БЕСКОНУСНОЕ ЗАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ШАХТНОЙ ПЕЧИ

Заявляемый объект относится к устройствам для загрузки шихтовых материалов в шахтные печи и может быть использован в металлургии, например для загрузки шихтовых материалов в доменную печь, а также в других отраслях промышленности.
Наиболее близким к заявляемому объекту по совокупности признаков и достигаемому результату является выбранное в качестве прототипа загрузочное устройство доменной печи, содержащее два накопительных бункера с газоуплотнительными и шихтоотсечными клапанами, центральную загрузочную течку и распределительный узел. Распределительный узел оборудован односкатной раздающей воронкой, которая закреплена на полой приводной штанге, конусным распределительным средством и приводом. Полая приводная штанга расположена в полости загрузочной течки, оборудована кожухом, верхней и нижней опорами для вращения и средствами уплотнения. Полая приводная штанга в нижней части соединена с конусным распределительным средством с помощью опоры для вращения, выполненной в виде подшипникового узла, установленного в рабочем пространстве печи (Авт. св. СССР №1082826, МПК C21B 7/20, опубл. 30.03.84).
В заявляемом устройстве и прототипе совпадают такие существенные признаки. Оба устройства содержат, по меньшей мере, один накопительный бункер с газоуплотнительными и шихтоотсечными клапанами, загрузочную течку и распределительный узел, оборудованный раздающей воронкой, которая закреплена на полой приводной штанге, расположенной в полости загрузочной течки, оборудованной кожухом, опорами для вращения и средствами уплотнения, распределительным средством и приводом.
Анализ технических свойств прототипа, обусловленных его признаками, показывает, что достижению ожидаемого технического результата при использовании прототипа препятствуют такие причины. Использование в прототипе односкатной раздающей воронки и конусного распределительного средства приводит к снижению эффективности, скорости и равномерности распределения шихты, что обуславливается возможностью загрузки порции шихтовых материалов только по одному кольцевому контуру. Кроме того, прототип характеризуется невозможностью регулировки радиуса рассыпки шихтовых материалов. Использование в прототипе нижней опоры для вращения в виде подшипникового узла, который расположен в рабочем пространстве печи, приводит к снижению долговечности и надежности работы устройства в целом.
В основу заявляемого объекта поставлена техническая задача создать такое бесконусное загрузочное устройство шахтной печи, в котором усовершенствования путем введения новых элементов и связей между элементами позволят при использовании заявляемого объекта обеспечить достижение технического результата, который заключается в повышении эффективности, скорости и равномерности распределения шихты.
Поставленная задача решается за счет того, что в бесконусном загрузочном устройстве шахтной печи, содержащем, по меньшей мере, один накопительный бункер с газоуплотнительными и шихтоотсечными клапанами, загрузочную течку и распределительный узел, оборудованный раздающей воронкой, которая закреплена на полой приводной штанге, расположенной в полости загрузочной течки, оборудованной кожухом, опорами для вращения и средствами уплотнения, распределительным средством и приводом, согласно заявляемому техническому решению, раздающая воронка выполнена, по. меньшей мере, двухскатной, а распределительное средство выполнено в виде, по меньшей мере, двух распределительных лотков, которые шарнирно сопряжены с раздающей воронкой и расположены симметрично относительно ее оси, при этом распределительный узел дополнительно оборудован вертикальным приводным штоком, который установлен с возможностью возвратно-поступательного движения внутри полой приводной штанги, оборудован приводом, средствами уплотнения и соединен с распределительными лотками с помощью рычагов.
В отдельных случаях исполнения заявляемый объект характеризуется тем, что:
- распределительные лотки могут быть выполнены различной длины;
- верхняя часть распределительных лотков может быть оборудована отбойниками;
- каждый распределительный лоток может быть оборудован отдельным приводным штоком;
- место соединения вертикального приводного штока с рычагами распределительных лотков и места соединения рычагов с распределительными лотками могут быть оборудованы средствами вращения, например шарнирами.
При использовании заявляемого объекта обеспечивается достижение технического результата, который заключается в повышении эффективности, скорости и равномерности распределения шихты, а также в повышении долговечности и надежности работы устройства в целом.
Выполнение раздающей воронки, по меньшей мере, двухскатной, шарнирное соединение раздающей воронки с, по меньшей мере, двумя распределительными лотками, оборудование распределительных лотков вертикальным приводным штоком, который установлен с возможностью возвратно-поступательного движения внутри полой приводной штанги, оборудован приводом, средствами уплотнения и который соединен с распределительными лотками с помощью рычагов, позволяет конструктивно просто за счет ссыпания шихтовых материалов с раздающей воронки по, по меньшей мере, двум каналам в соответственно расположенные относительно них, по меньшей мере, два распределительных лотка и за счет вращения воронки вместе с лотками, при котором обеспечивается возможность изменения угла наклона лотков относительно горизонтали, обеспечить повышение эффективности, скорости и равномерности распределения шихты, а также повысить долговечность и надежность работы устройства в целом. Такая конструкция позволяет автоматически обеспечивать рассыпание шихтовых материалов в большом диапазоне радиусов кольцевых контуров.
