МНОГОПОДОВАЯ ПЕЧЬ
MULTIPLE-BEDDED FURNACE

Область техники
Данное изобретение в целом относится к многоподовой печи (МПП).
Уровень техники
Многоподовые печи применяются примерно уже в течение ста лет для нагрева или обжига многих типов материалов. Они содержат множество подовых камер, расположенных одна сверху другой. Каждая из этих подовых камер содержит круглый под, поочередно имеющий центральное отверстие для падения материала, или множество периферийных отверстий для падения материала. Вертикально вращающийся вал простирается по центру через все эти расположенные друг над другом подовые камеры и имеет в каждой из них установочный узел гребка. Гребки соединены консольным способом с таким установочным узлом гребка (обычно имеется от двух до четырех гребков на каждую подовую камеру). Каждый гребок содержит множество гребковых зубьев, простирающихся вниз в материал на поде. Когда вертикально вращающийся вал вращается, гребки своими гребковыми зубьями продвигают материал на поде либо по направлению к центральному отверстию для падения, либо по направлению к периферийным отверстиям для падения в поде. Поэтому загружаемый в самую верхнюю подовую камеру материал вынужден медленно продвигаться вниз через все последовательные подовые камеры, толкаемый вращающимися гребками по следующим один за одним подам поочередно от периферии к центру (на поде с центральным отверстием для падения материала) и от центра к периферии (на подах с периферийным отверстием для падения материала). Достигнув самой нижней подовой камеры, обожженный или нагретый материал покидает МПП через выпускное отверстие печи.
В МПП вертикально вращающийся вал, а также гребки являются трубчатыми структурами, которые охлаждаются охлаждающей текучей средой, обычно газовой охлаждающей текучей средой, такой как окружающий воздух (для простоты газовая охлаждающая текучая среда здесь называется «охлаждающий газ», даже если это смесь нескольких газов). Вертикально вращающийся вал включает в себя канал распределения охлаждающего газа для подачи охлаждающего газа к гребкам. От каждого канала распределения охлаждающего газа охлаждающий газ направляется через соединение между гребком и установочным узлом гребка в трубчатую структуру гребка. Поскольку охлаждающая система гребков обычно является закрытой системой, возвращающийся от гребка охлаждающий газ должен направляться через соединение между гребком и установочным узлом гребка в канал отработанного газа в вертикальном вращающемся вале.
Соединение между консольным гребком и вертикальным вращающимся валом должно отвечать нескольким требованиям. Оно должно быть достаточно прочным, чтобы выдерживать не только вес гребка, но также и значительный крутящий момент и сдвигающие усилия, вырабатываемые при прохождении гребковых зубьев через материал на поде. Оно должно быть надежным при рабочих температурах МПП, то есть температурах до 1000°С, и когда гребок подвергается вибрациям. Оно должно быть способно направлять охлаждающий газ к гребку и в обратном направлении с приемлемой потерей давления и без утечек охлаждающего газа в подовую камеру и утечек между потоком подачи и обратным потоком охлаждающего газа. И последнее, но не менее важное то, что оно должно позволять легкую замену гребка, предпочтительно, без необходимости полного охлаждения МПП.
За последние сто лет было описано много разных соединений между консольным гребком и вертикальным вращающимся валом. Например:
Как US 1164130, так и US 1468216 описывают МПП, в которой гребок снабжен трубчатой стороной сцепления, которая плотно входит в предусмотренное в вертикально вращающемся вале гнездо. Трубчатая сторона сцепления гребка является по существу цилиндрическим телом, однако может быть слегка коническим. Чтобы зафиксировать гребок в надлежащем положении, его трубчатая сторона сцепления снабжена запирающим выступом, выполненным с возможностью прохождения через предусмотренную на кромке у входа гнезда канавку и вхождения в зацепление в скошенную внутреннюю грань запирающего буртика или скошенной поверхности, предусмотренной на внутренней стенке гнезда. Трубчатая сторона сцепления гребка вводится в гнездо и затем благодаря повороту на 90° входит в зацепление с запирающим выступом позади запирающего буртика и затягивает трубчатую сторону сцепления гребка в гнездо. На внутренней стенке гнезда предусмотрен стопорный буртик для предотвращения дальнейшего вращательного движения гребка, когда части приведены в надлежащее положение. Такая известная из уровня техники запирающая система может легко ослабнуть во время эксплуатации МПП. Кроме того, поворот на 90° к гребку для его фиксации внутри гнезда является непростой операцией внутри подовой камеры.
FR 620316 описывает МПП, в которой гребок снабжен трубчатой цилиндрической стороной сцепления, которая плотно входит в цилиндрическое гнездо, предусмотренное в установочном узле гребка вертикального вращающегося вала. Согнутая соединительная тяга простирается по всей длине гребка через один из двух наложенных каналов в гребке. Конец соединительной тяги, который выступает несимметрично относительно центра из трубчатой цилиндрической стороны сцепления гребка, несет головку типа «ласточкин хвост» и входит в зацепление с пазом в виде «ласточкина хвоста» на внутренней стенке установочного узла гребка. Конец соединительной тяги выступает в осевом направлении из переднего конца гребка и несет резьбу, на которую наворачивается гайка. Затягивание этой гайки в осевом направлении выдавливает трубчатую цилиндрическую сторону сцепления гребка в цилиндрическое гнездо в установочном узле гребка. Очевидно, что введение в зацепление головки типа «ласточкин хвост» соединительной тяги в паз в виде «ласточкина гнезда» на установочном узле гребка является непростой задачей.
US 1687935 описывает МПП, в которой гребок снабжен трубчатой конической стороной сцепления, входящей в зацепление с крепежным элементом на валу. Трубчатая коническая сторона сцепления имеет два выпуклых цилиндрических опорных участка, расположенных на расстоянии друг от друга. Меньший выпуклый цилиндрический опорный участок, расположенный на переднем конце трубчатой конической стороны сцепления, входит в зацепление с цилиндрической соединительной муфтой трубопровода внутри крепежного элемента. Больший выпуклый цилиндрический опорный участок, расположенный на заднем конце трубчатой конической стороны сцепления, входит в зацепление с цилиндрической соединительной муфтой у входа крепежного элемента. Радиальный стопорный штифт используется для фиксации трубчатого конической стороны сцепления гребка внутри крепежного элемента. При воздействии на гребок вибраций такая запирающая система гребка может легко быть ослаблена. Кроме того, можно легко представить, что будет нелегко установить или демонтировать стопорный штифт, не входя в МПП. Последнее, но не менее важным является то, что крепежный элемент, как описано в US 1687935, наиболее вероятно является слишком громоздким для интеграции в вертикально вращающийся вал нормального размера.
US 3419254 описывает МПП, в которой устанавливающая система для консольных гребков схожа с системой, описанной в US 1687935. Гребок снабжен трубчатой конической стороной сцепления, входящей в зацепление с отверстием на валу. Трубчатая коническая сторона сцепления имеет два выпуклых цилиндрических опорных участка, расположенных на расстоянии друг от друга. Меньший выпуклый цилиндрический опорный участок, расположенный на переднем конце трубчатой конической стороны сцепления, входит в зацепление с отверстием на внутреннем трубчатом элементе вертикального вращающегося вала. Больший выпуклый цилиндрический опорный участок, расположенный на заднем конце трубчатой конической стороны сцепления, входит в зацепление с цилиндрической поверхностью сцепления, окружающей отверстие внутри наружного трубчатого элемента вала. Радиальный стопорный штифт используется для фиксации трубчатой конической муфты гребка внутри вала. При воздействии на гребок вибраций такая запирающая система гребка может быть ослаблена. Кроме того, можно легко представить, что будет нелегко установить или демонтировать стопорный штифт, не входя в МПП. Последнее, но не менее важное то, что интеграция цилиндрических опорных отверстий трубчатой конической стороны сцепления непосредственно во внутренний и наружный трубчатый элемент вертикального вращающегося вала приводит к необходимости значительного местного усиления этого внутреннего и наружного трубчатого элемента и, кроме того, вызывает такие проблемы, которые относятся к газонепроницаемости.
