UA124204C2 - Пристрій газоущільнювального клапана для завантажувального пристрою шахтної печі - Google Patents

Abstract

Винахід належить до пристрою газоущільнювального клапана для завантажувального пристрою шахтної печі, причому пристрій включає в себе: заслінку (12), яка взаємодіє із гніздом (10) клапана, виконавчий механізм заслінки для переміщення заслінки (12) між закритим положенням в герметичному контакті із гніздом (10) клапана і відкритим положенням на віддаленні від гнізда (10) клапана. Згідно з даним винаходом виконавчий механізм заслінки включає в себе: нахиляючий вал (24), з'єднаний із заслінкою (12), електродвигун (26) з вихідним валом, з'єднаним із нахиляючим валом (24). Гальмівний пристрій (30) виконано, при знаходженні в зачепленні, для запобігання обертання вихідного вала електродвигуна (26). Виконавчий механізм заслінки також включає в себе передавальний пристрій (28), розташований між вихідним валом електродвигуна (26) і нахиляючим валом (24), причому передавальний пристрій (28) виконано для передачі обертального руху вихідного вала електродвигуна (26) на нахиляючий вал (24). Передавальний пристрій (28) має вільний хід, виконаний для наявності попередньо заданої величини допустимого обертання між вихідним валом електродвигуна (26) і нахиляючим валом (24).

Description

виконаний для наявності попередньо заданої величини допустимого обертання між вихідним валом електродвигуна (26) і нахиляючим валом (24). і Е їх ах ДИКЕ лаку дк ий Шк І ої од ве еТЬ ху ши: на ун ЧЕМ ру ло и ни г Еш т Пе ї ' ех п ди шир й : Ше песен НИ | І! й ДИ

З от рода ВННННЄ Фе "ЖЕК. ЗКУ вірі СХ її У рзннннтит нн ЩІ І І А

ОО й

Шк

У

Фіг. 1

Область техніки

Цей винахід відноситься, загалом, до пристрою газоущільнювального клапана для завантажувального пристрою шахтної печі, більш конкретно до верхнього або нижнього пристрою газоущільнювального клапана, для запобігання втрат пічного газу в завантажувальному пристрої доменної печі.

Рівень техніки

Завантажувальні пристрої типу ВЕГІ ГЕ55 ТОР? (безконусний завантажувальний пристрій) для шахтних печей знайшли широке застосування в промисловості на протязі останніх десятиліть. Останній приклад такої установки розкрито, наприклад, в 05 4 071 166. Вказана установка зводить до мінімуму витік доменного газу із колошника печі завдяки функціонуванню одного або декількох проміжних бункерів для зберігання шихтових матеріалів за принципом шлюзу або повітряного шлюзу. Для цієї мети кожний бункер має верхній газоущільнювальний клапан і нижній газоущільнювальний клапан для герметичного перекриття відповідно впускного і випускного отворів бункера. Під час завантаження бункера верхній газоущільнювальний клапан відкривають, а нижній газоущільнювальний клапан закривають. Коли матеріал вивантажують із бункера в піч, нижній газоущільнювальний клапан відкривають, а верхній газоущільнювальний клапан закривають. В ИБ54071166 розкрита суть широко застосовуваного пристрою газоущільнювального клапана з клапаном стулчастого типу, в якому заслінка є такою, що нахиляється відносно єдиного валу. Вісь цього валу розташована приблизно на площині гнізда клапана. Оскільки у відкритому положенні заслінка повинна бути повністю відведена за межі траєкторії руху матеріалу, то пристрій згідно О5 4071166 потребує значного простору для цього у вертикальному напрямку.

Більш компактна конструкція пристрою газоущільнювального клапана запропонована в

ЕР 2000547, в якій застосовують важільний привідний механізм для переміщення заслінки між закритим положенням в герметичному контакті з гніздом клапана і відкритим положенням на віддаленні від гнізда клапана. Важільний привідний механізм забезпечує лінійний і поворотний рух заслінки в розрахунку на те, щоб для руху заслінки було потрібно менше простору.

