Устройство для подъёма и опускания заслонки печи
DEVICE FOR LIFTING AND LOWERING THE FURNACE DOOR

Устройство для подъема и опускания заслонки печи относится к области оборудования нагревательных печей, в частности к устройствам обеспечивающим эффективную герметизацию при закрывании заслонки печи, и может быть использовано в ванных и ванных печах отражательного типа, предназначенных для плавки цветных металлов и сплавов.
Известен аналог - «Устройство для подъема заслонки нагревательной печи» (Источник информации А.С. №1252638), содержащее заслонку как в заявленном устройстве, которая перемещается вверх-вниз, закрывая и открывая окно печи. Заслонка в нижнем положении так же как в поданной заявке на предполагаемое изобретение опирается на подоконник окна печи. Недостатки заключаются в том, что:
- устройство имеет заслонку, которая неплотно прилегает к раме окна печи, и это приводит к большим потерям тепла;
- использование системы двуплечих рычагов с контргрузами делает конструкцию большой по габаритам;
Известен аналог - «Устройство для подъема и опускания заслонки печи (Источник информации А.С. №1145229), содержащее заслонку как в заявленном устройстве, которая перемещается вверх-вниз с помощью привода, закрывая и открывая окно печи, поддерживающие заслонку грузовые цепи. Заслонка в нижнем положении так же как в поданной заявке на предлагаемое изобретение опирается на подоконник (порог) окна печи. Недостатки заключаются в том, что:
- устройство имеет заслонку, которая неплотно прилегает к раме окна печи, и это приводит к большим потерям тепла;
- со временем пружины, которые содержатся в устройстве, за счет вырывающихся раскаленных газов из печи «отпускаются», то есть теряют пружинные свойства. Таким образом, устройство обладает низкой эксплуатационной надежностью.
Из известных наиболее близким по технической сущности (прототипом) является «Устройство для подъема и опускания заслонки печи» (патент РФ №2229075), содержащее привод с гибкой связью, упор. Общее в устройствах то, что заслонка перемещается вверх-вниз, открывая и закрывая окно печи. В нижнем положении заслонка опирается на упор, а в предлагаемом варианте опирается на упоры, зафутерованные в подоконнике. В прототипе герметизацию создает эластичный огнеупорный материал, который уложен по периметру заслонки, а в предлагаемом варианте использована конструкция заслонки, обеспечивающая плотный контакт заслонки с проемом печи и герметизацию закрываемого проема.
Недостатки прототипа заключаются в том, что:
- конструкция сложная;
- уплотнитель печи не закрывает металлоконструкцию заслонки и металлическую раму окна печи от действия раскаленных газов, поэтому газы, находящиеся в печи, контактируют и нагревают металлическую раму окна печи и металлическую раму заслонки, вызывая коробление и, как следствие, неплотности между ними;
- вследствие, образующихся неплотностей будут иметь место значительные теплопотери;
- в заслонке нет теплоизоляционного слоя, поэтому потери будут больше, чем если бы он был;
- низкая эксплуатационная надежность из-за большого количества пружин, уплотнений, створок заслонки;
Задачей изобретения является упрощение конструкции, повышение герметичности закрываемого окна, повышении эксплуатационной надежности, снижение теплопотерь печи.
Технический результат - повышение эксплуатационной надежности, герметизации печи, снижение теплопотерь, упрощение конструкции устройства.
Это достигается тем, что в «Устройство для подъема и опускания заслонки печи», содержащее привод, заслонку, гибкую связь, ограничительный нижний упор, согласно предлагаемому изобретению введено устройство подачи заслонки к окну печи состоящее из электрического привода, двух противовесов, четырех сварных стальных кронштейнов с находящимися в них четырьмя подшипниками качения, насаженными на два вала с приваренными к ним роликами, причем на один приводной вал насажена неподвижно зубчатая шестерня, двух тросов, двух страховочных цепей, заслонки и подоконника с зафутерованными в нем тремя чугунными упорами. Электрический привод позволяет поднимать и опускать заслонку печи и состоит из трехфазного электродвигателя АИС 90L8 напряжением 380 В мощностью 0,55 кВт с 750 об/мин с реверсивным устройством, муфты, двухступенчатого редуктора Ц2У-400Н-40-12-У3 с передаточным числом 40, на валу которого крепится зубчатое колесо, которое входит в зацепление с зубчатой шестерней, насаженной неподвижно на приводной вал, при этом предлагаемый электрический привод позволяет плавно подниматься и опускаться заслонке, обеспечивает простоту всей конструкции, высокую эксплуатационную надежность и хорошую герметичность, более того приводом может управлять рабочий плавильщик металла и сплавов, рабочий заливщик металла с пульта управления расположенного около печи, а также водитель мульдозагрузчика с переносного дистанционного пульта управления.
