EA030633B1

EA030633B1 - Узел редуктора для загрузочного устройства металлургического реактора

Info

Publication number: EA030633B1
Application number: EA201692232A
Authority: EA
Inventors: Поль Токерт; Ефф Вандивинит; Рене Хинтген
Original assignee: Поль Вурт С.А.
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2015-06-04
Publication date: 2018-09-28
Also published as: EP3152505B1; KR102406785B1; CA2948223C; CN106415178B; CN106415178A; WO2015185693A1; BR112016027306B1; KR20170013894A; TW201604511A; US10113799B2; EP3152505A1; LU92469B1; UA117706C2; TWI634301B; US20170198972A1; EA201692232A1; JP2017522450A; CA2948223A1; JP6537533B2

Abstract

Изобретение относится к узлу (2) редуктора для загрузочного устройства (1) металлургического реактора, причем узел (2) содержит неподвижный корпус (3) для размещения блока редуктора, имеющий нижнюю сторону (3.3) с центральным отверстием (9), и ротор (4), установленный внутри корпуса (3) с возможностью вращения вокруг первой оси (А), которая определяет осевое направление, при этом указанный ротор содержит опору (4) для блока редуктора, и нижняя часть (4.1) опоры (4) расположена внутри центрального отверстия (9). Для обеспечения более эффективной защиты указанного блока редуктора нижняя сторона (3.3) содержит первый кольцевой участок (7, 8), проходящий в радиальном внутреннем направлении на первый радиус, а нижняя часть (4.1) имеет второй кольцевой участок (10.1), проходящий в радиальном наружном направлении на второй радиус, который превышает первый радиус, причем второй кольцевой участок (10.1) расположен вблизи первого кольцевого участка (7, 8), и первый кольцевой участок (7, 8) содержит кольцевой элемент (8), расположенный с возможностью скользящего контакта со вторым кольцевым участком (10.1).

Description

030633

Область техники

Настоящее изобретение относится к узлу редуктора загрузочного устройства металлургического реактора. Оно также относится к загрузочному устройству металлургического реактора.

Уровень техники

Металлургические реакторы хорошо известны из уровня техники. Такие реакторы, как правило, выполнены с возможностью гравитационного питания сверху посредством загрузочного устройства, которое, в свою очередь, выполнено с возможностью питания сыпучим материалом из промежуточных бункеров. Один тип загрузочного устройства описан в международном патентном документе WO 2012/016902 А1. Как указано в данном документе, материал подается через чашу питателя, которая размещена над впускным отверстием распределительного желоба. Указанный желоб установлен на выполненной с возможностью вращения опоре, внутри которой размещена чаша питателя. Для обеспечения двухмерной подвижности желоба он также выполнен с возможностью наклона относительно опоры посредством валов, присоединенных к блоку редуктора. Указанный блок редуктора расположен внутри соответствующей оболочки, образованной указанной опорой и неподвижным корпусом, на котором данная опора установлена с возможностью вращения. Для защиты блока редуктора нижняя сторона корпуса оснащена теплозащитным экраном с охлаждающим контуром. Данный экран ограничивает центральное отверстие, в котором расположена нижняя часть указанной опоры. Хотя в целом конструкция данного устройства является эффективной и обеспечивает соответствующую защиту блока редуктора, тепло и пыль из реактора могут поступать в редуктор, в особенности, когда корпус и/или опора деформированы.

Техническая проблема

Таким образом, цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить более эффективную защиту блока редуктора. Данная цель достигается благодаря узлу редуктора, заявленному в независимом п.1 формулы изобретения, и загрузочному устройству, заявленному в независимом п.12 формулы изобретения.

