PL183323B1 - Obrotowe urządzenie doprowadzające - Google Patents

Abstract

1. Obrotowe urzadzenie doprowadzajace, do do- prowadzania chlodziwa do walca ulozyskowanego poprzez czopy w kozlach lozyskowych w lozyskach tocznych i poprzez osiowe otwory zasilanego chlo- dziwem przez czop, zwlaszcza do urzadzen odlewania ciaglego, majace obudowe, wirnik obrotowo ulozy- skowany w obudowie, pierwszy element uszczel- niajacy posiadajacy pierwsza powierzchnie uszczel- niajaca, zamocowany na koncu wirnika usytuowa- nym w obudowie i zaopatrzonym w stope, obracajacy sie wraz z wirnikiem, drugi element uszczelniajacy posiadajacy druga powierzchnie uszczelniajaca wspólpracujaca z pierwsza powierzchnia uszczel- niajaca, wsparty przez czesc zamykajaca wpasowana w obudowe przy zwróconym do wnetrza walca kon- cu obudowy, oraz osiowy otwór przechodzacy przez wirnik i przez czesc zamykajaca, przy czym jedno- czesciowy wirnik posiada glowice, która na oddalo- nej od wnetrza walca stronie obudowy ma wystajaca z obudowy czesc koncowa, do której mozna dola- czyc doprowadzenie lub odprowadzenie chlodziwa, oraz posiada wal i stope, przy czym glowica, wal i stopa sa cisnieniowo-szczelnie zespawane ze soba, znamienne tym, ze wal (3) wirnika jest sprezystym elementem konstrukcyjnym majacym postac kom- pensatora. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest obrotowe urządzenie doprowadzające.

Obrotowe urządzenia doprowadzające są stosowane w różnych gałęziach przemysłu, zwłaszcza w urządzeniach do odlewania ciągłego w przemyśle stalowym. W przypadku takich urządzeń do odlewania ciągłego, rozżarzona do czerwoności stal, w postaci pasmowej, przechodzi przez walce, które z zewnątrz są ułożyskowane obrotowo w kozłach łożyskowych. Walce te są chłodzone w obiegu zamkniętym przez doprowadzanie wody pod ciśnieniem do wnętrza walców. Za pomocą obrotowego urządzenia doprowadzającego jest uszczelniane przejście od tak zwanego wirnika i przymocowanego do niego kołnierzowo przewodu wody chłodzącej do obudowy przymocowanej do walca i obracającej się wraz z nim.

183 323

Są znane zasadniczo dwa rodzaje obrotowych urządzeń doprowadzających. Pierwszy rodzaj ma usytuowany poza wnętrzem walca zespół zawierający elementy konstrukcyjne do doprowadzania wody, łożyskowania i uszczelniania. Urządzenia tego rodzaju mają znaczną szerokość z prawej i z lewej strony kozłów łożyskowych.

W celu zmniejszenia szerokości urządzenia stawiane są wymagania, by łożyskowanie i system uszczelniający umieszczone były wewnątrz walca.

W drugim rodzaju rozwiązań, w walcu znajduje się otwór, w który wprowadza się obrotowe urządzenia doprowadzające, a następnie łączy się go nieruchomo z walcem, na przykład przez skręcenie. Woda stosowana do chłodzenia doprowadzana jest do obrotowego urządzenia doprowadzającego pod nadciśnieniem do 1,5 MPa, a ciśnienie wody, działające na elementy konstrukcyjne, wraz z ich ruchem i obciążeniem termicznym stawia znaczne wymagania odnośnie techniki uszczelnienia.

Stosowana technika uszczelniania elementów konstrukcyjnych obrotowego urządzenia doprowadzającego, będących w ruchu obrotowym względem siebie przy obrocie walca, oparta jest na stosowaniu promieniowego uszczelnienia złożonego z pierścieni uszczelniających o przekroju okrągłym lub z uszczelek wargowych z elastomeru, jako właściwego elementu uszczelniającego.

Z opisu EP-A1-392.838 jest znane obrotowe urządzenie doprowadzające z układem uszczelek, które jest poruszane przez ciśnienie cieczy. Jest to jednak rozwiązanie konstrukcyjnie kosztowne.

