Przedmiotem wynalazku jest zestaw dyszowy do wdmuchiwania wstepnie podgrzanego powie¬ trza lub goracego dmuchu do pieców szybowych, zwlaszcza do wielkich pieców.W piecach szybowych, w szczególnosci w wiel¬ kich piecach, goracy dmuch jest prowadzony po¬ przez przewód rufowy otaczajacy piec oraz wprowadzony do pieca przez szereg zestawów dy¬ szowych rozlozonych na jego obwodzie.Zwykle stosowane zestawy dyszowe skladaja sie z szeregu elementów rurowych wylozonych od wewnatrz materialem ognioodpornym i polaczo¬ nych za pomoca kolnierza z elementami rurowy¬ mi przewodu rurowego dla goracego powietrza.Z uwagi na to, ze wzrasta koniecznosc uzyska¬ nia coraz wiekszej wydajnosci i pojemnosci pie¬ ców, dazy sie do ograniczenia do minimum prze¬ stojów wielkich pieców, jak równiez do ogranicze¬ nia koniecznosci czystych ich przegladów. Wiaze sie to z koniecznoscia ochrony w sposób mozliwie wy¬ dajny elementów zestawu dyszowego, które sa poddawane dzialaniu wysokich temperatur cha¬ rakterystycznych dla procesu dmuchu, tym bar¬ dziej, ze w nowoczesnych wielkich piecach tem¬ peratury te maja tendencje wzrostowa. Jeden ze sposobów zapobiezenia szkodliwemu dzialaniu wysokiej temperatury polega na1 stosowaniu dysz z komorami wodnymi sluzacymi do ich ochlodze¬ nia, ponadto dysza i dyszak wykladane sa od we- wnatrz materialami ogniotrwalymi na mozliwie najdluzszych odcinkach.W celu kompensacji tolerancji i niedokladnosci montazu oraz rozszerzalnosci termicznej wyste¬ pujacej w trakcie eksploatacji pieca, wszystkie elementy zestawu dyszowego lub przynajmniej ich czesc sa polaczone badz przy pomocy prze¬ gubów kulistych, miechów dylatacyjnych badz kompensatorów dlug. zawierajacych przeguby kuliste.Znany jest ze zgloszenia z Luxemburga nr 58 457 oraz nr JO 351, zestaw dyszowy, w którym pola¬ czenia przegubowe pomiedzy elementami rurowy¬ mi zestawu dyszowego stanowia kompensatory z przegubami Cardana. Taka konstrukcja zesta¬ wu dyszowego posiada te zalete, ze pozwala na kompensacje deformacji róznicowych pomiedzy po¬ szczególnymi elementami rurowymi zestawu dy¬ szowego, bedacych wynikiem wysokich tem¬ peratur wdmuchiwanego powietrza, przy po¬ mocy kompensatorów z przegubami Cardana wspóldzialajacych z miechami posiadajacymi nie¬ wielka ilosc fald, bez koniecznosci stosowania polaczen na przegubach kulistych. Dyszak ze¬ stawu dyszowego jest w tego typu konstrukcji polaczony z dysza w zwykle stosowany sposób przy pomocy napinacza sprezynowego, dzialajace¬ go poprzez kolanko na dyszak. Polaczenie pomie¬ dzy dyszakiem i dysza jest polaczeniem kulistym pozwalajacym na ruch przegubowy pomiedzy la¬ czonymi elementami. 9151191511 Znany jest równiez ze zgloszenia z Luxemburga nr 64 911, zestaw dyszowy z suportem zapobiega¬ jacym przesunieciu sie dyszaka z jego uprzednio centrowanej pozycji w, stosunku do dyszy, w któ¬ rym polaczenie miedzy dyszakiem a dysza jest polaczeniem sztywnym.W tym szczególnym przypadku jest to zreali¬ zowane przy pomocy powierzchni poslizgu, znaj¬ dujacej sie po wewnetrznej stronie dyszaka, utrzymujacej dyszak w pozycji pracy, najkorzy¬ stniej w pozycji poziomej, za