УСТРОЙСТВО НАЖИМНОЕ
SCREW-DOWN STRUCTURE

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству металлов и сплавов методом рудовосстановительной электроплавки, преимущественно к производству ферросплавов.
Наибольшее распространение в конструкции рудовосстановительных электропечей получила электродная колонна, предназначенная для удержания электрода и подведения к нему тока.
Подведение тока осуществляется от короткой сети через контактные щеки к угольному или графитовому электроду. Для обеспечения плотного электрического контакта между контактными щеками и электродом применяется устройство нажимное, прижимающее контактную щеку к электроду.
Известно устройство нажимное [1], обеспечивающее пружинно-винтовой прижим, состоящее из корпуса, нажимного винта, штока и пружины. При ввинчивании нажимного винта шток упирается в контактную щеку и за счет сжатия пружины создается необходимое усилие для прижатия контактной щеки к электроду. Для осуществления операции перепуска электрода необходимо на горячей печи ослабить нажимные винты устройства, перепустить электрод и снова затянуть нажимные винты для обеспечения требуемого усилия.
Недостатком известной конструкции устройства нажимного является ослабление усилия пружины вследствие температурного воздействия и усталости металла. Кроме того, при осуществлении операции перепуска проводятся опасные ручные манипуляции с нажимным винтом.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемым результатам является конструкция устройства нажимного для прижима контактных щек к электроду электропечи [2]. Предложенное устройство нажимное состоит из корпуса с гидроподводом, гибкого элемента, подвижного элемента и механизма возврата. Гибкий элемент представляет собой цилиндрический гофрированный металлический сильфон, внутри которого располагается пружинный механизм возврата. Герметичная полость образуется за счет механизма возврата, привариваемого к корпусу и подвижному элементу. Подача гидравлической рабочей жидкости осуществляется от напорной магистрали через отверстия гидроподвода в корпусе.
При подаче под давлением рабочей жидкости в герметичную полость устройства подвижный элемент преодолевает сопротивление механизма возврата и с усилием выдвигается вперед, обеспечивая через упор прижим контактной щеки к электроду.
Известная конструкция позволяет снизить трудозатраты при перепуске электрода и не допустить снижения усилия прижима.
Недостатками известной конструкции устройства являются низкий срок службы при значительных геометрических размерах устройства. Вследствие конструктивных особенностей устройства обеспечивается низкое усилие прижима, что требует поддержания высокого давления в напорной магистрали. Значительные габариты устройства являются следствием того, что требуемый ход подвижного элемента обеспечивается применением сильфона, удельные ходы которого незначительны.
Целью настоящего изобретения является уменьшение геометрических размеров устройства, повышение срока его службы, снижение давления рабочей жидкости.
Поставленная цель достигается тем, что устройство нажимное электродной колонны рудовосстановительной электропечи для прижима контактных щек к электроду, содержащее корпус с гидроподводом, гибкий элемент, подвижный элемент и механизм возврата, отличается тем, что дополнительно снабжено съемной крышкой в виде цилиндрического стакана с отверстием в донной части. Гибкий элемент выполнен в виде гофрированного диска и герметично закреплен с внутренней стороны корпуса. Подвижный элемент расположен внутри полости, образованной гибким элементом и съемной крышкой, и выполнен с вогнутым основанием, опирающимся на гибкий элемент, и упорным штоком меньшего диаметра для передачи усилия прижима контактной щеки к электроду, проходящим через отверстие в съемной крышке. Механизм возврата расположен вокруг штока подвижного элемента и оперт на донную часть съемной крышки.
Предложенное конструктивное решение устройства нажимного позволяет обеспечить необходимое усилие прижатия контактной щеки к электроду при достаточно высокой надежности устройства, обеспечивающего работоспособность в течение 10000 циклов.
Сочетание в применении гибкого элемента в виде гофрированного диска и вынесенного из полости рабочей жидкости механизма возврата позволяет снизить высоту устройства по сравнению с прототипом. Что благоприятно скажется на снижении размеров собственно электродной колонны и ее массы. Это, в свою очередь, облегает ее установку и обслуживание.