При тому, що в И5 4071166 відсутнє згадування про виконавчий механізм, який застосовується для переміщення заслінки, в ЕР 2000547 запропоновано, що виконавчий

Зо механізм включає в себе лінійний гідравлічний поршень, що надає поворотний рух нахиляючому валу, з яким з'єднана заслінка.

Інший пристрій газоущільнювального клапана запропоновано в ЕР 2449327, де у відношенні заслінки застосовують виконавчий механізм подвійної дії для переміщення заслінки між закритим положенням в герметичному контакті з гніздом клапана і відкритим положенням на віддаленні від гнізда клапана. Як і в попередньому випадку, в ЕР 2449327 запропоновано, що виконавчий механізм включає в себе лінійний гідравлічний поршень.

Перевага таких лінійних гідравлічних поршнів полягає в тому, що завдяки постійно діючому гідравлічному тиску ущільнення забезпечується у будь-якому випадку. Крім того, якщо до заслінки докладають додатковий ущільнюючий тиск від іншого джерела тиску, такого як, наприклад, тиск в шахтній печі, то додаткове переміщення заслінки легко поглинається наявним гідравлічним амортизатором в гідравлічному поршні. При цьому недоліком таких гідравлічних поршнів є необхідність в гідросиловій установці та гідравлічній трубопровідній розводці, які, як правило, вважаються дорогими, можуть створювати ризики для безпеки та потребують регулярного технічного обслуговування.

Технічна задача

Мета цього винаходу полягає, відповідно, в тому, щоб забезпечити пристрій газоущільнювального клапана для завантажувального пристрою шахтної печі, в якому відсутні вказані вище недоліки. Вказана мета досягнута завдяки пристрою газоущільнювального клапана, заявленому в п. 1 формули винаходу.

Загальний опис винаходу

За допомогою цього винаходу передбачено пристрій газоущільнювального клапана для завантажувального пристрою шахтної печі, що включає в себе заслінку, яка взаємодіє з гніздом клапана, і виконавчий механізм заслінки для переміщення заслінки між закритим положенням в герметичному контакті з гніздом клапана і відкритим положенням на віддаленні від гнізда клапана.

Згідно даному винаходу виконавчий механізм заслінки включає в себе нахиляючий вал, з'єднаний з заслінкою, електродвигун з вихідним валом, з'єднаним з нахиляючим валом і гальмівний пристрій, що надається електродвигуну. Гальмівний пристрій, будучи введеним в зачеплення, виконано для запобігання обертання вихідного валу електродвигуна. Виконавчий бо механізм заслінки включає в себе також передавальний пристрій, розташований між вихідним валом електродвигуна та нахиляючим валом, причому передавальний пристрій виконано для передачі обертального руху вихідного валу електродвигуна на нахиляючий вал. Передавальний пристрій має вільний хід, виконаний для наявності попередньо заданої величини допустимого обертання між вихідним валом електродвигуна і нахиляючим валом.

Після того як один із бункерів здійснить подачу насипного матеріалу, що знаходиться в ньому, в шахтну піч, затвор для випуску матеріалу біля нижнього отвору бункера закривають, а нижній газоущільнювальний клапан переміщують на його клапанне гніздо для ізоляції бункера від тиску в шахтній печі. Відповідно, тиск в бункері скидають таким чином, що свіжий насипний матеріал може подаватись в бункер в результаті відкриття верхнього газоущільнювального клапана. Після того як тиск в бункері буде скинуто, різниця тиску між шахтною піччю і бункером становить величину в діапазоні від 1 до З бар, переважно в діапазоні від 1,5 до 2,5 бар. Цей більш високий тиск в шахтній печі діє як додатковий тиск, що проштовхує заслінку на гніздо її клапана, і може легко посувати заслінку з більш щільною посадкою на гніздо клапана. Цей додатковий рух заслінки передають на нахиляючий вал заслінки і, тим самим, на виконавчий механізм заслінки. У рішеннях, відомих із рівня техніки, в яких виконавчий механізм заслінки включає в себе гідравлічний поршень, цей додатковий рух поглинається гідравлічним амортизатором, наявним в гідравлічному поршні.

