Апарат та спосіб закривання або відкривання отвору, особливо донного отвору бункера, для матеріалу доменної печі, і доменна піч, що має такий апарат

Реферат: Винахід стосується апарата для закривання або відкривання отвору, особливо донного отвору (10) бункера матеріалу (11), розташованого над колошником доменної печі, який має відкидну пластину (12), що приводиться в дію, яка може переміщатися у відкрите положення, залишаючи отвір відкритим, та в закрите положення, закриваючи отвір, і навпаки. Винахід відрізняється тим, що тарілчаста заслінка (12) з'єднана з привідним пристроєм (13) у такий спосіб, щоб в зоні випускного отвору (10) здійснювати лінійний рух по суті перпендикулярно площині випускного отвору (10), а на віддаленні від випускного отвору (10), - поворотний рух. При цьому поворотний рух тарілчастої заслінки (12) щонайменше у зоні перекривання тарілчастою заслінкою (12) випускного отвору (10) включає поступальний рух паралельно площині випускного отвору (10), на який накладається обертальний рух. Технічний результат: уникнення передчасного зносу ущільнюючої системи. UA 100838 C2 (12) UA 100838 C2 UA 100838 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід стосується апарата відповідно до преамбули пункта формули 1 та способу відповідно до преамбули пункта формули 12. Апарат такого типу та спосіб є відомими, наприклад, з DE 10327276 А1, створеного автором даної заявки. Відомий апарат включає запірний відкидний клапан або відкидний клапан колошника печі, який використовується для контролю завантаження доменної печі коксом та шихтовим матеріалом. Для цього, апарат включає відкидну пластину, яка, для закривання або відкривання донного отвору бункера матеріалу, розташованого над колошником доменної печі, може переміщатися у відкрите положення та в закрите положення. Для переміщення відкидної пластини в бажане положення звичайно передбачений привідний механізм із шарнірним з'єднанням на краю заслінки, за допомогою якого забезпечується, щоб, у відкритому положенні, відкидна пластина залишала висипний отвір по суті повністю вільним. В процесі, однак, відкидна пластина шарнірно відкидається відносно далеко від отвору, так що колошник доменної печі повинен мати відповідні розміри для уникнення зіткнення відкидної пластини із сипким матеріалом. У випадку відкидного клапана колошника печі відповідно до DE 10327276 А1 цей недолік усувається завдяки тому, що відкидна пластина шарнірно з'єднана з двома поворотними важелями, встановленими таким чином, що вони можуть повертатися на осях повертання, паралельних одна одній. При цьому забезпечується, що, коли відкидна пластина рухається із закритого положення у відкрите положення та навпаки, крайові ділянки відкидної пластини рухаються уздовж протилежно спрямованих дугоподібних траєкторій. Множинно накладений поворотний/трансляційний рух відкидної пластини, створюваний цими засобами, спричинює рух відкидної пластини по траєкторії, близькій до донного отвору, в результаті чого колошник доменної печі може загалом мати більш компактну конструкцію. Спрямовування відкидної пластини по дугоподібній траєкторії спричинює, в області отвору, відносний рух між крайовою ділянкою відкидної пластини та опорною поверхнею, створеною для відкидної пластини у донному отворі. Особливо в тих випадках, коли ущільнювальна ділянка відкидної пластини перебуває в контакті з опорною поверхнею донного отвору, відносний рух паралельно площині отвору є шкідливим та може призвести до передчасного зносу ущільнювальних засобів. Задача, що лежить в основі винаходу, полягає в удосконаленні апарата згаданого вище типу, що забезпечує можливість роботи з мінімальним обслуговуванням простими засобами, з особливим наміром уникнути передчасного зносу ущільнювальної системи. Задачею винаходу, крім того, є створення доменної печі, що має такий аппарат, та способу закривання або відкривання отвору, особливо, донного отвору бункера матеріалу, розташованого над колошником доменної печі. Згідно з винаходом, задача відносно до апарата вирішується предметом пункта формули 1. Задача відносно