US 1732844 описывает МПП, в которой гребок снабжен трубчатой стороной сцепления, которая плотно входит в предусмотренное на вертикально вращающемся валу большого диаметра гнездо. Вогнутая коническая посадочная поверхность расположена вокруг входа гнезда, а выпуклая коническая ответная поверхность образована буртиком трубчатой стороны сцепления гребка. Трубчатая сторона сцепления зафиксирована в своем гнезде с помощью защелки, которая может быть приведена в действие с внутренней стороны вала, и которая входит в зацепление с буртиком, образованным на трубчатой стороне сцепления гребка. Очевидно, что такая соединительная система гребка возможна только для МПП, имеющей вертикально вращающийся вал большого диаметра, который позволяет фиксировать гребки изнутри вертикального вращающегося вала.
DE 350646 описывает МПП, в которой в качестве охлаждающей текучей среды используется воздух или вода. Гребок снабжен трубчатой стороной сцепления, которая плотно входит в соединительную коробку вертикального вращающегося вала большого диаметра. Соединительная коробка содержит входное отверстие, окруженное первой вогнутой конической посадочной поверхностью, и внутреннюю перегородку со вторым отверстием. Входное отверстие обеспечивает доступ к первой соединительной камере, а отверстие во внутренней перегородке обеспечивает доступ ко второй соединительной камере, которая отделена от первой соединительной камеры внутренней перегородкой. Трубчатая сторона сцепления гребка имеет буртик, образующий выпуклую коническую ответную поверхность, находящуюся на первой вогнутой конической посадочной поверхности, окружающей входное отверстие соединительной коробки. Коническое удлинение трубчатой муфты уплотненно простирается через второе отверстие во вторую соединительную камеру. Коническое продолжение трубчатой муфты несет резьбовой стержень, который уплотненно простирается вовнутрь вала, где он фиксируется с помощью гайки. Очевидно, что такая соединительная система гребка возможна только для МПП, имеющей вертикально вращающийся вал большого диаметра для интеграции в него достаточно большой соединительной коробки, и позволяющей фиксировать гребки изнутри вертикально вращающегося вала.
DE 263939 описывает гребок, установленный на вертикальном вращающемся полому валу. Гребок включает в себя трубчатую структуру из чугуна, которая выполнена для циркуляции через нее охлаждающего газа. Цилиндрическая трубчатая сторона сцепления гребка принимается в цилиндрическом гнезде, расположенном в вертикальном вращающемся полом валу. Поверхность буртика этой стороны сцепления находится на посадочной поверхности, окружающей гнездо на вертикальном валу. Уплотнительное кольцо расположено между поверхностью буртика стороны сцепления и посадочной поверхностью на вертикальном валу. Для фиксации гребка с его стороной сцепления в гнезде предусмотрен зажимной болт, который простирается от стороны сцепления гребка до переднего конца гребка. Этот зажимной болт выступает из стороны сцепления гребка, где он имеет головку болта, которая посредством вращения зажимного болта вокруг своей центральной оси может быть приведена в зацепление с опорной поверхностью на установочном узле гребка и выведена из зацепления. На переднем конце гребка резьбовая муфта навинчивается на резьбовой конец зажимного болта для оказания зажимного усилия на зажимной болт. В альтернативном решении головка болта выполнена в виде винтовой гайки. Следует отметить, что описанное в DE 263939 средство фиксации гребка имеет значительные недостатки. Уже небольшая механическая деформация или перегрев гребка может деформировать, повредить или даже разрушить простирающийся через гребок зажимной болт. Прежде всего, следует отметить, что уже небольшие пластические удлинения зажимного болта, например, вследствие перегрева гребка, уменьшат усилие зажима до нуля. Последним, но не менее важным является то, что будет очень трудно демонтировать гребок, если его зажимной болт даже незначительно был деформирован.
DE 268602 описывает трубчатый гребок, который, как утверждается, преодолевает недостатки раскрытого в DE 263939 гребка. Гребок с цилиндрической стороной сцепления формирует цельную литую трубу с отлитой центральной перегородкой. Последняя отделяет первый канал для охлаждающего газа, текущего к переднему концу гребка, от второго канала для охлаждающего газа, текущего назад к стороне сцепления. Короткий зажимной болт расположен в трубчатом гнезде, выступая в осевом направлении в трубчатую сторону сцепления. Первый конец зажимного болта выступает из стороны сцепления гребка, где он имеет головку болта, которая может посредством вращения зажимного болта вокруг его центральной оси быть приведена в зацепление с опорной поверхностью на установочном узле гребка и выведена из зацепления. Резьбовая муфта навинчивается на резьбовой конец зажимного болта, выступающего из трубчатого гнезда. Эта резьбовая муфта опирается на торцевую поверхность трубчатого гнезда для оказания зажимного усилия на зажимной болт. Средний участок литой перегородки изгибается по всей ее длине для предоставления свободного доступа к резьбовой муфте от переднего конца гребка, так что резьбовая муфта может быть затянута или ослаблена с помощью установленного на штанге ключа. Средство подачи охлаждающего газа содержит отверстие, которое расположено в цилиндрической стенке трубчатого удлинения для взаимодействия с указанным первым каналом. Средство возврата охлаждающего газа содержит отверстие, которое расположено в опорной плите трубчатого удлинения для взаимодействия со вторым каналом.
В современных МПП гребок наиболее часто содержит соединительный патрубок с кольцевым фланцем для соединения с ним гребка. На своей задней части гребок содержит трубчатый корпус сочленения с кольцевым контрфланцем, который сболчивается на кольцевом фланце соединительного патрубка. Такое фланцевое соединение гарантирует высокое механическое сопротивление даже при высоких рабочих температурах МПП и действительно является трудноослабляемым при наличии на гребке вибраций. Однако, существующий гребок с фланцевым соединением вынуждает рабочих проникать внутрь подовой камеры для отделения или обновления фланцевого соединения между гребком и соединительным патрубком. Это естественно требует, чтобы МПП перед сменой гребка была сначала охлаждена.
Техническая проблема
Первой целью рассматриваемого изобретения является обеспечение МПП компактной системой для соединения гребков с вертикально вращающимся валом, которая гарантирует, что гребки надежно фиксируются с вращающимся валом, однако, тем не менее, могут быть легко заменены, и в которой крепежные средства гребка являются относительно хорошо защищенными от механических деформаций и перегрева гребка.
Общее описание изобретения
Данное изобретение предлагает МПП, содержащую вертикально вращающийся полый вал по меньшей мере с одним гребком. Этот по меньшей мере один гребок включает в себя трубчатую структуру для циркуляции через нее охлаждающей текучей среды и сторону сцепления, которая вставлена в расположенное в установочном узле гребка вертикально вращающегося полого вала гнездо. Эта сторона сцепления включает в себя расположенные в нем по меньшей мере один канал подачи охлаждающей текучей среды и по меньшей мере один обратный канал охлаждающей текучей среды. Предусмотрено крепежное средство для закрепления гребка с его стороной сцепления в гнезде. Это крепежное средство включает в себя стяжной болт для прижима корпуса заглушки в гнездо. Зажимной болт выступает из муфтового конца гребка, где он имеет головку болта, которая посредством вращения стяжного болта вокруг своей центральной оси имеет возможность введения в зацепление с опорной поверхностью на установочном узле гребка или выведения из зацепления. Резьбовая муфта навинчивается на резьбовой конец стяжного болта для приложения зажимного усилия на зажимной болт. В соответствие с одним аспектом данного изобретения сторона сцепления образована цельным корпусом заглушки, который соединен с трубчатой структурой гребка и имеет на переднюю часть и заднюю часть. Сквозное отверстие простирается в осевом направлении от передней части до задней части, при этом в корпусе заглушки вокруг сквозного отверстия расположены по меньшей мере один канал подачи охлаждающей текучей среды и по меньшей мере один обратный канал охлаждающей текучей среды. Стяжной болт установлен в сквозном отверстии с возможностью вращения и его резьбовой конец выступает из сквозного растачивания на задней части корпуса заглушки. Резьбовая муфта, которая навинчивается на резьбовой конец, опирается на опорную поверхность на задней части корпуса заглушки для оказания зажимного усилия на зажимной болт. Трубчатая структура гребка содержит опорную трубу гребка, соединенную с задней частью корпуса заглушки, и газовую направляющую трубу, которая расположена внутри опорной трубки гребка и взаимодействует с последней для определения малого кольцеобразного охлаждающего зазора между ними для направления охлаждающего газа от вала к свободному концу гребка. Внутренний участок газовой направляющей трубы образует обратный канал для охлаждающего газа. Средства подачи и возврата текучей среды включают в себя по меньшей мере один канал подачи охлаждающей текучей среды и по меньшей мере один обратный канал охлаждающей текучей среды, расположенные в цельном корпусе заглушки вокруг сквозного растачивания. У задней части цельного корпуса заглушки по меньшей мере один канал подачи охлаждающей текучей среды находится во взаимодействии с малым кольцеобразным охлаждающим зазором и по меньшей мере один обратный канал охлаждающей текучей среды находится во взаимодействии с обратным каналом.
