Пристрій для підведення газу в металургійну ємність

Реферат: Винахід належить до металургії і може бути використаний в сталеплавильному виробництві при подачі газу для продувки розплаву у металургійні ємності, а також при наповненні газом під тиском різних ємностей (наприклад, цистерн). Запропоновано пристрій для підведення газу, який містить корпус у вигляді стакана з отвором у днищі, всередині якого розташований порожистий поршень, торцева поверхня якого оснащена ущільненням, та золотникову систему. Новим є те, що золотникова система складається з корпусу, який оснащений щонайменше одним отвором, всередині якого розташований запірний поршень з прокладкою, і пружний елемент, який одним кінцем опирається на запірний поршень, а іншим - на торець корпусу, при цьому золотникова система знаходиться всередині порожнистого поршня і кріпиться до його днища, а останнє має отвір для підводу газу. Золотникова система може додатково містити регулювальний гвинт та гніздо під пружний елемент. Конструкція забезпечує усунення витоку газу, спрощення управління процесом, зниження небезпеки руйнування торця поршня. UA 98907 C2 (12) UA 98907 C2 UA 98907 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до галузі металургії і може бути використаний в сталеплавильному виробництві при подачі газу для продувки розплаву у металургійні ємкості, а також при наповненні газом під тиском різних ємкостей (наприклад, цистерн). Відомий пристрій для підведення аргону до сталерозливного ковша, який складається з продувального сопла, яке вмонтоване в розливний канал шиберного затвора, і аргонопроводу, що єднає сопло з цеховою магістраллю подачі аргону. При цьому сопло з'єднане з аргонопроводом рухомим в осьовому напрямку сполученням, утвореним кінцем сопла, розміщеним в порожнині аргонопроводу з зазором, що заповнений в'язкою речовиною, наприклад бітумом (авторське свідоцтво на винахід СРСР № 1502186, МПК кл. В22D 41/08, опубл. 23.08.1999). Недоліком такого пристрою є рухоме в осьовому напрямі сполучення, яке не забезпечує герметичність і надійність пристрою, оскільки зусилля фіксації сполученого вузла з аргонопроводом нерівномірне і не регульоване, тому що залежить від величини динамічної в'язкості бітуму, яка при пониженні температури, що характерно для зимового періоду, підвищується, матеріал стає крихким, що призводить до втрати герметичності сполучення. За найближчий аналог прийнятий пристрій для підведення газу в металургійну місткість, що містить сполучний вузол та вузол для установлення і фіксації сполучного вузла співвісно до впускного отвору металургійної місткості, сполучний вузол виконаний у вигляді стакана з отвором в його днищі і порожнистого поршня, поміж обичайками яких розташований кільцеподібний золотник, який обпирається на упорне кільце, жорстко закріплене на внутрішній поверхні стакана, при цьому в придонній частині обичайки поршня виконані радіальні отвори, а в днищі поршня - дросельний отвір. Поршень обладнаний обмежувачем переміщення золотника уздовж поршня, а торцева поверхня поршня обладнана комірковим ущільненням (патент України № 67343 А, МПК кл. В22D 41/00, опубл. 15.06.2004). Недоліком найближчого аналога є витік газу при підвищенні тиску внаслідок відсутності ущільнення між поршнем і кільцеподібним золотником. Витік газу відбувається до моменту стику кільцеподібного золотника з обмежувачем переміщення золотника. Обмежувач переміщення золотника часто виходить з ладу, так як не витримує робочі тиски. Також суттєвим недоліком є відсутність можливості дозування витрат газу при продувці рідкого металу газами. В основу винаходу поставлена задача створити такий пристрій для підведення газу, у якому шляхом зміни конструкції та місця розташування золотникової системи досягається забезпечення усунення витоку газу в навколишнє середовище при його поданні з одночасною можливістю регулювання кількості поданого газу за рахунок регулювання сумарної площі отворів. Крім того, досягається зниження небезпеки руйнування торця поршня, підвищення ремонтної придатності пристрою в цілому та спрощення управління процесом. Для вирішення задачі запропонований пристрій для підведення газу в металургійну ємність, що містить корпус у вигляді стакана з отвором у днищі, всередині якого розташований порожистий поршень, торцева поверхня якого оснащена комірковим ущільненням, та золотникову систему, у якому, згідно з винаходом, золотникова система складається з корпусу, який оснащений щонайменше одним отвором, всередині якого розташований запірний поршень з прокладкою, і пружний елемент, який одним кінцем опирається на запірний поршень, а іншим на торець корпусу, при цьому золотникова система знаходиться всередині порожнистого поршня і кріпиться до його днища, а останнє має отвір для підводу газу. Розміщення золотникової системи у внутрішньому об'ємі поршня повністю виключає витік газу в навколишнє середовище, так як газ з першоджерела попадає в порожнину між днищем поршня і торцем корпуса пристрою, звідки в результаті різниці тисків подається через золотникову систему у внутрішній об'єм поршня, тобто газ постійно знаходиться в межах корпусу чи поршня. Золотникова система в цілому слугує як передавальний механізм з однієї внутрішньої порожнини в іншу і як регулятор тиску газу в цих порожнинах. Використання такої золотникової системи не вимагає високоточних робіт при її виготовленні. Крім того, при необхідності вона може бути повністю демонтована, що значно спрощує проведення профілактичних ремонтів, наприклад заміну клапана, пружини, прокладки. Корпус золотникової системи може бути виконаний у формі ємкості з паралельними напрямними (наприклад, циліндр, призма) і оснащений щонайменше одним отвором в боковій стінці. При такому виконанні корпусу золотникової системи газ, який подається через отвір в днищі поршня, приводить в рух запірний поршень, відкриваючи при цьому отвір (отвори) в боковій стінці