EA020598B1

EA020598B1 - Устройство газоуплотнительного клапана для загрузочной установки шахтной печи

Info

Publication number: EA020598B1
Application number: EA201200090A
Authority: EA
Inventors: Ги ТИЛЛЕН; Жанно Луч; Патрик Хутмахер; Фредерик Параш
Original assignee: Поль Вурт С.А.
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2014-12-30
Also published as: CN102472577A; DE10730164T8; WO2011000966A1; CN102472577B; LU91583B1; JP2012531517A; CA2765481C; AU2010267925A1; BR112012000067A2; KR101702830B1; PL2449327T3; EP2449327B1; CA2765481A1; EP2449327A1; KR20120050443A; UA104193C2; WO2011000966A9; CN201582404U; US20120091378A1; EA201200090A1

Abstract

Изобретение относится к нижнему или верхнему устройству газоуплотнительного клапана для загрузочной установки шахтной печи. Устройство содержит исполнительное устройство (20; 120; 220; 320; 420) запорной тарели двойного движения для перемещения запорной тарели (10) между закрытым положением в плотном контакте с седлом (12) клапана и открытым положением, находящимся на расстоянии от седла клапана. Исполнительное устройство запорной тарели является устройством типа двойного движения, точнее говоря типа, выполненного для придания запорной тарели совмещения двух вращений вокруг, по существу, параллельных осей (29; 39). Оно имеет первичный поворотный рычаг (22) на первом поворотном валу (24), который задает первую ось (29) и оснащен подшипниками (26), которые поддерживают первичный поворотный рычаг (22). Вторичный поворотный рычаг (32), служащий опорой запорной тарели (10), соединен со вторым поворотным валом (34), который задает вторую, по существу, параллельную ось (39) и имеет подшипники, которые поддерживают вторичный поворотный рычаг (32) на первичном поворотном рычаге (22). Исполнительное устройство запорной тарели имеет механизм (100; 200; 300; 400), выполненный для поворота вторичного поворотного рычага (32) при повороте первичного поворотного рычага (22). Согласно изобретению первый поворотный вал (24) выполнен в виде полого трубчатого вала, а исполнительное устройство (20; 120; 220; 320; 420) запорной тарели содержит базисный стержень (42), простирающийся через первый поворотный вал (24). Этот базисный стержень имеет дальний концевой участок, подлежащий соединению с неподвижной конструкцией, и ближний концевой участок с базисным элементом (48; 248; 354; 454), который формирует кинематическую систему координат для ведомой стороны механизма (100; 200; 300; 40

Description

В общем, данное изобретение относится к устройству газоуплотнительного клапана для загрузочной установки шахтной печи и, более конкретно, к нижнему или верхнему газоуплотнительному клапану для предотвращения потери печного газа в доменной печи.

Уровень техники

Загрузочные установки шахтной печи типа Ве11 Ьекк Тор™, разработанные фирмой РЛиЬ ^ИКТН, нашли широкое применение в промышленности по всему миру. Ранний пример такой установки раскрыт в патенте США 4071166. Эта установка сводит к минимуму утечку газа доменной печи из колошника посредством применения одного или более промежуточных бункеров-накопителей шихтового материала в виде шлюза или воздушного шлюза. С этой целью каждый бункер имеет верхний газоуплотнительный клапан и нижний газоуплотнительный клапан для герметичного закрытия впускного и выпускного отверстий бункера соответственно. Во время заполнения бункера верхний газоуплотнительный клапан открыт, тогда как нижний газоуплотнительный клапан закрыт. Когда материал загружается из бункера в печь нижний газоуплотнительный клапан открыт, тогда как верхний газоуплотнительный клапан закрыт. Патент США 4071166 раскрывает широко применяемое устройство газоуплотнительного клапана с клапаном типа заслонки, в котором запорная тарель выполнена с возможностью поворота вокруг единственного вала. Ось этого вала расположена примерно на плоскости седла клапана. Так как запорная тарель должна быть полностью удалена с траектории движения материала в открытом положении, устройству по патенту США 4071166 требуется значительное пространство в вертикальном направлении как внутри корпуса нижнего газоуплотнительного клапана, так и внутри каждого промежуточного бункеранакопителя (см., например, фиг. 1). Другими словами, этому устройству клапана требуется определенная свободная высота внутри корпуса газоуплотнительного клапана, что ограничивает максимальную высоту заполнения бункеров.

Для того чтобы уменьшить потерю вертикального конструкционного пространства были предложены исполнительные устройства запорной тарели двойного движения. Патент США 4154129 предлагает такое исполнительное устройство запорной тарели двойного движения. Это устройство выполнено для поворота клапана вокруг первой оси и для отдельного поворота запорной тарели вместе с ее установочным рычагом вокруг второй оси, которая перпендикулярна первой оси. Это исполнительное устройство запорной тарели двойного движения позволяет перемещать запорную тарель в более высокое конечное положение, расположенное сбоку и частично над седлом. Поэтому устройство клапана согласно патенту США 4071166 значительно уменьшает требуемую конструкционную высоту. Патент США 4455095 раскрывает похожее исполнительное устройство запорной тарели в устройстве верхнего газоуплотнительного клапана, то есть для герметизации впускного отверстия бункера. Однако недостаток этих типов исполнительных устройств запорной тарели состоит в том, что они требуют дополнительного второго привода по сравнению с клапанами типа заслонки.

