CZ279945B6 - Zařízení pro vstřikování předehřátého vzduchu do vysoké pece - Google Patents

Abstract

Zařízení je složeno z nejméně jednoho středového trubkového prvku (126) spojeného na jedné straně pomocí prvního kulového kloubu spoje (138) a prvního kompenzátoru (144) s prvním spojovacím kusem (128) pro přívod předehřátého vzduchu a na opačné straně druhým kulovým kloubem spoje (140) a druhým kompenzátorem (146) s druhým spojovacím kusem (130). Ke zmenšení délky (l') zařízení, druhý kulový kloub spoje (140) je orientován v opačném směru než první kulový kloub spoje (138), jehož střed (y) křivosti je umístěn na ose druhého spojovacího kusu (130) na jeho vnitřní straně nebo na ose kolena (132). ŕ

Description

(57) Anotace:

Zařízení je složeno z nejméně Jednoho středového trubkového prvku (126), spojeného na jedné straně pomocí prvního kulového kloubu spoje (138) a prvního kompenzátoru (144) s prvním spojovacím kusem (128) pro přívod předehřátého vzduchu, a na opačné straně druhým kulovým kloubem spoje (140) a druhým kompenzátorem (146) s druhým spojovacím kusem (130). Ke zmenšení délky (Γ) zařízení, druhý kulový kloub spoje (140) Je orientován v opačném směru než první kulový kloub spoje (138), Jehož střed (y) křivosti Je umístěn na ose druhého spojovacího kusu (130) na Jeho vnitřní straně nebo na ose kolena (132).

Zařízení pro vstřikování předehřátého vzduchu do vysoké pece

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro vstřikování předehřátého vzduchu do šachtové pece, složeného z několika samostatných prvků, sestávajícího z vnější skříně a vnitřní ohnivzdorné vyzdívky a majícího alespoň jeden střední trubkovitý prvek, spojený na jedné straně pomocí prvního kulového kloubu a prvního kompenzátoru s prvním spojovacím kusem, připevněným k cirkulačnímu potrubí, převádějícímu předehřátý plyn a obklopujícímu pec, a na opačné straně pomocí druhého kulového kloubu a druhého kompenzátoru s druhým spojovacím kusem, který je prodloužen kolenem a dmyšní trubicí, přičemž dmyšní trubice je kloubově spojena se stěnou pece pomocí třetího kulového kloubu, a dále obsahuje nejméně jeden pár táhel, spojující první spojovací kus s druhým spojovacím kusem pomocí kloubů, a v zařízení je první kulový kloub orientován tak, že jeho střed křivosti je umístěn na ose prvního spojovacího kusu, a to uvnitř něho.

Dosavadní stav techniky

Tato zařízení, známá obvykle jako odbočka od okružního větrovodu k výfučně, mají problémy s pohyblivostí a těsněním. Vskutku, následkem vysoké teploty předehřátého vzduchu (teplota asi 1 200 °C a více) a vysoké teploty, převládající uvnitř pece, stěna pece, stejně tak jako cirkulační potrubí a odbočka od okružního větrovodu k výfučně, jsou vystaveny tepelné roztažnosti a deformacím, které způsobují relativní pohyby mezi cirkulačním potrubím a stěnou pece. Spojení dmyšní trubice musí být proto schopné kompenzovat tyto relativní posuny, přičemž současně musí být zamezen únik plynu nebo předehřátého vzduchu.

K dosažení těchto požadavku se v US patentu č. 3766868 popisuje dmyšní trubice, popsané v úvodu. Toto spojení dmyšní trubice je již zlepšené vytvořením kulového kloubu, uvedeného ve spisu DE - C 2 - 2 218 331. Tyto tři klouby spojení dmyšní trubice umožňují kompenzovat všechny relativní pohyby mezi cirkulačním potrubím a stěnou pece. Těsnění v oblasti spojů se proVádí kompenzátory roztahovacího typu, zatímco mechanická stabilita je zajištěna kardanovými spojkami, spojenými s protilehlými konci středního trubkového prvku v oblasti pevného spoje a druhého kulového kloubu.

