Бортова плита з підвищеною експлутаційною довговічністю для рухомої колосникової решітки

Ця заявка базована на попередній заявці США №60/191,650, поданій 23 березня 2000p., і претендує на пріоритет відносно неї. Цей винахід стосується рухомих колосникових решіток того тип у, який використовується для транспортування матеріалу через сушарку, піч або зону вивантаження до обертової випалювальної печі. Більш конкретно цей винахід стосується конструкції бортової плити для рухомої колосникової решітки, що підвищує довговічність бортової плити шляхом зменшення в ній градієнтів температури. На попередньому рівні техніки для утримання матеріалу, що транспортується, такого як обкатана руда тощо, на рухомій колосниковій решітці звичайно передбачаються вертикально розташовані бортові плити, що переміщаються разом із рухомою колосниковою решіткою або колосниковим конвеєром. Певна множина таких бортових плит шарнірно з'єднуються одна з одною внапусток вздовж кожної бічної сторони конвеєра. Такі бортові плити, що перекриваються, звичайно розташовуються збоку на зовнішніх кінцях відповідних порожнистих пальців або валиків ланцюга колосникового конвеєра. У конструкції за попереднім рівнем техніки бортові плити ланцюгового вузла рухомої колосникової решітки, що перекриваються, сильно розтріскуються, що вимагає заміни бортових плит після 1,5-2 років експлуатації. Вважається, що це сильне розтріскування бортових плит зумовлене наявністю декількох факторів. Різкі перепади температур від завантажувального кінця рухомої колосникової решітки до її розвантажувального кінця - очевидний наслідок процесу, який неможливо змінити і який, ймовірно, буде посилюватися по мірі збільшення продуктивності рухомої колосникової решітки. Великі градієнти температури в бортових плитах наочно видні на знімках в інфрачервоних променях, і їх наслідком є виникнення значних напружень в бортових плитах через відмінності в тепловому розширенні різних ділянок бортової плити. Концентратори напружень через малі радіуси по кутах бортови х плит властиві литим виробам. Трьома факторами, які не такі вже очевидні, але сприяють розтріскуванню у відомих бортови х плита х, є: обмеження теплового розширення, зумовлене наявністю ребер, сприяння охолоджуванню, зумовлене наявністю ребер, і концентрація тепла в задній частині бортової плити внаслідок перекриття задньої частини плити передньою частиною наступної плити. Тому метою цього винаходу є удосконалення конструкції бортової плити для поліпшення відведення тепла від неї, з тим щоб зменшити градієнти температури в бортовій плиті і, як наслідок, досягнути зменшення термічного напруження в бортовій плиті. Ще однією метою цього винаходу є створення бортової плити без ребер, що дозволить бортовій плиті розширятися в більшій мірі і знизить ефективність охолоджування, зумовлену наявністю ребер. Ще однією метою цього винаходу є створення конструкції бортової плити, що підвищує її експлуатаційну довговічність і знижує тенденцію бортової плити до розтріскування внаслідок градієнтів температури, що виникають в ній. Предметом цього винаходу є бортова плита для використання на рухомій колосниковій решітці. У бортовій плиті, що пропонується згідно з цим винаходом, меншають градієнти температури в передній частині і одночасно створюються умови для випромінювання тепла з задньої частини перекритої нею плити, коли вказана плита розташована поруч з іншою, передуючою, бортовою плитою. У передній частині бортової плити, що пропонується згідно з цим винаходом, виконаний тепловідвідний отвір. Цей тепловідвідний отвір виконаний шляхом видалення ділянки передньої частини бортової плити і утворює отвір, що проходить через всю передню частину бортової плити. При послідовному встановленні бортових плит по всій довжині ланцюга конвеєра цей утворений в передній частині бортової плити тепловідвідний отвір розташовується над задньою частиною безпосередньо