Для того чтобы уменьшить необходимую конструкционную высоту без использования дополнительного привода, европейская патентная заявка ЕР 2000547 раскрывает альтернативное устройство нижнего газоуплотнительного клапана для загрузочной установки. Это устройство также имеет исполнительное устройство запорной тарели двойного движения для перемещения запорной тарели между закрытым положением в плотном контакте с седлом клапана и открытым положением, находящимся на расстоянии от седла клапана. Однако это исполнительное устройство выполнено так для того, чтобы в запорной тарели осуществлялось совмещение двух вращений вокруг двух осей смещения, которые являются параллельными. С этой целью исполнительное устройство имеет первичный поворотный рычаг, который поддерживает с возможностью вращения вторичный поворотный рычаг. Первичный поворотный рычаг имеет комбинированную Ь-И-форму и соединен на противоположных сторонах седла с одним из двух первых поворотных валов, которые задают первую ось и поддерживают с возможностью вращения первичный поворотный рычаг на корпусе клапана. Вторичный поворотный рычаг, который несет запорную тарель, имеет в общем И-образную форму и соединен на противоположных сторонах седла клапана с одним из двух вторых поворотных валов, которые задают параллельную вторую ось и поддерживают с возможностью вращения вторичный поворотный рычаг на первичном поворотном рычаге. Для того чтобы наложить два параллельных вращения на запорную тарель с помощью единственного привода, устройство согласно ЕР 2000547 далее оснащено механизмом, выполненным для поворота вторичного поворотного рычага вокруг второй оси, в то время как первичный поворотный рычаг наклоняется вокруг первой оси. С этой целью каждая из более коротких сторон вторичного И-образного рычага далее соединена с возможностью вращения с одним из двух соединительных стержней, который, в свою очередь, соединен с возможностью вращения с неподвижным корпусом клапана. На каждой стороне первый поворотный вал, второй поворотный вал и два вращающихся соединения соответствующего соединительного стержня в сочетании с обоими рычагами и соединительными стержнями в качестве соединений образуют четырехзвенный механизм, который выполнен для придания тарели первичного вращения и совмещенного вторичного вращения с помощью единственного привода.

Даже если это устройство позволяет осуществлять двойное вращение с помощью единственного привода, главные недостатки устройства согласно ЕР 2000547 состоят в склонности к несоосности и громоздкой конструкции, а также процедуре демонтажа, например, для ремонта или замены. Действи- 1 020598 тельно, несоосность между осями каждой группы может возникнуть, например, вследствие ассиметричного термического расширения корпуса клапана или вследствие неправильной механической обработки. Такая несоосность может привести к преждевременному износу, недостаточно плотному контакту между запорной тарелью и седлом и даже к полной блокировке или заклиниванию исполнительного устройства запорной тарели.

Техническая проблема

Принимая во внимание вышесказанное, первой целью изобретения является создание устройства газоуплотнительного клапана с исполнительным устройство запорной тарели двойного движения, которое менее склонно к заклиниванию и которое позволяет осуществить монтаж и демонтаж за меньшее количество времени.

Эта цель достигнута посредством устройства по п. 1 формулы изобретения.

Общее описание изобретения

Данное изобретение относится к нижнему или верхнему газоуплотнительному клапану для загрузочной установки шахтной печи, прежде всего доменной печи. Устройство содержит запорную тарель, которая взаимодействует с седлом клапана, и исполнительное устройство запорной тарели двойного движения для перемещения запорной тарели между закрытым положением в плотном контакте с седлом клапана и открытым положением, находящимся на расстоянии от седла клапана.

Исполнительное устройство запорной тарели данного типа выполнено для придания совмещения двух вращений вокруг, по существу, параллельных осей смещения, то есть оси смещения имеют взаимное ориентирование, более близкое к параллельному, чем к перпендикулярному. С этой целью устройство содержит первичный поворотный рычаг, поддерживаемый на первом поворотном валу, который оснащен подшипниками для поддержки с возможностью вращения первичного поворотного рычага на неподвижной конструкции, обычно либо на корпусе нижнего газоуплотнительного клапана, либо на корпусе промежуточного бункера-накопителя, с возможностью вращения вокруг неподвижной первой оси, вторичный поворотный рычаг, который служит опорой запорной тарели и поддерживается на оснащенном подшипниками втором поворотном валу, который поддерживает вторичный поворотный рычаг на первичном поворотном рычаге с возможностью вращения вокруг второй оси, которая, по существу, параллельна первой оси и перемещается с вторичным поворотным рычагом, и механизм, выполненный для передачи вращения вокруг второй оси на вторичный поворотный рычаг в то же самое время, когда первичный поворотный рычаг вращается вокруг первой оси.

Для достижения вышеупомянутой первой цели предложенное изобретение отличатся тем, что первый поворотный вал выполнен в виде полого трубчатого вала и исполнительное устройство запорной тарели содержит базисный (исходный, реперный) стержень, который простирается через первый поворотный вал и предпочтительно соосно поддерживается в последнем. Этот базисный стержень имеет дальний концевой участок, подлежащий соединению с неподвижной конструкцией, и ближний концевой участок с базисным элементом. Ближний концевой участок стержня сам может образовывать базисный элемент или, равным образом, он может иметь специальный базисный элемент, установленный на нем. Базисный элемент на ближнем концевом участке служит в качестве неподвижной системы координат для кинематических расчетов для механизма, который передает вращение вокруг второй оси на вторичный поворотный рычаг, в то время как первичный поворотный рычаг находится во вращении. Соответственно механизм имеет ведомую сторону, которая находится в зацеплении с базисным элементом.

В силу соосного расположения полого первого вала и базисного стержня только одно отверстие требует точной машинной обработки в неподвижной конструкции, например корпусе нижнего газоуплотнительного клапана или кожухе бункера. Кроме того, вызванная воздействием температуры деформация конструкции, на которой поддерживается исполнительное устройство запорной тарели, не может больше приводить к заклиниванию, так как все оси поддерживаются параллельно и на надлежащем расстоянии посредством самого устройства, независимо от опорной конструкции. Кроме того, с исполнительным устройством запорной тарели можно обращаться как с единым устройством во время монтажа и обслуживания.

В экономящем затраты и пространство варианте осуществления как первичными, так и вторичными поворотными рычагами являются консольные рычаги. Таким образом, они поддерживаются только на одном концевом участке, вторичный рычаг посредством второго поворотного вала, а первичный поворотный рычаг посредством первого поворотного вала. В механически устойчивой и надежной конфигурации базисный стержень является цилиндрическим валом, соосно поддерживаемым внутри полого первого поворотного вала предпочтительно с помощью двух аксиально разнесенных подшипников.

В предпочтительном варианте осуществления механизма, который передает вращение на вторичный поворотный рычаг, этот механизм имеет ведущую сторону в зацеплении со вторым поворотным валом для передачи вращения на вторичный поворотный рычаг вокруг второй оси, с вторичным поворотным рычагом, закрепленным во вращении на втором поворотном валу. Предпочтительно механизм заключен в кожух, поддерживаемый на первичном рычаге. В этом варианте осуществления второй поворотный вал расположен так, чтобы проходить через отверстие в первичном поворотном рычаге или в

- 2 020598 кожухе. Это отверстие оснащено уплотнением, которое герметизирует внутреннюю часть кожуха от внешней стороны. Последняя конфигурация надежно защищает вращающийся механизм, который обычно подвергается воздействию суровых атмосферных условий.