Предпочтительный вариант осуществления головки болта имеет, например, форму головки молотка, задающую поверхность буртика на каждой стороне хвостовика, при этом головка молотка с обеими поверхностями буртика плотно прилегает к опорной поверхности установочного узла гребка. Однако головка болта может, конечно, иметь форму простой скобы, задающей только одну поверхность буртика. Она также может иметь более сложную форму, предполагая, что она все еще способна посредством вращения зажимного болта вокруг его центральной оси быть введенной в зацепление с опорной поверхностью на установочном узле гребка или быть выведенной из зацепления с ним.
Для легкого затягивания или ослабления резьбовой муфты к опорной поверхности на задней части корпуса заглушки и для легкой проверки, что она, например, не ослаблена, фиксирующее средство содержит также установочную трубу, закрепленную первым концом к резьбовой муфте и простирающуюся через весь гребок до свободного конца последнего, где ее второй конец служит опорой для соединительной головки для присоединения к ней приводной шпонки для передачи через приводную трубу крутящего момента на резьбовую муфту. Альтернативно, соединительная головка для присоединения к ней приводной шпонки может быть непосредственно соединена с резьбовой муфтой, то есть без постоянно соединенной с резьбовой муфтой приводной трубы. Однако это альтернативное решение может сделать более трудным соединение приводной шпонки с муфтой и проверку того, что резьбовая муфта достаточна затянута.
Предпочтительно, зажимной болт соединен с установочной трубой, простирающейся через весь гребок до свободного конца последнего. Установочная труба позволяет легко устанавливать зажимной болт, удерживать последний на месте, когда на резьбовую муфту прилагается крутящий момент, и проверять угловое положение головки болта. Предпочтительно, установочная труба является соосной с приводной трубой и установлена с возможностью вращения внутри нее, то есть она не занимает дополнительного места внутри трубчатой структуры гребка.
Трубчатая структура гребка обычно включает в себя опорную трубу гребка, при этом корпус заглушки соединен с одним концом опорной трубы гребка, а ее другой конец закрыт крышкой. Далее, приводная труба простирается в осевом направлении через опорную трубу гребка, и ее свободный конец установлен с уплотнением с возможностью вращения в сквозном отверстии крышки. Такая компоновка позволяет, например, визуально проверить положение соединительной головки приводной и установочной трубы без утечек газа через переднюю часть гребка.
Вместо трубчатой стороны сцепления, как во всех известных из уровня техники гребках, гребок имеет цельный корпус заглушки, который, предпочтительно, является литым корпусом, прикрепленным к трубчатой структуре гребка, при этом отверстие, в котором установлен цилиндрический участок корпуса, и по меньшей мере один канал подачи охлаждающей текучей среды и по меньшей мере один обратный канал охлаждающей текучей среды предусмотрены в цельном корпусе заглушки (содержащем прямые сквозные отверстия и сложные отверстия) в виде рассверленных отверстий. Следует отметить, что такой корпус заглушки, который может быть изготовлен без необходимости использования сложных литейных форм, является особо компактным, прочным и надежным соединительным средством для соединения гребка с вертикально вращающимся валом.
В предпочтительном варианте осуществления МПП гнездо имеет выполненную в нем первую или внутреннюю вогнутую коническую посадочную поверхность, расположенную вблизи от его нижней поверхности, и вогнутую цилиндрическую направляющую поверхность, расположенную ближе к входному отверстию гнезда, а корпус заглушки имеет выполненную на нем первую выпуклую коническую ответную поверхность и выпуклую цилиндрическую направляющую поверхность, взаимодействующую с вогнутой конической посадочной поверхностью и соответственно вогнутой цилиндрической направляющей поверхностью в гнезде. Более конкретно, цилиндрические направляющие поверхности взаимодействуют друг с другом для направления корпуса заглушки гребка в осевом направлении в положение и из положения, в котором корпус заглушки своей первой выпуклой конической ответной поверхностью находится на первой вогнутой конической посадочной поверхности. Понятно, что осевая направляющая, предусмотренная двумя цилиндрическими направляющими поверхностями, значительно снижает риск повреждения корпуса заглушки или гнезда во время окончательной операции соединения. Когда корпус заглушки находится в своем гнезде, его первая коническая ответная поверхность взаимодействует с первой вогнутой конической посадочной поверхностью и обеспечивает первую уплотняющую функцию между корпусом заглушки и гнездом вблизи дна гнезда. Эта первая уплотняющая функция позволяет, например, обеспечить подключение охлаждающего газа на передней части корпуса заглушки.
Преимущественно, гнездо имеет выполненную на нем вторую или наружную вогнутую коническую посадочную поверхность, при этом вогнутая цилиндрическая направляющая поверхность расположена между первой вогнутой конической посадочной поверхностью и второй вогнутой конической посадочной поверхностью. Корпус заглушки имеет выполненную на нем вторую выпуклую коническую ответную поверхность, при этом выпуклая цилиндрическая направляющая поверхность расположена между первой выпуклой конической ответной поверхностью и второй выпуклой конической ответной поверхностью. Во время введения корпуса заглушки в гнездо наружная вогнутая коническая посадочная поверхность сначала направляет корпус заглушки в осевое совмещение с цилиндрической направляющей поверхностью. Когда корпус заглушки находится в своем гнезде, его вторая выпуклая коническая ответная поверхность взаимодействует со второй вогнутой конической посадочной поверхностью и обеспечивает вторую уплотнительную функцию между корпусом заглушки и гнездом вблизи входа в гнездо. Эта вторая уплотнительная функция позволяет, например, обеспечить герметичное соединение охлаждающего газа в цилиндрических направляющих поверхностях.
Поэтому с помощью описанной в предыдущем абзаце конфигурации по меньшей мере один канал охлаждающего газа преимущественно расположен в установочном узле гребка, который имеет отверстие в вогнутой цилиндрической направляющей поверхности, и по меньшей мере один канал охлаждающего газа также расположен в корпусе заглушки гребка, который имеет отверстие в выпуклой цилиндрической направляющей поверхности, при этом отверстия перекрываются, при установке корпуса заглушки на своих местах в гнезде.
Установочный узел гребка содержит преимущественно имеющий форму кольца, изготовленный из жаропрочной стали литой корпус, при этом гнезда расположены радиально в имеющем форму кольца литом корпусе. Понятно, что такой установочный узел гребка является особо компактным, прочным и надежным соединительным средством для соединения гребка с вертикально вращающимся валом.
Предпочтительно, вал включает в себя опорную структуру, состоящую из установочных узлов гребка и промежуточных опорных труб, которые установлены в качестве несущих элементов между описанными в предыдущем абзаце установочными узлами гребка. Предпочтительно, установочные узлы гребка и промежуточные опорные трубы смонтированы с помощью сварки. Понятно, что такой вал может быть легко изготовлен при относительно низких затратах с помощью стандартных элементов. Однако он обеспечивает прочную, долговременную опорную структуру, которая имеет очень хорошее сопротивление по отношению к температуре и веществам, вызывающим коррозию в подовой камере.
