Блок затвора й клапана для завантажувального пристрою шахтної печі

Реферат: Блок затвора й клапана для завантажувального пристрою шахтної печі, наприклад доменної печі, причому блок містить у собі корпус (1), усередині якого розташований щонайменше один затвор (21) і/або клапан (31), поворот якого(их) обумовлений виконавчим механізмом (25, 35), розташованим поза корпусом і з'єднаним з затвором або клапаном за допомогою сполучного вала, спрямованого в підшипнику, що закріплений відносно корпусу. Підшипник (24, 34) і виконавчий механізм (25, 35) установлені на від'єднувану кришку (26, 36), яка герметизує проріз (13, 15), виконаний у стінці корпусу (1), і розміри якої задані з урахуванням можливості відводу затвора або клапана через проріз поперечно до осі корпусу. UA 113178 C2 (12) UA 113178 C2 UA 113178 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь техніки Об'єктом даного винаходу є блок затвору й клапана для завантажувального пристрою шахтної печі, наприклад доменної печі, а більш конкретно, блок затвору й клапана, використовуваний у складі такого пристрою, призначений, по-перше, для керування завантаженням печі твердими речовинами й, по-друге, для запобігання витоків газу. Рівень техніки На сьогоднішній день відомі різні типи завантажувальних пристроїв для шахтних печей, насамперед для доменних печей. З них зараз широко використовують установки "Bell-Less Top®" (безконусний завантажувальний пристрій), оскільки вони забезпечують краще керування завантаженням печі й диспергування матеріалів, які завантажують. Крім того, система ущільнення, використовувана в цих пристроях, забезпечує кращу герметизацію газів, що знаходяться у шахті доменної печі, під тиском, головним чином, завдяки функціональній дисоціації між ущільнювальними елементами, з одного боку, і з іншого боку елементами, призначеними для керування подачею твердих речовин у піч. Системи цього типу відомі, наприклад, з патентів US 4,514,129 або WO 2010/081810 і містять у собі, як правило, ущільнювальний поворотний затворний пристрій, що називають затвором для завантаження матеріалів, для забезпечення закриття однієї або декількох завантажувальних конусів і керування пропускною здатністю по шихті, коли затвор відкритий. Цей затворний пристрій може містити в собі одну стулку або дві стулки (заслінки), що повертають у протилежних напрямках. Ці системи також містять у собі розташований під затвором ущільнювальний клапан для запобігання витоків газу з доменної печі в атмосферу. У закритому положенні нижня поверхня цього клапана впирається в стаціонарну опорну поверхню, що є складовою частиною блоку затвору й клапана. Затвор для завантаження матеріалів й ущільнювальний клапан установлені на корпусі блоку затвору й клапана, до якого приєднаний конус для твердих матеріалів. У цьому корпусі передбачений центральний прохід з по суті вертикальною віссю, через який твердий матеріал падає усередину доменної печі на розподільний екран (лоток) відповідно до технології, специфічної для системи безконусного завантажувального пристрою Bell-Less Top®. У закритому положенні затвор для завантаження матеріалів служить опорою для твердих матеріалів шихти, що знаходяться у конусі, а клапан забезпечує газонепроникність. У відкритому положенні під час введення матеріалу в доменну піч затвор для завантаження матеріалу, будучи поверненим у відкрите положення, забезпечує падіння матеріалу. При цьому ущільнювальний клапан повністю виводиться із траєкторії руху матеріалу, так що поверхні клапана, що забезпечують газонепроникність, не піддаються ушкодженню з боку твердих матеріалів, що падають у центральний прохід. У процесі завантаження ущільнювальний клапан спочатку відкривається з виконанням поворотного руху, тим самим повністю звільняючи прохід, перш ніж живильний затвор відкриється для подачі твердого матеріалу. Звичайно, вісь повороту ущільнювального клапана проходить, по суті, перпендикулярно осі повороту стулки затвору або паралельних осей повороту стулок. Поворотний рух затвору й клапана управляється відповідними виконавчими механізмами, закріпленими на корпусі блоку затвору й клапана. Ці виконавчі механізми, які можуть бути електричного або гідравлічного типу, наприклад редукторні двигуни або домкрати, викликають поворотний рух затвору або стулок затвору