УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗЛИВКИ МАТЕРИАЛА В РАСПЛАВЛЕННОМ СОСТОЯНИИ
DEVICE FOR POURING OF METAL IN MOLTEN STATE

Область техники
Изобретение относится к устройству для разливки расплавленного материала, имеющее качающийся желоб, поддерживаемый с возможностью наклона по существу вокруг горизонтальной оси наклона. Такое устройство используют, прежде всего, для разливки жидкого чугуна, текущего через разливочный желоб разливочной площадки литейного двора доменной печи к двум чугуновозным ковшам миксерного типа «Торпедо» или к двум ковшам, которые ожидают под разливочной площадкой.
Уровень техники
В патенте США 3,792,850 описано такое устройство. Качающийся желоб содержит люльку, которая поддерживается с помощью двух опорных цапф с возможностью наклона вокруг горизонтальной оси наклона, и литниковый желоб с двумя противоположенными сливными носками, который расположен в люльке с возможностью замены. Узел привода люльки содержит блок двигатель-редуктор с кривошипом. Этот кривошип посредством соединительной тяги соединен с плечом рычага люльки.
Документ KR 20040046395 раскрывает качающийся желоб, в котором блок двигатель-редуктор сочленен с одной из двух цапф люльки без промежуточного соединительной тяги/кривошипа.
Недостаток, имеющийся у этих двух механизмов наклона с блоком двигатель-редуктор, состоит в том, что, принимая во внимание большой вес качающегося желоба, уровни выходного крутящего момента редуктора должны быть относительно большими, что влечет за собой большой и, следовательно, дорогостоящий блок двигатель-редуктор. Одно преимущество узла привода с блоком двигатель-редуктор состоит в том, что возможно обеспечить редуктор со вторым входным валом, соединенным с ручным маховиком, который делает возможным наклон качающийся желоб вручную в случае проблемы с двигателем блока двигатель-редуктор или с его электропитанием. Однако второй входной вал влечет за собой дополнительную зубчатую передачу с очень высоким передаточным числом для того, чтобы позволить качающемуся желобу быть наклоненным вручную, все более увеличивая тем самым стоимость блока двигатель-редуктор.
Существуют также качающиеся желоба, которые имеют узел привода люльки, который содержит гидравлический или пневматический цилиндропоршневой механизм, соединенный с плечом рычага люльки. Однако гидравлический цилиндропоршневой механизм большого диаметра, требующий для функционирования повышенных скоростей потока гидравлического масла при высоком давлении, является нежелательным в непосредственной близости от большого количества жидкого чугуна (опасность пожара). С другой стороны, пневматический цилиндропоршневой механизм имеет недостаток, заключающийся в невозможности обеспечения надежной регулировки угла наклона качающегося желоба. Кроме того, решения с гидравлическим или пневматическим цилиндропоршневым механизмом имеют недостаток, заключающийся в отсутствии обеспечения возможности ручного наклона качающегося желоба в случае проблемы с подачей гидравлической жидкости или пневматической газовой рабочей среды.
Цель изобретения
Целью данного изобретения является разработка устройства для разливки расплавленного материала, имеющего качающийся желоб, оснащенный простым и недорогим узлом привода, который, тем не менее, обеспечивает безопасный и надежный наклон качающегося желоба.
Согласно изобретению эта цель достигнута посредством устройства по пункту 1 формулы изобретения.
Общее описание изобретения
Для того чтобы решить вышеупомянутую проблему данное изобретение предлагает устройство для разливки расплавленного материала, содержащее известным образом, по сути: качающийся желоб, поддерживаемый с возможностью наклона вокруг по существу горизонтальной оси, узел привода, имеющий блок двигатель-редуктор и средство передачи усилия, соединяющее блок двигатель-редуктор с качающимся желобом для передачи последнему опрокидывающего момента вокруг оси наклона. Согласно элементу новизны средство передачи усилия содержит барабанную лебедку, приводимую в действие посредством блока двигатель-редуктор, и по меньшей мере один отрезок кабеля, который наматывается на барабан или разматывается с последнего, при этом один конец отрезка кабеля прикреплен к качающемуся желобу на расстоянии L от его оси наклона с возможностью приложения опрокидывающего момента к качающемуся желобу. Ясно, что средство передачи усилия, по существу, содержит простые элементы, которые наиболее доступны для приобретения на рынке. Кроме того, крутящий момент, необходимый на выходе блока двигатель-редуктор для того, чтобы заставить функционировать барабанную лебедку, является относительно небольшим, так что может быть использован небольшой и, следовательно, недорогой блок двигатель-редуктор. Более часто, редуктору необходимо иметь только зубчатую передачу, состоящую из червяка и спаренного червячного колеса, и может быть самофиксирующимся при стационарном размещении. Также ясно, что передача по кабелю позволяет иметь большую свободу относительно расположения узла привода, который может быть расположен, например, на разливочной площадке, в шкафу, примыкающем к качающемуся желобу, или даже под качающимся желобом. Кроме того, за исключением кабелей, отсутствует механическое соединение между узлом привода и качающимся желобом, что упрощает сборку и разборку узла привода и/или качающегося желоба. В первом варианте осуществления средство передачи усилия содержит один единственный кабеля, который выполнен с возможностью передачи опрокидывающего момента качающемуся желобу в первом направлении для его перемещения из первого положения во второе положение при намотке отрезка кабеля на барабан, и качающийся желоб сбалансирован для возврата из второго положения в первое положение при размотке кабеля с барабана. Другими словами, узел привода служит исключительно для выработки крутящего момента для наклона качающегося желоба в одном направлении. Наклон качающегося желоба в противоположном направлении осуществляется благодаря силе тяжести, действующей непосредственно на качающийся желоб.