По меньшей мере один участок вала, простирающийся между двумя смежными подовыми камерами, содержит промежуточную опорную трубу, закрепленную между двумя установочными узлами гребка для образования наружной оболочки, промежуточную газовую направляющую рубашку, расположенную внутри промежуточной опорной трубы так, чтобы ограничивать между ними кольцеобразный главный канал подачи охлаждающего газа, и внутреннюю направляющую газовую рубашку, расположенную внутри промежуточной опорной трубы так, чтобы ограничивать между ними кольцеобразный главный канал распределения охлаждающего газа, при этом внутренняя газовая направляющая рубашка задает также наружную стенку центрального отводящего канала. Такая секция вала с тремя концентрическими проходами для охлаждающего газа гарантирует отличное охлаждение наружной стенки участка вала, то есть несущей промежуточной опорной трубы. Последняя образует наружную стенку главного канала подачи охлаждающего газа, через который направляется весь поток подачи охлаждающего газа до того, как он будет распределен на гребках.
Установочный узел гребка предпочтительно содержит имеющий форму кольца литой корпус, включающий в себя по меньшей мере одно из гнезд для приема в него корпуса заглушки гребка, центральный проход, образующий центральный отводящий канал для охлаждающего газа внутри установочного узла гребка, первые вторичные проходы, расположенные в первом кольцевом участке литого корпуса так, чтобы обеспечить газовые проходы для охлаждающего газа, протекающего через кольцеобразный основной канал распределения охлаждающего газа, вторые вторичные проходы, расположенные во втором кольцевом участке литого корпуса так, чтобы обеспечить газовые проходы для охлаждающего газа, протекающего через кольцеобразный основной канал подачи охлаждающего газа, первое канальное средство, расположенное в литом корпусе так, чтобы соединять кольцеобразный основной канал подачи охлаждающего газа с выходным газовым отверстием внутри по меньшей мере одного гнезда, и второе канальное средство, расположенное в литом корпусе так, чтобы соединять газового впускное отверстие внутри по меньшей мере одного гнезда с центральным проходом. Предпочтительно, первое канальное средство содержит по меньшей мере одно наклонное отверстие, простирающееся через имеющий форму кольца литой корпус от участка второго кольца в ограничивающую гнездо боковую поверхность. Второе канальное средство предпочтительно содержит сквозное отверстие в осевом продолжении гнезда. Этот вариант осуществления установочного узла гребка объединяет распределение падения низкого давления охлаждающего газа в валу и жесткое крепление гребка на валу с очень компактной и экономичной конструкцией. С помощью своих интегрированных газовых проходов он значительно добавляет к тому факту, что вертикально вращающийся вал, который включает в себя расположенные в нем три соосных охлаждающих канала, могут быть изготовлены с помощью очень небольшого количества стандартизированных элементов. Также это значительно способствует обеспечению прочной, долговременной опорной структуры вала с очень хорошим сопротивлением по отношению к температуре и средствам, вызывающим коррозию в подовых камерах.
Предпочтительно, на опорной трубе гребка расположен слой микропористой теплоизоляции, а микропористую теплоизоляцию покрывает металлическая защитная рубашка. В этой конфигурации металлические зубья гребка предпочтительно непосредственно приварены к металлической защитной рубашке, при этом между опорной трубой гребка и металлической защитной рубашкой расположено средство предотвращения вращения.
Краткое описание чертежей
Дальнейшие подробности и преимущества данного изобретения станут понятными из следующего подробного описания предпочтительного, но не ограничивающего варианта осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
Фиг.1 трехмерный вид многоподовой печи согласно изобретению с частичным разрезом:
Фиг.2 схематическая диаграмма, показывающая поток охлаждающего газа через вращающийся полый вал и гребки;
Фиг.3 разрез через вращающийся полый вал, показанный в трехмерном виде;
Фиг.4 трехмерный вид установочного узла гребка с четырьмя закрепленными на нем гребками;
Фиг.5 первый разрез через гнездо в установочном узле гребка со вставленным в него корпусом заглушки гребка (разрез представлен в трехмерном виде);
Фиг.6 второй разрез через гнездо в установочном узле гребка со вставленным в него корпусом заглушки гребка (разрез представлен в трехмерном виде);
Фиг.7 разрез через свободный конец гребка (разрез представлен в трехмерном виде).
Описание предпочтительных вариантов осуществления
Фиг.1 показывает многоподовую или обжиговую печь 10. Как конструкция, так и режим работы такой многоподовой печи (МПП) известны в области техники и поэтому описаны в этом документе, если они важны для иллюстрации заявленных в этом документе изобретений.
1
2
3
8
1
2
2
1
Как показано на фиг.1, МПП является по существу печью, включающей в себя несколько подовых камер 12, расположенных одна на вершине другой. Показанная на фиг.1 МПП включает в себя, например, восемь подовых камер, обозначенных 12, 12, 12…12. Каждая подовая камера 12 включает в себя по существу круглый под 14 (смотри, например, 14, 14). Эти поды 14 поочередно имеют либо несколько предназначенных для падения материала периферийных отверстий 16 вдоль своей наружной периферии, такой как, например, под 14, либо предназначенное для падения материала центральное отверстие 18, такое как, например, под 14.
2
1
Ссылочная позиция 20 обозначает вертикально вращающийся полый вал, расположенный соосно с центральной осью 21 печи 10. Этот вал 20 проходит через все подовые камеры 12, при этом под без центрального отверстия 18 для падения материала, такой как, например, под 14 на фиг.1, имеет центральное проходное отверстие 22 для вала, которое позволяет валу 20 свободно простираться через него. В поде с центральным отверстием 18 для падения материала, таком как, например, 14 на фиг.1, вал 20 простирается через центральное отверстие 18 для падения материала. В этом контексте следует отметить, что центральное отверстие 18 для падения материала имеет намного больший диаметр, чем вал 20, так что центральное отверстие 18 для падения материала в действительности является кольцеобразным отверстием вокруг вала 20.
Оба конца вала 20 содержат конец вала с шейкой, вращательно удерживаемой в опоре (не показано на фиг.1). Вращение вала 20 вокруг его центральной оси 21 осуществляется с помощью узла привода (не показан на фиг.1). Поскольку узел привода для вала 20, а также опоры вала известны из уровня техники и не являются более существенными для понимания заявленных в этом документе изобретений, более подробно они описываться далее не будут.
2
2
1
На фиг.1 также показан гребок 26, который прикреплен в подовой камере 12 к установочному узлу 28 гребка на вале 20. Такой установочный узел 28 гребка установлен преимущественно в каждой подовой камере 12, при этом он обычно служит опорой более чем одному гребку 26. В большинстве МПП такой установочный узел 28 гребка обычно служит опорой четырем гребкам 26, при этом угол между двумя последовательными гребками составляет 90°. Каждый гребок 26 включает в себя множество зубьев 30 гребка. Эти зубья 30 гребка выполнены и расположены так, чтобы при вращении вала 20 перемещать материал на поде либо по направлению к центру, либо по направлению к периферии. В подовой камере с периферийным отверстием 16 для падения материала в его поде 14, такой как, например, подовой камере 12, эти зубья 30 гребка выполнены и расположены так, чтобы при вращении вала 20 перемещать материал на поде 14 по направлению к периферийным отверстиям 16 для падения материала. Однако в подовой камере с центральным отверстием 18 для падения материала в своем поде 14, такой как, например, подовой камере 12, эти зубья 30 гребка спроектированы и расположены так, чтобы при вращении вала 20 перемещать материал на поде 14 в том же направлении по направлению к центральному отверстию 18 для падения материала.
1
1
1
1
1
2
2
1
8
Далее приводится краткое описание потока материала через МПП 10. Для того чтобы нагреть или обжечь материал внутри МПП 10, этот материал выгружается из конвейерной системы (не показана) через загрузочные отверстия 32 печи в самую верхнюю подовую камеру 12 МПП. В этой камере 12 материал падает на под 14, который имеет центральное отверстие 18 для падения материала. Поскольку вал 20 непрерывно вращается, четыре гребка 26 в подовой камере 12 подталкивают материал своими зубьями 30 гребка по поду 14 по направлению и в его центральное отверстие 18 для падения материала. Через это отверстие материал падает на под 14 следующей подовой камеры 122. Здесь гребки 26 подталкивают материал своими зубьями 30 гребка по поду 14 по направлению и в его периферийное отверстие 16 для падения материала. Через это отверстие материал падает на следующий под (не показан на фиг.1), который снова имеет центральное отверстие 18 для падения материала. Таким образом материал, поступающий в МПП через загрузочное отверстие 32 печи, посредством вращения гребка 26 проходит через все восемь подов 14…14. Достигнув самой нижней подовой камеры 128, обожженный или нагретый материал окончательно покидает МПП 10 через разгрузочное отверстие 34 печи.
