Загрузочный лоток для сегрегации агломерационной шихты

Полезная модель относится к агломерационному оборудованию и предназначена для использования в составе питателя шихты агломашины.
Известны технические решения, относящиеся к конструкции загрузочного лотка, выявленные из патентных документов Японии: № JP 11211356 «Способ загрузки спекательной тележки материалом для спекания с использованием магнитного поля» и № JP 2958638 «Способ компоновки магнитов на задней стороне наклонного лотка и устройство для сегрегации магнитных материалов с его использованием».
Известные технические решения направлены на создание постоянного магнитного поля, обладающего свойствами равномерности по всей поверхности загрузочного лотка. Загрузочные лотки, решая задачу сегрегации шихты, содержат постоянные магниты, предназначенные для создания магнитного поля оптимальной конфигурации для шихты с заданными свойствами.
Загрузочный лоток из описания № JP 11211356 включает верхний и нижний листы из немагнитного материала, имеющие короткие и длинные стороны, верхняя поверхность верхнего листа предназначена для стекания агломерационной шихты вдоль направления короткой стороны, постоянные магниты с комбинацией намагниченностей расположены рядами в один слой вдоль всей длинной стороны верхнего листа. Конструктивными особенностями известного устройства является выполнение постоянных магнитов в форме прямоугольных полос.
К недостаткам известного устройства относится, в частности, низкая адаптивность к изменяющимся свойствам агломерационной шихты, связанная, например, с количественным содержанием в шихте магнитовосприимчивых компонентов, таких как окалина или возврат. В этом случае необходима переустановка магнитов для изменения намагниченности. Так, для прямоугольного магнита в форме полосы вектор намагниченности имеет два направления - вдоль направления короткой стороны загрузочного лотка и в направлении перпендикулярном поверхности лотка. Следовательно, при необходимости комбинаций (изменения) направления намагниченности магнитов загрузочного лотка, в том числе для сохранения равномерности магнитного поля, форма магнитов в виде полос накладывает ограничения на создание такого магнитного поля.
Выбранный в качестве ближайшего аналога загрузочный лоток из описания № JP 2958638 включает лист из немагнитного материала, имеющий короткую и длинную стороны, верхняя поверхность которого предназначена для стекания агломерационной шихты вдоль направления короткой стороны листа, кроме того, постоянные магниты, расположенные рядами вдоль длинной стороны с комбинацией намагниченности в порядке следования рядов вдоль короткой стороны загрузочного лотка. При этом постоянные магниты уложены минимум в одном футляре, соответствующая поверхность которого вплотную прилегает к нижней поверхности указанного листа. Футляр выполнен в виде жестких хомутов, обращенных к нижней поверхности указанного листа, и крышки, закрывающей магниты со стороны их нижней поверхности. К конструктивным особенностям известного устройства также относятся:
- выполнение постоянных магнитов в форме прямоугольных полос в количестве 4-х таких полос;
- наличие зазоров между нижней поверхностью листа и поверхностью магнитов, обращенной к ней, при этом величина зазора может регулироваться;
- выполнение с возможностью регулирования расстояния между соседними рядами магнитов в направлении короткой стороны лотка;
- использование магнитов различного размера;
- расположением минимум в одном ряду магнитов в два слоя.
Использование известного загрузочного лотка приводит к некоторым недостаткам.
Необходимость варьирования положением магнитов относительно нижней поверхности листа и между собой диктует наличие средств, обеспечивающих изменение зазора и/или расстояния между рядами магнитов. Следовательно, такое устройство характеризуется сложностью, низкой степенью удобства использования из-за необходимости применения средств крепления каждой полосы магнита в заданном месте.
Использование магнитов различного размера приводит к снижению степени унификации используемых магнитов, т.е. усложняет устройство в целом.
Кроме того, выбранному прототипу присуще те же недостатки, что и аналогу из описания № JP 11211356, а именно: при необходимости комбинаций намагниченности магнитов форма магнитов в виде полос накладывает ограничения на создание магнитного поля иной конфигурации.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении степени адаптивности к изменяющимся свойствам сегрегируемой шихты за счет неизменяемости конструкции загрузочного лотка, также в упрощении конструкции и удобстве ее использования.