В предпочтительном варианте осуществления средство передачи усилия содержит первый отрезок кабеля и второй отрезок, при этом один конец первого отрезка кабеля прикреплен к качающемуся желобу с возможностью приложения к последнему опрокидывающего момента в первом направлении при намотке первого отрезка кабеля на барабан, и один конец второго отрезка кабеля, "прикрепленный к качающемуся желобу с возможностью приложения к последнему опрокидывающего момента во втором направлении при намотке второго отрезка кабеля на барабан.
В данном варианте осуществления узел привода служит для выработки крутящего момента для наклона качающегося желоба в двух направлениях. Ясно, что этот вариант осуществления делает возможным уравновешивание качающегося желоба так, что он находится в равновесии между первым положением, в котором он выпускает расплавленный материал на левой стороне, и вторым положением, в котором он выпускает расплавленный материал на правой стороне. Следовательно, в этом равновесном положении к узлу привода не прикладывают никаких усилий.
Предпочтительно, устройство содержит первый концевой ограничитель хода, определяющий первое крайнее положение наклона для качающегося желоба, и второй концевой ограничитель хода, определяющий второе крайнее положение наклона для качающегося желоба. Эти концевые ограничители хода обеспечивают надежную остановку для качающегося желоба.
Для предотвращения разрыва кабеля при остановке качающегося желоба в его движении наклона посредством концевого ограничителя хода или посредством другого жесткого препятствия, на качающимся желобе предусмотрен узел крепления для кабеля, который, предпочтительно, образован посредством системы крепления с предварительно напряженными пружинами. В то время как напряжение в кабеле остается меньше, чем усилие предварительного напряжения пружины, пружины не сжимаются, и крепежная система обеспечивает неподвижный узел крепления для каната. Однако, если качающийся желоб остановлен в его наклонном движении посредством концевого ограничителя хода или другого жесткого препятствия, усилие в отрезке кабеля превышает усилие предварительного напряжения пружины. Затем пружины сжимаются, и узел крепления пружинит пропорционально коэффициенту растягивающего усилия, ограничивая тем самым напряжение в кабеле и предотвращая его преждевременный разрыв.
Предпочтительно, качающийся желоб содержит два плеча рычага, при этом конец первого отрезка кабеля прикреплен к первому плечу рычага, и конец второго отрезка кабеля прикреплен ко второму плечу рычага. Предпочтительно, эти два"плеча рычага являются "симметричными" относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось наклона, и каждое плечо рычага, предпочтительно, служит опорой направляющему ручью для каната в форме дуги окружности, центр кривизны которой расположен на оси наклона. Благодаря этим двум направляющим ручьям для каната, увеличение отрезка кабеля по существу равно укорочению другого отрезка кабеля, что позволяет осуществить прямое наматывание и разматывание двух отрезков кабеля на одном барабане.
Предпочтительно, натяжной груз связан с каждым отрезком кабеля для удержания последнего тугонатянутым вокруг барабана, если отрезок кабеля не передает какое-либо усилие натяжения.
В первом варианте осуществления качающийся желоб содержит литниковый желоб с двумя противоположенными сливными носками, который поддерживается с помощью двух опорных цапф с возможностью наклона вокруг горизонтальной оси наклона.