Как известно из уровня техники, как вал 20, так и гребки 26 имеют внутренние каналы, через которые циркулирует газообразная охлаждающая текучая среда, обычно сжатый воздух, который далее с целью простоты будет именоваться «охлаждающий газ». Целью этого охлаждающего газа является защита вала 20 и гребков от повреждений вследствие повышенных температур в подовых камерах 12. Действительно, в подовых камерах 12 температура окружающей среды может быть выше 1000°С.
1
8
1
8
1
8
1
8
Блок-схема на фиг.2 дает схематический обзор новой и особо предпочтительной системы 40 охлаждающего газа для вала 20 и гребка 26. Большой пунктирный прямоугольник 10 схематично представляет МПП 10 с его восемью подовыми камерами 12…12. Схематичное изображение вращающегося полого вала 20 показывает протоки охлаждающего газа внутри вала 20. Ссылочные позиции 26'…26' обозначают в каждой подовой камере 12…12 схематичное изображение охлаждающей системы, расположенной в соответствующей подовой камере гребка. Маленькие пунктирные прямоугольники 28…28 являются схематичными изображениями установочных узлов гребка на валу 20.
8
1
Ссылочная позиция 42 на фиг.2 обозначает источник подачи охлаждающего газа, например, нагнетающий окружающий воздух вентилятор. Как известно из уровня техники, вентилятор 42 соединен с помощью нижнего питающего трубопровода 46' охлаждающего газа с нижним впускным отверстием 44' охлаждающего газа вала 20. Это нижнее впускное отверстие 44' расположено снаружи печи 10 под самой нижней подовой камерой 12. Однако в МПП на Фиг.2 вентилятор 42 с помощью верхнего питающего трубопровода 46” охлаждающего газа также соединен с верхним впускным отверстием 44” охлаждающего газа вала 20. Это верхнее впускное отверстие 44” охлаждающего газа расположено снаружи печи 10 над самой верхней подовой камерой 12. Следовательно, интенсивность подачи газа от вентилятора 42 разделяется между нижним впускным отверстием 44' охлаждающего газа, через которое газ должен быть подан к нижней половине вала 20, и верхним впускным отверстием 44”, через которое газ должен быть подан к верхней половине вала 20. Осталось отметить, что поскольку вал 20 является вращающимся валом, оба впускные отверстия 44' и 44” охлаждающего газа должны быть вращающимися соединениями. Поскольку такие вращающиеся соединения известны в уровне техники и поскольку их конструкция далее не является важной для понимания заявленных в данном документе изобретений, конструкция верхнего и нижнего отверстий 44' и 44” охлаждающего газа более подробно далее описываться не будет.
Вал 20 включает в себя три концентрических канала охлаждающего газа внутри наружной оболочки 50. Самым крайним каналом является кольцеобразный основной канал 52 подачи охлаждающего газа в непосредственном контакте с наружной оболочкой 50 вала 20. Этот кольцеобразный основной канал 52 подачи окружает кольцеобразный основной канал 54 распределения, который в конечном счете окружает центральный отводящий канал 56.
4
5
8
8
1
Следует отметить, что между подовыми камерами 12 и 12, то есть приблизительно в середине вала 20, перегородка, такая как, например, разделительный фланец 58, разделяет кольцеобразный основной канал 52 подачи и кольцеобразный основной канал 54 распределения на нижнюю половину и верхнюю половину. Однако это разделение не затрагивает центральный отводящий канал 56, который простирается от самой нижней подовой камеры 12 через все подовые камеры от 12 до 12 до вершины вала 20. Если необходимо в дальнейшем показать различие между нижней и верхней половиной кольцеобразного основного канала 52 подачи, соответственно между нижней и верхней половиной кольцеобразного основного канала 54 распределения, нижняя часть будет обозначена надстрочным индексом (') и верхняя половина обозначена верхним индексом (“).
8
5
4
8
5
Нижнее впускное отверстие 44' охлаждающего газа непосредственно соединено с нижней половиной 52' кольцеобразного основного канала 52 подачи. Охлаждающий газ, подаваемый к впускному отверстию 44' охлаждающего газа, последовательно поступает под самой нижней подовой камерой 12 в нижний кольцеобразный основной канал 52' подачи и затем направляется через последний к разделительному фланцу 58 между подовыми камерами 12 и 12, при этом интенсивность подачи охлаждающего газа остается неизменной по всей длине нижнего кольцеобразного основного канала 52' подачи. Эта постоянная интенсивность подачи охлаждающего газа по всей длине нижнего кольцеобразного основного канала 52' подачи гарантирует, что наружная оболочка 50 вала 20 эффективно охлаждается в четырех нижних подовых камерах 12…12.
5
8
5
8
5
8
5
8
5
8
5
8
5
5
6
8
Сразу под разделительным фланцем 58 имеется нижний проход 60' охлаждающего газа между нижним кольцеобразным основным каналом 52' подачи и нижним кольцеобразным основным каналом 54' распределения. Через этот нижний проход 60' охлаждающего газа охлаждающий газ поступает в нижний кольцеобразный канал 54' распределения. По меньшей мере через один канал 62…62 в ее установочном узле 28…28 гребка каждая охлаждающая система 26'…26' гребка в нижней части МПП 10 находится в прямой связи с нижним кольцеобразным основным каналом 54' распределения. Через по меньшей мере один отводящий канал 64…64 охлаждающего газа в ее установочном узле 28…28 гребка каждая охлаждающая система 26'…26'в нижней части МПП 10 находится также в непосредственной связи с центральным отводящим каналом 56. Следовательно, в установочном узле 28гребка вторичный поток охлаждающего газа ответвляется от главного потока охлаждающего газа в нижний основной канал 54' распределения и изменяет направление через охлаждающую систему 26' для последующей откачки непосредственно в центральный отводящий канал 56. В установочном узле 28гребка другая часть газового потока в кольцеобразном основном канале 54' распределения проходит через охлаждающую систему 26' гребка и после этого также откачивается в центральный отводящий канал 56.
1
4
5
1
4
Проточная система в верхней половине вала 20 очень схожа с вышеописанной проточной системой. Верхнее впускное отверстие 44” непосредственно соединено с верхней половиной 52” кольцеобразного основного канала 52 подачи. Охлаждающий газа, подаваемый в верхнее впускное отверстие 44” охлаждающего газа, соответственно поступает в верхний кольцеобразный основной канал 52” подачи над самой верхней подовой камерой 12 и затем направляется через самую нижнюю к разделительному фланцу 58 между подовыми камерами 12 и 12, при этом интенсивность подачи охлаждающего газа остается неизменной по всей длине верхнего кольцеобразного основного канала 52' подачи. Эта постоянная интенсивность подачи охлаждающего газа по всей длине верхнего кольцеобразного основного канала 52' подачи гарантирует, что наружная оболочка 50 вала 20 эффективно охлаждается в четырех верхних подовых камерах 12…12.
4
1
4
1
4
3
3
1
1
Сразу над разделительным фланцем 58 имеется верхний проход 60” охлаждающего газа между верхним основным каналом 52” подачи и верхним кольцеобразным основным каналом 54” распределения. Через этот верхний проход 60” охлаждающий газ поступает в верхний основной канал 54” распределения. Соединение каждой системы охлаждения 26'…26' гребка в верхней части печи 10 с верхним основным каналом 54” распределения и центральным отводящим каналом 56 происходит, как описано выше для охлаждающих систем 26'…26' гребка в нижней половине. Следовательно, в установочном узле 284 гребка вторичный поток охлаждающего газа ответвляется от основного потока охлаждающего газа в верхнем основном канале 54” распределения и изменяет направление через охлаждающую систему 26' для того, чтобы после этого быть откаченной непосредственно в центральный отводящий канал 56. В установочном узле 28 гребка другая часть газового потока в верхнем основном канале 54” распределения проходит через охлаждающую систему 26' гребка и после этого также откачивается в центральный отводящий канал 56. Наконец, в самом верхнем установочном узле 28 гребка весь остающийся газовый поток в верхнем основном канале 54” распределения проходит через охлаждающую систему 26' гребка и после этого откачивается в центральный отводящий канал 56. Из центрального отводящего канала 56 поток отработанного газа откачивается либо непосредственно в атмосферу, либо откачивается посредством вращающегося соединения в трубу для управляемой откачки газа (не показана).