Z opisu EP nr 368 024 jest znane obrotowe urządzenie doprowadzające, przeznaczone do wprowadzania dwóch różnych cieczy. W nieruchomej obudowie jest ułożyskowany obrotowo wydrążony wał, wokół którego są usytuowane dwa oddzielne osiowe kanały przepływowe. Pomiędzy wydrążonym wałem a dwoma kanałami dopływowymi, umieszczonymi oddzielnie w obudowie, znajduje się układ uszczelniający z pierścieniami ślizgowymi. Pierścienie ślizgowe są dociskane za pomocą sprężyn. Obie sprężyny są częścią składową wirnika i nie spełniają funkcji prowadzenia cieczy.

Jest znane również obrotowe urządzenie doprowadzające, do doprowadzania chłodziwa do walca ułożyskowanego poprzez czopy w kozłach łożyskowych w łożyskach tocznych i poprzez osiowe otwory zasilanego chłodziwem przez czop, zwłaszcza do urządzeń odlewania ciągłego, mające obudowę, wirnik obrotowo ułożyskowany w obudowie, pierwszy element uszczelniający posiadający pierwszą powierzchnię uszczelniającą, zamocowany na końcu wirnika usytuowanym w obudowie i zaopatrzonym w stopę, obracający się wraz z wirnikiem, drugi element uszczelniający posiadający drugą powierzchnię uszczelniającą współpracującą z pierwszą powierzchnią uszczelniającą, wsparty przez część zamykającą wpasowaną w obudowę przy zwróconym do wnętrza walca końcu obudowy, oraz osiowy otwór przechodzący przez wirnik i przez część zamykającą, przy czym jednoczęściowy wirnik posiada głowicę, która na oddalonej od wnętrza walca stronie obudowy ma wystającą z obudowy część końcową, do której można dołączyć doprowadzenie lub odprowadzenie chłodziwa, oraz posiada wał i stopę, przy czym głowica, wał i stopa sąciśnieniowo-szczelnie zespawane ze sobą.

W znanych rozwiązaniach, zwłaszcza przy promieniowych obciążeniach walca, na skutek stosunkowo sztywnych doprowadzeń i odprowadzeń wody, na obrotowe urządzenie doprowadzające działają siły ścinające i powodują jego silne zużycie. Dochodzi do tego przeważnie kosztowna konstrukcja mechaniczna tych znanych rozwiązań.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie obrotowego urządzenia doprowadzającego chłodziwo, odpornego na ścieranie, umożliwiającego niezawodne działanie przez dłuższy czas, mającego prostą konstrukcję i nadającego się do zastosowania w eksploatowanych urządzeniach do odlewania ciągłego, bez przezbrajania tych urządzeń do odlewania, nawet do stosowania jako część wymienna.

Obrotowe urządzenie doprowadzające według wynalazku charakteryzuje się tym, że wał wirnika jest sprężystym elementem konstrukcyjnym mającym postać kompensatora. Pomiędzy głowicą wirnika a obudową jest, ewentualnie, usytuowane łożysko, które korzystnie ma postać łożyska kulkowego lub wałeczkowego, wpasowanego pomiędzy głowicę wirnika a obudowę. Alternatywnie, łożysko stanowi kołnierz z pierścieniową płaską powierzchnią, poru4

183 323 szającą się na mającej odpowiadający kształt pierścieniowy płaskiej powierzchni obudowy, stanowiący część głowicy wirnika na jej końcu zwróconym do wału wirnika. W szczególności, pomiędzy kołnierzem z pierścieniową płaską powierzchnią a odpowiadającą wewnętrzną pierścieniową płaską powierzchnią obudowy jest usytuowana tarcza. Pomiędzy głowicą wirnika a obudowąjest, korzystnie, usytuowana łożyskowa tuleja z materiału smarnego.

Korzystnie, co najmniej jeden z dwóch elementów uszczelniających, pierwszego i drugiego, jest wykonany jako pierścień ślizgowy. W szczególności, pierścień ślizgowy jest wykonany z grafitu elektrodowego lub z węglika krzemu.

Ewentualnie, pomiędzy wspierającą pierścień ślizgowy stopą wirnika a pierścieniem ślizgowym znajduje się sprężysty pierścień uszczelniający o przekroju okrągłym.

Obrotowe urządzenie doprowadzające, według wynalazku, ma tę zaletę, że jego konstrukcja jest prosta, ma on zwiększoną odporność na ścieranie i zmniejszoną podatność na usterki, a przez to umożliwia dłuższe czasy eksploatacji. Stosowane części dają się, w razie zużycia, łatwo wymienić. Jako materiały na obudowę stosuje się przy tym zwykle mosiądz, brązy łożyskowe i brązy ołowiowe lub podobne materiały. Wirnik jest zwykle wykonany ze stali nierdzewnej. Może przy tym korzystnie chodzić o stale gatunków V2A lub V4A.