В простом и надежном варианте осуществления механизма второй поворотный вал выполнен в виде коленчатого вала, а механизм содержит соединительный стержень, соединенный на одном конце с коленчатым валом для передачи вращения на вторичный поворотный рычаг. На другом конце соединительный стержень может, например, входить в зацепление с эксцентрической точкой вращения на неподвижном базисном элементе. Он также может иметь взаимодействующий с кулачком штифт, направленный в криволинейную канавку в базисном элементе. Предпочтительно криволинейная канавка имеет контур, который увеличивает расстояние между взаимодействующим с кулачком штифтом и первой осью во время начальной фазы движения из закрытого в открытое положение. Последний вариант осуществления позволяет поднимать запорную тарель почти в осевом направлении от седла клапана во время начальной фазы движения при открытии и во время заключительной фазы при закрытии. В этом варианте осуществления механизм предпочтительно имеет линейную направляющую, поддерживающую взаимодействующий с кулачком штифт в зацеплении в базисной криволинейной канавке, направляющую второй концевой участок соединительного стержня с тем, чтобы ограничить движение взаимодействующего с кулачком штифта относительно первичного поворотного рычага до прямолинейного движения.

Альтернативно, вместо конструкции соединительного типа механизм может быть основан на колесном приводе. Соответственно механизм может иметь ведомое колесо, прикрепленное соосно ко второй оси на втором поворотном валу, и ведущее колесо, прикрепленное соосно к первой оси на базисном элементе. Механизм может быть выполнен в виде шестеренчатого привода или ременного/цепного привода.

Ясно, что предложенное устройство позволяет эксплуатировать клапан с помощью только одного привода. Предпочтительно последний соединен с первым поворотным валом для передачи вращения вокруг первой оси на первичный поворотный рычаг.

Первичный поворотный рычаг может иметь вильчатую форму с двумя разнесенными друг от друга, удлиненными параллельными пластинами, каждая из которых поддерживает один из двух аксиально разнесенных подшипников второго поворотного вала, при этом механизм расположен между двумя пластинами. Вторичный поворотный рычаг может иметь Г -образную форму с первым концевым участком, прикрепленным ко второму поворотном валу без возможности вращения, и второй концевой участок, оснащенный шаровым шарниром, посредством которого запорная тарель установлена на вторичном поворотном рычаге.

Ясно, что предложенное устройство клапана может быть использовано, прежде всего, в качестве нижнего газоуплотнительного клапана ниже по потоку загрузочной установки типа Ье11-1е88 ΐορ® доменной печи. Однако конструкция в равной степени может использоваться в качестве верхнего газоуплотнительного клапана на впускном отверстии промежуточного бункера-накопителя такой установки.

Настоящая патентная заявка представлена для защиты решения по достижению вышеуказанной первой цели в качестве изобретения, определенного в прилагаемых пунктах формулы изобретения. Специалисту легко понятно, что данная патентная заявка содержит аргументацию для определения других изобретений, которые могут быть заявлены независимо, например, как предмет пунктов формулы изобретения в выделенных и/или в продолжающих заявках. Такой предмет может быть определен комбинацией признаков, раскрытых в этом документе, который предлагает новое и обладающее признаками изобретения решение для достижения цели, отличной от упомянутой выше первой цели.

Краткое описание чертежей

Дальнейшие подробности и преимущества данного изобретения будут очевидны из следующего подробного описания нескольких, но не ограничивающих вариантов осуществления со ссылкой на приложенные чертежи, на которых изображены:

фиг. 1 - вид в перспективе в частичном разрезе, отображающий первый вариант осуществления устройства газоуплотнительного клапана;

фиг. 2 - увеличенный вид в перспективе в частичном разрезе, изображающий более подробно исполнительное устройство запорной тарели двойного движения, как показано на фиг. 1;

фиг. 3 - вид сверху в поперечном разрезе, показывающий траекторию движения внешних участков элемента запорной тарели, производимую исполнительным устройством запорной тарели двойного движения согласно фиг. 1, 2;

фиг. 4 - увеличенный вид в перспективе в частичном разрезе и с частично пространственным разделением деталей, показывающий второй вариант осуществления устройства газоуплотнительного клапана, оснащенного альтернативным исполнительным устройством запорной тарели двойного движения;

фиг. 5 - вид в перспективе в частичном разрезе, показывающий третий вариант осуществления устройства газоуплотнительного клапана со следующим вариантом исполнительного устройства запорной тарели двойного движения;

фиг. 6 - вид в перспективе в частичном разрезе, показывающий четвертый вариант осуществления устройства газоуплотнительного клапана, но уже с другим вариантом исполнительного устройства за- 3 020598 порной тарели двойного движения.

Для обозначения идентичных или схожих частей на чертежах используют идентичные ссылочные обозначения.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления со ссылкой на чертежи

На фиг. 1-3 изображен первый вариант осуществления устройства газоуплотнительного клапана для загрузочной установки шахтной печи, прежде всего загрузочной установки доменной печи. Устройство имеет выполненную в форме диска запорную тарель 10 (запорный элемент), которая взаимодействует с коническим седлом 12 клапана для газонепроницаемого закрытия. В этом варианте осуществления седло 12 клапана расположено на нижнем конце трубчатого канала, который обычно посредством задвижки для материала взаимодействует с нижним выпускным отверстием промежуточного бункера-накопителя (не показан). Соответственно на фиг. 1-3 седло 12 клапана и запорная тарель 10 расположены в воронкообразном корпусе 14 нижнего газоуплотнительного клапана, выпускное отверстие которого подает материал на распределительное устройство шихтового материала. Ясно, что данное предложенное изобретение может равным образом использоваться в качестве устройства верхнего газоуплотнительного клапана для герметизации впускного отверстия промежуточного бункера-накопителя (не показан). На фиг. 1-3 показано закрытое положение, в котором запорная тарель 10 находится в плотном контакте с седлом 12 клапана. В открытом положении, как показано пунктирной линией с левой стороны на фиг. 3, запорная тарель 10 расположена в посадочном месте сбоку между трубчатым каналом и корпусом 14, то есть в стороне от седла 12 клапана и частично над ним.