В предпочтительном варианте осуществления качающийся желоб содержит люльку, которая поддерживается с помощью двух опорных цапф с возможностью наклона вокруг горизонтальной оси наклона, и литниковый желоб с двумя противоположенными сливными носками, который размещен в люльке с возможностью замены. Этот вариант с люлькой позволяет литниковому желобу быть быстро и легко заменяемым.
Блок двигатель-редуктор и барабан, которые, предпочтительно, расположены за пределами качающегося желоба и, предпочтительно, отделены от последнего посредством защитной стенки.
Кроме того, предпочтительный вариант осуществления содержит ограничивающий перемещения кулачок, прикрепленный к качающемуся желобу, устройство для обнаружения нескольких предварительно определенных положений ограничивающего перемещение кулачка, и схему для остановки узла двигатель-редуктор при обнаружении такого предварительно определенного положения.
Краткое описание чертежей
Другие отличительные признаки и характеристики изобретения станут очевидными из подробного описания некоторых предпочтительных вариантов осуществления, данных ниже в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны:
фиг.1 - вертикальный разрез вдоль обозначенной на фиг.2 линии 1-1 сечения устройства для разливки расплавленного материала согласно изобретению,
фиг.2 - горизонтальный разрез вдоль обозначенной на фиг.1 линии 2-2 сечения,
фиг.3 - вертикальный разрез вдоль обозначенной на фиг.2 линии 3-3 сечения,
фиг.4 - частичный разрез, показывающий деталь, обозначенную кругом 4 на фиг.1, и
фиг.5 - разрез, показывающий деталь, обозначенную кругом 5 на фиг.1.
Описание предпочтительного варианта осуществления
Прилагаемые фигуры показывают устройство согласно настоящему изобретению, которое используется, в качестве примера, для разливки жидкого чугуна 8, текущего через разливочный желоб 10 разливочной площадки 12 литейного двора доменной печи к двум чугуновозным ковшам миксерного типа «Торпедо» 14, 14', которые ожидают под разливочной площадкой 12. Это устройство содержит качающийся желоб, в целом обозначенный ссылочным обозначением 16, который, предпочтительно состоит, из люльки 18 и выполненного с возможностью замены литникового желоба 20.
Люлька 18 оснащена двумя цапфами 22, 22', которые размещены в боковых опорах 24, 24', так что люлька 18 способна наклоняться вокруг оси 25 наклона. Выполненный с возможностью замены литниковый желоб 20 образует сливной носок 28, 28' для чугуна на обоих концах литникового желоба. Он размещен сверху в люльке 18 и оснащен ножками 26, 26', которые заклинивают его на люльке 18 и фиксируют его при наклоне последней.
На фиг.1 качающийся желоб показан в нерабочем положении (или положении ожидания), в котором литниковый желоб 20 является по существу горизонтальным. Следует отметить, что качающийся желоб 16 в сборе, предпочтительно, сбалансирован так, чтобы в этом нерабочем положении быть в равновесии, то есть "отсутствует" необходимость в приложении момента для удержания литникового желоба 20 по существу горизонтально. За счет приложения опрокидывающего момента к качающемуся желобу 16 является, однако, возможным принудить люльку 18 к наклону в направлении стрелки 30 для того, чтобы привести желоб 20 в наклонное положение для разлива в чугуновозный ковш 14 миксерного типа «Торпедо» (как намечено пунктирными линиями на фиг.1), и в направлении стрелки 30' для того, чтобы привести желоб 20 в наклонное положение для разлива в чугуновозный ковш 14' миксерного типа «Торпедо».
Ссылочное обозначение 32 обозначает первый концевой ограничитель, расположенный на опорной конструкции 34 для взаимодействия с первым противоположным концевым ограничителем 32' на люльке 18 для того, чтобы определять крайнее положение наклона литникового желоба 20, когда люлька 18 вынуждена наклоняться в направлении стрелки 30. Ссылочное обозначение 36 обозначает второй концевой ограничитель, расположенный на опорной конструкции 34 для взаимодействия со вторым противоположным концевым ограничителем 36' на люльке 18 для того, чтобы определять крайнее положение наклона литникового желоба 20, когда люлька 18 вынуждена наклоняться в направлении стрелки 30'.