Поставленная задача решается тем, что в загрузочном лотке для сегрегации агломерационной шихты, включающем верхний лист, имеющий короткую и длинную стороны и на его верхней поверхности - входной и выходной участки для стекания агломерационной шихты, расположенные вдоль направления короткой стороны, также постоянные магниты, расположенные рядами вдоль длинной стороны с комбинацией намагниченности в порядке следования рядов вдоль короткой стороны, при этом постоянные магниты уложены минимум в одном футляре, соответствующая поверхность которого вплотную прилегает к нижней поверхности верхнего листа, новым является то, что он снабжен коробом, в котором верхний лист служит крышкой, при этом футляр установлен внутри короба, постоянные магниты выполнены в форме идентичных по размеру кубов, а схема расположения магнитов имеет вид прямоугольной сетки, при этом смежные боковые грани магнитов в направлении длинной и короткой сторон взаимодействуют с разделительными элементами.
В заявляемой полезной модели разделительные элементы выполнены из упругого материала, например, из резины в виде жгутов.
В заявляемой полезной модели намагниченности постоянных магнитов имеют два направления: вдоль направления короткой стороны лотка и перпендикулярно к поверхности лотка.
Сущность полезной модели поясняется следующим образом.
Выполнение постоянных магнитов в форме кубов (далее в зависимости от контекста используется термин «кубические магниты») снимет ограничения на направленность его сторон при укладывании в футляр в силу универсальности формы и привносит необходимость только в комбинации намагниченностей таких магнитов для создания иной конфигурации магнитного поля, обладающего свойством равномерности.
Использование схемы расположения кубических магнитов в виде прямоугольной сетки приводит к упорядоченному и равномерному заполнению объема футляра и создает условия для создания равномерного магнитного поля определенной конфигурации.
Сочетание известных признаков полезной модели «постоянные магниты, расположенные рядами вдоль длиной стороны с комбинацией намагниченности в порядке следования рядов вдоль короткой стороны» и новых признаков «постоянные магниты выполнены в форме идентичных по размеру кубов, а схема расположения магнитов имеет вид прямоугольной сетки» - указывает на тот факт, что в направлении короткой стороны загрузочного лотка имеются «столбцы» кубических магнитов с комбинацией намагниченностей при сохранении намагниченности соседних магнитов в рядах, идущих вдоль длинной стороны данного лотка. Так, шесть граней каждого магнита в форме куба предопределяют три направления намагниченности (по определению - намагниченность это векторная величина, характеризующая магнитное поле), а именно: вдоль направления короткой и длинной сторон загрузочного лотка и в направлении перпендикулярном его поверхности В то же время, в заявляемом устройстве кубические магниты ориентированы с двумя направлениями намагниченности: вдоль короткой стороны загрузочного лотка и в направлении, перпендикулярном его поверхности. Это обусловлено тем обстоятельством, что в направлении длинной стороны лотка нет необходимости в сегрегировании шихты. Напротив, условие равномерности распределения частиц шихты должно соблюдаться в направлении короткой стороны по ходу стекания шихты.
Таким образом, повышение степени адаптивности загрузочного лотка к изменяющимся свойствам шихты происходит за счет возможности изменения комбинации намагниченности кубических магнитов только в направлении короткой стороны («столбцов» магнитов), при этом соседние магниты в направлении длинной стороны имеют идентичную намагниченность, определяемую изменением намагниченности магнитов в «столбцах».
Ниже рассматриваются другие конструктивные особенности загрузочного лотка.
Взаимодействие боковых граней кубических магнитов с разделителями - резиновыми жгутами - обеспечивают плотность укладки магнитов для сохранения их целостности и магнитных свойств при использовании загрузочного лотка. Для процесса укладки шихты характерны механические вибрации, удары и другие нагрузки, влияющие на потерю намагниченности и состояние самих магнитов. Следовательно, применение упругих резиновых жгутов в качестве разделителей наиболее целесообразно для уменьшения воздействия нагрузок, исходя из свойств данного материала.
Наличие короба с верхним листом в качестве крышки, во-первых, создает удобство установки одного футляра или нескольких футляров; во-вторых, выполняет функцию защитного средства футляра (футляров) с магнитами, которое обладает жесткостью и прочностью.
На основании вышесказанного, предлагаемая полезная модель характеризуется удобством использования при создании равномерного магнитного поля за счет неизменяемости конструкции, которая обусловлена универсальной формой постоянных магнитов, всегда занимающих одно и то же место (при неизменяемом количестве). При этом нет необходимости в дополнительных приспособлениях, обеспечивающих расчетное положение магнитов, равно как и нет необходимости в дополнительных магнитах или в применении магнитов различного размера при одинаковой форме.
Следует отметить, кубические магниты в «столбцах» могут иметь различные магнитные параметры (различную коэрцитивную силу). Однако аспекты, связанные с построением конфигурации постоянного равномерного магнитного поля, не относятся к сущности предлагаемой полезной модели и не приводятся в настоящем описании.