Общее описание изобретения

Настоящее изобретение относится к узлу редуктора для загрузочного устройства металлургического реактора. Металлургический реактор, в частности, может представлять собой доменную печь. Загрузочное устройство, как правило, представляет собой устройство, обеспечивающее гравитационную подачу сыпучего материала в реактор. Следовательно, в таких случаях по меньшей мере большая часть загрузочного устройства выполнена с возможностью размещения над реактором. Заявленный узел содержит неподвижный корпус для размещения блока редуктора, причем указанный корпус имеет нижнюю сторону с центральным отверстием. Термин "неподвижный" относится к состоянию, когда загрузочное устройство присоединено к реактору. Под "нижней" стороной понимается сторона узла редуктора, которая обращена к реактору и является нижней стороной в системе гравитационной подачи. Как правило, указанный корпус предназначен для защиты блока редуктора сверху, снизу и с одной стороны в поперечном направлении. Корпус может содержать дверцы доступа для обеспечения возможности проведения технического обслуживания и монтажа или демонтажа блока редуктора. Поскольку нижняя сторона обращена к реактору, она может содержать теплозащитные элементы, такие как огнеупорный слой и/или охлаждающий контур. В альтернативном варианте выполнения такие теплозащитные элементы могут быть установлены под нижней стороной.

Узел редуктора содержит ротор, установленный внутри указанного корпуса с возможностью вращения вокруг первой оси, которая определяет осевое направление, причем указанный ротор содержит опору для блока редуктора, а нижняя часть указанной опоры расположена внутри центрального отверстия. Опора, в частности, может быть цилиндрической и также может иметь форму, сужающуюся по оси симметрии. Обычно опора симметрична относительно первой оси и имеет поперечное сечение круглой формы. Однако ее поперечное сечение может также иметь, к примеру, форму многоугольника (с большим числом углов), которая не препятствует вращению опоры внутри корпуса. Корпус имеет паз, в котором размещена указанная опора. Опора может в некоторой степени выступать в направлении вниз, проходя через центральное отверстие, но, как правило, ее нижний конец расположен внутри указанного отверстия.

Вышеописанная конфигурация элементов, по существу, соответствует, к примеру, варианту выполнения, описанному в международном патентном документе WO 2012/016902 А1.

Согласно настоящему изобретению нижняя сторона содержит первый кольцевой участок, проходящий радиально внутрь на первый радиус, а нижняя часть опоры имеет второй кольцевой участок, проходящий радиально наружу на второй радиус, который превышает первый радиус. Термин "радиально" в данном случае относится к координатной системе, определяемой осевым направлением. Взаимное расположение двух радиусов означает, что два кольцевых участка перекрываются в осевом направлении. Второй кольцевой участок расположен вблизи первого кольцевого участка. Термин "вблизи" в данном контексте означает, что расстояние между двумя кольцевыми участками является очень небольшим, по меньшей мере, по сравнению с размерами узла редуктора. Как будет пояснено далее, два кольцевых участка могут находиться в контакте друг с другом. В любом случае перекрывание двух указанных участков означает, что прямой путь вдоль осевого направления от нижней части узла редуктора до его внутренней

- 1 030633

части перекрыт. Другими словам, горячие газы и/или пыль должны пройти более длинный путь, чтобы проникнуть в узел редуктора, если вообще смогут в него попасть. Для обеспечения свободного вращения вокруг первой оси указанные первый и второй кольцевые участки имеют вращательную симметрию относительно указанной первой оси.

Чтобы обеспечить более эффективное уплотнение от горячих газов и пыли, предпочтительно, чтобы второй кольцевой участок был расположен с возможностью скользящего контакта с первым кольцевым участком. Это означает, что размеры корпуса и опоры и их взаимное расположение выбираются таким образом, чтобы обеспечить контакт двух кольцевых участков с возможностью скольжения второго кольцевого участка вдоль первого кольцевого участка во время вращения ротора.

В предпочтительном варианте выполнения первый кольцевой участок расположен выше в осевом направлении относительно второго кольцевого участка. Другими словами, первый кольцевой участок расположен дальше от ближней к реактору стороны узла редуктора. Здесь и далее по тексту термины "выше", "ниже", "вверх", "вниз" и т.д. относятся к осевому направлению, в соответствии с которым низ корпуса находится на его "нижней" стороне.

Отличительный признак настоящего изобретения заключается в том, что давление в печи действует на второй кольцевой участок, проталкивая его по направлению к первому кольцевому участку. Таким образом, когда давление в металлургическом реакторе возрастает, то же самое происходит с давлением на поверхности контакта между первым и вторым кольцевыми участками. Таким образом, уплотнение становится более эффективным при возрастании давления в реакторе. Давление в металлургическом реакторе по существу используется для уплотнения узла редуктора.

