НАЖИМНОЙ ЭЛЕМЕНТ УСТРОЙСТВА ПРИЖИМА КОНТАКТНОЙ ЩЕКИ К ЭЛЕКТРОДУ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к электротермическим установкам (к области электротермии), конкретнее, к механизмам прижима контактных щек к электроду в электродных узлах электрических дуговых печей.
Известно устройство прижима контактных щек к электроду, содержащее наиболее близкий к заявляемому нажимной элемент - сильфонную буксу, помещенную против контактной щеки в охлаждаемой водой полости нажимного кольца (Свенчанский А.Д., Смелянский М.Я. «Электрические промышленные печи». Ч.2. Дуговые печи. Учебное пособие для вузов. М. «Энергия», 1970.). Сильфонная букса представляет собой, собственно, снабженный корпусом гидравлический волнистый сильфон с торцевыми поверхностями (гидравлический волнистый компенсатор), внутри рабочей полости которого располагается механизм возврата, который соединяет между собой обе торцевые поверхности и представляет собой, собственно, пружину сжатия или растяжения. Для прижима контактных щек к электроду в полость компенсатора подается рабочая жидкость под давлением, при этом одна торцевая поверхность (передняя) начинает смещаться в осевом направлении относительно другой торцевой поверхности (задней), - неподвижно закрепленной в полости нажимного кольца, в результате чего между торцевыми поверхностями возникает распорное усилие. После снятия давления рабочей жидкости передняя торцевая поверхность возвращается в исходное положение.
Недостатками ближайшего аналога является его не большой срок службы. Это связано с тем, что в процессе работы компенсатора механизм возврата, изготавливаемый, как правило, из пружинных высокоуглеродистых сталей, в результате взаимодействия его с рабочей жидкостью - водой довольно быстро подвергается коррозии. Продукты коррозии пружинного механизма возврата попадают в гидросистему и ухудшают условия подачи рабочей жидкости в рабочую полость сильфона, что, в свою очередь, сокращает срок службы компенсатора. Механизм возврата, изнашиваясь, утрачивает требуемые функциональные свойства и, поэтому, не обеспечивает в полной мере возврат передней торцевой поверхности компенсатора в исходное положение после снятия гидравлического давления в рабочей полости, в результате чего, со временем, волнистый сильфон приобретает остаточную осевую деформацию, которая не позволяет, при необходимости осмотра, ремонта, замены частей компенсатора, извлечь его из полости нажимного кольца. В таком случае, на практике, в задней крышке компенсатора вырезают отверстие и с помощью болта стягивают торцевые поверхности между собой, чтобы, обеспечив компенсатору его первоначальный размер по длине, извлечь его из полости нажимного кольца. После проведения необходимых ремонтных работ компенсатор устанавливают обратно в полость нажимного кольца, а, чтобы привести компенсатор в рабочее состояние, вырезанное отверстие заваривают. Необходимость вырезания и заваривания отверстия не позволяют выполнять демонтаж с последующей повторной установкой компенсатора в полость нажимного кольца многократно, то есть компенсатор-аналог имеет низкую ремонтопригодность, а это сокращает срок его службы. Наряду с этим, описанный процесс демонтажа и повторной установки компенсатора-аналога занимает много времени и требует дополнительных трудозатрат, а нарушение и восстановление целостности торцевой поверхности, соответственно, вырезанием и завариванием на ней отверстия снижает надежность работы и, следовательно, срок службы компенсатора-аналога. Кроме всего, на растяжение механизма возврата затрачивается часть усилия, развиваемого компенсатором. Также, размещение механизма возврата в рабочей полости сильфона уменьшает его эффективную площадь сечения, что так же способствует увеличению затрат на усилие компенсатора. То есть, что бы обеспечить необходимый плотный прижим щек к поверхности электрода, в рабочей полости сильфона требуется создавать более высокое давление, а это может привести к превышению оптимального режима работы компенсатора, что сокращает срок его службы.