Додатковий рух заслінки внаслідок різниці тиску між шахтною піччю і бункером можна запобігти з великими труднощами. Відповідно, здається незбагненним, щоб виконавчий механізм заслінки включав в себе блокувальний пристрій для блокування руху виконавчого механізму заслінки, після того, як заслінка була виведена в своє ущільнююче положення.

Однак, тим не менше, це як раз те, що запропоновано відповідно до даного винаходу.

Фактично, виконавчий механізм заслінки згідно даному винаходу включає в себе електродвигун з доданим йому гальмівним пристроєм для утримання вихідного валу електродвигуна від обертання, після того, як заслінка опиниться в своєму ущільнюючому положенні. Після того, як гальмівний пристрій буде введено в зачеплення, електродвигун можна відключити, економлячи тим самим споживання електроенергії. Крім того, коли електродвигун відключений, нема ніякого ризику його перегріву та пошкодження в результаті цього.

Застосування електроенергії замість гідравлічної енергії дає перевагу, яка полягає в тому,

Ко) що електроенергія, загалом, більш легкодоступна. Не необхідності в забезпеченні ані дорогої гідросилової установки, ані гідравлічної трубопровідної розводки. Також зменшені ризики з точки зору безпеки і витрати на технічне обслуговування.

Додатковий рух заслінки внаслідок різниці тиску між шахтною піччю і бункером поглинається згідно даному винаходу за допомогою передавального пристрою, розташованого між вихідним валом електродвигуна і нахиляючим валом. Передавальний пристрій має вільний хід, який є достатнім для того, щоб забезпечити обертання нахиляючого валу на попередньо задану величину, причому це обертання не передають на вихідний вал електродвигуна. Таким чином, електродвигун і гальмівний пристрій не можуть бути пошкоджені під дією додаткового руху заслінки, спричиненого різницею тиску між шахтною піччю і бункером.

Переважно, попередньо задана величина допустимого обертання становить від 0,1" до 0,5", переважно від 0,257 до 0,357. Таке обертання здатне забезпечити достатній переміщення заслінки при докладанні тиску зі сторони шахтної печі.

Передавальний пристрій включає в себе механізм зубчастого зачеплення для забезпечення необхідного вільного ходу. Передавальний пристрій може включати в себе, наприклад, планетарну зубчасту передачу, гелікоїдальну зубчасту передачу, конічну зубчасту передачу і т. і.

В переважному рішенні гальмівний пристрій являє собою електричне гальмо двигуна.

Переважно, між заслінкою і гніздом клапана розташоване м'яке ущільнююче пристосування, наприклад силіконове ущільнювальне кільце, сальникова набивка, кільце з круглим перетином і т. ім., причому м'яке ущільнююче пристосування здатне стискатись під дією високого тиску. М'яке ущільнююче пристосування може бути виконано для забезпечення руху заслінки на величину примірно до З мм.

За допомогою цього винаходу також передбачений корпус нижнього газоущільнювального клапана для завантажувального пристрою шахтної печі, причому корпус включає в себе пристрій газоущільнювального клапана, як описано вище, їі гніздо клапана, що підтримується корпусом, і яке взаємодіє із заслінкою пристрою газоущільнювального клапана.

