УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН

Предлагаемая полезная модель относится к области черной металлургии, в частности, к механическому оборудованию доменных печей, например, к газоотсекающим клапанам, используемым в бесконусных загрузочных устройствах доменных печей.
Известен верхний газоотсечной клапан загрузочного устройства доменной печи по а.с. SU №1624029, кл. C21B 7/18, содержащий корпус из двух соосных частей, между которыми свободно установлена на валу тарель из двух соосных полутарелей, одна из которых снабжена уплотнительным кольцом.
Недостатком известного технического решения является ухудшаемая со временем работы устройства его герметичность, вследствие повышенного износа уплотнительного кольца, расположенного на тарели.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом), по мнению авторов, является уплотнительный клапан загрузочного устройства доменной печи по патенту RU №2017827 кл. C21B 7/18, включающий корпус, седло, тарель и рычаг, связанный с приводом.
Недостатком известного технического решения является следующее. В процессе эксплуатации загрузочного устройства доменной печи, при проведении очередной герметизации уплотнительного клапана (в течение суток клапан открывается и закрывается 360 раз) осуществляют перемещение (закрывание) тарели с помощью гидропривода. При этом тарель, обладающая значительной (600 кг) массой, перемещается с довольно высокой скоростью, вследствие чего уплотнительный (резиновый) элемент, установленный на тареле, соударяется с противоположной поверхностью губок седла, что является причиной повышенной деформации и преждевременного выхода из строя уплотнительного элемента. В результате чего снижается герметизация внутриклапанного пространства и как следствие - снижение эксплуатационной надежности узла, приводящая к аварийной остановке доменной печи. Замена уплотнительного элемента клапана ведет к остановкам работы как загрузочного устройства, так и простоям самой доменной печи, что способствует значительному увеличению эксплуатационных затрат и потерям производства готовой продукции.
Задача, на осуществление которой направлено техническое решение - повышение эксплуатационной надежности клапана, путем уменьшения степени деформации и преждевременного выхода из строя уплотнительного элемента. При этом достигается получение такого технического результата как увеличение межремонтного периода уплотнительного клапана, снижение эксплуатационных затрат и потерь производства доменной печи.
Вышеуказанные недостатки исключаются тем, что уплотнительный клапан, включающий корпус, седло, тарель с уплотнительным кольцом и соединенную с приводом перемещения, снабжен кольцевым предохранительным элементом и набором регулирующих колец, закрепленных на седле, тарель снабжена кольцевой проточкой, сопряженной с внутренней поверхностью уплотнительного кольца, а набор регулирующих колец размещен между седлом и кольцевым предохранительным элементом, при этом последний выполнен с возможностью попеременного взаимодействия с торцовой поверхностью кольцевой проточки; кольцевой предохранительный элемент снабжен упорами; регулирующие кольца выполнены различной толщины.
Сопоставительный анализ предложенного технического решения с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного своим конструктивным исполнением. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию полезной модели «Новизна».
Так как предлагаемая полезная модель может быть использована в металлургической промышленности, а проведение испытаний опытного образца уже показали положительные результаты, следовательно, данное техническое решение соответствует критерию полезной модели «Промышленная применимость».
Сравнительный анализ предложенного технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями, не позволил выявить существенные признаки, присущие заявленному решению. Отсюда следует, что заявленная совокупность существенных отличий позволяет обеспечить получение вышеуказанного технического результата.
Предложенное техническое решение будет понятно из следующего описания и приложенных к нему чертежей:
На фиг. 1 - схематично изображен общий вид предлагаемого устройства;
На фиг. 2 - изображен фрагмент 1 фиг. 1.
На фиг. 3 - изображен вид А фиг. 2.
Уплотнительный клапан включает корпус 1, седло 2 с губками 3 и полостью -C- для подачи холодного азота, тарель 4 с уплотнительным кольцом 5 и соединенную посредством рычага 6 с приводом перемещения (гидроцилиндром) (на рисунках не показано). Уплотнительный клапан снабжен кольцевым предохранительным элементом 7 с установленными на нем упорами 8 и набором регулирующих колец 9а, 9б, 9в, закрепленных на седле 2. Тарель 4 снабжена кольцевой проточкой 10, сопряженной с внутренней поверхностью -B- уплотнительного кольца 5, а набор регулирующих колец 9а, 9б, 9в размещен между седлом 2 и кольцевым предохранительным элементом 7. При этом упоры 8 кольцевого предохранительного элемента 7 выполнены с возможностью попеременного взаимодействия с торцовой поверхностью -P- кольцевой проточки 10. А регулирующие кольца 9а, 9б, 9в выполнены различной толщины.