Для перемещения запорной тарели 10 из закрытого положения на фиг. 1-3 в находящееся на расстоянии от седла 12 клапана открытое положение и наоборот устройство содержит исполнительное устройство 20 запорной тарели двойного движения. Исполнительное устройство запорной тарели содержит вильчатый первичный поворотный рычаг 22, который прикреплен к первому поворотном валу 24. Первый поворотный вал 24 поддерживается с возможностью вращения с помощью пары внешних, аксиально разнесенных роликовых подшипников 26 внутри полой цилиндрической опоры 28, которая прикреплена к корпусу 14. Соответственно первый поворотный вал 24 задает первую ось 29 поворота и поддерживает с возможностью вращения первичный поворотный рычаг 24 на неподвижной конструкции, которая в случае с фиг. 1-3 является корпусом 14 нижнего газоуплотнительного клапана. Первая ось 29 поворота, по существу, параллельна плоскости седла 12 клапана. Исполнительное устройство 20 запорной тарели также содержит Г-образный вторичный поворотный рычаг 32, который на первом концевом участке без возможности поворота прикреплен ко второму поворотном валу 34. Второй поворотный вал 34 поддерживается с возможностью вращения с помощью пары аксиально разнесенных роликовых подшипников 36 или подшипников скольжения, которые установлены в соосных отверстиях в продолговатых удлиненных пластинах или фланцах вильчатого первичного поворотного рычага 22, которые жестко взаимосвязаны для того, чтобы быть расположенными на расстоянии друг от друга, и являются параллельными. Соответственно второй поворотный вал 34 поддерживает с возможностью вращения второй поворотный рычаг 32 на первичном поворотном рукаве 22 и задает вторую ось 39 поворота. Тогда как первая ось 29 поворота закреплена относительно корпуса 14 (или бункера), вторая ось 39 поворота перемещается вместе с вторичным поворотным рычагом 32. Однако ясно, что обе оси 29, 39 поворота удерживаются, по существу, параллельными и смещенными на постоянное расстояние. Соответственно вторая ось поворота также, по существу, параллельна плоскости седла 12 клапана. Следует отметить, что оси 29, 39 поворота, пока они предпочтительно являются с технической точки зрения параллельными, не обязательно должны быть точно параллельными, возможны небольшие непреднамеренные или намеренные конструкционные отклонения на небольшой угол в несколько градусов, например до 10° между осями 29, 39 поворота.

Как лучше всего видно на фиг. 3, вторичный поворотный рычаг 32 несет запорную тарель 10. Предпочтительно вторичный поворотный рычаг 32 на втором концевом участке оснащен шаровым шарниром 38, за счет которого центр запорной тарели 10 установлен на вторичном поворотном рычаге 32. Применение шарового шарнира 38 обеспечивает герметичное сцепление запорной тарели 10 на седле 12 клапана в случае незначительной несоосности между первой осью 29 поворота и второй осью 39 поворота и/или плоскостью седла клапана 12. Запорная тарель 10 установлена так, что ее центральная ось в целом параллельна простирающемуся вверху участку Г-образного вторичного поворотного рычага 32.

Как становится ясным, оба поворотных рычага 22, 32 выполнены в виде консольных рычагов. Более конкретно, первичный поворотный рычаг 22 поддерживается только на одном из его концевых участков посредством первого поворотного вала 24, тогда как вторичный поворотный рычаг 32 поддерживается только на одном из его концевых участков посредством второго поворотного вала 34. В отличие от двухсторонней опоры консольная опора запорной тарели 10 значительно уменьшает риск заклинивания исполнительного устройства 20 запорной тарели двойного движения. Кроме того, упрощаются установка и замена, так как с устройством 20 можно обращаться как с блоком, получают дополнительное пространство напротив седла 12 клапана и сводится к минимуму механическая обработка неподвижной опорной конструкции.

Как видно на фиг. 1, 2, первый поворотный вал 24 имеет отдаленный от седла 12 клапана конец, ко- 4 020598 торый оснащен приводным рычагом 40, к которому присоединен только единственный исполнительный механизм устройства (не показан), например линейный гидравлический цилиндр, для приведения в действие первого поворотного вала 24 для поворота первичного поворотного рычага 22. Для одновременного поворота вторичного поворотного рычага 32 относительно первичного поворотного рычага 22 устройство 20 оснащено подходящим механизмом, который приводит вторичный поворотный рычаг 32 во вращение вокруг второй оси 39 в то же самое время, когда первичный поворотный рычаг 22 приведен во вращение вокруг первой оси 29, то есть без использования второго дополнительного исполнительного механизма. Несколько предпочтительных примеров таких механизмов будут подробно описаны ниже со ссылкой на фиг. 2-6 соответственно.

При рассмотрении фиг. 1, 2 становится ясно, что первый поворотный вал 24 выполнен в виде полого трубчатого вала (также именуемого валом с отверстием). Как также очевидно на фиг. 1, 2, исполнительное устройство 20 запорной тарели содержит цилиндрический базисный стержень 42, например цилиндрический вал, который простирается через цилиндрическое пространство внутри первого поворотного вала 24. Базисный стержень 42 имеет выступающий дальний концевой участок 44, находящийся на расстоянии от запорной тарели 10. Концевой участок 44 позволяет осуществлять соединение базисного стержня 42 с неподвижной конструкцией. С этой целью может быть использовано любое подходящее соединение, например, в показательном варианте осуществления, показанном на фиг. 1-3, соединительная пластина или кронштейн соединяет периферийный концевой участок 44 с полой цилиндрической опорой 28 и, таким образом, с неподвижным корпусом 14 нижнего газоуплотнительного клапана. Соединение между базисным стержнем 42 и неподвижной конструкцией, например корпусом 14, может быть жестким или гибким для того, чтобы осуществить небольшое осевое и радиальное относительное движение, например, в целях демпфирования и/или для приведения в действие концевого выключателя (не показан). Например, базисный стержень 42 и неподвижная конструкция могут быть соединены посредством любого подходящего типа пружинного соединения с упорами для ограничения осевого и вращательного перемещения. В любом случае это соединение, однако, выполнено для того, чтобы разрешать только небольшое и ограниченное относительное движение между базисным стержнем 42 и неподвижной конструкцией, например корпусом 14. Базисный стержень 42 также имеет ближний концевой участок 46, который выступает за полым первым поворотным валом 24 на стороне запорной тарели 10. Базисный элемент 48 жестко закреплен с этим ближним концевым участком 46 базисного стержня 42. Базисный элемент 48 может иметь любую подходящую форму и в целом имеет более крупные поперечные размеры, чем базисный стержень 42. Ясно, что базисный элемент 42, соединенный с неподвижной конструкцией посредством базисного стержня 42, не вращается в унисон с поворотными рычагами 22, 32. Как лучше всего видно на фиг. 2, цилиндрический базисный стержень 42 предпочтительно поддерживается соосно оси 29 внутри полого первого поворотного вала 24 с помощью пары вспомогательных подшипников 50. Подшипники 50 разнесены в осевом направлении и могут быть подшипниками скольжения или роликовыми подшипниками. Как будет очевидно ниже, даже если возможно осуществить небольшое ограниченное осевое смещение и поворот относительно неподвижной конструкции, базисный элемент 48 обеспечивает фиксированную систему координат (в кинематическом смысле) для ведущей стороны механизма, используемого для поворота вторичного поворотного рычага вокруг второй оси 39 поворота без дополнительного исполнительного механизма. Конфигурация базисного стержня 42, проходящего через полый первый поворотный вал 24, обеспечивает правильное позиционирование базисного элемента 48, то есть кинематической системы координат, относительно первой оси 29 поворота и облегчает замену исполнительного устройства запорной тарели в виде единого блока.