Długość osiowa wirnika jest tak dobrana, że na głowicy wirnika wystającej po przeciwległej względem wnętrza walca stronie obudowy może być zamocowany element przyłączowy dla doprowadzania i/lub odprowadzania chłodziwa. Przez wykonanie wału wirnika jako sprężystego elementu konstrukcyjnego, mającego postać kompensatora, mogą być sprężynowane siły przenoszone przez element przyłączowy i działające na elementy uszczelniające, a przez to można przedłużyć trwałość obrotowego urządzenia doprowadzającego według wynalazku.

Pomiędzy głowicą wirnika a obudową może być przy tym luz, który przy działaniu sił na głowicę wirnika, dzięki elastycznemu wykonaniu wału wirnika, umożliwia pewien promieniowy i/lub osiowy ruch głowicy wirnika.

W korzystnej postaci wykonania obrotowe urządzenie doprowadzające, według wynalazku, ma pomiędzy głowicą wirnika a obudową łożysko, które służy do lepszego prowadzenia i łożyskowania wirnika w obudowie. Korzystnie łożysko to jest wykonane w postaci łożyska kulkowego lub wałeczkowego, które jest wpasowane pomiędzy głowicę wirnika a obudowę. Przy takiej postaci wykonania następuje dalsze polepszenie trwałości obrotowego urządzenia doprowadzającego według wynalazku.

W innej korzystnej postaci wykonania łożysko jest wykonane tak, że obrotowe urządzenie doprowadzające, według wynalazku, przy usytuowanym wewnątrz końcu głowicy wirnika ma kołnierz, który przylega poprzez pierścieniową płaszczyznę do odpowiedniej pierścieniowej płaszczyzny obudowy wokół głowicy wirnika. W tej postaci wykonania cały wirnik jest trzymany w zawieszeniu pomiędzy przylegającymi do siebie płaszczyznami głowicy wirnika i obudowy po jednej stronie i przylegającymi do siebie płaszczyznami elementów uszczelniających przy wewnętrznym końcu wirnika, ewentualnie z niewielkim naprężeniem wstępnym wału wirnika wykonanego jako sprężysta tuleja. Możliwe jest również wykonanie płaszczyzny wokół wału wirnika w postaci zintegrowanej z kołnierzem wirnika tarczy z materiału ceramicznego, której płaszczyzna porusza się po przeciwległej płaszczyźnie obudowy. Tak samo jak ta postać wykonania działa oczywiście odpowiednie odwrotne umieszczenie płaszczyzny głowicy wirnika i tarczy z materiału ceramicznego w płaszczyźnie obudowy.

W dalszej korzystnej postaci wykonania pomiędzy leżącymi jedna na drugiej płaszczyznami głowicy wirnika i obudowy znajduje się tarcza, która korzystnie wykonana jest z materiału takiego jak brąz łożyskowy, mosiądz lub PTFE.

Pomiędzy głowicą wirnika a obudową może być umieszczona tuleja łożyskowa, wykonana z takiego samego materiału jak brąz łożyskowy, mosiądz lub PTFE, która służy do łożyskowania i zapewniania łatwości obracania się wirnika w obudowie.

Niezależnie od tego, czy elementy uszczelniające mogą być również utworzone przez poruszające się na sobie płaszczyzny głowicy wirnika i pokrywy, korzystne jest stosowanie co najmniej jednego pierścienia ślizgowego, zintegrowanego w jednej z tych płaszczyzn, jako elementu uszczelniającego, który z reguły jest wykonany z węglika krzemu, grafitu elektro183 323 dowego lub innych materiałów. Jeden z tych pierścieni jest zakotwiony sztywno w nieruchomym elemencie konstrukcyjnym, na którego płaszczyźnie może poruszać się płaszczyzna współpracująca drugiego pierścienia ślizgowego, jako obrotowy pierścień współpracujący.

Obrotowe urządzenie doprowadzające, według wynalazku, jest przedstawione w przykładzie wykonania na rysunku, przedstawiającym urządzenie w przekroju.