примикаючої до неї бортової плити. Тепловідвідний отвір дозволяє теплу випромінюватися з ділянки задньої частини бортової плити, що перекривається, так що ця ділянка задньої частини бортової плити, що перекривається, може ефективно випромінювати тепло, зменшуючи градієнти температури в задній частині бортової плити і знижуючи тим самим термічне напруження в цій бортовій плиті. З передньої частини бортової плити, що пропонується згідно з цим винаходом, видалені ребра, так що вся передня частина загалом плоска. Видалення ребер із передньої частини бортової плити усуває підвищену тепловіддачу, що відбувалася раніше через те, що ці ребра виступали над передньою частиною. Крім того, видалення ребер дозволяє всій передній частині бортової плити розширятися і стискуватися з постійною інтенсивністю. Обидві ці переваги зменшують градієнти температури в бортовій плиті, знижуючи тим самим її розтріскування і підвищуючи її експлуатаційну довговічність. Різні інші відмітні особливості, цілі і переваги винаходу стануть очевидні з подальшого опису, що розглядається разом із прикладеними кресленнями. Дані креслення ілюструють найбільш оптимальний на даний момент спосіб здійснення цього винаходу. На цих кресленнях: Фіг.1 - схематичне зображення конвеєра з рухомою колосниковою решіткою, який використовується для переміщення потоку котунів по дільниці сушки і попереднього нагріву системи обробки залізної руди, що застосовується для кондиціонування сирих котунів перед завантаженням у обертову випалювальну піч для подальшої обробки; Фіг.2 - перспективне зображення із просторовим розділенням деталей, що детально ілюструє конструкцію конвеєра з рухомою колосниковою решіткою, в тому числі бортові плити, що пропонуються згідно з цим винаходом; Фіг.3 - вид збоку бортової плити згідно з попереднім рівнем техніки; Фіг.4 - вид збоку першого варіанту здійснення бортової плити, що пропонується згідно з цим винаходом; Фіг.5 - перспективне зображення першого варіанту здійснення бортової плити, що пропонується згідно з цим винаходом; Фіг.6 - вид збоку, що ілюстр ує розміщення пари бортових плит при їх прикріпленні до конвеєра з рухомою колосниковою решіткою; Фіг.7 - вид збоку, що ілюстр ує поворот пари бортових плит; Фіг.8 - розріз по лінії 8-8 Фіг.7; Фіг.9 - вид збоку др угого варіанту здійснення бортової плити, що пропонується згідно з цим винаходом; і Фіг.10 - вид збоку, що ілюстр ує взаємний поворот пари бортових плит, сконструйованих у відповідності із другим варіантом здійснення цього винаходу. Звернемося спочатку до Фіг.1, на якій показана дільниця 10 попередньої обробки в системі підготовки залізної руди. На дільницю 10 попередньої обробки поступає потік сирих котунів (залізорудних) з подавального конвеєра 12. Котуни з подавального конвеєра 12 попадають на рухому колосникову решітку 14, яка переміщує котуни, що подаються, через різні зони обробки дільниці 10 попередньої підготовки. Наприклад, як показано на Фіг.1, котуни підсушують, заздалегідь нагрівають і доводять до кондиції потоком гарячого повітря, що проходить через котуни і рухому колосникову решітку 14 до досягнення котунами розвантажувального кінця 15 дільниці 10 попередньої обробки. Як зображено на Фіг.1, рухома колосникова решітка 14 переміщається між вхідним валом 16 і вихідним, ведучим, валом 18. Як можна зрозуміти з Фіг.1, рухома колосникова решітка 14 виконана безперервною, з робочим органом, якій рухається навколо вхідного вала 16 і вихідного, ведучого, вала 18. Таким чином, безперервна ланцюгова рухома колосникова решітка 14 може використовуватися для транспортування котунів із завантажувального кінця до вивантажувального кінця дільниці 10 попередньої обробки. Звернемося тепер до Фіг.2, на якій показана частина верхньої гілки рухомої колосникової решітки 14. Рухома колосникова решітка 14 включає в себе певну множину елементів решітки 20 конвеєра, кожна з яких спирається