Крім того, за допомогою цього винаходу передбачений спосіб експлуатації газоущільнювального клапана завантажувального пристрою шахтної печі, причому газоущільнювальний клапан включає в себе пристрій газоущільнювального клапана, як описано 60 вище, причому спосіб включає в себе: керування електродвигуном, з'єднаним із нахиляючим валом, таким чином, щоб привести заслінку в герметичний контакт із гніздом клапана, зупинку електродвигуна і введення в зачеплення гальмівного пристрою таким чином, щоб утримати вихідний вал електродвигуна від обертання, докладання зовнішнього тиску до нижньої сторони заслінки таким чином, щоб далі притискати заслінку з упором в гніздо клапана, причому нахиляючий вал при цьому далі обертається. Передавальний пристрій виконано таким чином, щоб поглинати подальше обертання нахиляючого валу без передачі цього подальшого обертання на вихідний вал електродвигуна.

Таким чином, як тільки заслінка буде виставлена з упором в гніздо клапана, електродвигун може бути відключений, виключаючи тим самим непотрібні витрати електроенергії та перегрів електродвигуна. Завдяки вільному ходу або люфту в передавальному пристрої будь-який додатковий рух заслінки внаслідок різниці тиску між шахтною піччю і бункером поглинається за допомогою передавального пристрою, а не передається на електродвигун або гальмівний пристрій.

Короткий опис графічних матеріалів

Нижче на основі прикладу наведено опис переважного конструктивного виконання згідно винаходу із посиланням на додані графічні матеріали, де:

Фіг. 1 вид в аксонометрії вузла нижнього газоущільнювального клапана з пристроєм газоущільнювального клапана згідно винаходу, і

Фіг. 2 вид в поперечному розрізі вузла нижнього газоущільнювального клапана згідно Фіг. 1.

Опис переважних варіантів конструктивного виконання

Загалом, установка шахтної печі включає в себе шахтну піч з завантажувальним пристроєм шахтної печі, розташованим над нею для подачі шихтових матеріалів в шахтну піч.

Завантажувальний пристрій шахтної печі може включати в себе єдиний (шихтовий) бункер.

При цьому, як правило, передбачають два або більше бункерів, що дозволяє завантажувати один бункер шихтовими матеріалами, в той час як шихтові матеріали із іншого бункера подають в шахтну піч. Як добре відомо із рівня техніки, кожний бункер включає в себе затвор для випуску матеріалу на виході бункера, передбачений для утримання шихтових матеріалів в бункері або для скидання шихтових матеріалів в шахтну піч. Крім того, кожний бункер обладнаний верхнім газоущільнювальним клапаном на вході бункера і нижнім газоущільнювальним клапаном на

Зо виході бункера. Вказані верхній і нижній газоущільнювальні клапани застосовують для відсікання тиску в бункері, відповідно, від атмосферного тиску і тиску в печі.

На Фіг. 1 і 2 схематично представлено вузол 2 нижнього газоущільнювального клапана завантажувального пристрою шахтної печі.

Такий вузол 2 нижнього газоущільнювального клапана включає в себе корпус 4 клапана із вхідним отвором б, який сполучається із виходом бункера, і вихідним отвором 8, який сполучається з розподільним пристроєм (не показано) для подачі шихтових матеріалів в шахтну піч. Шихтові матеріали, отримані із бункера через вихід бункера, проходять через вхідний отвір 6 корпусу 4 клапана, а потім проходять через вихідний отвір 8 і надходять на розподільний пристрій.

Вузол 2 нижнього газоущільнювального клапана включає в себе також кільцеве гніздо 10 клапана, яке розташоване всередині корпусу 4 клапана, і пристрій 14 газоущільнювального клапана із запірним елементом клапана або заслінкою 12, яка виконана для взаємодії із гніздом 10 клапана для замикання вхідного отвору 6. Заслінка 12 функціонально з'єднана із нахиляючим валом 24 за допомогою опорного важеля 22 для переміщення заслінки 12 в положення контакту із гніздом 10 клапана та із такого положення. Пристрій 14 газоущільнювального клапана виконано для переміщення заслінки 12 між відкритим положенням (не показано) і закритим положенням, як видно на Фіг. 1 і 2. Крім того, заслінка 12 забезпечена кільцевим м'яким ущільнюючим пристосуванням 16, яке в показаному конструктивному виконанні надано заслінці 12.