Aby se zmenšilo množství úhlových posunů středního prvku a tím ulehčilo kompenzátorům, je vhodné, aby vzdálenost mezi místy s klouby byla u tohoto prvku co největší. Na druhé straně však ke snížení velikosti a nákladů spojení dmyšní trubice je žádoucí zmenšit jeho rozměry.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vytvořit vstřikovací zařízení shora popsaného typu, které dovoluje kompromis mezi těmito dvěma protichůdnými požadavky.

-1CZ 279945 B6

Podstata zařízení pro vstřikování předehřátého vzduchu podle vynálezu spočívá v tom, že druhý spoj je umístěn na opačné straně než první spoj a jeho střed křivosti je umístěn na ose druhého spojovacího kusu, na jeho vnitřní straně nebo na ose kolena.

Umístěním obou spojů středního trubkového prvku na opačných stranách je možno podstatně zmenšit délku středního trubkového prvku, přičemž se současně zachová stejná vzdálenost mezi středy obou jeho spojů.

U prvního provedení jsou spojovací články, tvořící táhla, spojeny se dvěma spojovacími kusy pomocí spojů, jejichž střed je umístěn ve dvou protilehlých rovinách spojovacích kusů, z nichž každá obsahuje střed křivosti jednoho z obou kulových kloubů spoje.

Podle druhého provedení konec obou spojovacích článků, tvořících táhla, je spojen s přírubou prvního nebo druhého spojovacího kusu pomocí páru podložek se sousedními sférickými kluznými plochami, jejichž střed křivosti je umístěn pod koncem spojovacího táhla v rovině protilehlé, obsahující střed křivosti prvního nebo druhého kulového kloubu spoje.

Ve výhodném provedení je středový trubkový prvek spojen se spojovacími táhly pomocí zařízení pro vedení a podepření středního trubkového kusu.

Přehled obrázků na výkresech

Příkladné provedení zařízení podle vynálezu je znázorněno na připojených výkresech, kde na obr. 1 je znázorněn schematicky vertikální řez obvyklým provedením spojení dmyšní trubice podle US patentu 3 766 868, obr. 2 znázorňuje podobný pohled na spojení dmyšní trubice podle vynálezu, obr. 3 a 4 znázorňuje vertikální řezy, vzájemně k sobě kolmé, prvním provedením spojení dmyšní trubice podle vynálezu, na obr. 5 až 8 jsou podobné řezy jako na obr. 3a 4a znázorňují různé pohyby středního trubkového prvku vůči sousedním spojovacím kusům, obr. 9 znázorňuje druhé provedení středového prvku, na obr. 9a je zvětšená část z obr. 9 v detailu, na obr. 10 a 11 je střední část spoje dmyšní trubice v třetím provedení ve dvou v sobě kolmých pohledech, na obr. 12 je schematický řez, odpovídající obr. 10, na obr. 13 je řez podobný obr. 10, znázorňující přesazení horního a spodního spojovacího kusu, na obr. 14 je řez podobný obr. 10 s ohledem na sklon spodního spojovacího kusu vůči hornímu spojovacímu kusu a na obr. 15 až 17 jsou schematické řezy, odpovídající obr. 11 a znázorňující různé úseky souososti a přesazení.

Příklady provedení vynálezu

Známý spoj dmyšní trubice, označené na obr. 1 vztahovou značkou 20., spojuje hlavní cirkulační potrubí 22, umístěné okolo vysoké pece na její stěně 24. Tento spoj 20 dmyšní trubice sestává z rovného šikmého trubkového prvku 26, kloubově spojeného na svém horním konci se spojovacím kusem 28., upevněným na cirkulačním potrubí 22, a na svém spodním konci se spojovacím kusem 30, spojeným pomocí příruby s kolenem 32. Toto koleno 32 je prodlouženo dmyšní trubicí 34., jejíž konec je připojen kloubem k trysce

-2CZ 279945 B6

36, upevněné ve stěně 24 pece. Horní spoj 38 a spodní spoj 40 trubkového prvku 26 jsou kulové klouby, jejichž středy křivosti jsou označeny x a y. Stejně tak spoj mezi dmyšní trubicí 34 a tryskou 36 je kulový kloub 42, jehož střed křivosti je označen z. Tyto tři středy křivosti x, y, z společně tvoří spoj se třemi od sebe vzdálenými body, které dovolují dostatečné úhlové posuny dmyšní trubice 34 a středového trubkového prvku 26., aby se mohly kompenzovat všechny relativní pohyby mezi cirkulačním potrubím 22 a stěnou 24 pece.