й, відповідно, клапана за допомогою передавальних валів, що проходять через стінку корпусу й при обертанні в зазначеному корпусі що спираються на напрямні підшипники, укомплектовані ущільнювальними елементами. У відомих на сьогоднішній день системах підшипники безпосередньо кріпляться на корпусі блоку затвору й клапана. Стулки затвору й/або клапана виконані суцільно із зазначеними валами усередині корпусу за допомогою використання важелів. Коли необхідно забезпечити доступ до затвору або клапана для виконання ремонту або заміни або для відновлення ущільнення, потрібне проникнення усередину корпусу. Персонал, що безпосередньо залучається до виконання цих робіт проникає усередину корпусу через людський хідник, пристосований для цієї мети в стінці корпусу, і виконує своє робоче завдання в обмеженому просторі й до того ж у робітничому середовищі, небезпечної з огляду впливу тепла й наявності доменних газів, які продовжують бути присутніми тут, незважаючи на тимчасовий зупинник печі. Цей зупинник є необхідним для втручання такого роду, і протягом якого має місце зниження обсягу виробництва. Задача винаходу Задача даного винаходу полягає в усуненні згаданих вище проблем і, насамперед, у тому, щоб запропонувати такий блок затвору й клапана, що дозволяє максимально скоротити час, 1 UA 113178 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 необхідний для такого втручання. Вона також має на меті поліпшення умов втручання в конструкцію затворів і клапанів та їхніх приводних елементів повороту, забезпечення більшої надійності втручання й поліпшення умов роботи персоналу. Вона також має на меті полегшення повної заміни блоку клапана або затвору разом з доданими виконавчими механізмами з установкою аналогічного нового або попередньо відремонтованого пристрою або функціонально еквівалентної конструкції, але при цьому, наприклад, іншого конструктивного виконання. Загальний опис винаходу З урахуванням цих задач, об'єктом винаходу є блок затвору й клапана для завантажувального пристрою шахтної печі, наприклад доменної печі, причому блок містить у собі корпус, усередині якого розташований щонайменше один такий затвор і/або один такий клапан, поворот якого (-их) обумовлений виконавчим механізмом, розташованим поза корпусом і з'єднаним із затвором або клапаном за допомогою сполучного вала, спрямованого в підшипнику, що закріплений відносно корпусу. Відповідно до винаходу блок затвору й клапана відрізняється тим, що підшипник і виконавчий механізм установлені на від'єднувальну кришку, яка герметизує проріз, виконаний у стінці корпусу, і розміри якої задані з урахуванням можливості відводу затвору або клапана через проріз поперечно до осі корпусу. У цьому зв'язку необхідно відзначити, що під зазначеним "переміщенням поперечно до осі" варто мати на увазі, насамперед, зміну положення кришки й відвід затвору або клапана не тільки в напрямку, перпендикулярному осі корпусу, але й у напрямку, похилому під заданим кутом до зазначеної осі. Зміна положення кришки й відвід затвору або клапана здійснюється уздовж прямої лінії, включеної в радіальну площину, що проходить через вісь корпусу. Завдяки винаходу кожний модуль, що складається із затвору або клапана зі своїм виконавчим механізмом і своїми допоміжними пристосуваннями для виконання переміщення, може бути від'єднаний від корпусу у вигляді однієї деталі й вилучений від нього із забезпеченням при цьому можливості або повної заміни за допомогою попередньо підготовленого модуля, або безпосереднього втручання в модуль, але вже в більше просторому робочому оточенні з поліпшеними робочими умовами. У відомих з рівня техніки системах здійснюване втручання в затвор або клапан можна робити тільки усередині корпусу. Якщо потрібне втручання в пристосування для передачі руху, наприклад у вал, що з'єднує клапан або затвор з його виконавчим механізмом, необхідно спочатку проникнути усередину корпусу, щоб спочатку роз'єднати клапан або затвор і важіль, що з'єднує його з валом, перш ніж одержати можливість виймання вала назовні. У порівнянні із цим винахід дозволяє здійснювати всі ці операції без втручання в середині корпусу. У випадку повної заміни змінний модуль може являти собою новий або відремонтований ідентичний модуль, а така заміна забезпечує зведення часу втручання, а, отже, і зупинки