном на фиг.1, силовое оборудование, от которого работает привод 70, расположено на роторе 22. Для работы гидравлического привода 70 поворота желоба предназначен расположенный на роторе 22 гидравлический насос 76 с приводом от зубчатой шестерни 78. Шестерня 78, которая входит в зацепление с расположенным в корпусе 14 зубчатым колесом 80, при вращении ротора 22 вокруг вертикальной оси 20 начинает вращаться и приводит во вращение соединенный с ней гидравлический насос 76. Насос 76 соединен с расположенным на роторе 22 гидравлическим аккумулятором 82. Гидравлический аккумулятор 82 соединен с гидравлическим приводом 70 поворота желоба гидравлической схемой 84 с элементами регулирования, которые регулируют поворот желоба 38 вокруг его продольной оси по сигналам, поступающим от центрального блока управления (не показан). В варианте с электрическим приводом 70 в качестве источника энергии используется расположенный на роторе 22 электрический генератор 76 с приводом от зубчатой шестерни 78. Шестерня 78, которая входит в зацепление с расположенным в корпусе 14 зубчатым колесом 80, при вращении ротора 22 вокруг вертикальной оси 20' начинает вращаться и приводит во вращение соединенный с ней ротор генератора 76. Вырабатываемая генератором 76 электрическая энергия аккумулируется в установленном на роторе 22 электрическом аккумуляторе 82. Электрический аккумулятор 82 соединен с электрическим приводом 70 поворота желоба электрической схемой 84 с элементами регулирования, которые регулируют поворот желоба 38 вокруг его продольной оси по сигналам, поступающим от центрального блока управления (не показан). Необходимо отметить, что "расположенные на роторе источники энергии" исключают необходимость использования для соединения привода 70 с источником энергии соответствующих устройств для передачи мощности с неподвижного корпуса на вращающийся ротор и, в частности, различных токосъемников или вращающихся гидравлических соединений.

Еще одним преимуществом предлагаемого в изобретении загрузочного устройства 12 является простота установки и демонтажа желоба 38. Как показано на фиг.1, при установке желоба 38 на место выполненный в виде цилиндрической трубы верхний конец 44 желоба вставляют в осевом направлении в цилиндрическое отверстие поворотного опорного кольца 40. После сборки выполненный в виде трубы верхний конец 44 желоба и поворотное опорное кольцо 40 соединяют друг с другом байонетным соединительным устройством 90, удерживающим верхний конец 44 желоба в опорном кольце 40 ротора. Байонетное соединительное устройство обеспечивает возможность легкого соединения (и отсоединения) желоба 38 и опорного кольца 40 простым поворотом опорного кольца вокруг своей центральной оси 42 с одновременной блокировкой желоба 38 от поворота вокруг его продольной оси 42'. Для крепления желоба к опорному кольцу ротора, кроме байонетного соединения, обычно используют дополнительные клинья или болты, которые повышают надежность крепления желоба к ротору и надежно удерживают собранный с ротором желоб 38 при его повороте вокруг продольной оси 42 во время работы загрузочного устройства.

На фиг.6 и 7 показано каким образом с помощью специального манипулятора 96 через выполненное в своде 94 шахтной печи 10 ремонтное отверстие 92 осуществляется демонтаж и монтаж желоба 38. Необходимо отметить, что манипулятор 96 можно также использовать для блокировки желоба от поворота вокруг его продольной оси 42' при запирании или освобождении байонетного соединения 90 поворотом опорного кольца 40 вокруг его центральной оси 42.

Реферат

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к загрузочным устройствам шахтных, в частности доменных, печей. Загрузочное устройство для сыпучего материала содержит ротор по существу с вертикальной осью вращения, первый привод, предназначенный для вращения ротора, и расположенный на роторе желоб, который вращается вместе с ротором. Ширина внутренней вогнутой скругленной поверхности желоба уменьшается от верхнего конца к нижнему концу желоба таким образом, что поворотом желоба вокруг продольной оси можно менять положение точки, в которой скользящий по каналу желоба вниз сыпучий материал ссыпается с желоба. Использование изобретения обеспечивает распределение сыпучего материала на поверхности печи по спиральной траектории без передачи на вращающийся желоб значительных поворотных моментов. 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула