Запірне кільце, яке має ущільнювач із металевої піни

Реферат: Пристрій для переведення гарячого газу з металургійної установки до витяжного пристрою виконаний як запірне кільце з основним корпусом (7) і має один або декілька приєднаних до основного корпусу (7) ущільнювальних елементів (8, 8а, 8b), які покривають периметр основного корпусу (7). Крім цього, щонайменше один ущільнювальний елемент (8, 8а, 8b) містить у собі ущільнювач (11) з металевої піни. UA 112549 U (33) Код держави-учасниці AT UA 112549 U UA 112549 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель стосується запірного кільця для переведення гарячого газу з газовипускного пристрою у газовитяжний пристрій, яке має основний корпус і один або декілька приєднаних до нього ущільнювальних елементів, які покривають периметр основного корпусу. Запірні кільця, такі як, наприклад, описане в US3814402, у своєму опущеному положенні повинні забезпечувати безперешкодне переміщення первинного газу з конвертера у ковпак труби для відведення газу і приєднану до нього витяжну трубу для відведення газів. Неприпустиме попадання ні первинного газу назовні, ні підсмоктуваного через нещільності повітря всередину. Це оптимальний стан, однак, не досяжний без труднощів, тому що, зокрема, між верхнім краєм запірного кільця і ковпаком труби для відведення газів поперемінно виникають імпульси надлишкового тиску і імпульси розрідження. Неможливий також вибір необмежено малого кільцевого зазору між верхнім краєм запірного кільця і ковпака труби для відведення газів, тому що в цьому випадку внаслідок неминучого механічного контакту, насамперед, при перестановці висоти запірного кільця, можуть відбуватися ушкодження запірного кільця і/або ковпака труби для відведення газів. Крім того, запірні кільця повинні виконувати свою функцію при сильно мінливих температурах, коли первинний газ, що виходить із печі, має високі температури. Їхня функція повинна бути також довгостроково забезпечена і при контакті з корозійними первинними газами. Відоме ущільнення кільцевого зазору між запірним кільцем і ковпаком труби для відведення газів за допомогою вогнетривкого мата. При довготерміновій експлуатації цей вид ущільнення піддається зношуванню, яке приводить до періодичних припинень робіт для заміни ущільнення, або при експлуатації відбуваються неприпустимі викиди. Задачею даної корисної моделі є представити запірне кільце, яке, з одного боку, навіть при сильних коливаннях тиску і температури і в умовах корозії забезпечує ущільнення кільцевого зазору між запірним кільцем і ковпаком труби для відведення газів для переміщення первинного газу в трубі для відведення газів, а з іншого боку, зменшує небезпеку ушкоджень запірного кільця і/або ковпака труби для відведення газів при механічному контакті, а також мало піддане зношуванню, і тому приводить до низьких витрат, пов'язаних із заміною зношених частин. Ця задача вирішується за допомогою запірного кільця для переведення гарячого газу з металургійної установки у газовитяжний пристрій, яке має основний корпус і один або декілька приєднаних до основного корпусу ущільнювальних елементів, які покривають периметр основного корпусу, яке відрізняється тим, що щонайменше один ущільнювальний елемент містить у собі ущільнювач із металевої піни. Гарячий газ, що випускається з газовипускного пристрою, може бути призначений для подальшого використання, наприклад, як витратного матеріалу, або являти собою відпрацьований газ, тобто газ, який при необхідності після обробки, такої як, наприклад, видалення шкідливих речовин або охолодження, випускається у навколишнє середовище без подальшого використання. Наприклад, металургійна установка може являти собою пристрій для виробництва і/або обробки металевого розплаву, такий як, наприклад, сталеплавильний конвертер або дугова електропіч (англ. Electric Arc Furnace). Виробництво і/або обробка металевих розплавів здійснюється, як правило, при високих температурах, так що випущений з такого пристрою газ також має високу температуру. Під гарячим газом слід розуміти газ, який має температуру вище 1000 °C, переважно вище 1200 °C, зовсім особливо переважно вище 1500 °C. Газовитяжний пристрій являє собою, наприклад, витяжну трубу для відведення газів, через яку, наприклад, гарячий газ, що виходить зі сталеплавильного конвертера під час процесу продування або під час завантаження, відводиться від сталеплавильного конвертера, наприклад, до пристроїв для видалення пилу і/або охолодження. Основний корпус запірного кільця може складатися з однієї або декількох частин. Є