Существенно отметить, что четыре стальных сварных кронштейна приварены к верхним продольным швеллерам печи, два противовеса, изготовлены из стальных труб диаметром 300 мм и длиной 350 мм и заполнены свинцом, что позволяет использовать маломощный привод подъема и опускания заслонки печи, а использование двух страховочных цепей исключает падение заслонки и травмирование обслуживающего персонала.
Следует отметить, что заслонка выполнена в виде сварной стальной рамы, сваренной из швеллера №16 и футерованной внутри огнеупорным шамотным легковесным полуторным кирпичом ШЛ-0,4, выступающим за переднюю плоскость рамы на 60 мм. Выполнение в заслонке выступающей части футеровки, заходящей в проем окна печи и обеспечивающий плотный контакт при закрытии окна, защищает металлическую сварную раму заслонки от непосредственного действия раскаленных печных газов, при этом образуется как бы Г-образный «замок», создающий герметизацию, исключающий прорыв печных газов наружу и снижающий теплопотери, раму не коробит, не «ведет», не образуется щелей и неплотностей поэтому заслонка имеет больший срок службы.
Вместе с тем заслонка имеет тройной теплоизоляционный слой из муллитокремнеземистого картона МКРК-400, приваренную к стальной раме заднюю стенку, две ручки, имеет в центре арматуру, в виде пяти вертикальных прутков из жаростойкого чугун марки ЧХ32, а также пять приваренных вертикально к задней стенке швеллера №10 и три приваренных горизонтально, которые исключают коробление заслонки в процессе работы печи, причем заслонка в нижнем положении опирается на подоконник с зафутерованными в нем тремя чугунными упорами из жаростойкого чугун марки ЧХ32. Такое конструктивное решение значительно снижает теплопотери, чугунная арматура и швеллеры препятствует «выпучиванию», а в дальнейшем и выпадению кирпичей, находящихся в заслонке при длительной ее эксплуатации. За счет использования Г-образного «замка», а также использования арматуры и трех упоров в подоконнике увеличивается эксплуатационная надежность устройства.
При этом в конструкцию заслонки введено устройство для охлаждения ее воздухом в процессе работы печи, которое выполнено в виде змеевика, сваренного из швеллера №10, полки которого приварены по периметру к стальной задней стенке рамы заслонки, причем змеевик выполняет роль не только устройства для охлаждения заслонки, но и как элемент армирования заслонки, а также нагрева охлаждающего воздуха для использования его в технологических целях. Задняя стенка заслонки и рама не сильно нагреваются в процессе работы печи, заслонку не «ведет», не «коробит», отсутствие коробления и поводок приводит к надежной герметизации и снижению теплопотерь из печи, а нагретый воздух используется для сушки древесины на модельных участках литейных цехов, сушки постиранной рабочей одежды литейщиков и других целей.
Наконец, в устройство для подъема и опускания заслонки введен механизм прижима заслонки к окну печи, состоящий из: четырех катков, валы которых приварены к раме заслонки, четырех кронштейнов, приваренных к горизонтальным швеллерам печи, четырех направляющих приваренных к кронштейнам и двух устройств фиксации заслонки в окне печи, выполненных по обе стороны заслонки, при этом каждое устройство фиксации заслонки в окне печи включает в себя стальную закаленную направляющую П-образную пластину, по которой скользит стальной закаленный фиксатор, выполненный в виде клина с приваренной ручкой и удерживающийся двумя стальными кронштейнами, имеющими такой же уклон как у фиксатора, при этом в устройство фиксации заслонки в окне печи входит стальной упор, приваренный к задней стенке заслонки, а также кронштейн, приваренный к горизонтальному швеллеру печи, причем кронштейн выполнен с прямоугольным отверстием, в который входит фиксатор.
Выполнение указанных выше элементов позволяет плавно подниматься и опускаться заслонке, обеспечивает простоту всей конструкции, высокую эксплуатационную надежность и хорошую герметичность.
Кроме того, предлагаемая конструкция «Устройство для подъема и опускания заслонки печи» не содержит ни одной пружины, ни шаровых шарниров, ни створок, ни уплотнений между створками, отсутствие указанных элементов в устройстве обеспечивает простоту конструкции и высокую эксплуатационную надежность. Введение в конструкцию устройства для подъема и опускания заслонки печи вышеперечисленного позволяет успешно решить поставленную задачу.
На фиг.1. Вид в плане устройства для подъема и опускания заслонки печи.
На фиг.2. Вид А устройства для подъема и опускания заслонки печи.
На фиг.3. Разрез Б-Б механизма прижима заслонки к окну печи.
На фиг.4. Вид В печи с устройством для подъема и опускания заслонки.