Уплотнительный клапан работает следующим образом.
В закрытом положении, когда тарель взаимодействует с контактной поверхностью седла, клапан выполняет функцию газозапирания и удержания шихтового материала в полости выходной течки 11, а, следовательно, и в полости шлюзового бункера. При загрузке шихтового материала тарель 4 и уплотнительное кольцо 5 предохраняются от воздействия высоких температур и образования абразивных отложений путем подачи холодного азота в полость -C- седла 2. Зазор -t- межу упорами 8 кольцевого предохранительного элемента 7 с торцовой поверхностью -P- кольцевой проточки 10 устанавливают величиной в 3 мм.
В процессе открывания клапана поток шихтового материала начинает истекать из течки 11. В крайнем открытом положении тарель 4 располагается вне траектории потока шихтового материала, истекающего из полости течки 11 шлюзового бункера.
Закрывание клапана производится при отсутствии шихты в полости течки 11 шлюзового бункера путем перемещения тарели 4 поворотным рычагом 6. При этом уплотнительное кольцо 5 входит во взаимодействие с губками 3 седла 2, обеспечивая тем самым герметичность клапана.
Введение в конструкцию уплотнительного клапана кольцевого предохранительного элемента 7 с установленными на нем упорами 8, выполненными с возможностью попеременного взаимодействия с торцовой поверхностью -P- кольцевой проточки 10, расположенной на тарели 4, обусловлено следующим. При закрывании клапана, тарель 4 перемещается в направлении седла 2. При взаимодействии уплотнительного кольца 5 с губками 3 седла 2, кольцо 5 деформируется (сжимается, но не на максимальную величину), при этом гашение кинетической энергии тарели 4 происходит путем взаимодействия между упорами 8 предохранительного элемента 7 и торцовой поверхностью -P-кольцевой проточки 10 тарели 4. Это дает возможность увеличить эксплуатационную стойкость уплотнительного кольца 5.
Введение в конструкцию уплотнительного клапана набора регулирующих колец 9а, 9б, 9в, различной толщины, закрепленных на седле 2 и размещенных между седлом 2 и кольцевым предохранительным элементом 7, дает возможность при ухудшении герметичности клапана, путем удаления одного из существующих регулирующих колец 9а, 9б, 9в, вновь создать необходимую герметичность уплотнительного клапана (обеспечить минимально необходимый зазор в 3 мм между упорами 8 предохранительного элемента 7 и торцовой поверхностью -P- кольцевой проточки 10 тарели 4 при закрытом клапане). Это опять же создает возможность увеличения эксплуатационной стойкости уплотнительного кольца 5, а вместе с этим - увеличение межремонтного периода уплотнительного клапана, снижение эксплуатационных затрат и потерь производства доменной печи. Пример.
3
Промышленные испытания уплотнительного клапана предлагаемой конструкции проводили на загрузочном устройстве доменной печи №7 ОАО «НЛМК». С помощью подающего конвейера, максимальной производительностью 2000 м/час, шихта, в состав которой входят окатыши, кокс и различные добавки, по направляющему лотку попеременно подавалась в весовые шихтовые бункера, из которых при открытых шихтовом затворе и газоуплотнительном клапане, шихта попадала в накопительный бункер, а из него через центральное отверстие цилиндрическую течку на вращающийся распределительный лоток и далее во внутреннюю полость доменной печи.
Промышленные испытания, проведенные на загрузочном устройстве доменной печи №7 показали, что использование предлагаемого технического решения позволило:
- увеличить межремонтный период в среднем с 90 до 180 суток;
- снизить трудозатраты на монтажные работы с 380 чел. час до 200 чел. час;
- повысить ремонтопригодность за счет применения регулировочных колец.
Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволяет повысить эксплуатационную надежность клапана, путем уменьшения степени деформации и преждевременного выхода из строя уплотнительного элемента. При этом достигается повышение надежности работы загрузочного устройства, увеличение межремонтного периода, а, следовательно, снижение эксплуатационных затрат и потерь производства доменной печи.
Отсюда можно сделать вывод, что задача, на решение которой направлено техническое решение - выполняется, при этом достигается получение вышеуказанного технического результата.