В вышеуказанном варианте выполнения особенно предпочтительно то, что первый кольцевой участок содержит выступающую вниз часть. Наличие указанной выступающей вниз части означает, что возможный путь во внутреннюю часть редуктора будет проходить вверх через второй кольцевой участок и затем радиально внутрь и, возможно, вниз, чтобы пройти у выступающей вниз части и, наконец, опять вверх. В таком случае путь становится значительно длиннее и сложнее, что обеспечивает эффективную зашцту внутренней части узла редуктора. В частности, выступающая вниз часть может находиться в контакте со вторым кольцевым участком сверху.

Первый кольцевой участок содержит кольцевой элемент, расположенный с возможностью скользящего контакта со вторым кольцевым участком. Такой кольцевой элемент обычно изготавливают отдельно и впоследствии прикрепляют к нижней стороне корпуса. Для обеспечения скользящего контакта может быть подобран оптимальный материал кольцевого элемента. Поскольку кольцевой элемент может подвергаться, по меньшей мере, умеренно повышенным температурам от реактора, выбранный для него материал должен выдерживать такие температуры. Особенно предпочтительно, чтобы кольцевой элемент первого кольцевого участка был, по меньшей мере, частично выполнен из латуни. Этот материал обладает очень хорошими скользящими свойствами. При этом состав кольцевого элемента может включать различные материалы. В качестве альтернативы или дополнительно второй кольцевой участок может содержать кольцевой элемент, который предпочтительно выполнен из твердого сплава или керамического материала.

В некоторых вариантах выполнения кольцевой элемент, по меньшей мере, косвенно присоединен к нижней пластине корпуса. Такая нижняя пластина расположена в нижней части корпуса и, как правило, проходит вдоль плоскости, перпендикулярной первой оси. Нижняя пластина может быть выполнена из металла, например из стали. Нижняя пластина также может состоять из отдельных элементов, соединенных путем сварки или другими способами, известными из области техники.

В данном случае преимущество заключается в том, что кольцевой элемент присоединен к нижней пластине с помощью промежуточной пластины. Данная промежуточная пластина может быть прикреплена с возможностью отсоединения к нижней пластине и/или кольцевому элементу. Это упрощает отсоединение кольцевого элемента от нижней пластины при необходимости выполнения его технического обслуживания или замены.

Особенно предпочтительно использовать смазку между первым и вторым кольцевыми участками. В этом случае также считается, что два кольцевых участка находятся в контакте друг с другом, если этот контакт обеспечен с помощью слоя смазки. Предпочтительно, чтобы смазка была полужидкой или пастообразной, по меньшей мере, при комнатной температуре. Функция смазки, которая, в частности, может представлять собой консистентную смазку, с одной стороны, заключается в уменьшении трения между двумя указанными участками, а с другой стороны, по меньшей мере, в частичном улучшении уплотнительных свойств. В местах между двумя участками, где имеется слой смазки, будет предотвращено попадание пыли или поступление горячих газов. Благодаря смазке попадание пыли может быть до некоторой степени ограничено.

Чтобы обеспечить более эффективное удерживание и/или распределение смазки, предпочтительно, чтобы в первом кольцевом участке был выполнен по меньшей мере один канал для смазки. Такой канал, как правило, расположен на поверхности первого кольцевого участка, которая контактирует со вторым кольцевым участком. Если в конструкции используется вышеуказанный кольцевой элемент, канал будет выполнен в кольцевом элементе.

- 2 030633

Предпочтительно узел редуктора содержит по меньшей мере одну подводящую трубку, присоединенную к указанному по меньшей мере одному каналу. Это значительно упрощает подачу смазки во время работы загрузочного устройства. В частности, такая подводящая трубка может проходить, по существу, в радиальном направлении. Может быть использовано несколько подводящих трубок, соединенных с указанным каналом в разных местоположениях.