на розпірну трубу 22. Розпірна труба 22 коаксіально встановлюється на пару валиків 24, так що елементи решітки 20 простягаються через всю ширину рухомої колосникової решітки між парою ланцюгів 26, як добре відомо фахівцям в даній галузі техніки. Ширина рухомої колосникової решітки визначається множиною розташованих на відстані один від одного ланцюгів 26, кожний з яких складається з ряду зчленованих ланок 28. У варіанті здійснення винаходу, що ілюструється, рухома колосникова решітка складена з шести окремих ланцюгів, хоч на Фіг.2 показані тільки два ланцюги 26. Кожна з ланок 28 ланцюга споряджена накладкою 30, що захищає окремі ланки від нагрітого матеріалу, що транспортується елементами решітки 20 конвеєра. Кожний з валиків 24 проходить крізь ланку 28 ланцюга і входить в співвісний ролик 32. На ці розташовані на відстані один від одного ролики 32 шарнірно встановлюються бортові плити 34, конструкція яких буде описана нижче більш детально. Певна множина шарнірно встановлених бортових плит 34 розміщується збоку по всій довжині двох крайніх ланцюгів, утворюючи безперервну зовнішню кромку колосникового конвеєра і бортову стінку по всій довжині кожного крайнього ланцюга 26. Таким чином бортові плити 34 підтримують певну товщину шару котунів, запобігаючи їх пересипанню через край ланцюга 26. Крім того, бортові плити 34 втримують підігріте повітря, що проходить через конвеєр, в межах дільниці 10 попередньої обробки. Звернемося тепер до Фіг.3, на якій показана відома з попереднього рівня техніки бортова плита 36 для рухомої колосникової решітки, розташована вздовж бічної сторони рухомої колосникової решітки і призначена для утримання частинок матеріалу, переміщуваного цією рухомою колосниковою решіткою. Як показано на Фіг.3, бортова плита 36 має передню частину 38 і задню частину 40, виконані заодно у вигляді єдиної монолітної деталі. Передня частина 38 виконана з декількома виступаючими ребрами 42 при упорній втулці 44. Ребра 42 і упорна втулка 44 виступають над плоскою передньою зовнішньою поверхнею 46, що загалом створює передню частину 38. Зовнішня поверхня 46 передньої частини 38 знаходиться в площині, висуненій уперед відносно плоскої задньої зовнішньої поверхні 48 задньої частини 40 бортової плити 36 при прикріпленні бортової плити 36 до ланцюга 26 рухомої колосникової решітки, як зображено на Фіг.2. Як представлено уявною бортовою плитою 36b на Фіг.3, після приєднання множини бортових плит 36 до ланки ланцюга рухомої колосникової решітки, задня частина 40 передуючої бортової плити 36 перекривається передньою частиною наступної бортової плити 36b. Як зображено на Фіг.3, більша частина задньої частини 40 закривається перекриваючою передньою частиною наступної бортової плити 36b, як представлено умовними лініями на Фіг.3. Як показано на Фіг.3, ділянка 50 задньої частини 40, що має форму неправильної букви V, не перекривається наступною бортовою плитою 36b. Оскільки ця V-образна ділянка 50 відкрита для впливу навколишнього повітряного середовища і не закрита ніякою частиною наступної бортової плити 36b, у цієї ділянки бортової плити 36 найвища швидкість тепловіддачі. Враховуючи те, що вся вн утрішня поверхня задньої частини 40 знаходиться під безпосереднім впливом гарячих котунів, що знаходяться на рухомій колосниковій решітці, можна передбачити, що вся внутрішня поверхня задньої частини 40 піддається впливу такого ж теплового потоку. Крім того, оскільки вся задня частина 40 бортової плити, за винятком V-образної ділянки 50, закрита наступною плитою, перекрита ділянка задньої частини 40 більш гаряча, ніж V-образна ділянка 50, оскільки перекриваюча передня частина наступної бортової плити діє як бар'єр на шляху відведення тепла від бортової плити. Тому найвища температура виникає на перекритій ділянці задньої частини 40. Як зображено на Фіг.3, ребра 42 виступають над лицьовою поверхнею 46 і фактично сприяють збільшенню