Těsnění v oblasti spojů 38 a 40 se dosáhne pomocí vlnových kompenzátorů 44., 46, upevněných k trubkovému prvku 26 a k sousedním spojovacím kusům 28., 30. Mechanické stability se dosáhne pomocí kardanových spojek 48, 50., podobně spojujících trubkový prvek 26 se sousedními spojovacími kusy 28, 30. Všechny prvky spoje 20 dmyšní trubice sestávají z vnějšího kovového pouzdra a vnitřní žáruvzdorné vložky, spojené s těsnicím materiálem v oblasti spojů .38, 40 a 42.

Vzdálenost mezi středy křivosti x a y spojů 38 a 40 je označena 1 na obr. 1. Množství úhlových posunů trubkového prvku 26 a současně namáhání kompenzátorů 44, 46 bude tím nižší, čím větší bude vzdálenost 1. Naopak, se zvětšující se vzdáleností 1 se budou zvětšovat rozměry spojení 20 dmyšní trubice.

Podle vynálezu spodní spoj 40 trubkového prvku 26 je obrácen tak, aby horní a spodní konce středového trubkového prvku 26 byly konkávní, zatímco odpovídající sousední konce spojovacího kusu 28 s cirkulačním potrubím 22 a spojovacího kusu 30 kolena 32 byly konvexní. Tento spoj 120 dmyšní trubice je znázorněn na obr. 2 a prvky, odpovídající prvkům z obr. 1, jsou označeny podobnými vztahovými značkami řádu 100. Jak je zřejmé z obr. 2, středy křivosti x, y kulových kloubů spojů 138, 140 mají mezi sebou vzdálenost 1¹ , která ve znázorněném provedení je stejná jako vzdálenost 1 z obr. 1. Naopak, celková délka trubkového prvku 126 byla podstatně zkrácena, rozdíl v délce je znázorněn vzdáleností mezi osou o’ cirkulačního potrubí 122 z obr. 2 a umístěním osy o provedení cirkulačního potrubí 22 z obr. 1, rovněž znázorněné na obr. 2. Zkrácení spoje 120 dmyšní trubice současně umožňuje snížení cirkulačního potrubí 122 a jeho přiblížení těsněji ke stěně 124 pece. Výsledkem je pak samozřejmě zmenšení rozměrů a snížení výrobních nákladů na spoj 120 dmyšní trubice.

Bylo by také možné zachovat délku středního trubkového prvku 26 z obr. 1 a tak umožnit zvětšení vzdálenosti 1 mezi středy x, y kulových kloubů spojů 38., 40 a tím snížit množství úhlových posunů tohoto prvku 26.

- Obr. 3 a 4 znázorňují podrobněji provedení obou kulových kloubů spojů 138, 140 na obou stranách středního trubkového prvku 126. Poloměry křivosti a R₂ obou kulových kloubů spojů 138, 140 jsou s výhodou stejné.

. Předložený vynález rovněž umožňuje vyloučit kardanové spojky a 50 z obr. 1. Protože však kompenzátory 144, 146 nejsou schopny nést váhu spoje 120 dmyšní trubice, první spojovací kus

128 a druhý spojovací kus 130 jsou po obou stranách spojeny párem

-3CZ 279945 B6 spojovacích táhel 152, 154. V provedení z obr. 3a 4 jsou tato táhla 152, 154 jednoduše upevněna na otočném čepu 156, který je součástí spojovacích kusů 128, 130. Aby se dosáhla nezbytná pohyblivost, táhla 152, 154 musí být upevněna na otočných čepech 156 s dostatečnou vůlí. Aby byla dovolena tato pohyblivost, je také nutné, aby osy obou otočných čepů 156 spojovacího kusu 128 procházely středem x křivosti horního kulového kloubu prvního spoje 138. Podobně, spodní otočné čepy 156 musí být připevněny ke spojovacímu kusu 130 tak, aby jejich osy procházely středem y křivosti spodního kulového kloubu druhého spoje 140.