один або кілька ущільнювальних елементів, переважно щонайменше два ущільнювальні елементи. Можуть також бути більше двох ущільнювальних елементів, наприклад три, чотири, п'ять, шість, сім, вісім, дев'ять, десять або більше, наприклад до 24 сегментів. Усі ущільнювальні елементи разом покривають увесь периметр основного корпусу запірного кільця. У цьому зв'язку під покриттям мається на увазі не притиснення ущільнювального елемента до ковпака труби для відведення газів, а ущільнювальний елемент при монтажі встановлюється так, що він прилягає або навіть може утворюватися невеликий зазор. Цей невеликий зазор, якщо він виникає, становить тільки декілька мм, переважно 5 мм, особливо переважно 3 мм, зовсім особливо переважно 2 мм. Це прилягання ущільнювального елемента або невеликий зазор повинно, з одного боку, забезпечувати, щоб ущільнювальний елемент був дуже мало підданий зношуванню, а з іншого боку, повинно перешкоджати неприпустимим викидам. Тому притиснення під більшим тиском не здійснюється, тому що внаслідок більших 1 UA 112549 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 розмірів таких ковпаків труб для відведення газів і більших різниць температур між окремими робочими станами таких металургійних установок можуть відбуватися більші деформації ущільнювальних елементів і розширення ковпака труби для відведення газів і запірного кільця. При перестановці висоти запірного кільця, внаслідок притиснення, додатково підвищеного при розширенні і можливих поштовхових навантаженнях під час процесу, виникали б більші навантаження на ущільнювальні елементи. З'ясувалося, що зазор від 5 мм до 2 мм не виявляє негативної дії на експлуатацію такої установки. Але в певних робочих станах внаслідок розширень може виникати притиснення ущільнювального елемента під більшим тиском. Ущільнювальні елементи повинні служити ущільненнями відносно газовитяжного пристрою, наприклад, відносно ковпака витяжної труби для відведення газів, відповідно вони повинні покривати весь периметр. Ущільнення, що складається з декількох ущільнювальних елементів, виготовляти, адаптувати і використовувати легше, ніж ущільнення, що складається із одного ущільнювального елемента. Переважно ущільнювальні елементи виконані у вигляді сегментів круглого кільця. Злегка дотичне ущільнення має задачу по можливості зменшити зазор між рухомою і нерухомою частиною, при цьому після фази припрацювання цей зазор сам встановлюється на деякий мінімум. Внаслідок особливої структури металевої піни цей матеріал у стані сприймати деформаційну енергію від пластичної деформації. Під час пусконалагодження і можливого додаткового юстирування ущільнювальних елементів зазор адаптувався до наявної геометрії. Щонайменше один з ущільнювальних елементів, переважно всі ущільнювальні елементи, містять в собі ущільнювач із металевої піни. Додатково всі ущільнювальні елементи можуть також містити в собі опорні елементи, на які опирається металева піна, і кріпильні елементи, за допомогою яких металева піна закріплена на опорних елементах. Ущільнювальний елемент може також складатися тільки з ущільнювача. Металева піна може складатися з одного єдиного металевого сплаву. Кращі результати корисної моделі Завдяки вибору належних металів або сплавів може використовуватися металева піна з матеріалу, який довгостроково при виконанні функції ущільнення задовольняє вимогам температури, вимогам корозійної стійкості і механічним навантаженням даного випадку застосування. У порівнянні із традиційними ущільнювальними матеріалами металева піна дає кращу зносостійкість, корозійну стійкість і стійкість по відношенню до високих температур. Для застосування як газовипускного пристрою в пристроях для виробництва і/або обробки металевого розплаву виявилася придатна металева піна зі сплаву нікелю, заліза, хрому і алюмінію. За допомогою такого матеріалу одержувалася, наприклад, задовільна корозійна стійкість при контакті з первинним газом сталеплавильного конвертера для виробництва сталі, а також термостійкість при температурі приблизно 1000 °C при короткочасно витримуваних пікових навантаженнях до 1200 °C. Термостійкість матеріалу забезпечена, коли він має достатні параметри міцності, стійкістю до повзучості, стійкістю структури, стійкістю форми, а також стійкістю до окиснення і до корозії при температурах більше 500 °C. Внаслідок термостійкості і високої механічної навантажувальної здатності металевої піни, зокрема міцності на стирання у порівнянні з пористими керамічними матеріалами, забезпечена стійкість злегка дотичного ущільнення з такої металевої піни