В предпочтительном варианте выполнения второй кольцевой участок ограничен на радиально внешней стороне проходящей вверх горловиной. С одной стороны, такая горловина может дополнительно увеличить длину пути для горячих газов и/или пыли и, таким образом, усилить эффект "лабиринта". С другой стороны, если смазка имеется на верхней стороне второго кольцевого участка, благодаря наличию такой горловины может быть предотвращена излишняя потеря смазки. Вследствие близости расположения реактора кольцевые участки могут подвергаться воздействию повышенных температур, при которых смазки, которые обладают высокой вязкостью или становятся пастообразными при комнатной температуре, становятся текучими. Такая горловина, как правило, расположена на проходящей радиально наружу части второго кольцевого участка. Таким образом, смазка удерживается на внешней стороне с помощью горловины и, как правило, на внутренней стороне с помощью проходящей в вертикальном направлении стенки опоры.

Согласно настоящему изобретению предложено загрузочное устройство для металлургического реактора. Загрузочное устройство содержит вышеописанный узел редуктора согласно настоящему изобретению, при этом блок редуктора присоединен к указанной опоре и расположен внутри корпуса. Таким образом, блок редуктора является частью ротора и выполнен с возможностью вращения вместе с указанной опорой. Несмотря на то что корпус и опора в данном случае представляют собой части узла редуктора, размещенный внутри корпуса блок редуктора может содержать дополнительные компоненты корпуса, которые также могут рассматриваться как части редуктора.

Кроме того, указанное загрузочное устройство содержит желоб, присоединенный к опоре и соединенный с блоком редуктора с помощью наклонного вала для наклона относительно второй оси, при этом верхнее впускное отверстие желоба расположено с возможностью питания через чашу питателя, расположенную внутри указанной опоры. Конфигурация желоба и чаши питателя, по существу, соответствует варианту выполнения, описанному в международном патентном документе WO 2012/016902 А1. Чаша питателя обычно проходит через верхнее отверстие в указанном корпусе вниз в указанную опору. Сыпучий материал подается в чашу питателя и под действием силы тяжести падает вниз в верхнее впускное отверстие желоба. Затем с помощью желоба материал направляется к местоположению, которое может быть определено положением опоры при ее вращении и положением наклона самого желоба. Следует понимать, что загрузочное устройство может содержать дополнительные компоненты, например, охлаждающий колпак, размещенный вокруг чаши питателя, охлаждающий контур и/или огнеупорный слой, защищающий нижнюю сторону корпуса, и т.д.

Краткое описание чертежей

Подробное описание настоящего изобретения изложено далее со ссылками на чертежи:

фиг. 1 изображает вид в аксонометрии с разрезом части загрузочного устройства согласно настоящему изобретению;

фиг. 2 изображает в увеличенном виде часть загрузочного устройства, показанного на фиг. 1; и фиг. 3 изображает вид в аксонометрии с разрезом части загрузочного устройства, показанного на

фиг. 1, в деформированном состоянии.

Описание предпочтительных вариантов выполнения

Фиг. 1 изображает часть загрузочного устройства 1 для металлургического реактора. Загрузочное устройство 1 содержит узел 2 редуктора, который в значительной степени симметричен относительно вертикальной оси А. Следует понимать, что фиг. 1 изображает только дугообразную часть около 60° всего узла 2, который в целом является почти кольцевым. Узел 2 редуктора содержит неподвижный корпус 3 для размещения блока редуктора (не показан). Корпус 3 содержит верхнюю сторону 3.1, боковую сторону 3.2 и нижнюю сторону 3.3. В проиллюстрированном варианте выполнения верхняя сторона 3.1 и боковая сторона 3.2 выполнены как единое целое, а нижняя сторона 3.3 присоединена к ним. Однако возможно выполнение и других конфигураций. В целом корпус 3 имеет кольцевую форму, а боковая сторона 3.2 имеет цилиндрическую форму. Нижняя сторона 3.3 содержит нижнюю пластину 6, которая, по существу, расположена перпендикулярно к оси А. Радиально внутри нижней пластины 6 расположена промежуточная пластина 7, которая также, по существу, проходит перпендикулярно к оси А. На самой внутренней в радиальном направлении части промежуточной пластины 7 к ее обратной стороне прикреплено латунное кольцо 8. Обе пластины 6, 7 состоят из дугообразных сегментов, однако они также могут быть выполнены в виде единого целого. Промежуточная пластина 7 прикреплена к нижней пластине 6 и кольцу 8 с помощью болтов для обеспечения легкой разборки конструкции. Нижняя сторона 3.3, которая ограничивает центральное отверстие 9, в рабочем состоянии обращена к реактору (не показан). Под нижней пластиной 6 установлен нижний теплозащитный экран 12, который содержит охлаждающую систему и огнеупорный слой, которые в данном документе не будут описаны подробно.