Obr. 5 až 8 znázorňují různé možnosti pohyblivosti spoje 120 dmyšní trubice. Obr. 5 například zobrazuje relativní boční přesazení o velikosti s mezi prvním spojovacím kusem 128 a druhým spojovacím kusem 130. Takovéto přesazení může být například způsobeno horizontálním posuvem cirkulačního potrubí 122 vůči peci, nebo otočením tohoto potrubí 122 okolo pece. Jak je znázorněno na obr. 5, osy spojovacích kusů 128, 130 zůstávají vzájemně rovnoběžné, zatímco střední trubkový prvek 126 kompenzuje toto přesazení takovou svou polohou, aby jeho osa procházela středy χ, χ, křivosti obou kulových kloubů spoje 138, 140. Tímto pohybem se stlačí vlnění kompenzátorů 144 a 146 na jedné straně a roztáhnou na straně opačné.

Obr. 6a 7 znázorňuje ohyby na jednu, resp. opačnou stranu, v oblasti středního trubkového prvku 126 dmyšního spoje. V obou případech osa druhého spojovacího kusu 130 je skloněna v úhlu a vzhledem k ose prvního spojovacího kusu 128. Tento ohyb je kompenzován do takové polohy, aby jeho osa procházela středy x, y křivosti obou kulových kloubů spojů 138, 140, to znamená, že jeho osa svírá úhel a/2 s osou prvního spojovacího kusu 128 a úhel a/2 s osou druhého spojovacího kusu 130. Polohy z obr. 6 a 7 jsou většinou způsobeny následkem vertikálního relativního pohybu mezi cirkulačním potrubím 122 a stěnou 124 pece.

Na obr. 8 je znázorněno boční přesazení mezi prvním spojovacím kusem 128 a druhým spojovacím kusem 130. které je podobné přesazení z obr. 5, ale je ve směru kolmém k pohybům z obr. 5, tedy přesazení z obr. 5 je v rovině obr. 2. Je nutno poznamenat, že obr. 5 až 8 znázorňují elementární pohyby za účelem ilustrace, ale v praxi jsou pohyby dmyšního spoje 20 mnohem komplexnější, tj. přesazení a sklony, znázorněné na obr. 5 až 8, se mohou vyskytovat současně.

Obr. 9 znázorňuje výhodné provedení, které umožňuje zkrátit táhla 252, 254 provedení z obr. 3. V provedení z obr. 9 jsou dva spojovací kusy 228, 230 opatřeny kruhovými přírubami 258, 260, ke kterým jsou připevněny kompenzátory 244, 246, a kterými procházejí táhla 252, 254.

Spojení mezi konci táhel 252, 254 a přírubami 258, 260 je znázorněno v detailu na obr. 9a, a stejně jako spojení mezi táhlem 254 a přírubou 258 jsou provedena ostatní tři spojení. V přírubě 258 je vytvořen průchozí otvor 262 pro táhlo 254, který je dostatečné široký, aby se v něm mohlo táhlo 254 naklonit vůči přírubě 258 následkem pohybů, znázorněných na obr. 5 až 8. Zajištění táhla 254 je provedeno maticí 264. zašroubovanou na konci táhla 254 vně příruby 258 nebo 260. Mezi matici 264 a odpovídájí-4CZ 279945 B6 cí přírubou 258 nebo 260 jsou umístěny dvě podložky 266. 268. jejichž sousední plochy po sobě vzájemně kloužou následkem naklonění táhla 254 vůči přírubě 258 nebo 260. Vzhledem k určitým znakům tohoto provedení sousední kluzné plochy podložek 266, 268 mají sférické zakřivení, jejichž střed křivosti je umístěn pod přírubami 258, 260 na ose táhel 252, 254, nebo na prodloužení těchto os. Střed křivosti podložek 266, 268 musí být umístěn v hlavní rovině spojovacího kusu 228, v níž leží střed x křivosti kulového kloubu prvního spoje 238 mezi spojovacím kusem 228 a středním trubkovým prvkem 226. Je nutno zdůraznit, že dvě podložky 266 a 268 lze nahradit integrální podložkou, opatřenou přírubami 258, a konvexní plochou matice 264.