Ущільнююче пристосування 16 повинне притискатись до гнізда 10 клапана з упором в ущільнюючу поверхню для забезпечення газонепроникності. В якості альтернативи, ущільнююче пристосування 16 може бути передбачено на гнізді 10 клапана.

Пристрій 14 газоущільнювального клапана включає в себе також електродвигун 26, передавальний пристрій 28 і гальмівний пристрій 30. Електродвигун 26 включає в себе вихідний вал (не показано), кінематично спарений з нахиляючим валом 24 через передавальний пристрій 28.

Електродвигун 26 спрацьовує для обертання нахиляючого валу 24 таким чином, щоб переміщувати заслінку 12 між відкритим положенням і закритим положенням. Обертання із відкритого положення в закрите положення здійснюється під кутом, що становить від 0" до 100". бо Коли заслінка 12 знаходиться в закритому положенні, гальмівний пристрій 30 вводять в зачеплення, а електродвигун 26 відключають, тим самим утримуючи заслінку 12, по суті, в закритому положенні. Гальмівний пристрій 30, який може являти собою електричне гальмо двигуна, переважно ініціюють одночасно з тим, як відключають електродвигун 26. Буде цілком зрозумілим, що короткочасною затримкою у відключенні електродвигуна 26 можна знехтувати.

При цьому така затримка не повинна перевищувати декілька секунд, переважно не повинна перевищувати 2 с, щоб виключити перегрів електродвигуна 26. Аналогічно, коли заслінка 12 знаходиться у відкритому положенні, гальмівний пристрій 30 можна вводити у зачеплення, а електродвигун 26 можна відключати.

Оскільки на електродвигун 26 не подають жодної напруги, коли заслінку 12 утримують у відкритому або закритому положенні, може бути зменшено споживання електроенергії електродвигуном 26. Також може бути зменшений нагрів електродвигуна 26, виключаючи тим самим необхідність в додатковому охолодженні електродвигуна 26. По суті, електроенергія є необхідною лише тоді, коли заслінка 12 повинна бути переміщена із відкритого положення в закрите положення, і навпаки.

Для передавального пристрою 28, розташованого між вихідним валом електродвигуна 26 і нахиляючим валом 24, передбачений вільний хід або люфт, виконаний для наявності попередньо заданої величини допустимого обертання між вихідним валом електродвигуна 26 і нахиляючим валом 24. Таким чином, навіть при введеному в зачеплення гальмівному пристрої 30, коли заслінка 12 знаходиться у своєму закритому положенні, можливе певне переміщення заслінки 12. Передавальний пристрій 28 може включати в себе механізм зубчастого зачеплення, переважно, планетарну зубчасту передачу.

Із зменшенням тиску в бункері різниця тиску між шахтною піччю і бункером зростає. Ця зростаюча різниця тиску впливає на нижню сторону 32 заслінки 12 і посуває заслінку 12 на більш щільну посадку на гніздо 10 клапана, спричиняючи обертальний рух нахиляючого валу 24.

Однак, завдяки передбаченому передавальним пристроєм 28 вільному ходу обертальний рух нахиляючого валу 24, спричинений згаданою вище різницею тиску, (при цьому) поглинається передавальним пристроєм 28, а не передається ані на вихідний вал електродвигуна 26, ані на гальмівний пристрій 30. Таким чином, обертальний рух нахиляючого

Зо валу 24 не може пошкодити вихідний вал електродвигуна 26, який знерухомлений гальмівним пристроєм 30.