до доменної печі вирішується предметом пункта формули 11, а відносно до способу - предметом пункта формули 12. Винахід оснований на ідеї створення апарата для закривання або відкривання отвору, особливо донного отвору бункера матеріалу, розташованого над колошником доменної печі, який має відкидну пластину, що приводиться в дію, яка може переміщатися у відкрите положення, залишаючи отвір відкритим, та в закрите положення, закриваючи отвір, і навпаки. Відкидна пластина з'єднана з важільним механізмом у такий спосіб, що відкидна пластина виконує, в області отвору, лінійний рух, по суті перпендикулярний площині отвору і, на відстані від отвору, поворотний рух. Винахід має перевагу в тому, що відносний рух упоперек напрямку потоку або в площині отвору, практично усувається в результаті лінійного руху відкидної пластини. Зменшене тертя при закриванні та відкриванні відкидної пластини, що досягається при цьому, знижує знос ущільнювальних засобів, що приводить до зменшення потрібного обслуговування. У той же час, можна зберегти компактний характер конструкції колошника печі, тому що відкидна пластина виконує, на відстані від отвору, поворотний рух і, відповідно, проходить близько до отвору або відповідного корпусу. Краще, поворотний рух відкидної пластини включає, щонайменше в області перекривання відкидної пластини з отвором, трансляційний рух паралельно площині отвору, на який накладається поворотний рух. В результаті забезпечується, що відкидна пластина пересувається з області отвору, не відходячи занадто далеко від отвору в напрямку потоку, з метою уникнення зіткнення із сипким матеріалом. Краще, важільний механізм включає шарнірний чотириланковик, який з'єднує відкидну пластину з приводом. Важільний механізм такого типу робить можливим, у конструкційно 1 UA 100838 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 простий та надійний спосіб, лінійний рух відкидної пластини в області отвору, а також поворотний рух на відстані від отвору. Важільний механізм може включати привідний важіль та пластинчастий важіль, які мають осі обертання, нерухомо зафіксовані та розташовані на певній відстані одна від одної. В цьому випадку, привідний важіль та пластинчастий важіль можуть бути з'єднані разом за допомогою першого обертового зчленування. Пластинчастий важіль може мати перше плече, жорстко з'єднане з відкидною пластиною, та друге плече, обертово встановлене на одній з осей обертання, причому перше плече та друге плече з'єднані разом за допомогою другого обертового зчленування. Важільний механізм такого типу забезпечує компактний тип конструкції, який робить можливим для відкидної пластини притискання до опорної поверхні отвору або піднімання з неї по суті без тертя. На додаток, досягається відносно високий тиск притискання з, у той же час, низьким обертальним моментом, що приводить до поліпшеного ущільнення механізму. Вищезгадані ознаки важільного механізму розкриті та заявляються як індивідуально по одній, так і в комбінації. В кращому варіанті втілення, перше та друге обертові зчленування, в закритому положенні, розташовані на спільній вертикальній осі. В результаті досягається, простими засобами, виключно трансляційний рух відкидної пластини перпендикулярно площині отвору і асоційоване з ним плоскопаралельне підняття та опускання відкидної пластини. Осі обертання з фіксованим положенням можуть бути розташовані зі зсувом відносно до вертикальної осі. В цьому випадку, вісь обертання пластинчастого важеля може бути розташована ближче, ніж вісь обертання привідного важеля, до центральної осі отвору. Конструкція зі зсувом осей обертання приводить до різних радіусів повороту для двох важелів, так що оптимізована траєкторія руху відкидної пластини поблизу до гнізда отвору або бункера матеріалу досягається простими засобами. Перше та друге обертові зчленування можуть рухатися по різних траєкторіях поворотного руху, причому обертові зчленування розташовані далі одне від одного у відкритому положенні, ніж в закритому положенні. Це також забезпечує, що, на відстані від отвору, відкидна пластина виконує рух, що