Симметричное расположение, по меньшей мере, двух распределительных лотков и их шарнирное соединение с воронкой, а также рычажное соединение с вертикальным приводным штоком обеспечивает уравновешивание подвески распределительного узла, повышает долговечность и надежность работы опор для вращения и средств уплотнения заявляемого устройства, позволяет использовать для вращения распределительного узла привод с меньшей мощностью, а также способствует повышению эффективности, скорости и равномерности распределения шихты.
Использование, по меньшей мере, двухскатной воронки и функционально связанных с ней, по меньшей мере, двух распределительных лотков позволяет сократить время разгрузки дозы шихтовых материалов из одного накопительного бункера, позволяет повысить пропускную способность тракта загрузки, а также благодаря обеспечению выдачи шихтовых материалов по, по меньшей мере, двум распределительным лоткам уменьшает нагрузку на один лоток и способствует увеличению срока службы и лотков, и шарнирно-рычажной системы лотков. Кроме того, установка, по меньшей мере, двух лотков позволяет обеспечить попадание шихтовых материалов на поверхность засыпки одновременно, по меньшей мере, в два места, обеспечивая повышение эффективности, скорости и равномерности распределения шихты, образуя во время одного вращения распределительного узла на поверхности засыпки, по меньшей мере, два слоя из шихтовых материалов.
Выполнение распределительных лотков разной длины позволяет без изменения угла наклона лотков конструктивно просто обеспечить распределение шихтовых материалов по разным кольцевым контурам на поверхности засыпки, что, в свою очередь, обеспечивает повышение эффективности, скорости и равномерности распределения шихты.
Оборудование верхней части распределительных лотков отбойниками позволяет обеспечить направление шихтовых материалов в осевую зону шахтной печи при направлении распределительных лотков вертикально вниз, что, в свою очередь, способствует повышению эффективности, скорости и равномерности распределения шихты.
Оборудование каждого распределительного лотка отдельным вертикальным приводным штоком, позволяет конструктивно просто обеспечивать изменение угла наклона отдельно каждого лотка в зависимости от типа шихтовых материалов или в зависимости от конкретных технологических условий для распределения шихтовых материалов по разным кольцевым контурам на поверхности засыпки, что, в свою очередь, обеспечивает повышение эффективности, скорости и равномерности распределения шихты. Кроме того, в случае перекрытия ската воронки большим потоком шихты, или выходом из строя, или повреждением шарнирно-рычажной системы одного из лотков использование дополнительного вертикального приводного штока позволит обеспечить изменение угла наклона другого лотка, обеспечивая при этом распределение шихтовых материалов по разным кольцевым контурам на поверхности засыпки, что, в свою очередь, способствует повышению долговечности и надежности работы устройства в целом.
Оборудование места соединения вертикального приводного штока с рычагами распределительных лотков и мест соединения рычагов с распределительными лотками средствами вращения, например шарнирами, позволяет повысить долговечность и надежность работы заявляемого устройства, а также обеспечить повышение эффективности, скорости и равномерности распределения шихты в целом.
Суть заявляемого бесконусного загрузочного устройства шахтной печи поясняется чертежами, на которых изображены:
- фиг. 1 - вертикальное сечение заявляемого устройства;
- фиг. 2 - вид на рычажный механизм при использовании шарниров;
- фиг. 3 - сечение по А-А на фиг. 1.
На чертежах проставлены следующие обозначения:
1 - накопительный бункер;
2 - верхний газоуплотнительный клапан;
3 - шихтоотсечной клапан;
4 - нижний газоуплотнительный клапан;
5 - загрузочная течка;
6 - купол доменной печи;
7 - раздающая воронка;
8 - полая приводная штанга;
9 - кожух полой приводной штанги;
10 - привод полой приводной штанги;
11 - распределительный лоток;
12 - отбойник распределительного лотка;
13 - вертикальный приводной шток;
14 - рычаг;
15 - привод вертикального приводного штока
16 - верхняя роликовая опора;
17 - нижняя роликовая опора;
18 - сальник вертикального приводного штока;
19 - сальник полой приводной штанги;
20 - шарнир.
