ПУШКА ДЛЯ ЗАБИВКИ ЛЁТКИ
GUN FOR MAKING TAPHOLE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к пушке для забивки летки, содержащей материальную камеру для приема соответствующего объема леточной массы, мундштук для ввода в летку и сопловую часть, которая сужается в направлении мундштука, и которая соединена с материальной камерой посредством разъемного соединительного устройства.
Уровень техники
Пушки для забивки летки вышеуказанного типа применяются для закрытия леток восстановительных или плавильных печей, например, доменных печей для производства чугуна и низкошахтных печей для выплавки цветных металлов, ферросплавов и т.п. При выполнении забивки пушка для забивки летки при помощи поворотного устройства с большой силой прижимается к стенке горна печи, при этом сила прижатия сохраняется до тех пор, пока не произойдет отверждение пластичной леточной массы, запрессованной в леточное отверстие печи через мундштук пушки для забивки летки.
Для работы пушки для забивки летки леточная масса загружается в материальную камеру пушки для забивки летки, как правило, выполненную в виде цилиндрической полости, и выталкивается из материальной камеры при помощи поршня через мундштук пушки для забивки летки в леточное отверстие. Для уменьшения диаметра пушки для забивки летки в переходе между материальной камерой и мундштуком предусмотрена, как правило, конусообразная сопловая часть, которая посредством соединительного устройства соединена с возможностью замены с материальной камерой. Вследствие значительного уменьшения диаметра на протяжении сопловой части в направлении мундштука на соединительное устройство во время процесса выталкивания действуют большие силы, при этом к соединительному устройству предъявляются два важных требования, которые заключается в том, что соединительное устройство, с одной стороны, должно быть легко разъединяемым для замены сопловой части, а, с другой стороны, должно обладать достаточной прочностью, чтобы без ущерба для возможности разъединения оно надежно выдерживало силы, действующие в процессе выталкивания.
Из WO 2011/089054 А1 известна пушка для забивки летки, содержащая сопловую часть, которая при помощи фланцевого соединения соединена с материальной камерой. Фланцевое соединение соединяет сопловую часть с материальной камерой в соединительной плоскости, расположенной перпендикулярно направлению выталкивания, при этом для образования фланцевого соединения соединительные болты, распределенные по окружности пушки для забивки летки и проходящие параллельно направлению выталкивания, соединяют друг с другом два противоположных фланца, расположенных на материальной камере и на сопловой части. Поскольку соединительные болты расположены параллельно направлению выталкивания, их количество и размеры могут быть выбраны таким образом, чтобы силы выталкивания могли надежно передаваться через болты, не нарушая при этом герметичности пушки для забивки летки в соединительной плоскости или не приводя также к разрушению конструкции болтовых соединений.
Вследствие множества болтовых соединений, расположенных по окружности пушки для забивки летки для образования фланцевого соединения, возникает также соответствующая трудоемкость монтажа при замене сопловой части, которая в определенных случаях дополнительно увеличивается за счет того, что экранирующее устройство, которое обычно расположено на нижней стороне пушки для забивки летки, и которое служит для защиты пушки для забивки летки от теплового излучения, направленного в рабочем положении пушки для забивки летки из выпускного желоба печи на пушку для забивки летки, необходимо снимать с пушки для забивки летки перед монтажом или демонтажом сопловой части, чтобы получить также доступ к болтовым соединениям, расположенным в области нижней стороны пушки для забивки летки.
Раскрытие сущности изобретения
Поэтому задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить пушку для забивки летки, содержащую соединительное устройство, которое, с одной стороны, обеспечивает надежное механическое соединение между материальной камерой и сопловой частью, а, с другой стороны, позволяет осуществлять замену сопловой части со сравнительно небольшой трудоемкостью монтажа.
Эта задача решена при помощи пушки для забивки летки согласно изобретению с признаками, раскрытыми в пункте 1 формулы изобретения.