Возможность применения заявляемого устройства поясняется примером и чертежами. На фигуре 1 изображен вид сверху загрузочного лотка с открытым коробом и футлярами; на фигуре 2 - схема расположения постоянных магнитов в столбце с направлениями намагниченностей (при поперечном разрезе).
Загрузочный лоток прямоугольной формы предназначен для использования в наклонном рабочем положении в качестве оборудования питателя шихты, входной и выходной участки данного лотка находятся в направлении стекания (движения) шихты вдоль короткой стороны.
Загрузочный лоток содержит короб 1, в который установлены три футляра 2 с постоянными магнитами 3, выполненными в форме кубов. Размещение магнитов 3 в нескольких футлярах целесообразно с точки зрения упрощения монтажа, сборки и обслуживания конструкции.
Короб 1 содержит верхний 4 и нижний 5 листы, наружные стенки 6 и внутренние стенки 7, создающие возможность размещения трех футляров 2. Верхний лист выполняет функцию крышки, соединенную с нижним листом 4 разъемным соединением, например, винтовым. Верхний лист 4 (крышка) плотно прилегает к поверхности футляра 2.
Схема расположения магнитов 3 имеет вид прямоугольной сетки, простирающейся вдоль всей длинной стороны и - согласно условию о наличии входного и выходного участков - вдоль всей короткой стороны загрузочного лотка. Вдоль короткой стороны лотка порядок следования магнитов соответствует «столбцам», вдоль длинной стороны - «рядам».
Исходя из установленных размеров загрузочного лотка в качестве одного из видов оборудования агломерационного процесса, размеры постоянных магнитов 3 выбраны 50×50×50 мм, оптимальная толщина короба 1 выбрана равной 10 мм, а толщина футляра 2-3 мм.
Короб 1 и футляры 2 выполнены из немагнитного материала (например, нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т).
Кубические магниты укладываются в три футляра 2 с расстоянием между боковыми сторонами магнитов 3 соответственно 30 мм и 20 мм в направлении длиной и короткой сторон. Между боковыми поверхностями магнитов 3 плотно уложены жгуты 8 из резины: сначала в направлении одной стороны, а затем в направлении другой стороны лотка. Толщина резиновых жгутов 8 соответствует расстоянию между боковыми сторонами магнитов 3.
Принимая во внимание размеры загрузочного лотка, в направлении короткой стороны лотка располагается 11 рядов магнитов, в направлении длиной стороны - 49 столбцов магнитов (по 17 столбцов - в крайних футлярах, 15 - в среднем футляре).
Футляры 2 также выполнены со съемными крышками (на чертеже не показаны), обеспечивающие возможность укладывания магнитов 3 и жгутов 8.
Для создания постоянного равномерного магнитного поля в устройстве используются ферритовые магниты с различной величиной коэрцитивной силы и характеристиками намагниченности.
Иллюстрируемые на фигуре 2 направления намагниченностей кубических магнитов 3 в «столбцах» (в направлении короткой стороны) представляют собой возможную комбинацию, учитывающую критерий максимального воздействия магнитного поля на магнитные частицы шихты. При этом намагниченности соседних магнитов 3 в направлении длинной стороны лотка (в «рядах») идентичны. Для создания данной комбинации решалась задача оптимизации, в которой максимизировалась накопленная сумма проекции силы воздействия на магнитные частицы вдоль магнитного лотка.
Удобство пользования конструкцией загрузочного лотка определяется возможностью размещения одного или нескольких футляров 2 в кожухе 1 со съемной верхним листом 4 (крышкой).
Плотное прилегание верхнего листа 4 к поверхности футляров 2 и плотное размещение кубических магнитов 3 в самих футлярах 2 продиктовано необходимостью сохранения целостности магнитов и их магнитных свойств, влияющих на повышение надежности устройства.
При необходимости изменения конфигурации магнитного поля вследствие иных свойств шихты, выполнение постоянных магнитов в форме кубов обеспечивает возможность изменения намагниченностей путем варьирования их ориентацией относительно первоначального положения в футляре (футлярах).
Следует отметить, что полезная модель может быть использована не только для сегрегации шихты с использованием равномерного магнитного поля, но и с применением убывающего/возрастающего магнитного поля относительно направления движения шихты. В этом случае поиск конфигурации магнитного поля происходит целенаправленно путем решения задачи оптимизации.
Предлагаемый загрузочный лоток обладает надежностью, удобством в использовании при необходимости варьирования магнитным полем и адаптивностью с точки зрения неизменяемой конструкции при возможных манипуляциях с магнитами благодаря их универсальной форме.