Первый вариант механизма 100 для извлечения преимущества из вращения, переданного на первичный поворотный рычаг 22 для одновременного поворота вторичного поворотного рычага 32, будет подробно описан со ссылкой на фиг. 2, 3. Как лучше всего видно на фиг. 2, второй поворотный вал 34 выполнен в виде коленчатого вала. Механизм 100 содержит соединительный стержень 102. Первый концевой участок соединительного стержня 102 имеет втулку, с помощью которой соединительный стержень 102 соединен с возможностью вращения с кривошипом второго поворотного вала 34 с помощью первого вращательного сочленения 104 (см. фиг. 3), например роликового подшипника или подшипника скольжения. На противоположном втором концевом участке соединительный стержень 102 имеет другую втулку, с помощью которой он с возможностью вращения посредством второго вращательного сочленения 106 соединен с базисным шарнирным пальцем 108. Базисный шарнирный палец 108 образует эксцентрик, который жестко прикреплен к базисному элементу 48 и расположен со смещением ниже первой оси 29 поворота (поворота), например вертикально под последней, как показано на фиг. 3. Соответственно механизм 100 имеет ведомую сторону, входящую в зацепление с шарнирным пальцем 108 на базисном элементе 48 (в качестве кинематической системы координат), и ведущую сторону, входящую в зацепление с кривошипом второго поворотного вала 34.

Работа исполнительного устройства 20 запорной тарели теперь будет кратко описана со ссылкой на фиг. 3. Для перемещения запорной тарели 10 из закрытого положения (сплошные линии на фиг. 3) в открытое положение (пунктирные линии на фиг. 3), первичный поворотный рычаг 22 поворачивается по стрелке 113 вокруг первой оси 29 поворота (то есть по часовой стрелке на фиг. 3). Во время первона- 5 020598 чальной фазы движения открытия, механизм 100 одновременно поворачивает вторичный поворотный рычаг 32 вокруг второй оси 39 поворота в противоположном направлении по стрелке 115 (то есть против часовой стрелки на фиг. 3). Это происходит потому, что соединительный стержень 102 передает крутящий момент в направлении, противоположном вращению коленчатого второго поворотного вала 34, вследствие уменьшающего расстояния между второй осью 39 поворота и центральной осью эксцентрической базисной оси 108 поворота. Другими словами, механизм 100 первоначально передает на запорную тарель 10 вторичное вращение вокруг второй оси 39 поворота (наклона) в направлении, противоположном первичному вращению вокруг первой оси 29 поворота. Во время второй заключительной фазы движения открытия механизм 100 поворачивает вторичный поворотный рычаг 32 вокруг второй оси 39 в том же направлении вращения, которое передано на первичный поворотный рычаг 22 (то есть по часовой стрелке на фиг. 3). Переход между двумя фазами происходит, когда вторая ось 39 поворота проходит вертикальную плоскость через ось базисного шарнирного пальца 108 (или второго сочленения 106), где расстояние между обеими осями является минимальным. Как только вторая ось 39 поворота проходит через эту плоскость под осью базисного шарнирного пальца 108, расстояние между этими осями начинает снова увеличиваться так, что соединительный стержень 102 оказывает крутящий момент в направлении вращения коленчатого поворотного вала 34 во второй фазе. Ясно, что обратное движение происходит из закрытого в открытое положение.

Далее на фиг. 3 изображены траектории (траектории движения) 117, 119, 121 трех точек запорной тарели 10. Конец траектории 117 примерно обозначает то, где наивысший участок запорной тарели 10 расположен в открытом положении. Как видно на фиг. 3, радиус кривизны траектории 117 увеличивается по направлению к открытому положению. Как видно на фиг. 3, кривизна траекторий 119, 121 уменьшается по направлению к открытому положению. Конец траектории 121 показывает, где самая нижняя точка запорной тарели 10 расположена в открытом положении. Из фиг. 3 ясно, что предложенное исполнительное устройство 20 запорной тарели перемещает запорную тарель 10 с двумя совмещенными вращениями вблизи седла 12 клапана и что в открытом положении запорная тарель 10 (как изображено пунктирными линиями на фиг. 3) расположена вблизи седла 12 и частично над ним, будучи в то время полностью удалена из траектории движения материалов через седло 12.