Согласно изобретению для образования соединительного устройства материальная камера и сопловая часть на двух противоположных осевых соединительных кромках стенки материальной камеры и стенки сопловой части содержат ответные осевые соединительные выступы, при этом соединительный выступ, образованный на верхней части сопловой части, расположен на соединительном выступе, образованном на нижней части материальной камеры, и при этом между соединительным выступом сопловой части и верхней частью материальной камеры и/или между соединительным выступом материальной камеры и нижней частью сопловой части образовано радиальное зацепление с геометрическим замыканием, которое при помощи радиально действующего стопорного устройства зафиксировано с силовым замыканием.
Конструкция соединительного устройства согласно изобретению позволяет воспринимать силы выталкивания, стремящиеся отсоединить соединительное устройство, посредством геометрического замыкания образованного между соединительными выступами, поэтому радиально действующее стопорное устройство требуется только для того, чтобы зафиксировать расположение соединительных выступов друг на друге, и при этом стопорное устройство не используется для приложения сил выталкивания. Точнее, стопорное устройство служит для фиксации положения соединительных выступов в плоскости, перпендикулярной направлению выталкивания. Благодаря этому, во-первых, отсутствуют какие-либо особые требования, связанные с выбором размеров стопорного устройства, а, во-вторых, стопорное устройство может быть расположено таким образом, чтобы доступ к нему был достаточным исключительно с верхней стороны пушки для забивки летки.
Кроме того, конструкция соединительного устройства позволяет осуществлять соединение или отсоединение между сопловой частью и материальной камерой путем доступа к соединительному устройству с верхней стороны пушки для забивки летки, поэтому удаления экранирующего устройства, расположенного на нижней стороне пушки для забивки летки, в качестве предпосылки доступа к соединительному устройству также не требуется.
Таким образом, можно в целом констатировать, что соединительное устройство согласно изобретению обеспечивает как надежное механическое соединение между материальной камерой и сопловой частью, так и снижение трудоемкости монтажа при замене сопловой части.
Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления для получения зацепления с геометрическим замыканием на участке соединительной стенки соединительного выступа сопловой части, расположенного радиально внутри на стенке сопла, предусмотрено ребро в виде кольцевого сегмента, которое входит в зацепление с пазом в виде кольцевого сегмента, выполненным на соединительном краевом участке в верхней части материальной камеры радиально снаружи на стенке камеры, и/или на соединительном краевом участке в нижней части сопловой части радиально снаружи на стенке сопла предусмотрено ребро в виде кольцевого сегмента, которое входит в зацепление с пазом в виде кольцевого сегмента, выполненным на соединительном краевом участке соединительного выступа материальной камеры радиально внутри на стенке камеры.
Такое предпочтительное реализованное зацепление с геометрическим замыканием позволяет производить зацепление с геометрическим замыканием без изменения наружного контура пушки для забивки летки, поэтому переход на нижней части пушки для забивки летки между сопловой частью и материальной камерой расположен, по существу, заподлицо с поверхностью, что позволяет, соответственно, близко в радиальном направлении расположить на нижней стороне экранирующее устройство, и, таким образом, расположение экранирующего устройства на пушке для забивки летки оказывается возможным без существенного увеличения наружных размеров пушки для забивки летки.
Кроме того, вышеописанная предпочтительная конструкция зацепления с геометрическим замыканием посредством зацепления между ребром в виде кольцевого сегмента и пазом в виде кольцевого сегмента позволяет передавать равномерно распределенные по окружности усилия соединения с соответствующим равномерным уплотнением по всей окружности.
Если предусмотрены соединительные краевые участки сопловой части с ребром в виде кольцевого сегмента, проходящим по существу по всей длине соединительных краевых участков, и соединительные краевые участки материальной камеры с пазом в виде кольцевого сегмента, проходящего по существу по всей длине соединительных краевых участков, обеспечивается непрерывное распределение усилий соединения по всей окружности пушки для забивки летки или соединительного устройства.
Радиально внутренний паз в виде кольцевого сегмента, выполненный в соединительном выступе материальной камеры, предпочтительно имеет окружной угол >180°, при этом противоположные концы паза в виде кольцевого сегмента содержат вертикальные участки, которые служат в качестве вертикальных направляющих для концов ребра в виде кольцевого сегмента, предусмотренного на соединительном выступе сопловой части, таким образом, задается направление процессу соединения при осуществлении зацепления с геометрическим замыканием.