W obudowie 1 umieszczony jest wirnik złożony z głowicy 2 wirnika, wału 3 wirnika i stopy 4 wirnika. Głowica 2 wirnika, wał 3 wirnika i stopa 4 wirnika są ze sobą zespawane szczelnie ciśnieniowo. Głowica 2 wirnika, zwróconą do obudowy płaszczyzną kołnierza 5, przylega do odpowiedniej pierścieniowo ukształtowanej płaszczyzny obudowy.

Pomiędzy pierścieniową płaszczyzną na kołnierzu głowicy wirnika a odpowiednią współpracującą powierzchnią na obudowie znajduje się tarcza 6, która zapewnia lepsze ułożyskowanie i obracanie się wirnika. W tym samym celu, pomiędzy promieniową częścią głowicy wirnika, która sąsiaduje z kołnierzem, a odpowiednim otworem obudowy znajduje się łożyskowa tuleja 7, która służy do ułatwiania obrotu i łożyskowania całego wirnika. Tarcza 6 i tuleja łożyskowa 7 mogą być wykonane z tego samego materiału, który przykładowo może być wybrany spośród mosiądzu, brązu łożyskowego i PTFE. Zastosowanie PTFE jest korzystne ze względu na jego właściwości plastyczne.

Na usytuowanym na zewnątrz końcu głowica wirnika ma rowek z usytuowanym w nim punktem spawania 8, który służy do mocowania i unieruchamiania doprowadzenia chłodziwa.

Na stronie głowicy wirnika przeciwległej względem tarczy 6 jest przyspawany wał 2 wirnika, który jest wykonany w kształcie giętkiej tulei, mającej postać kompensatora. Przy wewnętrznym końcu wału wirnika umieszczona jest z kolei stopa wirnika, która poprzez wpuszczony w stopę wirnika uszczelniający pierścień 9 o przekroju okrągłym, wsparty podatnie, dociska pierścień ślizgowy 10 do pierścienia ślizgowego 11, który z kolei jest zamocowany w pokrywie 12 i jest przez nią wspierany. Zamiast pierścienia ślizgowego 11 sama pokrywa 12 może służyć jako powierzchnia ślizgowa, kiedy jest wykonana z odpowiedniego materiału, takiego jak brąz łożyskowy.

Pokrywa 12 jest zabezpieczona przed obrotem przez kołki mocujące 13 i uszczelniona względem obudowy 1 przez uszczelniający pierścień 14 o przekroju okrągłym. Spadnięcie pokrywy jest uniemożliwione przez pierścień Seegera 15.

Pierścienie ślizgowe mogą być wykonane z materiałów znanych ze stanu techniki, korzystnie jednak ze względu na wytrzymałość na ścieranie stosowany jest węglik krzemu lub grafit elektrodowy. Do uszczelnienia obrotowego urządzenia doprowadzającego, osadzonego w czopie walca transportowego, znajdują się uszczelniające pierścienie 16 i 17 o przekroju okrągłym osadzone w zewnętrznych rowkach na obudowie.

Stosowane pierścienie uszczelniające o przekroju okrągłym mogą być wykonane ze zwykłych, znanych materiałów, takich jak guma, kauczuk silikonowy itd.

W postaci wykonania pokazanej na rysunku cały wirnik jest zamocowany pomiędzy płaszczyznami na głowicy wirnika i na obudowie wirnika a powierzchniami pierścieni ślizgowych. Ewentualnie można uzyskać niewielkie naprężenie wstępne i związane z tym lepsze uszczelnienie pomiędzy powierzchniami uszczelniającymi 10 i 11, przy odpowiednio niewielkim osiowym nadwymiarze wału wirnika po włożeniu wirnika w obudowę, po nałożeniu pokrywy i zabezpieczeniu pokrywy przez pierścień Seegera 15.

Zwłaszcza przy tej postaci wykonania jest korzystne zastosowanie większego odstępu promieniowego kołnierza przy głowicy wirnika od wewnętrznej ściany obudowy, a przy sąsiedniej części głowicy wirnika od odpowiedniej części końcowej ścianki obudowy, to znaczy nie jest konieczne stosowanie tulei łożyskowej 7, tak że możliwa jest większa promieniowa ruchomość głowicy wirnika.