напруження в бортовій плиті 36, перешкоджаючи її вільному розширенню. Якби температура по всій бортовій плиті була рівномірною, ці ребра 42 посилювали б бортову плиту 36, в чому, абсолютно очевидно, і полягає їх призначення. Однак ребра 42 приблизно на 300-400°С холодніше інших ділянок передньої частини 38, оскільки ці ребра 42 діють як охолоджувальні ребра. Таким чином ребра 42 лише збільшують і без того величезний градієнт температури між частинами бортової плити, що, в свою чергу, підвищує напруження в бортовій плиті 36. Додатково до своєї охолоджувальної дії ребра 42 підвищують жорсткість бортової плити 36. Таким чином, при підвищенні температури бортової плити ребра 42 обмежують теплове розширення бортової плити 36. Діаграма розподілу температур відомої з попереднього рівня техніки бортової плити 36 ясно демонструє високу концентрацію тепла в задній частині 40, яку перекриває наступна бортова плита. V-образна ділянка 50 задньої частини 40, яка не перекривається, але на яку впливає такий же тепловий потік, не зазнає такого ж інтенсивного розтріскування, як ділянка, що перекривається. Конвективний і радіаційний теплообмін, що відбувається на V-образній ділянці 50, втримує температур у більш низьку, ніж на ділянці, що перекривається, зменшуючи тим самим градієнти температури і коливання температури, що виникають на цій ділянці. Звернемося тепер до Фіг.4 і Фіг.5, на яких показана бортова плита 34, сконструйована відповідно до цього винаходу. Як видно на Фіг.5, бортова плита має задню частину 52 і передню частину 54. Передня частина 54 утворена загалом плоскою передньою лицьовою поверхнею 55, яка висунена уперед відносно задньої лицьової поверхні 57 задньої частини 52 з утворенням виступу 56. Як і у разі бортової плити 36 за попереднім рівнем техніки, бортова плита 34, що пропонується згідно з цим винаходом, споряджена упорною втулкою 44 і отвором 58 для осі переднього шарніра. Передня частина 54 додатково споряджена отвором 60 для осі заднього шарніра. І в отвір для осі переднього шарніра, і в отвір для осі заднього шарніра входить один із валиків 40 рухомої колосникової решітки 14, як було описано з посиланням на Фіг.2. Повернемося до Фіг.5: в передній частині 54 бортової плити 34 виконаний тепловідвідний отвір 62. Цей тепловідвідний отвір проходить на всю товщину бортової плити 34 і має розміри, показані на Фіг.4. У варіанті здійснення цього винаходу, ілюстрованому Фіг.4 і Фіг.5, цей тепловідвідний отвір 62 являє собою отвір, утворений біля верхньої кромки 64 і передньої кромки 66 бортової плити 34. Звернемося тепер до Фіг.2 і Фіг.6, на яких показана пара встановлених поруч одна з однією бортових плит 34а і 34b, ілюструючи, яким чином бортові плити 34а і 34b прикріпляються до бічних сторін кожного з ланцюгів 26. Як виявляється з Фіг.2 і Фіг.6, бортові плити 34 послідовно розташовані по всій довжині ланцюга 26, хоч показані тільки дві бортові плити 34а і 34b. Звернемося тепер до Фіг.6: задня частина 52 передуючої бортової плити 34а затушована, щоб ілюструвати перекриваючу дію наступної бортової плити 34b на передуючу бортову плиту 34а. Як видно на Фіг.6, передня частина 54 наступної бортової плити 34b перекриває задню частину 52 передуючої бортової плити 34а. Після того як бортові плити 34а і 34b встановлюються в показане положення, тепловідвідний отвір 62 в наступній бортовій плиті 34b відкриває доступ циркулюючому повітрю до зовнішньої поверхні 57 задньої частини 52 передуючої бортової плити 34а. Як видно на Фіг.6, тепловідвідний отвір 62 відкриває значну ділянку задньої частини 52 передуючої бортової плити 34а, що перекривається, для конвективного і радіаційного теплообміну. Таким чином тепловідвідний отвір 62 дозволяє ділянці задньої частини 52, що перекривається, відводити тепло з бортової плити 34а приблизно таким же чином, як і ділянці задньої частини 52, що не перекривається наступною бортовою плитою 