На фиг.3 показан особо предпочтительный вариант осуществления вращающегося полого вала 20 печи. На фиг.3 показан более подробно продольный разрез через центральную часть вала 20. Эта центральная часть включает в себя вышеупомянутый разделительный фланец 58, который разделяет кольцеобразный основной канал 52 подачи и кольцеобразный основной канал 54 распределения на нижнюю половину 52', 54' и верхнюю половину 52”, 54”.
Наружная оболочка 50 вала в основном состоит из промежуточных опорных труб 68, соединенных посредством установочного узла 28 гребка. Такой установочный узел 28 гребка содержит имеющий форму кольца литой корпус 70, изготовленный из огнеупорной стали. Промежуточные опорные трубы 68 представляют собой толстостенные трубы из нержавеющей стали, устанавливаемые между соседними узлами 28 крепления гребков. Выбор размеров ведется с учетом того, что эти детали являются элементами несущей конструкции. Промежуточные опорные трубы 68, соединенные посредством массивных установочных узлов 28 гребка, образуют несущую конструкцию вала 20, который является опорой для гребков 26 и позволяет поглощать значительные крутящие моменты, когда гребки 26 толкают материал по подам 14. Далее следует отметить, что в отличие от валов из известного уровня техники, описанная в данном документе наружная оболочка 50 является, предпочтительно, сварной структурой, то есть концы промежуточных опорных труб 68 приварены к фиксирующим узлам 28 гребка, а не зафланцованы на них.
4
5
3
4
3
4
1
2
1
3
1
2
1
2
1
2
1
2
1
4
2
3
1
2
1
2
1
2
Как пояснено выше, простирающийся между смежными подовыми камерами 12 и 12 участок вала (то есть центральный участок вала) является несколько особенным, так как он содержит разделительный фланец 58, а также охлаждающие проходы 60', 60” между кольцеобразным основным каналом 52 подачи и кольцеобразным основным каналом 54 распределения. Перед описанием этого особенного центрального участка вала также со ссылкой на фиг.3 будет описан «нормальный» участок вала. Такой «нормальный» участок вала, простирающийся между двумя другими смежными подовыми камерами, например подовыми камерами 12 и 12, содержит промежуточную опорную трубу 68, вваренную между двумя установочными узлами 28 и 28 гребка для образования наружной оболочки 50 вала 20. Промежуточная опорная труба 68 также ограничивает кольцеобразный основной канал 52 подачи наружу, что гарантирует очень хорошее охлаждение промежуточной опорной трубы 68. Промежуточная газовая направляющая рубашка 72 расположена внутри промежуточной опорной трубы 68, так чтобы ограничивать кольцеобразный основной канал 52 подачи вовнутрь и кольцеобразный основной канал 54 распределения наружу. Внутренняя газовая направляющая рубашка 72 содержит первый участок 72 трубы и второй участок 72 трубы. Первый участок 72 трубы одним концом приварен к установочному узлу 28 (не показан на фиг.3). Первый участок 72 трубы и второй участок 72 трубы имеют противоположные свободные концы, которые расположены напротив друг друга. Уплотняющая муфта 76 прикреплена к свободному концу первого участка 72 трубы и с уплотнением входит в зацепление со свободным концом второго участка 72 трубы, одновременно допуская относительное перемещение участков 72 и 72 трубы в осевом направлении. Следовательно, в промежуточной газовой направляющей рубашке 72 образован компенсационный стык. Этот компенсационный стык позволяет компенсировать различия в тепловом расширении промежуточной опорной трубы 68 и промежуточной газовой направляющей рубашки 72, так как последняя остается в основном холоднее, чем промежуточная опорная труба 68. Внутренняя газовая направляющая рубашка 74 подобным образом содержит первый участок 74 трубы и второй участок 74 трубы. Первый участок 74 трубы одним концом приварен к установочному узлу 28. Второй участок 74 трубы подобным образом одним концом приварен к установочному узлу 28 (не показано на фиг.3). Первый участок 74 трубы и второй участок 74 трубы имеют противоположные свободные концы, которые расположены напротив друг друга. Уплотняющая муфта 78 прикреплена к свободному концу первого участка 74 трубы и с уплотнением входит в зацепление со свободным концом второго участка 74 трубы, допуская относительное перемещение обоих участков 74 и 74 трубы в осевом направлении. Следовательно, во внутренней газовой направляющей рубашке 74 образован компенсационный стык. Этот компенсационный стык позволяет компенсировать различия в тепловом расширении промежуточной опорной трубы 68 и внутренней газовой направляющей рубашки 74, которая остается в основном холоднее, чем промежуточная опорная труба 68. Кроме того, следует обратить внимание, что решение с двумя уплотняющими муфтами 76, 78 делает сборку участков вала посредством сварки намного легче.
4
5
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
3
4
1
2
3
4
1
4
2
1
3
1
4
3
1
2
3
4
Как видно на фиг.3, участок вала, простирающийся между смежными подовыми камерами 12 и 12, отличается от «нормального» участка, описанного с помощью нескольких признаков в предшествующем разделе. Промежуточная опорная труба 68 состоит, например, из двух половин 68 и 68, которые собираются на уровне разделительного гребка 58 (в действительности каждая половина 68 и 68 трубы включает в себя конечный кольцевой фланец 58 и 68 и оба кольцевых фланца 58 и 58 сварены вместе). Промежуточная рубашка 72' просто состоит из двух участков 72' и 72' трубы, при этом первый конец каждого участка 72' и 72' приварен к одному из обоих установочных узлов 28 и 28 гребка, а второй конец является свободным концом, находящимся на расстоянии от разделительного фланца 58 для задания газовых проходов 60' и 60” между нижним кольцеобразным основным каналом 52' подачи и нижним кольцеобразным основным каналом 54' распределения, соответственно верхним кольцеобразным основным каналом 52” подачи и верхним кольцеобразным основным каналом 54” распределения. Внутренняя рубашка 74' состоит из четырех участков 74', 74', 74', 74', при этом первый участок 74' трубы одним концом сварен с установочным узлом 28 гребка, второй участок 74' трубы одним концом сварен с фланцем 58, третий участок 74' трубы одним концом сварен с фланцем 58, а четвертый участок 74' трубы одним концом сварен с установочным узлом 28 гребка. Первая уплотняющая муфта 80 обеспечивает уплотнительное соединение и осевой компенсационный стык между противоположными свободными концами первого участка 74' трубы и второго участка 74' трубы. Вторая уплотняющая муфта 82 обеспечивает уплотнительное соединение и осевой компенсационный стык между противоположными свободными концами третьего участка 74' трубы и четвертого участка 74' трубы. Уплотняющие муфты 80 и 82 работают просто в качестве уплотняющих муфт 76 и 78 и делают сборку центрального участка вала намного легче.
Для осуществления теплозащиты вала 20 последний, предпочтительно, покрыт теплоизоляцией (не показана). Такая изоляция вала 20 является, предпочтительно, многослойной изоляцией, включающей в себя, например, внутренний огнеупорный слой из микропористого материала, более толстый промежуточный огнеупорный слой из изолирующего литейного материала и еще более толстый наружный огнеупорный слой из плотного огнеупорного материала.