проходить близько до гнізда отвору, у той час як поблизу до отвору або в області отвору здійснюється лінійний рух відкидної пластини. Також заявляються апарат в контексті доменної печі та спосіб закривання або відкривання отвору, особливо донного отвору бункера матеріалу, розташованого над колошником доменної печі. Винахід далі буде описаний більш детально за допомогою прикладу варіанта втілення з додатковими подробицями, з посиланням на супровідні креслення в схематичній формі, на яких: Фіг. 1 є поперечним перерізом апарата відповідно до прикладу варіанта втілення відповідно до винаходу з відкидною пластиною в закритому положенні; Фіг. 2 показує апарат відповідно до Фіг. 1 з відкидною пластиною у відкритому положенні; Фіг. 3 показує апарат відповідно до Фіг. 1, із зображенням послідовності руху відкидної пластини та асоційованого важільного механізму як окремих стадій; і Фіг. 4 показує апарат відповідно до Фіг. 1 у перерізі, перпендикулярному до перерізу, зображеного на Фіг. 1. Фігури 1-4 показують відкидний клапан колошника печі, який має відкидну пластину 12, призначену для закривання або відкривання донного отвору 10 бункера матеріалу 11, розташованого над колошником доменної печі. В результаті відкривання відкидної пластини 12 сипкий матеріал, зокрема руда та шихтовий матеріал, потрапляє в колошник доменної печі через донний отвір 10 (Фіг. 2). В закритому положенні, донний отвір 10 є газонепроникно закритим відкидною пластиною 12 (Фіг. 1). Донний отвір 10 розташований унизу лійки 23, яка з'єднана з бункером матеріалу 11. Для газонепроникного закривання донного отвору 10 по краю отвору передбачена опорна поверхня 24, що має ущільнювальні елементи. Як можна побачити на Фіг. 2, на краю відкидної пластини 12 передбачена відповідна периферична ущільнювальна поверхня 25, яка в закритому положенні відкидної пластини 12 взаємодіє з опорною поверхнею 24, забезпечуючи ущільнення. Відкидна пластина 12 може пересуватися в закрите положення (Фіг. 1) та у відкрите положення (Фіг. 2), причому відкидна пластина 12 у відкритому положенні розташована у просторі між лійкою 23 та корпусом 26 колошника печі і, тому, за межами потоку. Для пересування відкидної пластини 12 у відкрите положення та в закрите положення і навпаки відкидна пластина з'єднана з важільним механізмом 13. Важільний механізм 13 при цьому пристосований так, що відкидна пластина 12 виконує, в області донного отвору 10, 2 UA 100838 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 лінійний рух, по суті перпендикулярний площині отвору і, на відстані від донного отвору 10, поворотний рух. Поворотний рух можна побачити, зокрема, на Фіг. 3. Лінійний рух відкидної пластини 12 в області донного отвору 10 означає, що відкидна пластина 12 рухається лінійно щонайменше доти, поки вона контактує з донним отвором 10, особливо з опорною поверхнею 24. Під час цієї процедури руху, будь-які відносні рухи в площині отвору, тобто, упоперек напрямку потоку S, є критичними через фрикційний знос, який вони спричинюють. В результаті лінійного руху відкидної пластини 12, який стає можливим згідно з винаходом, цього вдається уникнути. Це означає, що опускання та притискання відкидної пластини 12 до опорної поверхні 24, а також скидання тиску притискання та піднімання відкидної пластини 12 з опорної поверхні 24 здійснюються шляхом виключно трансляційного руху, перпендикулярного площині отвору. Відкидна пластина 12 тому переміщається плоскопаралельно площині отвору, тобто, площині, що проходить через донний отвір 10. Тільки тоді, коли вже немає контакту між відкидною пластиною 12 та опорною поверхнею 24, і будь-який відносний рух упоперек напрямку потоку S є некритичним, відкидна пластина 12 повертається убік та переміщається в проміжний простір між лійкою 23 та корпусом колошника печі 26. Важільний механізм 13, пристосований для цього руху відкидної пластини 12, сконструйований згідно з прикладом варіанта втілення, зображеним на Фігурах 1-4, таким чином. Інші важільні механізми, що роблять можливим лінійний рух відкидної пластини 12 в області донного отвору 