В конкретном примере изготовления заявляемый объект может быть использован для загрузки шихтовых материалов в доменную печь и может содержать два накопительных бункера 1 с верхними газоуплотнительными клапанами 2, шихтоотсечными клапанами 3, нижними газоуплотнительными клапанами 4, центральную загрузочную течку 5 и распределительный узел. Центральная загрузочная течка 5 плотно соединена с накопительными бункерами 1 и плотно закреплена на куполе 6 доменной печи. Распределительный узел оборудован, например, двухскатной раздающей воронкой 7, которая размещена под течкой 5 и закреплена на полой приводной штанге 8. Полая приводная штанга 8 установлена в полости загрузочной течки 5, оборудована кожухом 9 и приводом вращения 10. Распределительный узел оборудован, например, двумя распределительными лотками 11, которые шарнирно соединены с раздающей воронкой 7 и функционально сопряжены с каналами раздающей воронки 7. Верхняя часть распределительных лотков 11 оборудована отбойниками 12 для направления потока шихты вниз в осевую зону печи при их направлении вертикально вниз.
Распределительный узел дополнительно оборудован вертикальным приводным штоком 13, который установлен с возможностью возвратно-поступательного движения внутри полой приводной штанги 8, соединен с распределительными лотками 11 с помощью рычагов 14 и оборудован приводом возвратно-поступательного движения 15, который может быть выполнен электрическим или гидравлическим.
Раздающая воронка 7 с распределительными лотками 11 через полую штангу 8 в верхней части опирается на роликовую опору 16, расположенную над загрузочной течкой 5 в зоне размещения привода вращения 10, а в нижней части для предотвращения раскачивания опирается на роликовую опору 17, расположенную в зоне раздающей воронки 7 в кожухе 9.
Для уплотнения приводного штока 13 в полой штанге 8 используются сальники 18, а для уплотнения полой штанги 8 в кожухе 9 используются сальники 19. Для обеспечения работоспособности заявляемого устройство в зазоры между вертикальным приводным штоком 13 и полой приводной штангой 8, а также в зазоры между полой приводной штангой 8 и ее кожухом 9 подается густое масло или охлаждающий газ с давлением, которое превышает давление в рабочем пространстве доменной печи (на чертежах не показано).
В отдельных случаях выполнения рычаги 14 с распределительными лотками 11 могут быть соединены жестко (фиг. 1) или подвижно (фиг. 2). В случае жесткого соединения рычагов 14 с распределительными лотками 11 сопряжение штока 13 с рычагами 14 осуществляется с помощью, например, профилированных роликов (на чертежах не показано). В случае подвижного соединения в месте соединения приводного штока 13 с рычагами 14 и в местах соединения рычагов 14 с лотками 11 устанавливаются средства вращения, например шарниры 20 (фиг. 2).
В конкретном примере выполнения заявляемое бесконусное загрузочное устройство работает следующим образом. При открытых верхних газоуплотнительных клапанах 2 и при закрытых нижних газоуплотнительных 4 и шихтоотсечных 3 клапанах шихтовые материалы загружаются в накопительные бункеры 1. После загрузки закрывают клапан 2 и в одном из бункеров 1 выравнивают давление с давлением в доменной печи на уровне засыпки, затем открывают сначала нижний газоуплотнительный клапан 4, а затем, в зависимости от необходимой степени раскрытия, открывают шихтоотсечной клапан 3. При открытых клапанах 3 и 4 шихтовые материалы по центральной загрузочной течке 5 поступают в, например, двухскатную раздающую воронку 7, которая в рабочем состоянии вращается с помощью полой приводной штанги 8, соединенной с приводом вращения 10 и вращающейся в роликовых опорах 16 и 17.
Раздающая воронка 7 работает с накоплением шихтовых материалов для их последующей более равномерной выдачи на распределительные лотки 11. Из двухскатной раздающей воронки 7 шихтовые материалы по двум каналами воронки 7 поступают на два лотка 11, полости которых сопряжены с каналами двухскатной раздающей воронки 7 и которые вращаются вместе с воронкой 7, и ссыпаются на поверхность засыпки. Равномерность загрузки шихтовых материалов обеспечивается за счет изменения угла наклона лотков 11 относительно горизонтали, который изменяется по заданной программе с помощью привода 15, передающего энергию возвратно-поступательного движения через приводной шток 13 на рычаги 14 распределительных лотков 11.
Загрузка шихтовых материалов с их распределением по поверхности засыпки от периферии к оси печи обеспечивается, например, за счет опускания лотков 11 под действием веса шихтовых материалов, а привод 15 в этом случае работает в режиме торможения этого опускания.
Направление распределительных лотков 11 вертикально вниз обеспечивается путем поднятия в крайнее верхнее положение приводного штока 13.
Увеличение радиуса рассыпки шихтовых материалов по поверхности засыпки обеспечивается путем поднятия лотков 11 до заданного угла наклона за счет опускания рычагов 14 при воздействии на них движением вниз приводного штока 13.