Если для образования стопорного устройства соединительные выступы, расположенные на противоположных горизонтальных соединительных краевых участках, соединены друг с другом с возможностью разъединения, возможна реализация стопорного устройства, содержащего только два стопорных элемента.
Стопорное устройство предпочтительно содержит два болтовых соединения, расположенных в области горизонтальных соединительных краевых участков по окружности пушки для забивки летки.
Если болтовые соединения служат для соединения с силовым замыканием соединительной накладки, расположенной на горизонтальном соединительном краевом участке сопловой части, и соединительной накладки, расположенной на горизонтальном соединительном краевом участке материальной камеры, болтовые соединения могут быть реализованы наиболее простым способом.
Каждое болтовое соединение предпочтительно содержит болт, предпочтительно выполненный в виде резьбового болта, который снабжен защитным устройством, расположенным между болтом и мундштуком и защищающим болт от внешних воздействий, поэтом функционирование или эксплуатация болтового соединения не могут нарушаться вследствие внешних воздействий, например, брызг металла или шлака из выпускного желоба, которые в определенных случаях могут приводить к образованию соответствующих отложений на болтовом соединении.
Особенно предпочтительно, чтобы для образования защитного устройства по меньшей мере одна соединительная накладка в каждом из болтовых соединений была снабжена защитной перемычкой, проходящей параллельно болту.
Краткое описание чертежей
Ниже приведено более подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны:
ФИГ. 1 - вид в изометрии пушки для забивки летки с сопловой частью, расположенной между материальной камерой и мундштуком;
ФИГ. 2 - пушка для забивки летки с ФИГ. 1 с мундштуком, удаленным с сопловой части;
ФИГ. 3 - частичный вид сбоку пушки для забивки летки с ФИГ. 1;
ФИГ. 4 - вид в продольном разрезе пушки для забивки летки с ФИГ. 3;
ФИГ. 5 - вид в изометрии материальной камеры с осевым соединительным выступом, расположенным в нижней части материальной камеры;
ФИГ. 6 - материальная камера с ФИГ. 5 с сопловой частью, расположенной над соединительным выступом в начальном положении монтажа;
ФИГ. 7 - сопловая часть с ФИГ. 1 с мундштуком, присоединенным при помощи шарнирного узла;
ФИГ. 8 - мундштук с ФИГ. 7 в фазе монтажа;
ФИГ. 9 - вид сбоку мундштука с ФИГ. 8;
ФИГ. 10 - шарнирный узел, представленный на ФИГ. 7 и 8, с мундштуком, повернутым вокруг шарнирного соединения;
ФИГ. 11 - вид снизу пушки для забивки летки с ФИГ.4.
Осуществление изобретения
На ФИГ. 1 показана пушка 20 для забивки летки с ее основными компонентами, в частности, с материальной камерой 21, выполненной, как следует из ФИГ. 4, в виде полого цилиндра и предназначенной для приема леточной массы, которая загружается в материальную камеру 21 через не показанное загрузочное отверстие, уплотняется в материальной камере 21 при помощи поршня 22, введенного в материальную камеру 21, и может выталкиваться в не показанную летку печного оборудования через мундштук 24, который соединен с материальной камерой 21 через сопловую часть 23, и который в данном варианте осуществления пушки 20 для забивки летки выполнен независимо от сопловой части 23.
Сопловая часть 23 позволяет выполнить уменьшение внутреннего диаметра пушки 20 для забивки летки, необходимое для перехода от материальной камеры 21 к мундштуку 24, и поэтому имеет форму усеченного конуса, в частности, в данном варианте осуществления - наклонного усеченного конуса. Как, в частности, следует из изображения на ФИГ. 4, во время работы пушки 20 для забивки летки при сжатии леточной массы, содержащейся в материальной камере 21, под действием поршня 22 на леточную массу соответствующие большие осевые силы, передаваемые силами сжатия, действуют на соединительное устройство 25, которое расположено между материальной камерой 21 и сопловой частью 23, и которое, как показано на ФИГ. 6, для создания соединения с геометрическим замыканием между материальной камерой 21 и сопловой частью 23 на осевой соединительной кромке 26 стенки 27 материальной камеры 21 содержит осевой соединительный выступ 28, а на осевой соединительной кромке 54 стенки 29 сопловой части 23 содержит соединительный выступ 30.