Предлагаемое устройство для подъема и опускания заслонки печи состоит из устройства подачи заслонки к окну печи, механизма прижима заслонки к окну печи и устройства для охлаждения заслонки воздухом в процессе работы печи. В предполагаемом изобретении введено устройство подачи заслонки к окну печи состоящее из электрического привода, двух противовесов 1, четырех сварных стальных кронштейнов 2 с находящимися в них четырьмя подшипниками качения 3, насаженными на два вала 4 с приваренными к ним роликами 5, причем на один приводной вал 4 насажена неподвижно зубчатая шестерня 6, двух тросов 7, двух страховочных цепей 8, заслонки 9 и подоконника 10 с зафутерованными в нем тремя чугунными упорами 11 фиг.1, 2.
Электрический привод позволяет поднимать и опускать заслонку 9 печи и состоит из трехфазного электродвигателя АИС 90L8 поз.12 напряжением 380 В мощностью 0,55 кВт с 750 об/мин с реверсивным устройством, муфты 13, двухступенчатого редуктора Ц2У-400Н-40-12-УЗ поз.14 с передаточным числом 40, на валу которого крепится зубчатое колесо 15, которое входит в зацепление с зубчатой шестерней 6, насаженной неподвижно на приводной вал 4 фиг.1,4. Чтобы не загромождать эскиз, на фиг.1 не показаны детали механизма прижима заслонки к окну печи. Кроме того, на фиг.1,2,4 элементы ванной печи отражательного типа, взятой в качестве примера, показаны тонкими линиями, а устройства для подъема и опускания заслонки печи толстыми. Расшифровка марки (типа) редуктора:
Ц2У - Ц-цилиндрический; 2-двухступенчатый; У-узкий;
400 - межосевое расстояние тихоходной ступени;
Н - зубчатые передачи с зацеплением Новикова;
40 - номинальное передаточное отношение;
12 - вариант сборки;
У3 - климатическое исполнение.
Кроме того, в состав устройства подачи заслонки к окну печи входят: четыре сварных кронштейна 2, приваренные к верхним горизонтальным швеллерам 16 печи. На концах двух валов 4 приварены четыре ролика 5 диаметром 280 мм. Зубчатая шестерня 6 имеет диаметр 380 мм. Два противовеса 1 изготовлены из стальных труб диаметром 260 мм и длиной 360 мм, заполненные свинцом, что позволяет использовать маломощный привод подъема и опускания заслонки печи фиг.1,4. Предлагаемый электрический привод обладает высокой эксплуатационной надежностью. Заслонка 9 выполнена в виде сварной стальной рамы 17, сваренной из швеллера №16 и футерованной внутри огнеупорным шамотным легковесным полуторным кирпичом ШЛ-0,4 поз.18, выступающим за переднюю плоскость рамы 17 на 60 мм фиг.3. Выполнение в заслонке 9 выступающей части футеровки, заходящей в проем окна 19 печи 20 и обеспечивающий плотный контакт при закрытии окна 19, защищает металлическую сварную раму 17 заслонки 9 от непосредственного действия раскаленных печных газов, при этом образуется как бы Г-образный «замок», создающий герметизацию, исключающий прорыв печных газов наружу и снижающий теплопотери, раму 17 не коробит, не «ведет», не образуется щелей и неплотностей, поэтому заслонка 9 имеет больший срок службы.
Вместе с тем заслонка 9 имеет тройной теплоизоляционный слой 21 из муллитокремнеземистого картона МКРК-400, приваренную к стальной раме 17 заднюю стенку 22, две ручки 23, имеет в центре арматуру, в виде пяти вертикальных прутков 24 из жаростойкого чугун марки ЧХ32, а также пять приваренных вертикально к задней стенке 22 швеллера №10 поз.25 и три, приваренных горизонтально, которые исключают коробление в процессе работы печи 20, причем заслонка 9 в нижнем положении опирается на подоконник 10 с зафутерованными в нем тремя чугунными упорами 11 из жаростойкого чугуна марки ЧХ32. В свою очередь подоконник 10 печи 20 опирается на два швеллера 26 и три укосины 27. К стальной раме 17 с обеих сторон приварены две страховочные цепи 8 фиг.4. Использование двух страховочных цепей 8 исключает падение заслонки 9 и травмирование обслуживающего персонала при внезапном обрыве троса 7. Электрический привод размещен на стальной плите 28, приваренной к верхним горизонтальным швеллерам 16. Такое конструктивное решение устройства подачи заслонки к окну печи значительно снижает теплопотери, чугунная арматура и швеллеры препятствует «выпучиванию», а в дальнейшем и выпадению кирпичей, находящихся в заслонке 9 при длительной ее эксплуатации. За счет использования Г-образного «замка», а также использования арматуры и трех упоров 11 увеличивается эксплуатационная надежность устройства. Выступающую часть футеровки за раму 17 заслонки 9 печи 20 на 60 мм обозначим поз.29.