10 у поєднанні з поворотним рухом на відстані від донного отвору 10, є можливими. Загалом, важільний механізм 13 включає шарнірний чотириланковик або чотиричленний шарнірний механізм з обертовим зчленуванням. Це дає можливість сконструювати важільний механізм особливо компактним та надійним. Конкретніше, важільний механізм 13 включає два важелі, зокрема привідний важіль 15 або загалом ведучий важіль та пластинчастий важіль 16, або загалом кермовий важіль. Привідний важіль 15 має колінчасту конструкцію та включає дві L-подібні ділянки, розташовані по обидва боки від лійки 23 та донного отвору 10 (Фіг. 4). Дві L-подібні ділянки привідного важеля 15 з'єднані одна з одною таким чином, що загалом утворюють об'єднану U-L форму привідного важеля 15, як можна побачити на Фігурах 1 та 4. Привідний важіль 15 проходить під відкидною пластиною 12 в закритому положенні, зі з'єднувальною частиною між двома L-подібними деталями привідного важеля 15, розташованою зі зсувом від центра відносно до відкидної пластини 12 (Фіг. 1). Пластинчастий важіль 16 має U-подібну конструкцію та проходить під відкидною пластиною 12. Пластинчастий важіль 16 нерухомо з'єднаний з відкидною пластиною 12 та утворює жорстку конструкцію з останньою. В цій конструкції, пластинчастий важіль 16 зчеплений з відкидною пластиною 12 по центру, в результаті чого досягається центральне прикладення сили притискання до відкидної пластини 12 і, відповідно, рівномірний тиск притискання. Як можна побачити на Фігурах 1-3, привідний важіль 15 та пластинчастий важіль 16 в будьякому випадку обертово встановлені на осях обертання 17, 18, які є нерухомо зафіксованими. Осі обертання 17, 18 розташовані на певній відстані одна від одної, причому вісь обертання 18 пластинчастого важеля 16 розташована нижче осі обертання 17 привідного важеля 15. Дві осі обертання 17, 18, крім того, розташовані зі зсувом одна від одної, конкретніше відносно до вертикальної осі, причому вісь обертання 18 пластинчастого важеля 15 розташована ближче, ніж вісь обертання 17 привідного важеля 16, до осьової лінії М донного отвору 10. Привідний важіль 15 має перше обертове зчленування 19, яке в закритому положенні розташоване на такій саме висоті, як вісь обертання 17 привідного важеля 15. В цій конструкції обертове зчленування 19 та вісь обертання 17 в будь-якому випадку розташовані в області більш короткого плеча L-подібної ділянки привідного важеля 15. В закритому положенні, обертове зчленування 19 розташоване на осьовій лінії М лійки 23 та донного отвору 10. Обертове зчленування 19 утворює шарнірне з'єднання між привідним важелем 15 та пластинчастим важелем 16. Для такої конструкції або шарнірного з'єднання, двох важелів, буде по суті достатнім більш коротке плече L-подібного колінчастого привідного важеля 15. Однак, для створення поворотного моменту, що діє на важільний механізм 13 з обох боків, кращим є з'єднання двох L-подібних частин привідного важеля 15 по обидва боки донного отвору 10 і, таким чином, об'єднана U-L-подібна форма привідного важеля 15. В результаті буде можливо, як показано на Фіг. 4, встановлення приводу 14 лише з одного боку важільного механізму 13. Загалом можна, замість прикладення моменту до важільного механізму 13 з одного боку, забезпечити два двигуни позиціювання по обидва боки донного отвору 10, причому обидва двигуни приєднують до осей обертання 17 привідних важелів. В цьому випадку двигуни повинні 3 UA 100838 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 мати синхронне керування. В цьому випадку з'єднання бічних привідних важелів 15 буде необов'язковим. Пластинчастий важіль 16 має перше плече 20 та друге плече 21, причому перше плече 20 жорстко з'єднане з відкидною пластиною 12. Перше плече 20 має U-подібну конструкцію, як показано на Фіг. 4, і по обидва боки від донного отвору 10 шарнірно з'єднане з другим плечем 21 за допомогою другого обертового зчленування 22. Завдяки тому, що вісь обертання 18 нерухомо зафіксована, друге плече встановлене з можливістю обертання та з'єднане з корпусом. В закритому положенні, друге обертове зчленування 