Предпочтительный вариант осуществления установочного узла 28 гребка теперь описывается со ссылкой на фиг.3 и фиг.4. Как уже сказано выше, установочный узел 28 гребка содержит имеющий форму кольца литой корпус 70, изготовленный из жаропрочной стали. Центральный проход 90 в этом имеющем форму кольца корпусе 70 образует центральный отводящий канал 56 для охлаждающего газа внутри установочного узла 28 гребка. Первые вторичные проходы 92 расположены в первом кольцевом участке 94 кольцевидного корпуса 70 вокруг центрального прохода 90, так чтобы обеспечивать газовые проходы для охлаждающего газа, протекающего через кольцеобразный основной канал 54 распределения. Вторые вторичные проходы 96 расположены во втором кольцевом участке 98 кольцевидного корпуса 70 вокруг первого кольцевого участка 94, так чтобы обеспечивать газовые проходы для охлаждающего газа, протекающего через кольцеобразный основной канал 52 подачи. Помимо этого, для каждого гребка 26, подлежащего соединению с установочным узлом 28 гребка, имеющий форму кольца корпус 70 включает в себя гнездо 100, то есть полость, простирающуюся радиально в имеющий форму кольца корпус 70 между вышеупомянутыми первыми и вторыми вторичными проходами 92 и 96. Установочный узел 28 гребка включает в себя четыре гнезда 100, при этом угол между центральной осью двух последовательных гнезд равен 90°. Наклонные отверстия 102 в имеющем форму кольца корпусе 70 (смотри фиг.5), которые имеют впускное отверстие 102' во втором кольцевом участке 98 кольцевидного корпуса 70 и выпускное отверстие 102” в боковой поверхности гнезда 100, образуют каналы 62 подачи охлаждающего газа, которые были уже упомянуты в контексте описания фиг.3. Сквозное отверстие 104 в имеющем форму кольца корпусе 70 образует в осевом удлинении гнезда 100 обратный канал 64 охлаждающего газа, который уже был упомянут в контексте описания фиг.3.
Рассматривая более подробно фиг.3, фиг.5 и фиг.6, следует сначала отметить, что гребок 26 включает в себя корпус 110 заглушки, который образует сторону сцепления гребка 26, вставленную в гнездо 100 установочного узла 28 гребка (смотри фиг.3&5). Корпус 110 заглушки является литым цельным корпусом с несколькими выполненными в нем отверстиями, который предпочтительно изготовлен из жаропрочной стали. Гнездо 100 имеет выполненные в нем две вогнутые конические посадочные поверхности 112, 114, разделенные вогнутой цилиндрической направляющей поверхностью 116. Корпус 110 заглушки имеет две выпуклые конические ответные поверхности 112', 114, разделенные выпуклой цилиндрической направляющей поверхностью 116'. Все эти конические поверхности 112, 114, 112', 114' являются кольцевыми поверхностями одного конуса, то есть имеют одинаковый угол конуса. Этот угол конуса обычно должен быть больше 10° и меньше 30° и обычно находится в диапазоне от 18° до 22°. Когда корпус 110 заглушки вставлен в осевом направлении в гнездо 100, выпуклая коническая ответная поверхность 112' запрессовывается к вогнутой конической опорной поверхности 112, а выпуклая коническая ответная поверхность 114' запрессовывается к вогнутой конической посадочной поверхности 114.
При фиксации нового гребка 26 к валу 20 корпус 110 заглушки гребка 26 должен быть введен в гнездо 100 установочного узла 110 гребка. Во время этого движения ввода наружная вогнутая коническая посадочная поверхность 114 сначала направляет корпус 110 заглушки в осевое совмещение с цилиндрической направляющей поверхностью 116. После этого обе цилиндрические направляющие поверхности 116 и 116' взаимодействуют друг с другом в осевом направлении для направления корпуса 110 заглушки в его окончательное положение в гнезде 100. Понятно, что обеспечиваемое двумя цилиндрическими направляющими поверхностями 116 и 116' осевое направление значительно снижает риск повреждения корпуса 110 заглушки или гнезда 100 во время окончательной операции сочленения.
Гребок 26 содержит также опорную трубу 120 гребка, одним концом приваренную к поверхности 122 буртика на задней стороне корпуса 110 заглушки. Эта опорная труба 120 гребка должна выдерживать воздействующие на гребок усилия и крутящие моменты. Предпочтительно, она состоит из толстостенной трубы из нержавеющей стали, простирающейся по все поверхности гребка 26. Газовая направляющая труба 124 расположена внутри опорной трубы 122 гребка и взаимодействует с последней для задания между ними малого кольцеобразного охлаждающего зазора 126 для направления охлаждающего газа к свободному концу гребка 26. Внутренний участок газовой направляющей трубы 124 образует центральный обратный канал 128, через который охлаждающий газ течет обратно от свободного конца гребка 26 к корпусу 110 заглушки.
Следует отметить, что один конец газовой направляющей трубы 124 приварен к цилиндрическому удлинению 130 на задней стороне корпуса 110 заглушки. Диаметр этого цилиндрического удлинения меньше, чем внутренний диаметр опорной трубы 120 гребка, так что кольцеобразная камера 131 остается между цилиндрическим удлинением 130 и опорной трубой 120 гребка, окружающей цилиндрическое удлинение 130. Эта кольцеобразная камера 131 находится в непосредственном взаимодействии с малым кольцеобразным охлаждающим зазором 126 между газовой направляющей трубой 124 и опорной трубой 122 гребка.
Как уже было объяснено выше, корпус 110 заглушки является цельным литым корпусом, содержащим несколько отверстий, которые будут сейчас описаны. На фиг.6 ссылочная позиция 132 обозначает центральное отверстие, простирающееся в осевом направлении через корпус 110 заглушки от торцевой поверхности 134 на цилиндрическом удлинении 130 к передней поверхности 136 на переднем конце корпуса 110 заглушки. Назначение этого центрального отверстия 132 будет описано позднее. Ссылочная позиция 140 на фиг.6 обозначает газовые обратные отверстия, расположенные в корпусе 110 заглушки вокруг центрального отверстия 132 и имеющие впускные отверстия 140' в торцевой поверхности 134 и выпускные отверстия 140” в передней поверхности 136 корпуса 110 заглушки (существуют четыре таких газовых обратных отверстия, расположенные в вокруг центрального отверстия 132). Эти газовые обратные отверстия 140 образуют каналы связи между обратным каналом 128 в гребке 26 и газовой выпускной камерой 142, остающейся в гнезде 100 между лицевой стороной 136 корпуса 110 корпуса и нижней поверхностью 144 гнезда, когда корпус 110 заглушки установлен в нем. Из этой газовой выпускной камеры 142 возвращающийся от гребка 26 охлаждающий газ переливается через сквозное отверстие 104 в центральный проход 90 установочного узла 28 гребка, то есть в центральный отводящий канал 56 вала 20. Ссылочная позиция 146 на фиг.5 показывает четыре отверстия подачи газа, расположенные в корпусе 110 заглушки. Эти отверстия 146 подачи газа имеют впускные отверстия 146' в выпуклой цилиндрической направляющей поверхности 116' корпуса 110 заглушки и выпускные отверстия 146” в цилиндрической поверхности цилиндрического удлинения 130. Следует отметить, что впускные отверстия 146' в выпуклой цилиндрической направляющей поверхности 116' перекрываются газовыми выпускными отверстиями 102” наклонных отверстий 102 в кольцевом корпусе 70. В этом контексте снова упоминается, что эти наклонные отверстия 102 образуют каналы 62 подачи охлаждающего газа для гребка 26 в установочных узлах 28 гребка. Следовательно, когда корпус 110 заглушки установлен в гнезде 100, отверстия 146 подачи газа образуют в корпусе 110 заглушки каналы связи между кольцеобразной камерой 131, которая находится в прямом взаимодействии с малым кольцеобразным охлаждающим зазором 126 в гребке 26, и подачу охлаждающего газа для гребка 26 в установочном узле 28 гребка. Понятно, что установочный штифт 148 в передней части корпуса 110 заглушки взаимодействует с установочным отверстием в нижней поверхности 144 гнезда 100, чтобы гарантировать угловое совмещение впускных отверстий 146' в выпуклой цилиндрической направляющей поверхности 116' корпуса 110 заглушки с газовыми выпускными отверстиями 102” в вогнутой цилиндрической направляющей поверхности 116 в гнезде 110, когда корпус 110 заглушки вставлен в гнездо 100. Для уплотнения газовых проходов между установочным узлом 28 гребка и корпусом 110 заглушки в гнезде 100, выпуклые конические ответные поверхности 112', 114' корпуса 110 заглушки оснащены, предпочтительно, одним или более термостойкими уплотнительными кольцами (не показаны). Кроме того, для улучшения уплотнительной функции выпуклых конических ответных поверхностей 112', 114' в гнезде 100 последние предпочтительно покрыты термостойкой уплотняющей пастой.
