Перфоратор для розкриття льоток металургійних агрегатів

Реферат: Перфоратор для розкриття льоток металургійних агрегатів має привід, корпус, в якому розміщений пристрій для закріплення бурового інструменту, поршень-ударник. Пристрій для закріплення бурового інструменту являє собою шпиндель з хвостовиком, що утримується в радіально-упорних підшипниках. В корпусі за допомогою штифтів встановлена гільза, всередині якої розташований поршень-ударник. Як привід застосований комбінований привід - гідромотор, виконаний з можливістю приведення в дію поршня-ударника за допомогою пневматичного приводу. Обертання хвостовика - за допомогою гідравлічного приводу, в осьовому отворі поршня-ударника проходить вал, який з'єднаний проміжним валом з гідромотором. Направляюча для вала виконана як шайба, а робоча порожнина перфоратора ізольована за допомогою ущільнювачів. UA 91705 U (12) UA 91705 U UA 91705 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі металургії і може бути використана для буріння чавунних льоток доменних печей. Відомо дуже багато різних конструкцій машин для розкриття чавунних льоток доменних печей, які використовують різні технології пробивання отвору у льотці. Здавна відомі застосовувані для розкриття чавунних льоток молотки (наприклад молоток Костіна), де руйнуючий інструмент виконаний у вигляді загостреної піки, а ударний механізм має пневматичний привід. Недолік молотка - низька частота ударів і, як наслідок, руйнування футляра чавунної льотки. Поворот молотка до льотки здійснювався вручну. Відомий також робочий інструмент бур-лом, який призначений для розкриття чавунної льотки за допомогою пневматичного молотка ударного типу (Красавцев Н.И., Остроуков М.Я, Работа мастера современной доменной печи - М.: Металлургиздат, 1949. - С. 213-219). Недоліком відомого пристрою є те, що розкриття довгої чавунної льотки сучасної доменної печі виконується в два етапи. Спочатку необхідно розсвердлити вогнетривку масу льотного каналу до твердої застиглої чавунної корки, яка утворюється в отвору льотки у внутрішній частині, а потім ударами за допомогою бур-лома зруйнувати її. При цьому удар руйнує не тільки застиглу корку, але і вогнетривку масу каналу льотки. Розкриття чавунної льотки у два етапи збільшує час і витрати. Відомий ряд пристроїв, направлених на подолання вказаних вище недоліків, основна увага в яких приділялася удосконаленню безпосередньо бурового інструменту, що зменшувало його спрацьовування і приводило до скорочення часу розкриття льотки доменної печі (патент України № 51166 А від 15.11.2002, патент України № 25567 U від 10.08.2007). Відомий снаряд для буріння льотки доменної печі, що включає порожнистий корпус з ріжучим елементом, перехідник між корпусом і бурильними трубами та розширювач-центратор (патент України № 86437 від 27.04.2009). Ріжучий елемент виконаний у вигляді вінця твердосплавних різців, насадженого на вільний кінець порожнього корпусу, що містить кернорвач, розміщений між ріжучим елементом і розширювачем-центратором, і додатковий кернорвач, розміщений у розширювачі-центраторі, оснащеному різцями з боку ріжучого елемента. Відомий ряд спеціальних технологій розкриття чавунних льоток доменних печей. Відомий спосіб розкриття льотки доменної печі, що базується на використанні вставленого в отвір льотки, перед остаточним затвердінням льоткової маси, металевого стрижня (патент України № 36328 U, від 27.10.2008). Спосіб включає формування льоткового каналу для випускання чавуну шляхом видалення металевого стрижня з льоткової маси. При цьому попередньо оббурюють металевий стрижень в напрямку розплаву чавуну колонковим інструментом до моменту контакту з чавунною кіркою, після чого буріння припиняють, а видалення металевого стрижня здійснюють при витягуванні колонкового інструменту. Відома технологія розкриття чавунної льотки, яка базується на пропалюванні киснем застиглої кірки, зокрема, патент SU 1033547 від 07.08.83. Відома машина містить колону з поворотною консоллю, що несе каретку з робочим інструментом і приводами його горизонтального й вертикального переміщення і привід обертання з редуктором. З метою полегшення умов праці за рахунок механізації процесу і безпеки роботи при пропалюванні кірки льотки, вихідний вал редуктора приводу обертання виконаний порожнистим і постачений двома парами роликів. Відомі машини для розкриття льоток доменних печей, що використовують стріляючі перфоратори. Недоліком таких перфораторів є те, що для їхнього перезарядження необхідно цілком знімати корпус, а після перезарядження знову його встановлювати. Процес перезарядження відомих перфораторів є трудомістким і тривалим. Ці недоліки частково усунені у відомому стріляючому перфораторі для розкриття металовипускних льоток мартенівських, відбивних і іншого типу плавильних печей (Патент SU 466278 від 