Výhody provedení z obr. 9a 9a jsou však v možnosti umístit obě příruby 258, 260 blíže ke středovému trubkovému prvku 226 do vzdálenosti R, odpovídající poloměru křivosti podložek 266, 268, tak ve zkrácení délky obou táhel 252, 254 o 2 R, nebo zvětšení poloměrů křivosti obou kulových kloubů spojů 238, 240 a tím zvětšení vzdálenosti mezi jejich středy x, y křivosti.

Z obr. 5 až 8 vyplývá, jak se dosáhne kompenzace různých relativních pohybů mezi horním a spodním spojovacím kusem vyrovnáním osy středového prvku se středy křivosti x a y obou kulových kloubů. V provedeních podle obr. 10 a 17 jsou návrhy, jak vytvořit ideální polohy středového trubkového prvku 226 tak, aby se vyloučily všechny výkyvné pohyby a nadbytečné tření v oblasti kloubů.

Na obr. 10 a 11 je bokorys středového trubkového prvku 326, který je na obou stranách opatřen kompenzátory 344, 346, obklopujícími kulové klouby spojů 338 a 340, které nejsou na těchto obrázcích zakresleny.

Rám 352, například čtvercový nebo prstencový, je umístěn okolo středového trubkového prvku 326, na němž je otočně uložen pomocí dvou diametrálně proti sobě umístěných čepů 354, 356, umístěných například v průchozích otvorech prstence 352 a ve skříni středového trubkového prvku 326. Prstenec 352 může proto vykonávat otočný pohyb vzhledem ke společné ose o obou čepů 354, 356 a naopak. Prstenec 352 má také osazení, které leží v úhlu 90° k čepům 354, 356. dva diametrálně proti sobě uložené styčníky, které je spojují s dvěma táhly 358, 360. Tyto styčníky sestávají nej jednodušeji z páru vidlic 362, 364, které jsou přivařeny vně k prstenci 352 a v jejichž kruhovém výřezu jsou zasunuty příčníky 366, 368 kruhového průřezu, které jsou provedeny vcelku s táhly 358, 360. Osy příčníků 366, 368 proto tvoří dvě otočné osy mezi prstencem 352 na jedné straně a táhly 358, 360 na straně druhé a opačně, tyto dvě osy jsou rovnoběžné s otočnými osami o, shora popsanými.

Každé z táhel 358, 360 je otočně spojeno s horním a spodním koncem spojovacích kusů 328, 330, na jejich horních a spodních koncích. Oba tyto styčníky mohou obsahovat jednoduchý závit 370, sestávající z náboje 372, protaženého dvojitým okem, vytvořeným ve spojovacím kusu 328, 330 a otvorem na konci táhla 358, 360. Průchozí otvory na koncích táhel 358, 360 jsou vytvořeny jako kruhové díry a s výhodou mají kruhové opěrné plochy, aby se táhla 358, 360 mohla otáčet také v rovině (obr. 11).

-5CZ 279945 B6

Závěsy 372 lze také nahradit falešnými spoji, např. klouby podle obr. 9.

Táhla 358 a 360 udržují konstantní, předem stanovenou vzdálenost mezi spojovacími kusy 328, 330, zatímco pomocí prstence 352 nesou středový trubkový prvek 326 jako plovoucí mezi spojovacími kusy 328, 330.

Obr. 12 až 17 znázorňují různé možnosti relativního pohybu a otáčení mezi spojovacími kusy 328, 330, a jak jsou tyto pohyby kompenzovány odpovídajícím polohováním středového trubkového prvku 326.