22 пластинчастого важеля 16, яке з'єднує двоє плечей 20, 21, розташоване на осьовій лінії М і, таким чином, на тій самій вертикальній лінії, що й перше обертове зчленування 19 привідного важеля 15. Важільний механізм 13, зображений на Фіг. 1, приводить до того, що друге плече 21, встановлене на нерухомо закріпленій осі обертання 18, протилежного пластинчастого важеля 16, є коротшим за коротке плече (яке в закритому положенні відповідно до Фіг. 1 розташоване паралельно до нього) L-подібної ділянки привідного важеля 15. Два обертові зчленування 19, 22 розташовані так, що їхнє положення відносно до донного отвору 10 є змінним. Важільний механізм 13 має по суті аналогічну конструкцію по обидва боки від донного отвору 10. Спосіб роботи відкидного клапана колошника печі пояснюється з посиланням на Фіг. 3, яка зображує послідовність просторових рухів відкидної пластини 12 та асоційованого важільного механізму на окремих стадіях, де кінцеві точки руху визначаються закритим положенням відкидної пластини 12, з одного боку, (Фіг. 1) та її відкритим положенням, з іншого боку (Фіг. 2). Завдяки конструкції з двома обертовими зчленуваннями 19, 21 на осьовій лінії М в закритому положенні відповідно до Фіг. 1, при піднятті відкидної пластини 12 спочатку виконується лінійний або виключно трансляційний рух відкидної пластини 12 уздовж осьової лінії М, або в напрямку потоку S. Завдяки конструкції з рознесеними на певну відстань двома осями обертання 17, 18 привідного важеля 15 та пластинчастого важеля 16, початковий лінійний рух відкидної пластини 12 перетворюється на поворотний рух, який проходить близько уздовж донного отвору 10 для уникнення зіткнення із сипким матеріалом. В процесі, привідний важіль 15 або довше плече L-подібної ділянки привідного важеля 15, спочатку розташовані позаду пластинчастого важеля 16 в напрямку повороту, тобто, перший з них проходить позаду останнього. У той час як відкидна пластина 12 усе ще розташована в області перекривання з донним отвором 10, привідний важіль 15 обганяє пластинчастий важіль 16, поки привідний важіль 15 не виконає приблизно половину поворотного руху. Потім пластинчастий важіль 16 обганяє привідний важіль 15 до досягнення кінцевого положення, тобто, відкритого положення відкидної пластини 12. У відкритому положенні, відповідно до Фіг. 2, привідний важіль 15 та пластинчастий важіль 16 знов набувають початкового розташування відносно один до одного, коли привідний важіль 15 розташований позаду пластинчастого важеля 16 в напрямку повороту (із закритого положення у відкрите положення). Для закривання донного отвору 10, вищенаведена послідовність виконується в зворотному порядку. В цьому контексті слід зазначити, що в закритому положенні відповідно до Фіг. 1, завдяки конструкції з двома обертовими зчленуваннями 19, 22 на осьовій лінії М, прикладена сила, що діє перпендикулярно площині отвору, передається від привідного важеля 15 пластинчастому важелю 16 і, отже, відкидній пластині 12 таким чином, що в значному ступені вдається уникнути відносного руху між відкидною пластиною 12 та опорною поверхнею 24 донного отвору 10. Усі ознаки, розкриті в документах заявки, заявляються як важливі для винаходу, в тому ступені, в якому вони мають новизну самі по собі або в комбінації у порівнянні з відомим рівнем техніки. Перелік посилальних позицій 10 донний отвір 11 бункер матеріалу 12 відкидна пластина 13 важільний механізм 14 привід 15 привідний важіль 16 пластинчастий важіль 17, 18 осі обертання 19 обертове зчленування 4 UA 100838 C2 20, 21 22 23 24 25 26 плечі обертове зчленування лійка опорна поверхня ущільнювальна поверхня корпус ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 1. Апарат для закривання або відкривання випускного отвору (10) завантажувального бункера (11) доменної печі, розташованого над колошником доменної печі, який включає тарілчасту заслінку (12), встановлену з можливістю переміщення у відкрите положення, в якому випускний отвір (10) відкрито, та в закрите положення, в якому випускний отвір (10) замкнено, та навпаки, який відрізняється тим, що тарілчаста заслінка (12) з'єднана з привідним пристроєм (13) у такий спосіб, щоб в зоні випускного отвору (10) здійснювати лінійний рух по суті перпендикулярно площині випускного отвору (10), а на віддаленні від випускного отвору (10), поворотний рух, причому поворотний рух тарілчастої заслінки (12) щонайменше у зоні перекривання тарілчастою заслінкою (12) випускного отвору (10) включає поступальний рух паралельно площині випускного отвору (10), на який накладається обертальний рух. 2. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що привідний пристрій (13) включає шарнірний чотириланковик, який з'єднує тарілчасту заслінку (12) з приводом (14). 3. Апарат за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що привідний пристрій (13) включає привідний важіль (15) та важіль (16) тарілчастої заслінки (12), що мають нерухомі осі (17, 18) обертання, розташовані на відстані одна від одної. 4. Апарат за п. 3, який відрізняється тим, що привідний важіль (15) та важіль (16) тарілчастої заслінки (12) з'єднані першим шарніром (19). 5. Апарат за п. 3, який відрізняється тим, що важіль (16) тарілчастої заслінки (12) має перше плече (20), жорстко з'єднане з тарілчастою заслінкою (12), та друге плече (21), закріплене з можливістю повороту на одній з осей (17, 18) обертання, причому перше та друге плечі (20, 21) з'єднані другим шарніром (22). 6. Апарат за п. 4, який відрізняється тим, що важіль (16) тарілчастої заслінки (12) має перше плече (20), жорстко з'єднане з тарілчастою заслінкою (12), та друге плече (21), закріплене з можливістю повороту на одній з осей (17, 18) обертання, причому перше та друге плечі (20, 21) з'єднані другим шарніром (22). 7. Апарат за п. 5, який відрізняється тим, що перший та другий шарніри (19, 22), в закритому положенні, розташовані на спільній вертикальній осі, передусім середній осі випускного отвору (10). 8. Апарат за п. 5, який відрізняється тим, що перший та другий шарніри (19, 22), в закритому положенні, розташовані на спільній вертикальній осі, передусім, середній осі випускного отвору (10). 9. Апарат за одним з пп. 4-8, який відрізняється тим, що нерухомі осі (17, 18) обертання розташовані зі зсувом відносно одна до одної по вертикальній осі. 10. Апарат за п. 9, який відрізняється тим, що вісь (17) обертання важеля (16) тарілчастої заслінки (12) розташована ближче до середньої осі випускного отвору (10), ніж вісь (18) обертання привідного важеля (15). 11. Апарат за одним з пп. 4-8, 10, який відрізняється тим, що перший та другий шарніри (19, 22) розташовані таким чином, щоб рухатися по різних траєкторіях повороту, причому шарніри (19, 22) у відкритому положенні тарілчастої заслінки (12) знаходяться на більшій відстані один від одного, ніж в закритому положенні тарілчастої заслінки (12). 12. Апарат за п. 9, який відрізняється тим, що перший та другий шарніри (19, 22) розташовані таким чином, щоб рухатися по різних траєкторіях повороту, причому шарніри (19, 22) у відкритому положенні тарілчастої заслінки (12) знаходяться на більшій відстані один від одного, ніж в закритому положенні тарілчастої заслінки (12). 13. Доменна піч, яка має апарат за одним з пп. 1-12. 14. Спосіб закривання або відкривання випускного отвору (10) завантажувального бункера (11) доменної печі, розташованого над колошником доменної печі, який включає переміщення тарілчастої заслінки (12) у відкрите положення, в якому випускний отвір (10) відкрито, та в закрите положення, в якому випускний отвір (10) замкнено, і навпаки, який відрізняється тим, 5 UA 100838 C2 5 що в зоні випускного отвору (10) тарілчасту заслінку (12) переміщують лінійно і по суті перпендикулярно площині випускного отвору (10), а, віддаливши її від випускного отвору (10), повертають, причому поворотний рух тарілчастої заслінки (12) щонайменше у зоні перекривання тарілчастою заслінкою (12) випускного отвору (10) включає поступальний рух паралельно площині випускного отвору (10), на який накладають обертальний рух. 6 UA 100838 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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 7