05.04.75). Перфоратор містить корпус, ствол із замком з ударно-спусковим механізмом, гільзу і снаряд. Для зменшення часу перезаряджання в замковій частині встановлений секторний знімний клин з вмонтованим в нього стаканом, закріпленим у корпусі замка. Однак, при застосуванні нових високоміцних льоткових мас на смоляній основі відомі конструкції машин перестали відповідати потрібним вимогам. Сучасні льоткові маси характеризуються підвищеною міцністю, тому для одержання каліброваного і прямолінійного каналу льотки, що розкривається, необхідно застосовувати спеціальний буровий інструмент, що приводить до значних витрат. Крім цього інструмент і бурову штангу потрібно час від часу охолоджувати, що позначається на ускладненні конструкції машин розкриття, які повинні додатково споряджатися відповідним обладнанням. При застосуванні електромеханічного привода інструмента буріння на існуючих машинах продувка штанги відсутня, а спорядження штанги вказаним обладнанням продувки викликає ряд технічних труднощів підведення 1 UA 91705 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 охолоджувальної речовини. В основному механізми бура і перфоратори виходять з ладу не через спрацьовування спряжених деталей та вузлів, а через часте потрапляння рідкого чавуну і шлаку на перфоратор і його перегрівання від перебування біля розжареної льотки та рідкого чавуну. Тому низька собівартість застосовуваного бурового інструменту є однією з вимог до перфораторів. Існує також два способи встановлення механічного обладнання обслуговування чавунних льоток доменних печей: коли машина розкриття і гармата для забивання льотки знаходяться по один бік льотки, і коли машина розкриття льотки розташована на одному боці льотки, а гармата - на іншій. Ці два способи залежать від конструкції самого ливарного двору. Застосування першого способу обумовлює жорсткі вимоги до розмірів машин, що обслуговують чавунну льотку печі. Відомі перфоратори с незалежним обертанням бурового інструмента, що використовуються в гірничій промисловості для буріння свердловин та шпурів (наприклад а.с. 983266, а.с. № 916752, патент РФ № 2015319). Найбільш близьким аналогом заявленої корисної моделі є перфоратор AT "Старооскольський механічний завод", згідно з патентом РФ № 2015319 від 30.06.1994. Відомий перфоратор містить корпус, виконаний у вигляді циліндра, розміщений в корпусі поршеньударник зі штоком, хвостовик, з'єднаний за допомогою вала з обертачем. Привід обертача і ударника виконаний пневматичним. У циліндрі виконаний сполучений з атмосферою дросельний розвантажувальний канал. Задня кромка дросельного каналу розміщена на відстані, що дорівнює ширині робочої частини поршня-ударника, від задньої кромки вихлопного каналу. Порожнина дросельного каналу сполучається з камерою зворотного ходу. При прямому ході поршня-ударника за рахунок дроселювання повітря в атмосферу з камери зворотного ходу відбувається зменшення опору руху поршня-ударника, у результаті чого підвищується енергія одиничного удару. Недоліками такого перфоратора (та інших перфораторів з пневматичним приводом): - недостатня частота обертання і крутячий момент. - перфоратор з незалежним обертанням можна назвати умовно. Дійсно ж окреме обертання без удару довго працювати не може, так як мастило на підшипники шпинделя надходить з повітрям, що подається на ударник. В шпинделі встановлені підшипники ковзання і під час роботи без подачі мастила вони заклинюють. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення надійності роботи бурового інструменту в умовах доменного цеху та зниження його собівартості, не втрачаючи при цьому ефективності буріння. Поставлена задача вирішується тим, що в перфораторі для розкриття льоток металургійних агрегатів, що має привід, корпус, в якому розміщений пристрій для закріплення бурового інструменту, поршень-ударник, згідно з корисною моделлю, пристрій для закріплення бурового інструменту являє собою шпиндель з хвостовиком, що утримується в радіально-упорних підшипниках, в корпусі за допомогою штифтів встановлена гільза, всередині якої розташований поршень-ударник, як привід застосований комбінований привід - гідромотор, виконаний з можливістю приведення в дію поршня-ударника за допомогою пневматичного приводу, аобертання хвостовика - за допомогою гідравлічного приводу, в осьовому отворі поршняударника проходить вал, який з'єднаний проміжним валом з гідромотором, направляюча для вала виконана як шайба, а робоча порожнина перфоратора ізольована за допомогою ущільнювачів. Запропонована корисна модель пояснюється кресленням, де позначені позиціями: 1 - хвостовик; 2 - радіально-упорні підшипники; 3 - корпус перфоратора; 4 - поршень-ударник; 5 - вал; 6 - проміжний вал; 7 - гідромотор; 8 - гільза; 9 - штифт; 10-вставка; 11 - шайба; 12 - штифт; 13 - ущільнювач. Перфоратор