К тому же уменьшению срока службы также способствует высокая температура, до которой нагревается нажимной элемент под воздействием внешнего теплового излучения, поскольку электрод устанавливается в печи.
Задачей заявляемой полезной модели является увеличение срока службы нажимного элемента устройства прижима контактной щеки к электроду.
В варианте 1 поставленная задача решается тем, что в нажимном элементе устройства прижима контактной щеки к электроду, установленном в соответствующей по размерам полости устройства прижима контактной щеки к электроду, содержащем снабженный корпусом гидравлический волнистый сильфон с герметично присоединенными к нему с торцевых сторон задней и передней крышками, при этом задняя крышка неподвижно закреплена в полости устройства прижима контактной щеки к электроду и снабжена входным и сливным отверстиями, соответственно, для подачи и слива рабочей жидкости, а передняя крышка выполнена с возможностью перемещения в осевом направлении под давлением рабочей жидкости, гидравлический волнистый сильфон выполнен специальной конструкции такой, что передняя крышка контактирует с рабочей жидкостью всей своей внутренней поверхностью.
В варианте 2 поставленная задача решается тем, что в нажимном элементе устройства прижима контактной щеки к электроду, установленном в соответствующей по размерам полости устройства прижима контактной щеки к электроду, содержащем снабженный корпусом гидравлический волнистый сильфон с герметично присоединенными к нему с торцевых сторон задней и передней крышками, при этом задняя крышка неподвижно закреплена в полости устройства прижима контактной щеки к электроду и снабжена входным и сливным отверстиями, соответственно, для подачи и слива рабочей жидкости, а передняя крышка выполнена с возможностью перемещения в осевом направлении под давлением рабочей жидкости, гидравлический волнистый сильфон выполнен специальной конструкции такой, что передняя крышка контактирует с рабочей жидкостью всей своей внутренней поверхностью, а в центральной части задней крышки выполнено снабженное демонтируемой заглушкой отверстие для съемника, предназначенного для извлечения нажимного элемента из полости устройства прижима контактной щеки к электроду и выполненного, преимущественно, в виде болта.
Благодаря тому, что в варианте 1 и в варианте 2 заявляемой полезной модели гидравлический волнистый сильфон выполнен специальной конструкции такой, что передняя крышка контактирует с рабочей жидкостью всей своей внутренней поверхностью, повышается эффективная площадь сечения гидравлического волнистого сильфона, следовательно, снижаются затраты на усилие, развиваемое нажимным элементом для перемещения передней крышки в осевом направлении, то есть отсутствует необходимость (вероятность) повышения давления рабочей жидкости сверх оптимальных значений, что улучшает режим работы нажимного элемента и повышает его срок службы.
Отсутствие внутри рабочей полости нажимного элемента механизма возврата в виде пружины сжатия-растяжения исключает образование и наличие продуктов его коррозии в рабочей полости сильфона и в гидросистеме, что также повышает надежность работы заявляемого устройства, при этом сохраняется требуемая степень отжатия контактных щек от электродов при снятии гидравлического давления в рабочей полости сильфона (сохраняются компенсационные свойства нажимного элемента).
Благодаря тому, что в центральной части задней крышки заявляемой полезной модели по варианту 2 выполнено демонтируемое заглушкой отверстие для съемника, предназначенного для извлечения нажимного элемента из полости устройства прижима контактной щеки к электроду и выполненного, преимущественно, в виде болта, становится возможным быстро и без дополнительных трудозатрат, связанных с вырезанием технологического отверстия, вывернуть заглушку из отверстия, с помощью болта стянуть торцевые поверхности нажимного элемента между собой и, обеспечив нажимному элементу-компенсатору его первоначальный размер по длине, извлечь его из полости нажимного кольца. После проведения необходимых ремонтных работ и установки нажимного элемента-компенсатора обратно в полость нажимного кольца, возможно также быстро и без дополнительных трудозатрат, связанных с завариванием технологического отверстия, установить заглушку в отверстие и привести, тем самым, нажимной элемент-компенсатор в рабочее состояние. Процесс демонтажа и последующей установки с приведением нажимного элемента-компенсатора в рабочее состояние становится возможным выполнять многократно, следовательно, обеспечивается возможность многократного проведения ремонтных и других работ, требующих извлечения компенсатора из полости нажимного кольца, что продляет срок службы заявляемого нажимного элемента-компенсатора. Наряду с этим, устранение необходимости вырезания и заваривания отверстия на торцевой поверхности исключает связанную с этим вероятность снижения надежности работы и, следовательно, также уменьшения срока службы нажимного элемента-компенсатора.