навіть при мінливих навантаженнях тиску і температури. Завдяки термостійкості і механічної навантажувальної здатності така металева піна зберігає стійку форму навіть при температурах, що діють у первинних газах. У випробуваннях були підтверджені границі міцності при стисканні 3,5 МПа при 900 °C. Крім того, піна з металевого сплаву внаслідок своєї ніздрюватої структури має дуже добру демпфувальну здатність, а також високу теплопровідність при низькій теплоємності. Згідно з одним із кращих варіантів здійснення щонайменше один, переважно всі ущільнювальні елементи, що включають у себе металеву піну, виконані у вигляді сендвічної структури, яка включає в себе металеву піну і металевий лист. Металевий лист може складатися з того ж матеріалу, що і металева піна, або з іншого матеріалу. Такі металеві сендвічні структури мають низьку вагу і або з одного, або з обох боків мають гладкі або структуровані металеві листи для підвищення згинальної жорсткості або додання певних якостей поверхні. В одному із кращих варіантів здійснення ущільнювальний елемент має конструкцію у вигляді сендвічної структури, і додатково є можливість встановлення елементів жорсткості і/або кріплення. Згідно з іншим варіантом здійснення поверхня металевої піни щонайменше одного ущільнювача має покриття, яке, наприклад, наноситься шляхом електродугового, 2 UA 112549 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 газополуменевого або плазмового напилювання або тому подібного, наприклад комбінації таких способів. Це покриття може складатися з металевого сплаву або керамічного матеріалу. Як керамічні матеріали придатні, наприклад, оксидні кераміки, такі як оксид алюмінію Аl 2О3, і силікатні кераміки, такі як SiO2. У порівнянні з металевими сплавами як покриття для Аl 2О3 переваги виникають особливо тоді, коли корозійні і термічні навантаження мають переважне значення у порівнянні з механічними навантаженнями. Згідно з одним із кращих варіантів здійснення на ущільнювальних елементах закріплені покривальні листи. Переважно вони мають стільникову структуру із заповненням стільника з термічно ізолювального матеріалу, наприклад, вогнетривкого торкрет-бетону або керамічного вогнетривкого матеріалу. Завдяки покривальним листам зменшується небезпека ушкодження, наприклад, при застосуванні на сталеплавильному конвертері, зокрема, бризками сталі і шлаків. Кращим чином запропоноване корисною моделлю запірне кільце монтується так, що воно має можливість перестановки висоти, наприклад, коли воно застосовується між сталеплавильним конвертером і витяжною трубою для відведення газів. Один із кращих варіантів здійснення передбачає, що між ущільнювальними елементами і ковпаком труби для відведення газів є зазор максимум 3 мм. Цей зазор максимум 3 мм практично не здійснює негативного впливу на експлуатацію установки, однак забезпечує низькі витрати технічного обслуговування ущільнювальних елементів. При цих варіантах здійснення одержуються дуже низькі витрати, пов'язані із заміною зношених частин, і скорочується час простоїв. Іншим предметом даної заявки є застосування запропонованої корисної моделі запірного кільця між сталеплавильним конвертером або EAF і розташованим над ними ковпаком витяжної труби для відведення газів для переведення гарячого газу зі сталеплавильного конвертера або EAF у ковпак труби для відведення газів. Завдяки дуже простій конструкції і ефективному принципу дії запропонованої корисної моделі запірного кільця, що має ледь дотичне ущільнення з металевої піни, не потрібні відомі з рівня техніки трудомісткі конструкції ущільнення, такі як підведення замикального середовища або модульна конструкція, яка містить мінеральні волокна, що приводить до економії витрат при забезпеченні функції ущільнення, також при сильних коливаннях тиску і температури і в умовах корозії і низької небезпеки пошкоджень внаслідок механічного контакту. Короткий опис креслень Нижче корисна модель пояснюється докладніше на схематичних фігурах одного з варіантів здійснення. На фіг. 1 показаний газовипускний пристрій сталеплавильного конвертера, з якого гарячий газ через запірне кільце переводиться у газовитяжний пристрій, витяжну трубу для відведення газів. На фіг. 2 показане збільшення фрагмента фіг.1. На фіг. 3 показаний зазор між ковпаком труби для відведення газів і ущільнювальним елементом. На фіг. 4а і 4b показані різні види ущільнювальних елементів. На фіг. 1 показаний сталеплавильний конвертер 1, в якому в процесі продування обробляється металевий розплав 2. При цьому утворюється зображений хвилястими стрілками