Расположения осей 29, 39 поворота, их соответствующий радиус вращения и механизм 100 выполнены для минимизации необходимого пространства движения. Следует отметить, что длина активной области соединительного стержня 102 и плеча рычага коленчатого второго поворотного вала 34 выбраны так, что вторичное вращение вокруг оси 39 медленнее, чем первичное вращение вокруг оси 29. Прежде всего, длина активной области соединительного стержня 102, то есть расстояние между осями его вращательных сочленений 104, 106, короче, чем постоянное расстояние между осями 29, 39 поворота. Для получения первоначального перпендикулярного движения запорной тарели 10 от седла 12 исполнительное устройство 10 запорной тарели предпочтительно выполнено так, что определяемая осями 29, 39 поворота плоскость, по существу, параллельна плоскости седла 12, как показано на фиг. 3. Фактически, в закрытом положении может допускаться наклон не более 30° между обеими плоскостями. В закрытом положении изображенного на фиг. 3 механизма плоскость, определяемая осями вращательных сочленений 104, 106, также параллельна плоскости, определенной осями 29, 39 поворота и вторая ось 39 поворота расположена в одной плоскости с центральной осью запорной тарели 10, однако эти критерии не являются обязательными.

На фиг. 4 изображен следующий вариант осуществления исполнительного устройства 220 запорной тарели двойного движения, который отличается от варианта осуществления на фиг. 1-3, главным образом, в конфигурации кинематической системы координат, поддерживаемой базисным стержнем 42, то есть базисного элемента 248, и в альтернативной конфигурации его механизма 200 для наложения вторичного вращения на вторичный поворотный рычаг 32. Описание других компонентов и функций, идентичных компонентам и функциям на фиг. 1-3, не будут повторены. Механизм 200 на фиг. 4 также содержит соединительный стержень 302, оснащенный втулкой и подшипником на своем первом конце для образования вращательного сочленения 204 на кривошипе второго поворотного вала 34. Однако на противоположном конце соединительный стержень 202 оснащен взаимодействующим с кулачком штифтом 206, который направлен в базисную криволинейную канавку 208, которая изготовлена фрезерованием в базисном элементе 248. Для того чтобы получить движение открытия, схожее (но не обязательно идентичное) движению из варианта осуществления на фиг. 1-3, криволинейная канавка 208 имеет контур, который увеличивает расстояние между взаимодействующим с кулачком штифтом 206 и зафиксированной первой осью 29 поворота во время начальной фазы движения от закрытого к открытому положению. Соответственно во время первоначальной фазы движения, по меньшей мере, соединительный стержень 202 будет оказывать крутящий момент в направлении, противоположном вращению коленчатого второго поворотного вала 34 для наложения вторичного вращения вокруг первой оси 29 поворота. Хотя это и не показано на фиг. 4, криволинейная канавка 208 может продолжаться вдоль зеркального контура, уменьшая расстояние между взаимодействующим с кулачком штифтом 206 и неподвижной первой осью 29 поворота для получения поворота в том же направлении во время второй фазы. Как также видно на фиг. 4, механизм 200 также содержит линейную направляющую 210, расположенную на первичном поворот- 6 020598 ном рычаге 22. Линейная направляющая 210 выполнена для поддержания взаимодействующего с кулачком штифта 206 в зацеплении с базисной криволинейной канавкой 208 и для подвижного направления второго концевого участка соединительного стержня 202 с тем, чтобы позволить только прямолинейное движение взаимодействующего с кулачком штифта 208 относительно первичного поворотного рычага 22 вдоль продольной оси последнего. С этой целью соединительный стержень 202 содержит, например, направляющий штифт 212, входящий в зацепление с втулкой 214 (показана только частично), которая прикреплена к подходящему подвижному линейному сочленению 216 (показано только частично). Втулка 214 также служит в качестве опоры, удерживающей взаимодействующий с кулачком штифт 206 в зацеплении с криволинейной канавкой 208. Обеспечивая движение запорной тарели, идентичное или схожее с предыдущим вариантом осуществления, криволинейная канавка 208 механизма 200 обеспечивает дополнительную гибкость в получении желаемой формы траектории движения запорной тарели 10.

Следует отметить, что механизмы 100, 200, описанные со ссылкой на фиг. 1-3 и 4, могут легко быть приспособлены для устройства с помощью немного не параллельных осей 29, 39, расположенных под углом, например, 1-15°. Такое устройство может применяться, например, в случае конструкционных ограничений, затрагивающих посадочное место запорной тарели 10. В последнем случае шарнир шарового типа или универсальный шарнир может использоваться вместо, например, чисто вращательных первых сочленений 104, 204 или вместо вращательного второго сочленения 106.

На фиг. 5, 6 соответственно показаны два следующих варианта осуществления исполнительного устройства 320, 420 запорной тарели двойного движения, детали которых, идентичные описанным выше деталям, не будут повторно описаны. Оба устройства 320, 420 отличаются от предыдущих вариантов осуществления главным образом в конфигурации их механизмов 300, 400 для передачи вторичного вращения на вторичный поворотный рычаг 32. В обоих исполнительных устройствах 320, 420 второй поворотный вал 334, 434 является простым непрерывным валом (не коленчатым валом), к которому соответствующее ведомое колесо 352, 452 прикреплено без возможности вращения и соосно второй оси 39 поворота. Кроме того, оба исполнительных устройства 320, 420 запорной тарели содержат соответствующее ведущее колесо 354, 454, закрепленное без возможности вращения и соосно первой оси 29 поворота на базисном стержне 42. Таким образом, ведущие колеса 354, 454 соединены с неподвижной конструкцией, например корпусом 14 нижнего газоуплотнительного клапана, с ближней торцевой стороны (не видна) базисного стержня 42, образующего базисный элемент, используемый в качестве системы координат для кинематических расчетов посредством механизмов 300, 400.

В исполнительном устройстве 320 запорной тарели на фиг. 5 механизм 300 для передачи вращения на вторичный поворотный рычаг 32 выполнен в виде шестеренчатого привода. Таким образом, ведомое колесо 352 и ведущее колесо 354 являются зубчатыми колесами. Он содержит промежуточное зубчатое колесо 356, которое поддерживается с возможностью вращения посредством первичного поворотного рычага 22, например, с помощью вала и подшипника, как видно на фиг. 5. Промежуточное зубчатое колесо 356 взаимодействует, то есть входит в зацепление, с ведомым зубчатым колесом 352 и ведущим зубчатым колесом 354. Соответственно всякий раз, когда приводится в действие первичный поворотный рычаг 22, механизм 300 передает действующий в противоположном направлении крутящий момент на вторичный поворотный рычаг 32.