Таким образом, заявленными совокупностями существенных признаков нажимного элемента-компенсатора по варианту 1 и по варианту 2 обеспечивается увеличение его срока службы по сравнению с ближайшим аналогом.
Дополнительно в нажимной элемент устройства прижима контактной щеки к электроду по варианту 1 и по варианту 2 может быть введена направляющая трубка, расположенная в рабочей полости сильфона, один конец которой примыкает к сливному отверстию, а второй конец выполнен открытым и, насколько это возможно, удален от сливного отверстия. Такое выполнение заявляемого нажимного элемента увеличивает циркуляцию рабочей жидкости внутри рабочей полости сильфона и, тем самым, обеспечивает охлаждение поверхностей нажимного элемента, нагреваемых от теплового излучения в печи. Улучшение температурного режима работы нажимного элемента продляет срок его службы.
На фигуре 1 изображен общий вид с продольным разрезом нажимного элемента устройства прижима контактной щеки к электроду в варианте выполнения, когда в нажимной элемент устройства прижима контактной щеки к электроду дополнительно введена направляющая трубка, расположенная в рабочей полости сильфона, один конец которой примыкает к сливному отверстию, а второй конец выполнен открытым и, насколько это возможно, удален от сливного отверстия.
На фигуре 2 изображен общий вид с продольно-поперечным разрезом нажимного элемента устройства прижима контактной щеки к электроду со съемником, выполненным в виде болта и установленным для извлечения нажимного элемента из полости устройства прижима контактной щеки к электроду.
Нажимной элемент устройства прижима контактной щеки к электроду по варианту 1 в варианте выполнения, когда в нажимной элемент устройства прижима контактной щеки к электроду дополнительно введена направляющая трубка, расположенная в рабочей полости сильфона, один конец которой примыкает к сливному отверстию, а второй конец выполнен открытым и, насколько это возможно, удален от сливного отверстия (фиг.1), содержит гидравлический волнистый сильфон 1, снабженный корпусом 2. К торцевым сторонам гидравлического волнистого сильфона 1 герметично присоединены задняя крышка 3 и передняя крышка 4. Задняя крышка 3 неподвижно закреплена в полости устройства прижима контактной щеки к электроду (на фиг. не показано) и снабжена входным отверстием 5 и сливным отверстием 6, соответственно, для подачи и слива рабочей жидкости. Передняя крышка 4 выполнена с возможностью перемещения в осевом направлении под давлением рабочей жидкости (на фиг. не показано) и контактирует с рабочей жидкостью всей своей внутренней поверхностью 13 (фиг.1, фиг.2). В рабочей полости гидравлического волнистого сильфона 1 расположена направляющая трубка 7, один конец 8 которой примыкает к сливному отверстию 6, а второй конец 9 выполнен открытым и, насколько это возможно, удален от сливного отверстия 6.