виробництва, до мінімуму. Альтернативно, витягнутий модуль можна розмістити на робочому верстаті за межами корпусу, де персонал може скористатися перевагами використання набагато більшої робочої поверхні в порівнянні з обмеженою площею усередині корпусу. Таким чином, всі операції з виконання заміни або ремонту різних компонентів значно полегшуються й можуть вироблятися в умовах максимально поліпшеної видимості, операції втручання можна здійснювати, наприклад, при природному освітленні, що полегшує виявлення ушкоджень затворів або клапанів і їх ремонт. Крім того, відсутня необхідність у відключенні гідравлічних систем або систем силового живлення виконавчих механізмів, завдяки чому також спрощується процедура необхідного втручання. До того ж доступ усередину корпусу й видимість значно поліпшуються за рахунок того, що затвори й клапани можна повністю демонтувати й, тим самим, вони більше не створюють перешкоди ні для гарного огляду корпусу зсередини, ні для рухів персоналу, що може здійснювати втручання у внутрішньому просторі корпусу. Завдяки винаходу також усувається небезпека неправильного маніпулювання, що може викликати поворот клапанів або затворів, коли персонал усе ще перебуває усередині корпусу. Відповідно до конструктивного рішення згідно з винаходом кришка встановлена з можливістю ковзного переміщення відносно корпусу, так що у випадку відводу від корпусу модуль у зборі може бути переміщений за допомогою його простого ковзного переміщення в напрямку до зовнішньої області, по суті, у радіальному напрямку щодо загальної осі виконаного в корпусі центрального проходу. Для цієї мети пристрій, переважно, містить у собі, по суті, горизонтальні або трохи похилі напрямні рейки, які, переважно, кріпляться на корпусі або стаціонарно, або методом рознімного кріплення, а кришка містить повзуни або ролики, пристосовані для переміщення по рейках у крайнє положення до упору в стопор, що 2 UA 113178 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 попереджає схід із рейок. Довжина рейок розраховується таким чином, щоб модуль міг переміститися на відстань, достатню, щонайменше, для забезпечення повного виведення клапанів або затворів за межі корпусу. Після цього стає можливим втручання з доступом до всіх елементів модуля, що продовжує опиратися на рейки. Також у процесі відводу модуля представляється можливим комбінувати його переміщення із заданим поворотним рухом, полегшуючи, наприклад, проходження затвору або клапана через проріз. Відповідно до альтернативного конструктивного рішення, що дозволяє якщо буде потреба перебороти обмеження по навантаженню на опорну поверхню рейок, на кришці передбачається сполучне пристосування для кріплення, стаціонарно або тимчасово, маніпуляційного важеля, укомплектованого противагою, розраховуючи на забезпечення маніпулювання кожним модулем за допомогою вантажопідйомного обладнання. На маніпуляційному важелі і його противазі передбачені кріпильні кільця, призначені для закріплення модуля на підйомно-транспортному обладнанні, забезпечуючи тим самим рівновагу модуля, так що відвід модуля від корпусу може вироблятися, по суті, у горизонтальній площині або, щонайменше, у такому положенні, що гарантує вільне проходження клапана або затвору через проріз, виконаний у стінці корпусу. Короткий опис креслень Інші відмінні риси, характеристики й переваги винаходу будуть очевидними виходячи в детального опису декількох ілюстративних варіантів переважного конструктивного виконання, наведених нижче з посиланням на прикладені креслення. Показано на: Фіг. 1: вигляд у перспективі пристрою відповідно до винаходу в робочому положенні, Фіг. 2: вигляд, аналогічний виду на Фіг. 1, на якому показані два модулі за межами корпусу у висунутому з нього положенні, і Фіг. 3: вигляд у перспективі пристрою у відповідності з другим конструктивним виконанням відповідно до винаходу, на якому показані два модулі за межами корпусу у висунутому з нього положенні. Опис переважного конструктивного виконання Блок затвору й клапана, проілюстрований на Фіг. 1 і 2, містить у собі корпус 1 із центральним проходом 11, що має, по суті, вертикальну вісь А, для матеріалів, що підлягають завантаженню у доменну піч, оснащений верхнім фланцем 12 і нижнім фланцем 12' для кріплення корпусу на завантажувальному пристрої