В исполнительном механизме 420 запорной тарели на фиг. 6 механизм 400 для передачи вращения на вторичный поворотный рычаг 32 выполнен в виде ременного/цепного привода. В зависимости от того, используется ли зубчатый ремень или цепь, колеса 452, 454 являются зубчатыми колесами или звездочками. Как видно на фиг. 6, механизм 400 содержит зубчатый ремень или цепь 456, которая входит в зацепление с ведомым зубчатым колесом 452 или звездочкой и ведущим зубчатым колесом 454 или звездочкой. Соответственно всякий раз, когда приводится в действие первичный поворотный рычаг 22, механизм 400 также передает действующий в противоположном направлении крутящий момент на вторичный поворотный рычаг 32.

Подобно конструктивным параметрам в вариантах осуществления на фиг. 1-4, передаточные числа в вариантах осуществления на фиг. 5, 6 выбраны для того, чтобы предотвратить столкновение запорной тарели 10 с седлом 12 при перемещении запорной тарели 10 близко к седлу 12. Оба варианта осуществления на фиг. 5, 6 имеют преимущество, заключающееся в уменьшении количества подвижных частей (соединений), используемых внутри опорной конструкции, то есть корпуса 14 клапана или промежуточного бункера (не показан). Однако следует отметить, что варианты осуществления на фиг. 5, 6, в отличие от вариантов осуществления на фиг. 1-4, не позволяют осуществлять наклон в том же направлении к запорной тарели 10 во второй фазе движения открытия.

Все четыре описанные выше варианты осуществления используют первичные и вторичные рычаги 22, 32 консольного типа. Кроме того, все они могут использовать полый трубчатый вал в качестве первого поворотного вала 24 с соосным базисным стержнем 42, простирающимся через трубчатый вал 24 для обеспечения системы координат для кинематических расчетов на стороне запорной тарели 10. Следующий общий аспект состоит в том, что предложенные исполнительные устройства 20, 220, 320, 420 запорной тарели позволяют заключить их соответствующие механизмы 100, 200, 300, 400 в поддерживаемый первичным поворотным рычагом 22 корпус для защиты компонентов механизма от частиц пыли и дру- 7 020598 гих вредных воздействий. Как лучше всего видно на фиг. 2, каждое исполнительное устройство 20, 220, 320, 420 запорной тарели содержит кожух 60 любой подходящей формы, поддерживаемый главными удлиненными пластинами или фланцами вильчатого первичного поворотного рычага 22. Для более основательной защиты компонентов механизма каждый вариант осуществления оснащен первой уплотнительной прокладкой 62 в отверстии первичного поворотного рычага 22 (или в кожухе 60), через которое второй поворотный вал 34, 334, 434 проходит на стороне запорной тарели 10. Первая уплотнительная прокладка 62, которая лучше всего видна на фиг. 2, герметизирует внутреннюю часть кожуха 60 от окружающей запорную тарель 10 области и предотвращает утечку печного газа через это отверстие. Кроме того, между первым поворотным валом 24 и цилиндрической опорой 28 предусмотрена вторая уплотнительная прокладка 64 для предотвращения утечки печного газа через этот канал.

Следующий заслуживающий внимания общий признак состоит в том, что каждый механизм 100, 200, 300, 400 имеет свою ведущую сторону в зацеплении со вторым поворотным валом 34 для приведения в действие второго поворотного вала 34 для передачи вторичного вращения на вторичный поворотный рычаг 34. Этот признак в сочетании с базисным стержнем 42 позволяет поместить в корпус компоненты механизма, например с помощью кожуха 60, как показано на фиг. 1-6.

Список ссылочных обозначений

Фиг. 1-3:

- запорная тарель,

- седло клапана,

- корпус нижнего газоуплотнительного клапана,

- исполнительное устройство запорной тарели двойного движения,

- первичный поворотный рычаг,

- первый поворотный вал,

- подшипники,

- полая цилиндрическая опора,

- первая ось поворота,

- второй поворотный рычаг,

- второй поворотный вал,

- подшипники

- шаровой шарнир,

- приводной рычаг,

- базисный стержень,

- дальний концевой участок (позиции 42),

- ближний концевой участок (позиции 42),

- базисный элемент (на 46),

- вспомогательные подшипники,

- кожух,

- первая уплотнительная прокладка,

- вторая уплотнительная прокладка,

100 - механизм (1-й вариант),

102 - соединительный стержень,

104 - первое вращающееся сочленение,

108 - базисный шарнирный палец,

113, 115 - направление вращения,

117, 119, 121 - траектория.

Фиг. 4:

200 - механизм (2-й вариант),

202 - соединительный стержень,

204 - вращающееся сочленение,

206 - взаимодействующий с кулачком штифт,

208 - криволинейная канавка,

210 -линейная направляющая,

212 - направляющий штифт,

214 - втулка (позиции 210),

216 - линейное сочленение,

220 - исполнительное устройство запорной тарели двойного движения,

248 - базисный элемент.

Фиг. 5, 6:

300 - механизм (3-й вариант),

320 - исполнительное устройство двойного движения,

334 - второй поворотный вал,

352 - ведомое зубчатое колесо,

- 8 020598

354 - ведущее зубчатое колесо,

356 - промежуточное зубчатое колесо,

400 - механизм (4-й вариант),

420 - исполнительное устройство запорной тарели двойного движения, 434 - второй поворотный вал,

452 - ведомое зубчатое колесо/звездочка,

454 - ведущее зубчатое колесо/звездочка,

456 - зубчатый ремень/цепь.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Устройство газоуплотнительного клапана для загрузочной установки шахтной печи, при этом устройство содержит запорную тарель, взаимодействующую с седлом клапана;

исполнительное устройство запорной тарели двойного движения для перемещения запорной тарели между закрытым положением в плотном контакте с седлом клапана и открытым положением, находящимся на расстоянии от седла клапана, при этом исполнительное устройство запорной тарели выполнено для того, чтобы придавать запорной тарели совмещение первого вращения вокруг первой оси и второго вращения вокруг второй оси, которая, по существу, параллельна и смещена относительно первой оси, при этом исполнительное устройство запорной тарели содержит первичный поворотный рычаг, соединенный с первым поворотным валом, который задает первую ось и оснащен подшипниками для поддержки с возможностью вращения первичного поворотного рычага на неподвижной конструкции корпуса нижнего газоуплотнительного клапана или промежуточного бункера-накопителя;