Нажимной элемент устройства прижима контактной щеки к электроду по варианту 2 в варианте выполнения, когда в нажимной элемент устройства прижима контактной щеки к электроду дополнительно введена направляющая трубка, расположенная в рабочей полости сильфона, один конец которой примыкает к сливному отверстию, а второй конец выполнен открытым и, насколько это возможно, удален от сливного отверстия (фиг.1, фиг.2), содержит гидравлический волнистый сильфон 1, снабженный корпусом 2. К торцевым сторонам гидравлического волнистого сильфона 1 герметично присоединены задняя крышка 3 и передняя крышка 4. Задняя крышка 3 неподвижно закреплена в полости устройства прижима контактной щеки к электроду (на фиг. не показано) и снабжена входным отверстием 5 и сливным отверстием 6, соответственно, для подачи и слива рабочей жидкости. Передняя крышка 4 выполнена с возможностью перемещения в осевом направлении под давлением рабочей жидкости (на фиг. не показано) и контактирует с рабочей жидкостью всей своей внутренней поверхностью 13 (фиг.1, фиг.2). В центральной части задней крышки 3 выполнено отверстие 10 для съемника 11 (фиг.2), предназначенного для извлечения нажимного элемента из полости устройства прижима контактной щеки к электроду и выполненного, преимущественно, в виде болта. Отверстие 10 снабжено демонтируемой заглушкой 12 (фиг.2). В рабочей полости гидравлического волнистого сильфона 1 расположена направляющая трубка 1, один конец 8 которой примыкает к сливному отверстию 6, а второй конец 9 выполнен открытым и, насколько это возможно, удален от сливного отверстия 6.
Нажимной элемент устройства прижима контактной щеки к электроду по варианту 1 работает следующим образом. Нажимной элемент устройства прижима контактной щеки к электроду устанавливают в соответствующую по размерам полость устройства прижима контактной щеки к электроду (нажимное кольцо) (на фиг. не показано) и неподвижно закрепляют в ней заднюю крышку 3. Для прижима контактных щек (на фиг. не показано) к электроду (на фиг. не показано) в рабочую полость гидравлического волнистого сильфона 1 через входное отверстие 5 подают рабочую жидкость под давлением, в результате чего передняя крышка 4 перемещается в осевом направлении, растягивая оболочку гидравлического волнистого сильфона 1, при этом передняя крышка контактирует с рабочей жидкостью всей своей внутренней поверхностью 13, поэтому, усилие, необходимое для перемещения передней крышки и, соответственно, прижатия контактных щек к электроду, обеспечивается более низким (оптимальным) давлением рабочей жидкости.
Для отжатия контактных щек от электродов гидравлическое давление снижают. Слив рабочей жидкости происходит через сливное отверстие 6. В варианте выполнения нажимного элемента устройства прижима контактной щеки к электроду, когда в рабочей полости гидравлического волнистого сильфона 1 расположена направляющая трубка 7, один конец 8 которой примыкает к сливному отверстию 6, а второй конец 9 выполнен открытым и, насколько это возможно, удален от сливного отверстия 6, увеличивается циркуляция рабочей жидкости внутри рабочей полости сильфона и, тем самым, обеспечивает охлаждение поверхностей нажимного элемента, нагреваемых от теплового излучения в печи.
В результате снижения гидравлического давления в рабочей полости гидравлического волнистого сильфона 1 оболочка гидравлического волнистого сильфона 1 срабатывает как пружина, возвращая переднюю крышку 4 в исходное положение и приводя гидравлический волнистый сильфон 1 к первоначальному его размеру по длине, соответствующему размеру полости нажимного кольца.
Нажимной элемент устройства прижима контактной щеки к электроду по варианту 2 работает таким же образом, что и нажимной элемент устройства прижима контактной щеки к электроду по варианту 1. При этом в случае если, в результате приобретения гидравлическим волнистым сильфоном 1 остаточной осевой деформации, его размер по длине увеличивается и не позволяет извлечь нажимной элемент из полости нажимного кольца, то осуществляют принудительное стягивание сильфона до его первоначального размера. Для этого выворачивают заглушку 12 из отверстия 10 в задней крышке 3, в отверстие 10 вставляют съемник 11, выполненный в виде болта, и, вворачивая его в резьбовую бобышку передней крышки, стягивают переднюю и заднюю крышки между собой до приобретения нажимным элементом его первоначального размера по длине и извлекают нажимной элемент из полости нажимного кольца. После выполнения требуемых работ нажимной элемент устанавливают обратно в полость нажимного кольца, съемник 11 выворачивают из резьбы и вынимают из отверстия 10; чтобы привести компенсатор в рабочее состояние, устанавливают в отверстие 10 заглушку 12.