Po osadzeniu obrotowego urządzenia doprowadzającego w otworze czopu to obrotowe urządzenie doprowadzające łączy się, bez możliwości obrotu, z czopem walca transportowego przez nie pokazane na rysunku urządzenia mocujące. Przez osiowy otwór przechodzący przez wirnik i pokrywę można potem przepuszczać do wnętrza walca chłodziwo, jak również odprowadzić je z powrotem, jeżeli doprowadzanie odbywa się poprzez rurę syfonową sięgającą przez osiowy otwór do wnętrza.

183 323

Obrotowe urządzenie doprowadzające według wynalazku może zatem znajdować zastosowanie zarówno w jednodrogowej jak i dwudrogowej postaci wykonania.

Przed dołączeniem doprowadzenia i odprowadzenia chłodziwa, można przez wystającą z obudowy głowicę wirnika wsunąć uszczelkę, która uniemożliwia dostawanie się zanieczyszczeń w szczelinę pomiędzy głowicą wirnika a obudową.

Przez umieszczenie części konstrukcyjnych, usuwanych przy demontażu obrotowego urządzenia doprowadzającego, w końcu tego obrotowego urządzenia usytuowanym w czopie, przewidziane tam elementy uszczelniające i ślizgowe są dobrze zabezpieczone przed wnikaniem brudu z zewnątrz. W połączeniu ze wspomnianymi poprzednio uszczelkami wokół głowicy wirnika po stronie zewnętrznej obudowy jest możliwe dobre uszczelnienie przed wszelkimi zanieczyszczeniami, co prowadzi do zmniejszenia awaryjności urządzenia według wynalazku, w stosunku do urządzeń znanych ze stanu techniki.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (9)

Zastrzeżenia patentowe

1. Obrotowe urządzenie doprowadzające, do doprowadzania chłodziwa do walca ułożyskowanego poprzez czopy w kozłach łożyskowych w łożyskach tocznych i poprzez osiowe otwory zasilanego chłodziwem przez czop, zwłaszcza do urządzeń odlewania ciągłego, mające obudowę, wirnik obrotowo ułożyskowany w obudowie, pierwszy element uszczelniający posiadający pierwszą powierzchnię uszczelniającą, zamocowany na końcu wirnika usytuowanym w obudowie i zaopatrzonym w stopę, obracający się wraz z wirnikiem, drugi element uszczelniający posiadający drugą powierzchnię uszczelniaj ącą współpracującą z pierwszą powierzchnią uszczelniającą, wsparty przez część zamykającą wpasowaną w obudowę przy zwróconym do wnętrza walca końcu obudowy, oraz osiowy otwór przechodzący przez wirnik i przez część zamykającą, przy czym jednoczęściowy wirnik posiada głowicę, która na oddalonej od wnętrza walca stronie obudowy ma wystającą z obudowy część końcową do której można dołączyć doprowadzenie lub odprowadzenie chłodziwa, oraz posiada wał i stopę, przy czym głowica, wał i stopa są ciśnieniowo-szczelnie zespawane ze sobą, znamienne tym, że wał (3) wirnika jest sprężystym elementem konstrukcyjnym mającym postać kompensatora.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że pomiędzy głowicą (2) wirnika a obudową (1) jest usytuowane łożysko.

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że łożysko ma postać łożyska kulkowego lub wałeczkowego, wpasowanego pomiędzy głowicę (2) wirnika a obudowę (1).

4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że łożysko stanowi kołnierz (5) z pierścieniową płaską powierzchnią, poruszającą się na mającej odpowiadający kształt pierścieniowy płaskiej powierzchni obudowy (1) , stanowiący część głowicy (2) wirnika na jej końcu zwróconym do wału (3) wirnika.

5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że pomiędzy kołnierzem (5) z pierścieniową płaską powierzchnią a odpowiadającą wewnętrzną pierścieniową płaską powierzchnią obudowy (1) jest usytuowana tarcza (6).

6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że pomiędzy głowicą (2) wirnika a obudową (1) jest usytuowana łożyskowa tuleja (7) z materiału smarnego.

7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że co najmniej jeden z dwóch elementów uszczelniających, pierwszego (10) i drugiego (11), jest wykonany jako pierścień ślizgowy.

8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że pierścień ślizgowy (10,11) jest wykonany z grafitu elektrodowego lub z węglika krzemu.

9. Urządzenie według zastrz. 6 albo 7, znamienne tym, że pomiędzy wspierającą pierścień ślizgowy (10) stopą (4) wirnika a pierścieniem ślizgowym (10) znajduje się sprężysty pierścień (9) uszczelniający o przekroju okrągłym.