гарячий первинний газ 3, який має температуру більше 1000 °C із піками температури вище 2000 °C. Він переводиться через запірне кільце 4 у витяжну трубу для відведення газів 5, зокрема у ковпак 6 витяжної труби для відведення газів 5. Запірне кільце 4 розташоване між ковпаком 6 труби для відведення газів і сталеплавильним конвертером 1. Зображена тільки окрема частина витяжної труби для відведення газів 5; вона може, наприклад, підводитися у незображені пристрої для обробки газу. Запропоноване корисною моделлю запірне кільце 4 має основний корпус, а також декілька приєднаних до основного корпусу ущільнювальних елементів, що включають у себе металеву піну; для кращої наочності зображений тільки основний корпус, види ущільнювальних елементів показані на наступних фігурах. На фіг. 2 зі збільшенням показаний фрагмент X, обрамлений на фіг.1 штриховою лінією. Запірне кільце 4 містить у собі основний корпус 7, який обрамлений хвилястою лінією; він складається із системи трубопроводів охолодження, яка має форму зрізаного конуса. До основного корпусу 7 приєднаний ущільнювальний елемент 8. У зображеному випадку ущільнювальний елемент 8 приєднано до основного корпусу 7 через опорну плиту 9, на якій вони зафіксовані за допомогою гвинта 10. Ущільнювальний елемент 8 виконаний у вигляді сендвічної структури, яка включає в себе ущільнювач 11 з металевої піни і металевий лист 12. На зображенні перерізу фіг.2 зображений тільки один ущільнювальний елемент 8; однак є 3 UA 112549 U 5 10 15 20 25 30 35 40 декілька, які покривають периметр основного корпусу, тут на верхньому в робочому положенні краї основного корпусу; вони виконані у вигляді сегментів круглого кільця. На ущільнювальному елементі 8 закріплений покривальний лист 13. Покривальний лист має на опорному листі 14 стільникову структуру зі стільникових листів 15 із заповненням стільника термічно ізолювальним матеріалом, у цьому випадку вогнетривким торкретбетоном 16. За допомогою покривального листа 13 зменшується небезпека ушкодження при застосуванні на сталеплавильному конвертері 1, зокрема бризками сталі і шлаків. На фіг. 3 показаний зазор 17 між ковпаком труби для відведення газів і ущільнювальним елементом 8. Цей зазор не повинен утворюватися рівномірно по всьому периметру ковпака труби для відведення газів. При експлуатації може відбуватися зникнення цього зазору по всьому периметру ковпака труби для відведення газів, виникнення тільки в окремих областях по периметру ковпака труби для відведення газів, або він має сильно відмінні розміри по периметру ковпака труби для відведення газів. Усі не згадані посилальні позначення вже були описані на фіг.2. На фіг. 4а показаний схематичний вигляд зверху двох виконаних у вигляді сегмента круглого кільця ущільнювальних елементів 8а і 8b. На фіг. 4b показаний схематичний вигляд збоку ущільнювальних елементів 8а і 8Ь. Ущільнювач 11 з металевої піни і металевого листа 12 розташований на опорній плиті 9. На фіг. 3а зображений також нижній край покривальних листів 13а, 13b. СПИСОК ПОСИЛАЛЬНИХ ПОЗНАЧЕНЬ 1 Сталеплавильний конвертер 2 Металевий розплав 3 Первинний газ 4 Запірне кільце 5 Витяжна труба для відведення газів 6 Ковпак труби для відведення газів 7 Основний корпус 8, 8а, 8b Ущільнювальний елемент 9 Опорна плита 10 Гвинт 11 Ущільнювач 12 Металевий лист 13, 13а, 13b Покривальний лист 14 Опорний лист 15 Стільниковий лист 16 Вогнетривкий торкрет-бетон 17 Зазор Джерела інформації: Патент US 3814402 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 1. Пристрій для переведення гарячого газу з металургійної установки до витяжного пристрою, який виконаний як запірне кільце з основним корпусом (7) і має один або декілька приєднаних до основного корпусу (7) ущільнювальних елементів (8, 8а, 8b), які покривають периметр основного корпусу (7), який відрізняється тим, що щонайменше один ущільнювальний елемент (8, 8а, 8b) містить у собі ущільнювач (11) з металевої піни. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що щонайменше один, переважно всі ущільнювальні елементи (8, 8а, 8b), які включають у себе металеву піну, виконані у вигляді сендвічної структури з металевою піною і металевим листом (12). 3. Пристрій за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що поверхня металевої піни щонайменше одного ущільнювача (11) має покриття. 4. Пристрій за одним з пп. 1-3, який відрізняється тим, що на ущільнювальних елементах (8, 8а, 8b) закріплені покривальні листи (13, 13а, 13b). 4 UA 112549 U 5 UA 112549 U 6 UA 112549 U 7 UA 112549 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8