Перелік посилальних позначень 2 вузол нижнього газоущільнювального клапана 4 корпус клапана 6 вхідний отвір 8 вихідний отвір 10 кільцеве гніздо клапана 12 заслінка 14 пристрій газоущільнювального клапана 16 ущільнююче пристосування 22 опорний важіль 24 нахиляючий вал 26 електродвигун 28 передавальний пристрій 30 гальмівний пристрій 32 нижня сторона заслінки

Claims (9)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Пристрій газоущільнювального клапана для завантажувального пристрою шахтної печі, причому пристрій включає в себе: заслінку, яка взаємодіє з гніздом клапана, виконавчий механізм заслінки для переміщення заслінки між закритим положенням в герметичному контакті з гніздом клапана і відкритим положенням на віддаленні від гнізда клапана, який відрізняється тим, що виконавчий механізм заслінки включає в себе: нахиляючий вал, з'єднаний із заслінкою, електродвигун з вихідним валом, з'єднаним із нахиляючим валом, гальмівний пристрій, що доданий електродвигуну, причому гальмівний пристрій виконано для бо утримання вихідного вала електродвигуна від обертання, і передавальний пристрій, розташований між вихідним валом електродвигуна і нахиляючим валом, причому передавальний пристрій має вільний хід, виконаний для наявності попередньо заданої величини допустимого обертання між вихідним валом електродвигуна і нахиляючим валом.

2. Пристрій газоущільнювального клапана за п. 1, причому попередньо задана величина допустимого обертання становить від 0,1" до 0,57, переважно від 0,25" до 0,35".

3. Пристрій газоущільнювального клапана за одним із пп. 1 або 2, причому передавальний пристрій включає в себе механізм зубчастого зачеплення.

4. Пристрій газоущільнювального клапана за п. 3, причому передавальний пристрій включає в себе планетарну зубчасту передачу, гелікоїдальну зубчасту передачу або конічну зубчасту передачу.

5. Пристрій газоущільнювального клапана за одним із пп. 1-4, причому гальмівний пристрій є електричним гальмом двигуна.

6. Пристрій газоущільнювального клапана за одним із пп. 1-5, причому між заслінкою і гніздом клапана розташоване м'яке ущільнююче пристосування, причому м'яке ущільнююче пристосування здатне стискатись під дією високого тиску.

7. Пристрій газоущільнювального клапана за п. 6, причому м'яке ущільнююче пристосування є силіконовим ущільнювальним кільцем.

8. Корпус нижнього газоущільнювального клапана для завантажувального пристрою шахтної печі, причому корпус включає в себе: пристрій газоущільнювального клапана за одним із пп. 1-7, і гніздо клапана, що підтримується корпусом і яке взаємодіє із заслінкою пристрою газоущільнювального клапана.

9. Спосіб експлуатації газоущільнювального клапана завантажувального пристрою шахтної печі, причому газоущільнювальний клапан включає в себе пристрій газоущільнювального клапана за одним із пп. 1-7, причому спосіб включає в себе: керування електродвигуном, з'єднаним із нахиляючим валом, таким чином, щоб привести заслінку в герметичний контакт із гніздом клапана, зупинку електродвигуна і введення в зачеплення гальмівного пристрою таким чином, щоб Зо утримати вихідний вал електродвигуна від обертання, докладання зовнішнього тиску до нижньої сторони заслінки таким чином, щоб далі притискати заслінку з упором в гніздо клапана, причому нахиляючий вал при цьому далі обертається, причому передавальний пристрій виконано таким чином, щоб поглинати подальше обертання нахиляючого вала без передачі цього подальшого обертання на вихідний вал електродвигуна. і ; дон л М пт песттттьстя т г Ц З як Вр ненні й чини ша Ії , В Чина р, Я ПО й зх КІ Ї як ї

Фіг. 1 зезня . до стяг нд зна» ожжноосажни лишки жннн х ци як (рт а шк ен вин Данні зойк Кінні снвненннння ен У Р знай ; ше Їх пнистнн кесннннннн О МНИ З . см ши шо ПН виш ши ан М А ит Ї ві ї . зни НЕ ї і шк ще 4е й Я ІФ

Фіг. 2