Применение подвижного элемента с вогнутым основанием позволяет обеспечить распределенный контакт основания подвижного элемента с гибким элементом при создании давления в системе гидроподвода и деформации гофрированного диска.
Усилие прижатия контактной щеки обеспечивается за счет давления рабочей жидкости на плоское основание подвижного элемента. Вследствие того что площадь плоского основания подвижного элемента близка к площади корпуса устройства, требуемое усилие прижатия обеспечивается меньшим давлением рабочей жидкости. Указанное снижение давления позволяет упростить конструкцию гидроподвода и снизить затраты на его эксплуатацию.
На чертеже представлен общий вид предложенного устройства нажимного электродной колонны. Там же показаны соотношения основных размеров конструктивных элементов устройства:
- D - диаметр посадочный корпуса устройства для установки;
1
- D - диаметр основания подвижного элемента;
- d - диаметр отверстия съемной крышки для прохода штока подвижного элемента;
1
- d - диаметр штока подвижного элемента для передачи усилия прижима;
- Н - высота устройства нажимного;
- h - высота полости механизма возврата, обеспечивающая требуемый ход штока.
Устройство нажимное электродной колонны рудовосстановительной электропечи представляет собой корпус 1 в виде круглого диска с отверстиями (минимум одним) для гидроподвода. На корпусе с внутренней стороны герметично закрепляется гибкий элемент 2 в виде гофрированного диска и съемная крышка 5 в виде цилиндрического стакана с отверстием в донной части. Внутри образовавшейся между гибким элементом и съемной крышкой полости размещается подвижный элемент 3. Вокруг штока подвижного элемента 3 между его основанием и донной частью съемной крышки 5 располагается механизм возврата 4. Подвижный элемент 3 центрируется в полости образующей цилиндрической части съемной крышки 5 и образующей штока подвижного элемента 3, проходящего через отверстие съемной крышки 5.
Величина хода подвижного элемента 3 обеспечивается конструкцией механизма возврата 4 и высотой полости h.
В собранном виде внутри устройства образуются две полости. Одна герметичная полость рабочей жидкости А и полость механизма возврата В.
Устройство нажимное электродной колонны рудовосстановительной электропечи работает следующим образом. Системой гидроподвода создается избыточное давление рабочей жидкости, подаваемой в полость А. Рабочая жидкость через гибкий элемент 2 начинает давить на основание подвижного элемента 3, который, преодолевая сопротивление механизма возврата 4, выдвигается наружу из полости В. Выдвижение штока обеспечивает прижим контактной щеки к электроду. Величина хода штока подвижного элемента определяется величиной сжатия механизма возврата устройства.
Прижим будет осуществляться в течение всего времени, пока обеспечено требуемое давление рабочей жидкости в полости А устройства.
Вследствие того что гибкий элемент заменен в предлагаемом устройстве с металлического сильфона на гофрированный диск, высота устройства нажимного может быть уменьшена более чем на 30%.
Срок эксплуатации устройства определяется работоспособностью гибкого элемента. Гарантированное число циклов гофрированного диска больше аналогичного значения для металлического сильфона более чем в 50 раз. Следовательно, во столько же раз больше срок эксплуатации предлагаемого устройства по сравнению с прототипом.
Исходя из того что диаметр основания подвижного элемента предлагаемого устройства больше диаметра основания подвижного элемента устройства-прототипа в 1,5 раза, рабочее давление в системе гидроподвода может быть снижено более чем в два раза.
Таким образом, обеспечивается достижение поставленной цели уменьшения геометрических размеров устройства, повышения срока его службы, снижения давления рабочей жидкости.
Источники информации
1. Струнский Б.М. Руднотермические плавильные печи. - М.: Металлургия, 1972. - 368 с.
2. АС СССР №245221, кл. Н05В 7/10, 04.06.1969.