Relativní pohyby a otáčení mezi spojovacími kusy 328, 330, které jsou znázorněny na obr. 12 až 14, způsobují napětí pouze ve spojích, které jsou v oblasti závěsů 372, mezi táhly 358 a 360 a spojovacími kusy, zatímco spoje v oblasti prstence 352 nejsou vystaveny žádným tlakům, neboť jak znázorňuje obr. 12 a 13, prstenec 352 udržuje svou neutrální polohu z obr. 10 vzhledem k táhlům 358, 360 a středovému trubkovému prvku 326.

Naopak, příčné deformace vzhledem k rovině obr. 12 až 14, znázorněné na obr. 15 až 17, vystavují spoje v oblasti prstence 352 tlakům. Jak je znázorněno zejména na obr. 16 a 17, posuny v této rovině způsobují rovnoběžné deformace mezi táhly 358, 360 a prstencem 362 jako výsledek jeho otáčení okolo osy o vzhledem ke středovému trubkovému prvku 326, a jako výsledek relativního otáčení mezi prstencem 352 a táhly 358, 360.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (7)

1. Zařízení pro vstřikování předehřátého vzduchu do vysoké pece, sestávající z několika samostatných prvků, opatřených vnějším pouzdrem a vnitřním žáruvzdorným vyložením, a které má nejméně jeden středový trubkový prvek, spojený na jedné straně prvním kulovým kloubem a prvním kompenzátorem s prvním spojovacím kusem, připevněným k cirkulačnímu potrubí, kterým se přivádí předehřátý vzduch a které obklopuje pec, a na opačné straně druhým kulovým kloubem a druhým kompenzátorem s druhým spojovacím kusem, který je prodloužen kolenem a vnější trubicí, která je kloubově připojena ke stěně pece pomocí třetího kulového kloubu a dále je opatřena nejméně jedním párem táhel, spojujících první spojovací kus s druhým spojovacím kusem pomocí kloubových spojů, kde střed křivosti prvního spoje je umístěn na ose prvního spojovacího kusu na jeho vnitřní straně, vyznačené tím, že druhý spoj (140) je umístěn na opačné straně od prvního spoje (138) a jeho střed (y) křivosti je umístěn na ose druhého spojovacího kusu (130, 230, 330), na jeho vnitřní straně, nebo na ose kolena (132).

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačené tím, že táhla (152, 154) jsou spojena dvěma spojovacími kusy (128, 130,

228, 230, 328, 330) pomocí spojů (138, 140), jejichž středy (x, y) jsou umístěny na dvou diametrálních rovinách spojova-6- cích kusů (128, 130, 228, 230, 328, 330), z nichž každá obsahuje střed (x, y) křivosti jednoho z kulových kloubů spojů (138, 140).

3. Zařízení podle nároku 1, vyznačené tím, že konec obou táhel (252, 254) je spojen s přírubou (258, 260) prvního nebo druhého spojovacího kusu (228, 230) pomocí páru podložek (266, 268) se sousedními sférickými kluznými plochami, jejichž střed křivosti je umístěn pod koncem táhla (252, 254) v diametrální rovině spojovacího kusu (228, 230), obsahující střed (x, y) křivosti prvního nebo druhého kulového kloubu spojů (238, 240).

4. Zařízení podle nároků 1 až 3, vyznačené tím, že středový trubkový prvek (326) je spojen s táhly (358, 360) pomocí vodícího a podpěrného zařízení.

5. Zařízení podle nároku 4, vyznačené tím, že vodicí a podpěrné zařízení sestává z rámu (352), umístěného okolo středového trubkového prvku (326) a kloubově spojeného se středovým trubkovým prvkem (326) ve dvou proti sobě ležících bodech a na dvou táhlech (358, 360) ve druhých proti sobě ležících bodech.

6. Zařízení podle nároku 5, vyznačené tím, že rám (352) je ve tvaru prstence.

7. Zařízení podle nároku 5, vyznačené tím, že spoje ve čtyřech bodech rámu (352) jsou spoje, které jsou otočné okolo tří os vzájemně rovnoběžných a kolmých k rovině dané osami táhel (358, 360).