posrednictwem mechanizmu prowadzacego, znajdujacego sie na sciance pieca i wspólpracujacego z powierzchnia poslizgu, ktcra w trakcie wystapienia przesuniec wzglednych powodowanych zjawiskiem rozszerzal¬ nosci termicznej utrzymuje dyszak w stalej cen¬ trowanej pozycji w stosunku do dyszy Jest to mozliwe do uzyskania dzieki zastosowaniu urza¬ dzenia wprowadzajacego zarówno dysze jak i dy¬ szak do objetosci p^eca, poszczególne elementy zestawu dyszowego sa polaczone ze soba w spo¬ sób przegubowy, co zapewnia, mimo wystepowa¬ nia róznic w rozszerzalnosciach termicznych oraz niedokladnosci wykonania, utrzymanie czesci skla¬ dowych zestawu dyszowego w ich zwyklych, prawidlowych pozycjach.Polaczenia pomiedzy poszczególnymi elemen¬ tami zestawu dyszowego sa realizowane, w tej konstrukcji, przy pomocy dwóch kompensatorów z przegubami Cardana. Dwa przeciwlegle ramio¬ na wewnetrznego przegubu Cardana sa zaopatrzo¬ ne w podluzne rowki, w których czopy pionowe wzdluzne polaczone na sztywno pierscieniami przegubu slizgaja sie w kierunku wzdluznym.Znane sa wiec dwa sposoby montazu, jeden w którym polaczenie miedzy dysza a dyszakiem jest polaczeniem przegubowym, drugi w którym polaczenie- to jest polaczeniem sztywnym.W rozwiazaniu klasycznym, w którym dyszak jest polaczony z dysza przegubowo, wkladka ognio¬ trwala dyszaka konczy sie przed przegubem, któ¬ ry w zwiazku z wysokimi temperaturami wdmu¬ chiwania jest czesto wycinkiem kuli ze stali nie¬ rdzewnej. W celu zwiekszenia wytrzymalosci te¬ go sferycznego polaczenia metal-metal, przy wy¬ sokich temperaturach przewidziany jest obieg wody chlodzacej.Wyzej wspomniane rozwiazanie nie pozwala na wyposazene dyszy we wkladke z materialu ognio¬ trwalego, poniewaz wiry goracego powietrza, tworzace sie na skutek przegubowego charakteru polaczenia, w obszarach wylozenia materialem ogniotrwalym, powoduja szybka erozje wykladzi¬ ny ogniotrwalej a w konsekwencji zniszczenie dyszy.Z drugiej strony, duze straty cieplne przede wszystkich w dyszach jak równiez na polacze¬ niach w przegubach kulistych koliduja z ciagle podnoszacymi sie temperaturami dmuchu. Ta nad¬ mierna1 strata kalorii pociaga za soba wzrost kosztów i zwiekszone wymagania w stosunku do nagrzewnic Cowpera.W koncu, w konsekwencji duzych wartosci prze- ciwcisnien generowanych w gardzeli wielkiego pieca- cisnienie dmuchu w dyszach osiaga bardzo duze wartosci. Cisniene to wraz z pozadanymi wysokmi temperaturami dmuchu tworza warunki, których kontrola w przypadku polaczen na prze¬ gubach kulistych jest problemem bardzo zloza- nym. Staje se tu równiez przed problemem bez¬ pieczenstwa pracy.Demontaz lub wymiana uszkodzonych dysz lub zespolu dysz wymaga najpierw demontazu dysza¬ ka lub zespolu dyszak-kolanko przy pomocy spe- io cjalnie zaprojektowanych urzadzen, demontaz dysz wymaga równiez zastosowania specjalnie przewi¬ dzianych do tego urzadzen lub operacji, w szcze¬ gólnosci maszyn wibracyjnych lub operacji mlo¬ towania. Operacje te sa bardzo czasochlonne, w szczególnosci w przypadku nowoczesnych wiel¬ kich pieców zawierajacych duza ilosc dysz, i sa w sprzecznosci z tendencja