складається з корпуса 3, в якому закріплена гільза 8 за допомогою штифта 9. Всередині гільзи 8 під впливом стисненого повітря переміщується поршень-ударник 4, передня 2 UA 91705 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 частина якого рухається по внутрішньому отвору напрямної вставки 10. В осьовому отворі поршня-ударника 4 проходить вал 5, який з'єднаний з проміжний валом 6 і передає обертання від гідромотора 7 за допомогою планетарного редуктора (не показаний) до хвостовика 1 перфоратора. Хвостовик 1 утримується в радіально-упорних підшипниках 2. Напрямною для вала слугує шайба 11, яка закріплена в корпусі планетарного редуктора за допомогою штифтів 9, 12. Ізоляція робочої порожнини здійснюється за допомогою ущільнювача 13. Працює перфоратор наступним чином. Для розкриття льотки металургійного агрегату (наприклад доменної печі) машина із встановленим перфоратором з вихідного положення переміщається по напрямним у робочу зону. Біля потрібної льотки машина автоматично зупиняється і сполучається з віссю льотки, після чого включається перфоратор. Обертальний момент від гідромотора 7 через проміжний вал 6 та через планетарний редуктор (не показаний) передається на вал 5, який у свою чергу обертає хвостовик 1, до якого кріпиться бурова штанга (на кресленні не показана) перфоратора для розкриття льотки. При переміщенні поршеньударник 4 здійснює удар по хвостовику 1. Таким чином, приводи обертання і удару перфоратора розділені і можуть вмикатися незалежно один від одного. Відмітною особливістю даного перфоратора є те, що ударний механізм є високочастотним (2220 уд/хв.), що дозволяє ефективно розкривати льотки, і не пошкоджує футляр чавунної льотки. В основу корисної моделі поставлена технологія двостадійного буріння, яка полягає у наступному. На першій стадії канал льотки розкривають безударним бурінням - свердлінням, до контакту з застиглою чавунною кіркою, де льоткова маса має високу міцність завдяки близькому розташуванні до розплавленого чавуну, а кінець чавунної льотки - кірку розкривають за допомогою ударно-обертального буріння, при цьому канал льотки продувають стисненим інертним газом на обох стадіях. Довжина каналу льотки, що розкривають свердлінням, складає приблизно 70-90 % від загальної довжини льотки. Така технологія дозволяє значно збільшити строк служби футляра чавунної льотки за рахунок зменшення часу ударної дії с боку перфоратора. Це також дає можливість продовжити строк служби машини в цілому завдяки суттєвому зменшенню часу, протягом якого вона перебуває під дією динамічних навантажень. Основними відмінностями запропонованого перфоратора є те, що в перфораторі застосовується комбінований привід приведення його в дію - ударник з пневматичним приводом, а обертач з гідравлічним приводом. Як обертач можуть бути застосовані: - високообертальний мотор з редуктором; - низькообертальний мотор без редуктора. Переваги запропонованого перфоратора полягають у високому крутячому моменті на буровій штанзі, що дозволяє розкривати льотку без застосування ударника і забезпечити стабільний процес буріння, а також у тому, що ударник з високою частотою удару і відносно невеликою енергією удару може вмикатися незалежно від обертача, під час роботи практично не руйнує футеровку печі. При цьому робота ударника і обертача не залежні одна від одної. Ударник має просту конструкцію і містить мінімальну кількість деталей, що забезпечує простоту і надійність конструкції перфоратора. Надійність перфоратора, достатня сила удару, тривалий міжремонтний ресурс і відносна дешевизна конструкції вигідно відрізняє заявлений перфоратор від аналогів. У порівнянні з перфораторами зарубіжних фірм-виготовників заявлений перфоратор дешевше в 7-10 разів. Малі габарити заявленого перфоратора відповідають жорстким вимогам конструкції ливарного двору доменної печі. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 Перфоратор для розкриття льоток металургійних агрегатів, що має привід, корпус, в якому розміщений пристрій для закріплення бурового інструменту, поршень-ударник, який відрізняється тим, що пристрій для закріплення бурового інструменту являє собою шпиндель з хвостовиком, що утримується в радіально-упорних підшипниках, в корпусі за допомогою штифтів встановлена гільза, всередині якої розташований поршень-ударник, як привід застосований комбінований привід - гідромотор, виконаний з можливістю приведення в дію поршня-ударника за допомогою пневматичного приводу, а обертання хвостовика - за допомогою гідравлічного приводу, в осьовому отворі поршня-ударника проходить вал, який з'єднаний проміжним валом з гідромотором, направляюча для вала виконана як шайба, а робоча порожнина перфоратора ізольована за допомогою ущільнювачів. 3 UA 91705 U Комп’ютерна верстка М. Мацело 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 4