Цилиндрическая опора 4 для блока редуктора установлена на корпусе 3 с помощью роликового

- 3 030633

подшипника 5, который расположен вблизи верхней стороны 3.1. Нижняя часть 4.1 опоры 4 расположена внутри отверстия 9. На нижней части 4.1 опоры 4 выполнен фланцевый элемент 10 с фланцевым участком 10.1, который проходит наружу в радиальном направлении. Фланцевый элемент 10 выполнен из износоустойчивого материала, такого как, например, сталь. Как видно на фиг. 1 и на виде в увеличении, показанном на фиг. 2, фланцевый участок 10.1 проходит в радиальном направлении на радиус, величина которого превышает величину внутреннего радиуса промежуточной пластины 7 и кольца 8. Таким образом, элементы 7, 8, 10 перекрываются в осевом направлении. Кроме того, кольцо 8 проходит в направлении вниз от промежуточной пластины 7. Таким образом, даже если кольцо 8 не находится в контакте с фланцевым элементом 10, путь от наружной стороны узла 2 редуктора до его внутренней части является сложным и длинным, что ограничивает попадание внутрь пыли и/или горячих газов.

Этот эффект значительно усиливается благодаря тому, что между кольцом 8 и фланцевым участком

10.1 обеспечено наличие консистентной смазки (не показана), в результате чего элементы 8, 10.1 находятся в скользящем контакте друг с другом. Консистентная смазка, с одной стороны, служит в качестве смазывающего вещества; с другой стороны, она служит в качестве уплотняющей среды. Консистентная смазка подается по нескольким подводящим трубкам 11, одна из которых показана на фиг. 1 и 2. Каждая подводящая трубка 11 соединена с каналом 8.1 (см. фиг. 2), который проходит, образуя кольцо вокруг кольца 8. По каналу 8.1 осуществляется подача консистентной смазки к контактной поверхности между кольцом 8 и фланцевым участком 10.1 фланцевого элемента 10 и ее распределение в окружном направлении. При том, что консистентная смазка является пастообразной при комнатной температуре, она становится жидкой и образует довольно тонкий слой при высоких температурах, которые устанавливаются во время работы металлургического реактора. Значения таких повышенных температур при нормальных рабочих условиях могут достигать приблизительно 200°С. Для предотвращения протекания ожиженной смазки наружу в радиальном направлении и ее потери фланцевый элемент 10 содержит на самой внешней в радиальном направлении части фланцевого участка 10.1 обращенную вверх горловину 10.2, которая образует препятствие.

Если фиг. 1 изображает компоненты узла 2 редуктора при нормальном рабочем давлении, фиг. 3 иллюстрирует его деформированное состояние под действием повышенного давления. Под действием давления в металлургическом реакторе, которое, в частности, влияет на радиально внутренние части узла 2, происходит подъем внутренних частей верхней стороны 3.1 относительно ее внешних частей. Таким образом, поднимаются подшипник 5 и опора 4. Однако, поскольку фланцевый участок 10.1 фланцевого элемента 10, который является частью опоры 4, расположен под кольцом 8, указанный подъем не приводит к разъединению фланцевого элемента 10 и кольца 8. Напротив, указанные элементы 8, 10 еще плотнее прижимаются друг к другу. Таким образом, уплотнительный эффект усиливается при повышении температуры. Как видно на фиг. 3, нижняя пластина 6 также деформируется, когда промежуточная пластина 7 и кольцо 8 поднимаются фланцевым элементом 10. Подводящая трубка 11 является достаточно гибкой, чтобы сохранять контакт с каналом 8.1, поскольку консистентная смазка может подаваться даже при повышенных температурах.