На фиг.2 и 3 показан особо предпочтительный узел 40 привода, взаимосвязанный с качающимся желобом 16. Этот узел 40 привода содержит блок 42 двигатель-редуктор, который приводит в действие барабанную лебедку 44. Кабель, обозначенный в целом ссылочным обозначением 46, наматывается и разматывается с лебедки, при этом кабель делает возможным приложение к качающемуся желобу 16 опрокидывающего момента вокруг его оси 25 наклона. Наиболее часто барабанная лебедка 44 может быть стандартной, доступной на рынке моделью. Блок 42 двигатель-редуктор может содержать электрический, гидравлический или пневматический двигатель, сочлененный с редуктором. Редуктор блока 42 двигатель-редуктор может быть относительно небольшим. Наиболее часто, для него достаточно содержать единственную зубчатую передачу, состоящую, по существу, из червяка и спаренного червячного колеса. Эта зубчатая передача из червяка предпочтительно может иметь такой размер, чтобы быть самофиксирующейся при неподвижном состоянии. Также следует отметить, что блок 42 двигатель-редуктор и барабанная лебедка 44 в показанном на фигурах варианте осуществления расположены под разливочной площадкой 12, за пределами качающегося желоба 16, и отделены от последнего защитной стенкой 48.
В предпочтительном варианте осуществления, показанном с помощью фигур, кабель 46 содержит первый отрезок кабеля 50, оснащенный концом 52, прикрепленным к качающемуся желобу 16 на расстоянии L от его оси 25 наклона для возможности приложения к последнему опрокидывающего момента в направлении стрелки 30', и второй отрезок кабеля 50', оснащенный концом 52', прикрепленным к качающемуся желобу 16 на расстоянии L от его оси 25 наклона для возможности приложения к последнему опрокидывающего момента в противоположном направлении, обозначенным стрелкой 30. Между первым отрезком кабеля 50 и вторым отрезком кабеля 50', кабель 46 образует несколько витков вокруг барабанной лебедки 44. Для того чтобы предотвратить проскальзывания между барабанной лебедкой 44 и кабелем 46, последний может быть прикреплен к барабанной лебедке 44, так что отрезок кабеля 50 может наматываться на одну сторону этого узла крепления и отрезок кабеля 50' может наматываться на другую сторону этого узла крепления. В качестве альтернативы, каждый отрезок кабеля 50, 50' может, разумеется, быть прикреплен к барабанной лебедке 44 по отдельности.
На фиг.1 можно видеть, что люлька 18 содержит два плеча 54, 54' рычага, которые симметричны относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось 25. Первое плечо 54 рычага служит в качестве узла крепления для первого конца 52 первого отрезка кабеля 50, и второе плечо 54' рычага служит в качестве узла крепления для второго конца 52' второго отрезка кабеля 50'.
На фиг.1 можно также видеть, что каждое плечо 54, 54' служит опорой для направляющего ручья 56, 56' для каната в форме дуги окружности, центр кривизны которой расположен на оси 25 наклона. Ссылочные обозначения 58 и 58' обозначают реверсивные шкивы, расположенные над направляющими ручьями 56, 56', симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось 25 наклона. Эти реверсивные шкивы 58, 58' служат соответственно для направления отрезка кабеля 50 и 50' под разливочной площадкой 12 по направлению выше барабанной лебедки 44. Ссылочные обозначения 59, обозначают реверсивные шкивы, расположенные над барабанной лебедкой 44 для направления отрезка кабеля 50 и 50', соответственно, на барабанную лебедку 44.
Когда первый отрезок кабеля 50' наматывается вокруг барабанной лебедки 44, второй отрезок кабеля 50' разматывается с барабанной лебедки 44, и наоборот. Благодаря двум направляющим ручьям 56, 56' для каната в форме дуги окружности, центр кривизны которой расположен на оси 25 наклона, увеличение отрезка кабеля 50 по существу равно укорочению другого отрезка кабеля 50', что позволяет осуществлять прямую намотку и размотку двух отрезков кабеля на единственный барабан.
На фиг.5 показано предпочтительное крепление первого конца 52 отрезка кабеля 50 к плечу 54 рычага (крепление второго конца 52' отрезка кабеля 50' к плечу 54' рычага является, предпочтительно, идентичным). Ссылочное обозначение 60 обозначает в целом систему крепления с предварительно напряженными пружинами 62, которая далее будет описана подробно. Эта система крепления содержит трубку 64, оснащенную фланцем 66 на одном конце и резьбой 68 на другом конце. Трубка 64 расположена в отверстии 70 основания 72 плеча 54 рычага с ее покоящимся на наружной поверхности 74 основания 72 фланцем 66. Пружины 62, которые предпочтительно являются пружинными шайбами (пружинами Бельвиля), скользит на трубке 64 от противоположного конца к отверстию 70. Пластина 76 навинчена на резьбу 68 для того, чтобы сжимать пружины 62 между ее внутренней поверхностью 78 и внутренней поверхностью 80 основания 72. Таким образом, к пружинам 62 приложено предварительно определенное усилие предварительного напряжения, при этом усилие соответствует по существу максимальному растягивающему усилию в отрезке кабеля 50, которое ожидается во время операции наклона качающегося желоба 16.