Как наглядно показано на ФИГ. 5 и 6, соединительный выступ 30 сопловой части 23 расположен на верхней части 31 сопловой части 23, а соединительный выступ 28 материальной камеры 21 расположен на нижней части 32 материальной камеры 21, таким образом, соединительный выступ 30 сопловой части 23 опирается на соединительный выступ 28 материальной камеры 21, при этом между соединительным выступом 30 сопловой части 23 и соединительным краевым участком 33 на верхней части 34 материальной камеры 21, с одной стороны, и соединительным выступом 28 материальной камеры 21 и соединительным краевым участком 35 на нижней части 36 сопловой части 23, с другой стороны, образуется радиальное зацепление с геометрическим замыканием.
При сравнении ФИГ. 6 и 2, которые показывают относительное положение сопловой части 23, во-первых, непосредственно перед созданием зацепления с геометрическим замыканием (ФИГ. 6) и, во-вторых, непосредственно после создания зацепления с геометрическим замыканием (ФИГ. 2), можно видеть, что относительное положение сопловой части 23 после создания зацепления с геометрическим замыканием уже под действием силы тяжести закрепляется в соединении с материальной камерой 21. Для того чтобы закрепить показанное на ФИГ. 2 относительное положение также под действием сил сжатия на сопловую часть 23, кроме зацепления с геометрическим замыканием предусмотрено радиально действующее стопорное устройство 37, содержащее на противоположных друг другу горизонтальных соединительных краевых участках 38, 39 (ФИГ. 6) по одному болтовому соединению 40, 41 (ФИГ. 1), которые при помощи не показанных здесь подробнее резьбовых болтов соединяют друг с другом противоположные соединительные накладки 42 и 43, расположенные на соединительном краевом участке 38 соединительного выступа 30 сопловой части 23 и на соединительном краевом участке 39 соединительного выступа 28 материальной камеры 21.
Болтовыми соединениями 40, 41 соединительные выступы 28, 30 закрепляются в их радиальном положении, поэтому силы сжатия, возникающие в пушке 20 для забивки летки, не могут приводить к ослаблению зацепления с геометрическим замыканием, которое образовано между соединительными выступами 28, 30 и служит для приложения осевых составляющих сил сжатия.
Для получения зацепления с геометрическим замыканием на соединительном краевом участке 44 соединительного выступа 30 сопловой части 23 радиально внутри на стенке 29 сопла предусмотрено ребро в виде кольцевого сегмента 45 (ФИГ. 4), которое входит с зацеплением в паз 47 для кольцевого ребра, расположенный на соединительном краевом участке 46 в верхней части 34 материальной камеры 21 радиально снаружи на стенке 27 камеры (ФИГ. 5).
Как показано на ФИГ. 4, на соединительном краевом участке 48 в нижней части 36 сопловой части 23 радиально снаружи на стенке 29 сопла предусмотрено ребро 49 в виде кольцевого сегмента, которое входит с зацеплением в паз 51 в виде кольцевого сегмента, расположенный на соединительном краевом участке 50 соединительного выступа 28 материальной камеры 21 радиально внутри на стенке 27 камеры.
Как наглядно показано, в частности, на ФИГ. 5, радиальный внутренний паз 51 в виде кольцевого сегмента, выполненный в соединительном выступе 28 материальной камеры 21, имеет окружной угол >180°, таким образом, противоположные друг другу концы 52, 53 паза 51 в виде кольцевого сегмента во время создания зацепления могут служить в качестве вертикальных направляющих для концов ребра 45 в виде кольцевого сегмента, образованного на соединительном выступе 30 сопловой части, которые проходят, соответственно, вертикально.