Со ссылкой на фиг.6 теперь будет описано новое предпочтительное крепежное средство для крепления корпуса 110 заглушки в гнезде 100. Это новое крепежное средство содержит стяжной болт 150. Последний содержит цилиндрический хвостовик 152 болта, свободно сидящий в центральном отверстии 132 корпуса 110 заглушки. Этот хвостовик 152 болта служит опорой на передней стороне корпуса 110 заглушки головке 154 болта, которая преимущественно имеет форму головки молотка, задающей поверхность 156', 156” буртика на каждой стороне тела 152. На задней стороне корпуса 110 заглушки хвостовик 152 болта имеет резьбовой конец 158 болта. Показанное на фиг.6 предпочтительное крепежное средство содержит также резьбовую муфту 160 (или стандартную гайку), которая навинчивается на резьбовой конец 158 болта, выступающего из центрального отверстия 132 корпуса 110 заглушки на задней стороне последнего.
На фиг.6 показано осевое зажимное устройство в положении зажатия, в котором оно плотно запрессовывает корпус 110 заглушки в гнездо 100. В этом положении зажатия резьбовая муфта 160 упирается в опорную поверхность на задней стороне корпуса 110 заглушки. Эта опорная поверхность соответствует, например, торцевой поверхности 134 цилиндрического удлинения 130 корпуса 110 заглушки. На другой стороне корпуса 110 заглушки хвостовик 152 болта простирается через газовую выпускную камеру 142 и сквозное отверстие 104 в дне гнезда 100 в центральный проход 90 установочного узла 28 гребка. Здесь выполненная в виде молотка головка 154 болта 150 находится в зацеплении с опорной поверхностью 162 в установочном узле 28 гребка, при этом его две поверхности 156', 156” буртика упираются в опорную поверхность 162. Понятно, что стяжной болт 150 находится под значительной предварительной нагрузкой, то есть резьбовая муфта 160 затянута с предварительно заданным крутящим моментом для того, чтобы гарантировать, что корпус 110 заглушки всегда плотно запрессован в гнездо 100 во время работы МПП.
Когда один из гребков 26 демонтирован, стяжной болт 150 извлекается с гребком 26, то есть он остается в корпусе 110 заглушки гребка 26. Чтобы извлечь выполненную в виде молотка головку 154 через сквозное отверстие 104 в дне гнезда 100, это сквозное отверстие имеют форму шпоночной канавки, имеющую форму, приблизительно соответствующую поперечному сечению выполненной в виде молотка головки 154. Следовательно, посредством вращения выполненной в виде молотка головки 154 на 90° вокруг центральной оси хвостовика 152 болта выполненная в виде молотка головка 154 может быть приведена из показанного на фиг.6 «сцепленного положения» в «расцепленное положение», в котором она может быть извлечена в осевом направлении через шпоночную канавку 104 в гнездо 100. Аналогично при монтаже нового гребка 26 выполненная в виде молотка головка 154 сначала находится в положении, в котором она может проходить в осевом направлении через шпоночную канавку 104. Как только корпус 110 заглушки находится в своем гнезде 100, выполненная в виде молотка головка 154, которая теперь находится на другой стороне шпоночной канавки 104, может быть приведена в показанное на фиг.6 «зацепленное положение» посредством вращения выполненной в виде молотка головки 154 на 90° вокруг центральной оси хвостовика 152 болта. Далее следует упомянуть, что в показанном на фиг.6 «зацепленном положении» стяжного болта 152 выполненная в виде молотка головка 154 оставляет достаточно большое выпускное отверстие для охлаждающего газа, протекающего через сквозное отверстие 104 в центральный газовый проход 90.
Показанное на фиг.6 зажимное устройство также содержит устройства приведения в действие и установки в заданное положение для его затягивания/ослабления и установки в заданное положение из безопасного положения снаружи МПП. Этот исполнительный механизм теперь будет описан со ссылкой на фиг.6 и фиг.7. На фиг.6 ссылочная позиция 170 обозначает приводную трубу, которая закреплена (например, приварена) одним концом к резьбовой муфте 160. Ссылочная позиция 172 обозначает установочную трубу, которая закреплена одним концом к хвостовику 152 болта (например, с помощью болта 173, приваренного к задней части установочной трубы 172, как показано на фиг.6). Со ссылкой на фиг.7 будет видно, что как приводная труба 170, так и установочная труба 172 в осевом направлении простираются через промежуточную опорную трубу 120 до свободного конца последней. В данном случае передняя часть приводной трубы 170 и передняя часть позиционной трубы 172 включают в себя соединительную головку 174, 176 для соединения с ней приводной шпонки (не показана). Обе соединительные головки 174, 176 могут, например, включать в себя шестигранное гнездо, как показано на фиг.7. Соединительная головка 174 приводной трубы 170 установлена с возможностью вращения в центральном сквозном отверстии 178 крышки 180 и изолирована внутри этого сквозного отверстия 178. Крышка 180 содержит на своей задней части передний фланец 182, закрывающий переднюю часть промежуточной опорной трубы 120, а на своей передней стороне - второй фланец 184, закрывающий переднюю часть наружной металлической защитной рубашки 186, которая будет описана далее. Установочная труба 172 с возможностью вращения удерживается с приводной трубой 170. Глухой фланец 188 прифланцован к передней поверхности второго фланца 184 крышки 180 для того, чтобы закрыть центральное сквозное отверстие 178 в крышке 180. Термически изолированная заглушка вставлена между соединительной головкой 174 и глухим фланцем 188. Ссылочная позиция 192 обозначает установочный штифт, прикрепленный к глухому фланцу 188. Этот установочный штифт 192 простирается через изолирующую заглушку 190, упираясь одним концом в соединительную головку 174, избегая, таким образом, ослабления резьбовой муфты 160.
После удаления глухого фланца 188 и термически изолирующей заглушки 190 имеется доступ к соединительным головкам 174, 176 приводной трубы 170 и установочной трубы 172. Приводная труба 170 используется для затяжки резьбовой муфты 160. Установочная труба 172 служит в основном в качестве индикатора положения, которое выполненная в виде молотка головка 154 имеет относительно шпоночной канавки 104. Поэтому ее соединительная головка 176 снабжена соответствующей установочной меткой. Следует отметить, что установочная труба 172 может также быть использована для фиксации стяжного болта 150 при ослаблении резьбовой муфты 160 с помощью приводной трубы 170. Наконец, соединительная головка 174 приводной трубы 170 может также иметь метки, которые в сочетании с метками на установочной головке 176 установочной трубы позволяют проверить, достаточный ли крутящий момент затяжки был приложен к зажимному устройству. Остается отметить, что глухой фланец 188 может быть снят во время эксплуатации охлаждающей системы без существенных утечек газа. На самом деле резьбовая муфта 160 герметизирует заднюю часть приводной трубы 170, а передняя часть приводной трубы герметизирована внутри центрального сквозного отверстия 178 в крышке 180.
Вышеупомянутая металлическая рубашка 186, которая представлена на фиг.4-7, покрывает микропористый слой 194 теплоизоляции, расположенный на промежуточной опорной трубе 120. Устройство предотвращения вращения, такое как, например, обозначенное ссылочным обозначением 196 на фиг.6, соединяет металлическую защитную рубашку 186 и промежуточную опорную трубу 120 и предотвращает любое вращение защитной рубашки 186 вокруг центральной оси гребка 26. Следует упомянуть, что в предпочтительном варианте осуществления гребка 26 защитная рубашка 186 изготовлена из нержавеющей стали, при этом зубья 30 гребка, которые также изготовлены из нержавеющей стали, приварены непосредственно на защитную рубашку 188 (смотри, например, фиг.7, показывающую один из этих зубьев 30 гребка).