В устройство для подъема и опускания заслонки введен механизм прижима заслонки к окну 19 печи 20, состоящий из четырех катков 30, валы которых приварены к стальной раме 17 заслонки 9, четырех кронштейнов 31, приваренных к горизонтальным швеллерам 32 печи 20, четырех направляющих 33, приваренных к четырем кронштейнам 31 и двух устройств фиксации заслонки в окне 19 печи 20, выполненных по обе стороны заслонки 9 фиг.2,3. Каждое устройство фиксации заслонки в окне 19 печи 20 включает в себя стальную закаленную направляющую П-образную пластину 34, по которой скользит стальной закаленный фиксатор 35, выполненный в виде клина с приваренной ручкой 36 и удерживающийся двумя стальными кронштейнами 37, имеющими такой же уклон как у фиксатора 35. Два кронштейна 37, приварены к задней стенке 22 заслонки 9. Кроме того, в устройство фиксации заслонки в окне 19 печи 20 входит стальной упор 38, приваренный к задней стенке 22 заслонки 9, а также кронштейн 39, приваренный к горизонтальному швеллеру 32 печи 20, причем кронштейн 39 выполнен с прямоугольным отверстием, в который входит фиксатор 35.
При этом в конструкцию заслонки введено устройство для охлаждения ее воздухом в процессе работы печи, которое выполнено в виде змеевика 40, сваренного из швеллера №10, полки которого приварены по периметру к стальной задней стенке 22 заслонки 9, причем змеевик 40 выполняет роль не только устройства для охлаждения заслонки 9, но и как элемент армирования заслонки 9, а также нагрева охлаждающего воздуха для использования его в технологических целях фиг.2. Охлаждающий воздух подается по эластичной впускной трубе 41, далее через соединитель 42 и подводящий патрубок 43 поступает в змеевик 40, пройдя змеевик 40, нагретый воздух через отводящего патрубка 44, соединитель 45 и эластичную выпускную трубу 46 выходит из змеевика 40. Задняя стенка 22 заслонки 9 и рама 17 не сильно нагреваются в процессе работы печи 20, заслонку 9 не «ведет», не «коробит», отсутствие коробления и поводок приводит к надежной герметизации и снижению теплопотерь из печи, а нагретый воздух используется для сушки древесины на модельных участках литейных цехов, сушки постиранной рабочей одежды литейщиков и других целей.
Устройство для подъема и опускания заслонки печи работает следующим.образом.
При включении электродвигателя 1 привода на ход заслонки вниз, вращение через муфту 13 передается на двухступенчатый редуктор 14, на валу которого вращается зубчатое колесо 15, которое входит в зацепление с зубчатой шестернью 6 неподвижно закрепленной на валу 4, при этом вал 4 вращается и через тросы 7 опускается заслонка 9 до трех упоров 11, зафутерованных в подоконнике 10. Дойдя до упоров 11, заслонка 9 прекращает перемещение по вертикали. При этом четыре катка 30, валы которых приварены к стальной раме 17 заслонки опираются на четыре кронштейна 31, кроме того, катки 30 находятся в четырех направляющих 33. Выступающие части футеровки, выполненные в заслонке 9 находятся напротив окна 19 печи 20. Далее два плавильщика взявшись за ручки 23 заслонки 9 катят ее по кронштейнам 31 в направляющих 33 в проем окна 19 печи 20 до упора рамы 17 в футеровку печи 20 и каждый плавильщик взявшись за ручку 36 фиксатора 35 перемещает его по направляющей 34 (положение одного из фиксаторов показано пунктирными линиями на фиг.3, при этом конец фиксатора 35 входит в прямоугольное отверстие кронштейна 39 и происходит прижим и фиксация заслонки 9 в окне 19 печи 20).
После завершения, допустим, процесса плавки, каждый плавильщик берясь за ручку 36 перемещает фиксатор 35 до упора 38, при этом конец фиксатора 35 выходит из прямоугольного отверстия кронштейна 39, далее двое плавильщиков берутся за ручки 23 заслонки и одновременно тянут ручки 23 на себя. При этом катки 30 катятся по кронштейнам 31 в направляющих 33 и заслонка занимает исходное положение (до прижима заслонки 9 к окну 19 печи 20). Далее включается электродвигатель 1 электрического привода на ход заслонки 9 вверх и заслонка поднимается в верхнее первоначальное положение. Затем процесс повторяется. В заключении привожу обозначение элементов и устройств печи, взятой в качестве примера. Шлаковая дверка-47, подоконник шлакового окна 48, чаша, с приваренным желобом-49, инжекционные горелки -50.
Предлагаемое устройство для подъема и опускания заслонки печи позволяет плавно подниматься и опускаться заслонке, обеспечивает простоту всей конструкции, высокую эксплуатационную надежность и хорошую герметичность.