корпусу золотникової системи, через які газ потрапляє у внутрішній об'єм поршня. Сумарна площа отворів корпусу золотникової системи з міркувань безперешкодного 1 UA 98907 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 проходження газу менша або дорівнює площі отвору в днищі поршня. У протилежному випадку значно знижується конструктивна міцність корпусу в районі отворів. Корпус золотникової системи може бути виконаний у формі розтруба (наприклад, зрізаний конус, піраміда і т. д.), менша основа якого кріпиться до отвору в днищі поршня, а більша основа (торець) має щонайменше один газопропускний отвір. При такому виконанні корпусу золотникової системи газ, який подається через отвір в днищі поршня, приводить в рух запірний поршень, зазор між запірним поршнем і стінками корпусу золотникової системи збільшується, відкриваючи при цьому доступ газу в порожнину корпусу золотникової системи. Через газопропускний отвір (отвори) торця розтруба газ потрапляє у внутрішній об'єм поршня. Для можливості використання одного пристрою для будь-яких ємкостей, а також для забезпечення можливості точного регулювання витрат газу шляхом регулювання сумарної площі отворів, золотникова система містить додатково регулювальний гвинт та гніздо під пружний елемент. При застосування пристрою для великих ємкостей за допомогою регулювального гвинта і гнізда пружний елемент заважують більшою мірою, що приводить до збільшення сили притискування поршня до стінки ємкості. Відповідно, для менших ємкостей з меншим феростатичним тиском пружний елемент заважують меншою мірою. Винахід пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображено поперечний переріз пристрою в статичному стані, на фіг. 2 - поперечний переріз в робочому стані. Пристрій для підведення газу містить корпус 1, в якому розміщений поршень 2, днище якого оснащено комірковим ущільненням 3 для попередження витоку газу в місці стику днища поршня і стінки корпуса 1, і отвором 14. Поршень рухається вперед під дією тиску газу, що подається через подавальний штуцер 5, а в зворотному напрямку - завдяки зворотній пружині 4. Направляючою для поршня є горловина 6, на яку опирається пружина 4. Пристрій містить золотникову систему, розміщену у внутрішньому об'ємі поршня 2, яка складається з корпусу 7, який оснащений отворами 11, запірного поршня 10, на якому закріплена прокладка 12, і регулювальний пружний елемент 8, завантаження якого регулюють гвинтом 9 і гніздом під пружний елемент 15. Для забезпечення утворення порожнини корпус 1 містить упор 13. Пристрій для підведення газу в металургійну місткість працює таким чином: Газ подається від першоджерела через подавальний штуцер 5 у порожнину між днищем поршня і торцем корпусу 1 пристрою. При подальшому підвищенні тиску накопичений газ у порожнині приводить у рух поршень до моменту його стику з поверхнею ємності. Поршень рухається по напрямній, роль якої виконує горловина 6. Подальше підвищення тиску веде до подачі газу через отвір 14 у днищі поршня 2 у золотникову систему і приводить у рух запірний поршень 10, стиснутий пружний елемент 8, відкриваючи при цьому отвори 11 в бокових стінках корпусу 7 золотникової системи, через які газ потрапляє у внутрішній об'єм поршня 2. Гвинтом 9 регулюють витрати газу залежно від тиску в порожнині між днищем поршня і торцем корпусу 1 пристрою. При зупиненні подачі газу і, відповідно, зниженні тиску в системі, регулювальний пружний елемент 8 зсуває запірний поршень 10, перекриваючи при цьому отвори 11. Після цього зворотна пружина 4 приводить у рух поршень до моменту зіткнення його з упорами 13. Цикл підключення-відключення пристрою для подачі газу закінчено. Пристрій у вихідному положенні. Таким чином, конструктивна особливість пристрою для підведення газу в металургійну ємність забезпечує можливість забезпечення усунення витоку газу в навколишнє середовище при його поданні з одночасною можливістю регулювання кількості поданого газу за рахунок регулювання сумарної площі отворів. Крім того, досягається зниження небезпеки руйнування торця поршня, підвищення ремонтної придатності пристрою в цілому та спрощення управління процесом зі збереженням загальної стабільності продувних параметрів пристрою для підведення газу в металеву ємність протягом всього часу подання газу в ємність. 50 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 60 1. Пристрій для підведення газу в металургійну ємність, що містить корпус у вигляді стакана з отвором у днищі, всередині якого розташований порожистий поршень, торцева поверхня якого оснащена комірковим ущільненням, та золотникову систему, який відрізняється тим, що золотникова система складається з корпусу, який оснащений щонайменше одним отвором, всередині якого розташований запірний поршень з прокладкою, і пружний елемент, який одним кінцем опирається на запірний поршень, а іншим - на торець корпусу, при цьому золотникова система знаходиться всередині порожнистого поршня і прикріплена до його днища, а останнє має отвір для підводу газу. 2 UA 98907 C2 5 10 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що корпус золотникової системи виконаний у формі циліндра. 3. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що щонайменше один отвір розташований у боковій стінці корпусу золотникової системи. 4. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що корпус золотникової системи виконаний у формі зрізаного конуса. 5. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що щонайменше один отвір розташований у торці корпусу золотникової системи. 6. Пристрій за будь-яким з пп. 2-3, який відрізняється тим, що сумарна площа отворів корпусу золотникової системи менша або дорівнює площі отвору в днищі поршня. 7. Пристрій за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що золотникова система додатково містить регулювальний гвинт та гніздо під пружний елемент. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3