Отрезок кабеля 50 прикреплен к крепежной штанге 86, которая имеет резьбовой конец 88, который проходит через трубку 64. Навинченная на резьбовой конец 88 гайка 90 регулировки натяжения образует регулируемую опору, с помощью которой крепежная штанга 86 упирается в нижний конец трубки 64. Соответственно, известно натягивать отрезок кабеля 50 с помощью этой гайки 90 регулировки натяжения. Как только натяжение отрезка кабеля 50 отрегулировано, гайка 90 фиксируется с помощью контргайки 92.
Так как натяжение отрезка кабеля 50 остается меньше, чем усилие предварительного напряжения пружины 62, пружины 62 не сжимаются, и трубка 64 образует неподвижную опору для крепежной штанги 86. Однако, если качающийся желоб 16 остановлен в его наклонном движении посредством концевого ограничителя 32' или посредством другого жесткого препятствия, усилие в отрезке кабеля 50 превышает усилие предварительного напряжения пружины 62, пружины 62 сжимаются, и труба 64 вытягивается с помощью крепежной штанги 86 в направлении стрелки 94 пропорционально коэффициенту растягивающего усилия, ограничивая тем самым натяжение в отрезке кабеля 50 и предотвращая его преждевременное разрушение.
На фиг.4 показан натяжной груз 96, взаимосвязанный, предпочтительно, с отрезком кабеля 50 для удержания последнего тугонатянутым вокруг барабанной лебедки 44. Он содержит, например, ведущий цилиндр, оснащенный сквозным каналом 98 для отрезка кабеля 50, и который покоится на ограничителе 100 для приложения натяжения к отрезку кабеля 50 в направлении его первого конца. Следует отметить, что подобный натяжной груз 96' соединен, предпочтительно, с отрезком кабеля 50'.
На фигурах 2 и 3 ссылочное обозначение 102 обозначает в целом предел системы определения перемещения. Эта система 102 содержит ограничивающий перемещение кулачок 104, составляющий одно целое с цапфой 22, и детектор 106, который делает возможным определение некоторых предварительно определенных положений ограничивающего перемещение кулачка, например, с помощью механических или магнитных контактов или индуктивных, емкостных или оптических датчиков. Если такое предварительно определенное положение установлено, для остановки блока двигатель-редуктор может затем использоваться электрическая система (не показана).
На фиг.3 ссылочное обозначение 110 обозначает ручной маховик, который делает возможным наклонять вручную качающийся желоб 16 в случае проблемы с двигателем блока 42 двигатель-редуктор или с его электропитанием. Понятно, что в качестве последствия использования большого плеча рычага, задействованного в передаче опрокидывающего момента на качающийся желоб 16, становится возможным иметь относительно небольшой редуктор для передачи ручного усилия на барабанную лебедку 44.
ССЫЛОЧНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
10 разливочный желоб
12 разливочная площадка
14, 14' чугуновозные ковши миксерного типа «Торпедо»
16 качающийся желоб
18 люлька
20 выполненный с возможностью замены литниковый желоб
22, 22' цапфы элемента 18
24, 24' опоры
25 ось наклона
26, 26' ножки элемента 20
28, 28' сливной носок элемента 20
30, 30' стрелка, показывающая направление наклона
32 первый концевой ограничитель
32' первый противоположный концевой ограничитель
34 опорная конструкция
36 второй концевой ограничитель
36' второй противоположный концевой ограничитель
40' узел привода
42 блок двигатель-редуктор
44 барабанная лебедка
46 кабель
48 защита
50 первый отрезок кабеля
50' второй отрезок кабеля
52 первый конец элемента 50
52' второй конец элемента 50
54, 54' плечо рычага
56, 56' направляющий ручей для каната
58, 58' реверсивные шкивы
59, 59' реверсивные шкивы
60 система крепления
62 пружины элемента 60
64 трубка
66 фланец на элементе 64
68 резьба на элементе 64
70 отверстие
72 основание
74 наружная поверхность элемента 72
76 пластина
78 внутренняя сторона элемента 76
8 жидкий чугун
80 внутренняя сторона элемента 72
86 крепежная штанга
88 резьбовой конец
90 гайка регулировки натяжения
92 контргайка
94 стрелка
96 натяжной груз
98 сквозной канал в элементе 96
100 ограничитель
102 предел системы определения перемещения
104 ограничивающий перемещение кулачок
106 детектор
110 ручной маховик