доменної печі (тут не показано). Він містить у собі модуль 2 затвори для завантаження матеріалу й модуль 3 ущільнювальні клапани, зміщені, по суті, на 90° навколо осі А. У проілюстрованому прикладі модуль 2 затвору для завантаження матеріалу містить у собі затвор 21 з двома стулками 211, які повертаються відносно один іншого у протилежних напрямках. Кожна стулка опирається на кронштейн 22, причому два кронштейни 22 установлені на кінцях передавальних валів 23 з паралельними осями, і причому вали встановлені в підшипниках, скомпонованих у групу підшипників 24, із приводом обертання в протилежних напрямках за допомогою самого по собі відомого виконавчого механізму 25. Модуль затвору для завантаження матеріалу може містити в собі також тільки одну єдину поворотну стулку. Підшипники 24 і виконавчий механізм 25 установлені на кришці 26, пристосованої для закриття із забезпеченням газонепроникності, наприклад за допомогою фланцевої системи 261, причому в стінці корпусу 1 виконаний проріз, а розміри прорізу 13 задані таким чином, щоб забезпечувалося проходження затворного блоку з його зібраними на валах 23 важелями керування в їх звичайному робочому положенні. Інакше кажучи, як видно на Фіг. 2, затвор 21 може вільно входити в проріз 13 при радіальному зрушенні модуля 2 у напрямку назовні з корпусу, без необхідності попереднього демонтажу стулок або важелів. У конструктивному виконанні згідно з Фіг. 1 і 2 на корпусі 1 з кожної сторони прорізу 13 закріплені паралельні рейки 14, а кришка 26 укомплектована роликами 262, призначеними для котіння або ковзання по рейках 14 таким чином, щоб модуль 2 направлявся уздовж рейок у радіальному напрямку. Ролики виготовлені й виставлені за місцем таким чином, що вагове навантаження з боку пристрою модуля передається на рейки, і що забезпечується напрямок руху модуля по рейках, що виключає небезпеку потенційно можливого перекидання через несиметричне розташування, що створюється затвором. Крім того, на кінцях рейок передбачені стопори 141, що виключають небезпеку ковзання модуля 2 занадто далеко. Модуль 3 ущільнювального клапана виготовлений способом за аналогією з модулем 2. Він містить у собі поворотний клапан 31, переміщуваний за допомогою важеля 32, установленого на кінці приводного вала, що має вісь 33, причому вал опирається на підшипник 34 і виконаний для повороту під впливом виконавчого механізму 35 відомого типового виконання. Підшипник 34 і виконавчий механізм 35 установлені на кришці 36, пристосованої для закриття із забезпеченням газонепроникності, наприклад за допомогою фланцевої системи, 3 UA 113178 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 причому в стінці корпусу 1 виконаний проріз 15, а розміри прорізу 15 задані таким чином, щоб забезпечувалося проходження клапанного блоку 31, установленого на його важелі 32 керування й зібраного на валу 33, у їх звичайному робочому положенні. Інакше кажучи, клапан 31 може вільно входити в проріз 15, все ще залишаючись закріпленим на важелі 32 і, отже, з'єднаним із кришкою 36, коли модуль 3 зрушується в радіальній площині в напрямку назовні з корпусу. Подібно до того, як і у випадку з модулем 2, на корпусі 1 з кожної сторони прорізу 15 закріплені паралельні рейки 16, а кришка 36 укомплектована роликами 362, призначеними для кочення або ковзання по рейках 16 таким чином, щоб модуль 3 направлявся уздовж рейок у радіальному напрямку. Ролики виготовлені й виставлені за місцем таким чином, що вагове навантаження з боку пристрою модуля передається на рейки, і що забезпечується напрямок руху модуля по рейках, що виключає небезпеку потенційно можливого перекидання через несиметричне розташування, створюваного клапаном 31. Крім того, на кінцях рейок передбачені стопори 161, що виключають небезпеку ковзання модуля З занадто далеко. У звичайному робочому положенні доменної печі зборка модулів 2 і 3 виробляється за допомогою приєднання кришок 26 і 36 фланцями до корпусу 1 по периферії відповідних прорізів 13, 15, як показано на Фіг. 1. При необхідності провадження робіт на тих або інших елементах одного з модулів, що знаходяться усередині корпусу, досить буде розблокувати кришку й потім перемістити ковзанням модуль у зборі по рейках, поки затвор або клапан не будуть повністю виведені за межі корпусу, як показано на Фіг. 2. Після