ograniczenia czasu przestojów do okresów jak najkrótszych.Mimo, ze konstrukcja sztywnego polaczenia dy- p.zaka wzgledem dyszy jest konstrukcja wydajna, wymaga ona zastosowania szczególnych elemen¬ tów skladajacych sie na zestaw dyszowy oraz wymaga dosyc dokladnej regulacji zespolu dy- szak-dysza w stosunku do osi stozka wylotu dy- szownicy. Ponadto nie pozwrala ona zapobiec wszy¬ stkim niedogodnosciom o których byla mowa w przypadku polaczenia na przegubie kulistym miedzy dysza a dyszakiem.Celem wynalazku jest wyeliminowanie wyzej ao wymienionych wad. Cel ten zostal osiagniety za pomoca ukladu wedlug wynalazku przeznaczone¬ go dla pieców szybowych, wyposazonych we wlo¬ towy przewód rurowy dla goracego dmuchu, w szczególnosci w wielkopiecowym zestawie dy- szowym zawieszonym przegubowo, w którym dy¬ szak zestawu dyszowego jest polaczony przegu¬ bowo w stosunku do scianki pieca szybowego, i który to uklad polega na tym, ze dyszak jest polaczony na sztywno z dysza, a zestaw dysza- 40 -dyszak jest zawieszony przegubowo na dyszowT- nicy.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zestaw dyszowy wielkiego pieca 45 w przekroju, fig. 2 — powiekszony element we¬ dlug fig. 1, fig. 3 — odmiane elementu wedlug fig. 2.Na fig. 1 i 2 zestaw dyszowy zawiera dyszak 1 przechodzacy w poprzek scianki zewnetrznej lub 50 pancerza 3 oraz wykladziny ogniotrwalej 5 wiel¬ kiego pieca wewnatrz obsady 7 i dyszownicy 17.Dyszak jest polaczony przegubowo ze scianka wiel¬ kiego pieca i sztywno z dysza z dysza 9. W ta- kitó rozwiazaniu konstrukcyjnym polaczenie 55 przegubowe jest realizowane za posrednictwem dyszy.; Dysza 9 jest chlodzona obiegiem wodnym.-W tym przypadku znajduja sie dwie komory eftlódzerna, z których jedna przeznaczona jest do 60 chlodzenia wlotu 11 dyszy, a druga do c^lodze- liia-(korpusu 13 dyszy 9. Jeden z przewodów 15 •doprowadza' wode do wyzej wspomnianych ko- , mór. ; Oczywistym jest, ze dysza moze zawierac wieksza ilosc komór chlodzenia, lub nie zawie- 65 fa£ wiecej niz jedna komore.9151 Dysza 9 polaczona jest z dyszównica 17 pr/y pomocy napiriaczy sprezynowych (nie przedsta¬ wionych na rysunku) dzialajacych na zespól ele¬ mentów', który stanowia kclanko 41, dyszak 1 oraz dysza 9. W objetosci dyszownicy moze byc wTpro- 5 wadzony obieg chlodzacej wody wprowadzanej przez otwór 39.Dyszownica 17 jest zablokowana i osadzona w obsadzie 7. Dyszak 1 jest polaczony na sztyw¬ no z dysza 9, a polaczenie przegubowe dyszaka 1 1U ze scianka 3 wielkiego pieca jest realizowane po¬ przez polaczenie przegubowe na dyszownicy 17 wyzej wspomnianego sztywTnego polaczenia dy- sza-dyszak.W przedstawionym rozwiazaniu konstrukcyj- ^ nym, wspomniane polaczenie przegubowe jest realizowane za posrednictwem dyszy. Na fig. 2, polaczenie przegubowe dyszy 9 z dyszównica 17 jest kielichowym ruchomym polaczeniem sferycz¬ nym o zbieznosci stycznych w srodku luku stre- w fy sferycznej nieznacznie przewyzszajacej zbiez¬ nosc stycznych polaczenia stozkowego miedzy dy¬ sza a dyszównica stosowanego dla juz istnieja¬ cych rozwiazan konstrukcyjnych, przy czym przez okreslenie strefa nalezy rozumiec w sensie ma- 25 tematycznym jako czesc powierzchni kuli ograni¬ czona plaszczyzne odcinajaca. W przeciwienstwie do rozwiazan juz istniejacych, gdzie zbieznosc polaczenia dyszy z dyszównica byla mozliwie jak najmniejsza, zapewniajac jedynie mozliwosc po- ao laczenia, rozwiazanie szczególne wedlug wynalaz¬ ku przewiduje zbieznosc polaczenia zawarta w gra¬ nicach 50—60°.Jest to zrealizowane poprzez umieszczenie na koncu dyszownicy 17, zwróconego do wewnatrz. 