вторичный поворотный рычаг, соединенный со вторым поворотным валом, который задает вторую ось и оснащен подшипниками, которые поддерживают с возможностью вращения вторичный поворотный рычаг на первичном поворотном рычаге, при этом вторичный поворотный рычаг несет запорную тарель;

механизм, выполненный для передачи вращения вокруг второй оси на вторичный поворотный рычаг при вращении первичного поворотного рычага вокруг первой оси, отличающееся тем, что первый поворотный вал выполнен в виде полого трубчатого вала, а исполнительное устройство запорной тарели содержит базисный стержень, простирающийся через первый поворотный вал, при этом базисный стержень имеет дальний концевой участок, подлежащий соединению с неподвижной конструкцией, и ближний концевой участок с базисным элементом, при этом механизм имеет ведомую сторону, которая находится в зацеплении с базисным элементом.
2. Устройство газоуплотнительного клапана по п.1, в котором вторичный поворотный рычаг является консольным рычагом, который поддерживается только на одном концевом участке с помощью второго поворотного вала, а первичный поворотный рычаг является консольным рычагом, который поддерживается только на одном концевом участке с помощью первого поворотного вала.
3. Устройство газоуплотнительного клапана по п.1 или 2, в котором базисный стержень является цилиндрическим валом, который соосно поддерживается внутри первого поворотного вала посредством аксиально разнесенных подшипников.
4. Устройство газоуплотнительного клапана по пп.1, 2 или 3, в котором механизм имеет ведущую сторону, которая находится в зацеплении со вторым поворотным валом для приведения в действие второго поворотного вала для передачи вращения вокруг второй оси на вторичный поворотный рычаг, при этом вторичный поворотный рычаг прикреплен ко второму поворотному валу без возможности поворота.
5. Устройство газоуплотнительного клапана по одному из пп.1-4, в котором исполнительное устройство запорной тарели содержит кожух, поддерживаемый первичным поворотным рычагом, и включающий в себя механизм, второй поворотный вал проходит через отверстие в первичном поворотном рычаге или в кожухе, при этом отверстие оснащено уплотнением, которое герметизирует внутреннюю часть кожуха от окружающей запорную тарель области.
6. Устройство газоуплотнительного клапана по одному из пп.1-5, в котором второй поворотный вал выполнен в виде коленчатого вала, а механизм содержит соединительный стержень с первым концевым участком, который соединен с возможностью вращения с коленчатым валом для передачи вращения вокруг второй оси на вторичный поворотный рычаг.
7. Устройство газоуплотнительного клапана по п.6, в котором соединительный стержень имеет второй концевой участок, который соединен с возможностью вращения с базисным шарнирным пальцем, при этом шарнирный палец расположен эксцентрично относительно первой оси, прежде всего со смещением ниже первой оси, и закреплен на базисном элементе.
8. Устройство газоуплотнительного клапана по п.6, в котором соединительный стержень имеет вто- 9 020598 рой концевой участок, который содержит взаимодействующий с кулачком штифт, который направлен в базисной криволинейной канавке, предусмотренной в базисном элементе, при этом базисная криволинейная канавка имеет криволинейный контур, который увеличивает расстояние между взаимодействующим с кулачком штифтом и первой осью во время начальной фазы движения от закрытого к открытому положению.
9. Устройство газоуплотнительного клапана по п.8, в котором механизм содержит линейную направляющую, расположенную на первичном поворотном рычаге, при этом линейная направляющая поддерживает взаимодействующий с кулачком штифт в зацеплении с базисной криволинейной канавкой и направляет второй концевой участок соединительного стержня с тем, чтобы ограничить движение взаимодействующего с кулачком штифта относительно первичного поворотного рычага до прямолинейного движения.
10. Устройство газоуплотнительного клапана по одному из пп.1-5, в котором механизм содержит ведомое зубчатое колесо, закрепленное соосно второй оси на втором поворотном валу, и ведущее колесо, закрепленное соосно первой оси на базисном элементе.
11. Устройство газоуплотнительного клапана по п.10, в котором механизм выполнен в виде шестеренчатого привода, при этом ведомое колесо и ведущее колесо являются зубчатыми колесами и механизм содержит промежуточное зубчатое колесо, поддерживаемое с возможностью вращения посредством первичного поворотного рычага и входящее в зацепление с ведущим зубчатым колесом и ведомым зубчатым колесом; или в виде ременного/цепного привода и содержит ремень или цепь, входящие в зацепление с ведущим колесом и ведомым колесом.
12. Устройство газоуплотнительного клапана по одному из пп.1-11, которое содержит привод, при этом привод соединен с первым поворотным валом для передачи вращения вокруг первой оси на первичный поворотный рычаг.
13. Устройство газоуплотнительного клапана по одному из пп.1-12, в котором первичный поворотный рычаг имеет вильчатую форму с двумя разнесенными друг от друга, удлиненными параллельными пластинами, каждая поддерживает один из двух аксиально разнесенных подшипников второго поворотного вала, при этом механизм расположен между двумя пластинами; и/или в котором вторичный поворотный рычаг имеет Г -образную форму и также имеет первый концевой участок, который прикреплен ко второму поворотном валу без возможности поворота, и второй концевой участок, оснащенный шаровым шарниром, посредством которого запорная тарель установлена на вторичный поворотный рычаг.
14. Нижний газоуплотнительный клапан для загрузочной установки доменной печи, содержащий устройство газоуплотнительного клапана по одному из пп.1-13 и седло клапана, поддерживаемое корпусом клапана и взаимодействующее с запорной тарелью, при этом исполнительное устройство запорной тарели двойного движения выполнено так, что первая ось расположена над плоскостью седла клапана, и так, что первая и вторая оси расположены на плоскости, параллельной плоскости седла клапана при нахождении запорной тарели в закрытом положении в плотном контакте с седлом клапана.
15. Промежуточный бункер-накопитель для загрузочной установки доменной печи, при этом бункер содержит устройство газоуплотнительного клапана по одному из пп.1-13 и седло клапана, которое взаимодействует с запорной тарелью и поддерживается с помощью бункера для взаимодействия с верхним впускным отверстием, при этом исполнительное устройство запорной тарели двойного движения выполнено так, что первая ось расположена над плоскостью седла клапана, и так, что первая и вторая оси расположены в плоскости, параллельной плоскости седла клапана при нахождении запорной тарели в закрытом положении в плотном контакте с седлом клапана.