цього можна легко відремонтувати або замінити будь-який елемент модуля. Також можна легко відвести модуль у зборі, знявши його з рейок за допомогою будь-який, придатної для цього маніпуляційної техніки, щоб замінити його іншим аналогічним модулем. Конструктивне виконання, проілюстроване на Фіг. 3, призначено, насамперед, для установок, на яких не представляється можливим установити напрямні рейки, як у випадку з раніше описаним конструктивним виконанням. У цьому випадку модулі 2 і 3 розроблені й виготовлені ідентичним раніше чином, але тільки без рейкових напрямних для обпирання й забезпечення ковзання модулів. Отже, повинні використатися додаткові піднімальні пристосування. Щоб затвор або клапан могли ввійти в проріз у корпусі без зіткнення або застрягання в прорізі, необхідно належним чином забезпечити просторову орієнтацію модуля, тобто площина кришки повинна залишатися, по суті, вертикальною, або загальний напрямок осей повороту клапана або затвору повинний залишатися, по суті, горизонтальним. Для забезпечення загальної орієнтації модуля по ходу його відводу й, отже, щоб уникнути його перекидання внаслідок несиметричного розташування, створюваного клапаном або затвором, на кришці 26, 36 за допомогою стаціонарних або знімних монтажних кронштейнів 51,61 кріпиться маніпуляційний важіль 5, 6, причому важіль постачений противагою 52, 62. Положення піднімальних кілець або аналогічних пристосувань на модулі й важелі й маса противаги попередньо задані таким чином, щоб забезпечувалася рівновага пристрою і його втримання у відповідному положенні під час відводу або повторної установки модулів, як показано на Фіг. 3. Винахід не обмежується тільки вищеописаними варіантами конструктивного виконання, проілюстрованими тут як приклади. Насамперед, він може бути застосований до інших типів затворів або клапанів і до інших варіантів їх компонування на корпусі блоку затвору й клапана. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 55 1. Блок затвора й клапана для завантажувального пристрою шахтної печі, причому блок містить корпус (1), усередині якого розташований щонайменше один затвор (21) і/або клапан (31), поворот якого(их) обумовлений виконавчим механізмом (25, 35), розташованим поза корпусом і з'єднаним з затвором або клапаном за допомогою сполучного вала, спрямованого в підшипнику, що закріплений відносно корпусу, який відрізняється тим, що підшипник (24, 34) і виконавчий механізм (25, 35) установлені на від'єднувану кришку (26, 36), яка герметизує проріз (13, 15), виконаний у стінці корпусу (1), і розміри якої задані з урахуванням можливості відводу затвора або клапана через проріз поперечно до осі корпусу, кришка, затвор або клапан і його виконавчий механізм та його допоміжні засоби для передачі руху спільно утворюють модуль (2, 3), який виконаний з можливістю відділення від корпусу (1) у вигляді однієї деталі, і модуль (2, 3) виконаний для виймання з корпусу (1) у вигляді однієї деталі. 2. Блок затвора й клапана за п. 1, який відрізняється тим, що шахтна піч являє собою доменну піч. 4 UA 113178 C2 5 10 15 3. Блок затвора й клапана за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що кришка (26, 36) установлена з можливістю ковзного переміщення відносно корпусу (1) так, що після від'єднання від корпусу модуль (2, 3) у зборі може бути переміщений за допомогою ковзного переміщення в напрямку до зовнішньої області корпусу (1). 4. Блок затвора й клапана за п. 3, який відрізняється тим, що він містить горизонтальні або трохи похилі напрямні рейки (14, 16), а кришка (26, 36) містить ролики (262, 362), пристосовані для переміщення по рейках. 5. Блок затвора й клапана за п. 4, який відрізняється тим, що напрямні рейки (14, 16) закріплені на корпусі (1). 6. Блок затвора й клапана за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що кришки (26, 36) містять сполучні засоби (51, 61), на яких стаціонарно або тимчасово може бути закріплений маніпуляційний важіль (5, 6). 7. Блок затвора й клапана за п. 6, який відрізняється тим, що маніпуляційний важіль (5, 6) містить противагу (52, 62) і кріпильні кільця для маніпулювання кожним модулем (2, 3) за допомогою вантажопідйомного обладнання. 5 UA 113178 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко 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 6