Как наглядно показано на ФИГ. 3, болтовые соединения 40, 41 выполнены таким образом, чтобы болт, соединяющий соединительные накладки 42, 43 друг с другом с силовым замыканием вдоль оси 55 болта и предпочтительно выполненный в виде резьбового болта 75, был защищен от внешних воздействий, влияющих на мундштук 24, защитным устройством 56, образованным вертикальными защитными перемычками 57, 58, которые предусмотрены на соединительных накладках, и которые одновременно обеспечивают изгибную жесткость соединительных накладок 42, 43.
Для защиты от теплового излучения, испускаемого под пушкой 20 для забивки летки в направлении пушки 20 для забивки летки, в нижней части 32 материальной камеры 21 или в нижней части 36 сопловой части 23 установлено экранирующее устройство 76.
Как следует из последовательности ФИГ. 7-10, в данном случае мундштук 24 выполнен в виде компонента, независимого от сопловой части 23, при этом для соединения мундштука 24 с сопловой частью 23 предусмотрен шарнирный узел 59, содержащий два противоположных шарнирных соединения 60, 61, каждое из которых содержит шарнирную скобу 64 сопловой части, состоящую в данном случае из двух параллельных друг другу пластин 62, 63 сопловой части 23, и шарнирную скобу 66 мундштука 24, состоящую в данном случае только из одной пластины 65, которые соединяются друг с другом при помощи шарнирного пальца 67.
Как показано на ФИГ. 10, пластина 65, расположенная на мундштуке 24, содержит шарнирную проушину 69 с участком 68 внутренней стенки, имеющим клинообразную форму в направлении шарнирной оси 77, которая является ответной формой клинообразного участка 70 (ФИГ. 9) шарнирного пальца 67, таким образом, при введении шарнирного пальца 67 в шарнирные соединения 60, 61, как показано на ФИГ. 7, шарнирная скоба 64 сопловой части 63 соединяется с пластиной 65 мундштука 24, при этом клинообразный участок 70 располагается в шарнирной проушине 69 пластины 65 и соединяется с пластиной 65 без возможности поворота.
В конфигурации, представленной на ФИГ. 7, оба противоположных шарнирных соединения 60, 61 для образования шарнирной оси 77 снабжены шарнирными пальцами 67, при этом мундштук 24 неподвижно закрепляется относительно сопловой части 23 и путем поперечной подачи пушки 20 для забивки летки может быть введен в летку.
В том случае, если один из двух шарнирных пальцев 67 удален из шарнирного соединения 60 или 61, например, с целью технического обслуживания, может быть осуществлен односторонний поворот мундштука 24 вокруг шарнирной оси 77, образованной другим шарнирным пальцем 67, оставшимся в шарнирном соединении 60 или 61. При этом, как показано на ФИГ. 11, поворот мундштука 24 вокруг шарнирной оси 77 может быть осуществлен по выбору в одном или другом направлении.
Как можно видеть на ФИГ. 10, между противоположными осевыми соединительными кромками 71, 72 сопловой части 23 и мундштука 24 образовано зацепляющее устройство, которое в данном случае состоит, с одной стороны, из кольцевого ребра 73, выполненного на соединительной кромке 71 сопловой части 23, а, с другой стороны, из кольцевого паза 74, расположенного на соединительной кромке 72 мундштука 24, и которое позволяет осуществлять радиальное уплотнение соединения, образованного шарнирным узлом 59 между сопловой частью 23 и мундштуком 24.
Поперечное сечение кольцевого ребра 73 предпочтительно имеет форму усеченного конуса, которая является ответной форме поперечного сечения кольцевого паза 74. Вследствие клинового эффекта между участками 68 внутренних стенок проушин 69 пластин 65 и клиновых участков 70 шарнирных пальцев 67 путем введения шарнирных пальцев 67 в проушины 69 пластин 65 между сопловой частью 23 и мундштуком 24 может быть создана осевая уплотняющая сила, которая позволяет обеспечивать относительное расположение с эффективным уплотнением между мундштуком 24 и сопловой частью 23.