Следует понимать, что деформация узла 2 редуктора показана на фиг. 3 с преувеличением. Однако поскольку уплотнительный эффект между фланцевым элементом 10 и кольцом 8 значительно возрастает при условии, что указанные элементы 8, 10 находятся в скользящем контакте друг с другом, особенное преимущество заключается в том, что при деформации обеспечивается еще более эффективное соединение.

Список номеров позиций:

1 - загрузочное устройство;

2 - узел редуктора;

3 - корпус;

3.1 - верхняя сторона;

3.2 - боковая сторона;

3.3 - нижняя сторона;

4 - опора;

4.1 - нижняя часть;

5 - подшипник;

6 - нижняя пластина;

7 - промежуточная пластина;

8 - кольцо;

8.1 - канал;

9 - центральное отверстие;

10 - фланцевый элемент;

10.1 - фланцевый участок;

10.2 - горловина;

11 - подводящая трубка;

12 -теплозащитный экран.

- 4 030633

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Узел (2) редуктора для загрузочного устройства (1) металлургического реактора, содержащий неподвижный корпус (3) для размещения блока редуктора, при этом корпус (3) содержит нижнюю

сторону (3.3) с центральным отверстием (9);

ротор, установленный внутри корпуса (3) с возможностью вращения вокруг первой оси (А), которая определяет осевое направление, причем указанный ротор содержит опору (4) для указанного блока редуктора, и нижняя часть (4.1) опоры (4) расположена внутри центрального отверстия (9), причем

нижняя сторона (3.3) содержит первый кольцевой участок (7, 8), проходящий в радиальном внутреннем направлении на первый радиус,

нижняя часть (4.1) имеет второй кольцевой участок (10.1), проходящий в радиальном наружном направлении на второй радиус, который больше первого радиуса, причем второй кольцевой участок (10.1) расположен смежно с указанным первым кольцевым участком (7, 8), и

первый кольцевой участок (7, 8) содержит кольцевой элемент (8), расположенный с возможностью скользящего контакта со вторым кольцевым участком (10.1).
2. Узел редуктора по п.1, отличающийся тем, что второй кольцевой участок (10.1) расположен с возможностью скользящего контакта с первым кольцевым участком (7, 8).
3. Узел редуктора по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первый кольцевой участок (7, 8) расположен над вторым кольцевым участком (10.1) в осевом направлении.
4. Узел редуктора по п.3, отличающийся тем, что первый кольцевой участок (7, 8) содержит выступающую вниз часть (8).
5. Узел редуктора по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что кольцевой элемент (8), по меньшей мере, частично выполнен из латуни.
6. Узел редуктора по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что кольцевой элемент (8), по меньшей мере, с помощью промежуточных элементов присоединен к нижней пластине (6) корпуса (3).
7. Узел редуктора по п.6, отличающийся тем, что кольцевой элемент (8) присоединен к нижней пластине (6) с помощью промежуточной пластины (7).
8. Узел редуктора по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что между первым кольцевым участком (7, 8) и вторым кольцевым участком (10.1) расположена смазка.
9. Узел редуктора по п.8, отличающийся тем, что в первом кольцевом участке (7, 8) выполнен по меньшей мере один канал (8.1) для смазки.
10. Узел редуктора по п.9, отличающийся тем, что к указанному по меньшей мере одному каналу (8.1) присоединена по меньшей мере одна подводящая трубка (11).
11. Узел редуктора по любому из пп.3-10, отличающийся тем, что второй кольцевой участок (10.1) ограничен на радиально внешней стороне проходящей вверх горловиной (10.2).
12. Загрузочное устройство (1) для металлургического реактора, содержащее узел (2) редуктора по любому из предыдущих пунктов;

блок редуктора, присоединенный к указанной опоре и расположенный внутри корпуса (3); желоб, присоединенный к опоре (4) и соединенный с указанным блоком редуктора с помощью наклонного вала с возможностью наклона относительно второй оси, при этом верхнее впускное отверстие указанного желоба расположено с возможностью питания через чашу питателя, расположенную внутри опоры (4).

- 5 030633