34b. Таким чином меншають градієнти температури в задній частині 52, що, в свою чергу, зменшує напруження, які виникають в задній частині 52. Як видно на Фіг.4 і Фіг.5, передня частина 54 бортової плити 34, що пропонується згідно з цим винаходом, утворена без яких-небудь ребер, якими споряджається відома з попереднього рівня техніки бортова плита, зображена на Фіг.3. Видалення ребер із передньої частини 54 усуває охолоджувальний ефект, який чинили ці ребра на передню частину відомої з попереднього рівня техніки бортової плити 36. Крім того, усунення ребер дозволяє передній частині бортової плити розширятися з більш рівномірною швидкістю у всій передній частині 54. Як вже відмічалося в зв'язку з відомою з попереднього рівня техніки бортовою плитою 36, відмінності в швидкості розширення, зумовлені наявністю ребер, призводили до розтріскування передньої частини бортової плити. Аналіз, проведений на відомій з попереднього рівня техніки бортовій плиті 36, зображеній на Фіг.3, показує рівень напружень порядку 67000 фунт/дюйм 2 (461,9 МПа), що є високим рівнем, що сприяє виникненню термічної утоми. У варіанті здійснення цього винаходу, що ілюструється Фіг.4 і Фіг.5, ребра видалені, а в передній частині 54 утворений тепловідвідний отвір 62. Розрахунок рівнів напружень після таких змін конструкції бортової плити дають в результаті приблизно 45000 фунт/дюйм 2 (310,3МПа), що є істо тним поліпшенням в порівнянні з плитою за попереднім рівнем техніки, представленою на Фіг.3. Звернемося тепер до Фіг.7, на якій показаний поворот наступної бортової плити 34b відносно передуючої бортової плити 34а, коли ланцюг конвеєра огинає або ведучий вал, або вхідний вал, як зображено на Фіг.1. Як показано на Фіг.7, поворот пари бортових плит 34а і 34b одна відносно однієї відкриває впливу навколишнього середовища ще більшу ділянку задньої частини 52, що сприяє додатковому відведенню тепла з бортової плити. Звернемося тепер до Фіг.9, на якій показаний другий варіант здійснення бортової плити 34, що пропонується згідно з цим винаходом. Як показано на Фіг.9, між отвором 58 переднього шарніра і упорною втулкою 44 виконане ребро 68. Ребро 68 передбачається на бортовій плиті в тих випадках, коли можливе значне зміщення ланцюга. Зміщення ланцюга звичайно призводить до значних навантажень на упорну втулку 44. Введення ребра 68 посилює упорну втулку, і, проте, оскільки ребро 68 розташоване в нижній половині бортової плити, де градієнт температури не такий великий, збільшення температурної деформації, що виникає в бортовій плиті 34 через це ребро, незначне. Звичайно найзначніший градієнт температури виникає у верхній половині бортової плити 34. Крім того, показаний на Фіг.9 і Фіг.10 тепловідвідний отвір має більшу площу і іншу форму, ніж тепловідвідний отвір 62 в першому варіанті здійснення, показаному на Фіг.4 і Фіг.5. Збільшена площа тепловідвідного отвору 62 у другому варіанті здійснення, показаному на Фіг.9 і Фіг.10, ще більше збільшує кількість тепла, яку може випромінювати задня частина бортової плити 34, як зображено на Фіг.10. Зміна зовнішнього вигляду бортової плити з метою зведення до мінімуму напруження внаслідок градієнта температури в бортовій плиті - це абсолютно інший підхід до збільшення експлуатаційної довговічності суцільної бортової плити. Досі основні зусилля по підвищенню експлуатаційної довговічності бортової плити зводилися до оптимізації характеристик матеріалу. Безумовно, вибір найкращого матеріалу, що застосовується, — це основна умова для підвищення довговічності бортових плит. Однак поєднання оптимальної форми деталі для зменшення термічного напруження з вибором придатного матеріалу, що застосовується, повинно підвищити довговічність бортової плити. Передбачається, що в обсяг нижченаведеної формули, в якій конкретно виділений і чітко заявлений предмет, що вважається винаходом, увійдуть також різні модифікації і варіанти здійснення.