35 pieca szybowego, wystepu kolowego 24 skierowa¬ nego do wewnatrz dyszownicy. Dysza 9 ze swej strony zawiera pierscieniowe zgrubienie 19 na swym zewnetrznym w stosunku do wnetrza pieca koncu, a polaczenie przegubowe pomiedzy dyszow- *Q nica 17 a dysza 9 realizowane jest w ukladzie po¬ laczenia kielichowego pomiedzy zgrubieniem 19 a wystepem 24.Zbieznosc definiowana jako kat wierzcholka stozka uformowanego przez prosta styczna do 45 srodka luku strefy sferycznej tworzacej polacze¬ nie przegubowe pomiedzy dysza 9 a dyszównica 17, obejmuje korzystnie zakres pomiedzy 59' a 60°.Polaczenie dyszaka 1 z dysza 9 jest dokonane ss za pomoca kolnierza 27 umieszczonego na koncu dyszaka podczas, gdy tylna powierzchnia dyszy 9, zwrócona na zewnatrz w stosunku do pieca, posiada sworznie gwintowane 29. Kolnierz 27 dy¬ szaka 1 jest mocowany do dyszy przy pomocy 55 sworzni gwintowanych 29. Polaczenie moze byc równiez zrealizowane na powierzchni dyszaka i dyszy. Wspomniany sposób polaczenia pozwala na szybki i prosty montaz.W przykladzie rozwiazania, w którym zespól 6o dysza-dyszak polaczony na sztywno jest polaczcw ny przegubowo z dyszównica, polaczenie takie moze byc zrealizowane przy pomocy dyszaka €5 W takim przypadku, dyszownica moze posiadac, na swym koncu skierowanym do srodka pieca 1 fi¬ szybowego, wystep pierscieniowy zwrócony do we^ wnatrz dyszownicy, na którym oparty jest prze¬ gubowo kolnierz dyszaka.Na fig. 3 przedstawiono fragment urzadzenia do wdmuchiwania wstepnie podgrzanego powie¬ trza, odpowiadajacy w-czesci fragmentowi fig. 2.Elementy identyczne z elementami z fig. 2 posia¬ daja te s£ me oznaczenia cyfrowe. Na fig. 3 dy¬ szak 1 przechodzi w poprzek scianki zewnetrznej 3 oraz wykladziny ogniotrwalej 5 wielkiego pieca wewnatrz obsady 7 i dyszownicy 17. Dysza 9 skla¬ da sie z wylotu 11 i korpusu 13, obie czesci skla¬ dowe zaopatrzone sa w komory chlodzenia, je¬ den z przewodów sluzacych do doprowadzania wo¬ dy chlodzacej do komór oznaczony jest cyfra 15.Dyszak 1 posiada równiez, podobnie 'jak na fig. 2, kolnierz 27it który moze byc laczony sworznia¬ mi z dysza 9, zaopatrzona w sworznie gwintowa- wane 29 na swojej powierzchni tylnej. Kolnierz 27 przedstawiony na fig. 3 spelnia, oprócz swoje¬ go uprzednio opisanego zadania, zadania dodat¬ kowe. Jest nim zapewnienie polaczenia przegubo¬ wego pomiedzy zespolem dyszak-dysza polaczo¬ nym na sztywno z dyszównica 17. Czesc zewne¬ trzna kolnierza 27 jest tak uksztaltowana, ze jest w stanie zapewnic polaczenie przegubowe opiera¬ jac sie na wystepie 24 znajdujacym sie na dy¬ szownicy 17. Jest widocznym, ze polaczenie prze¬ gubowe zespolu dyszak-dysza polaczonych na sztywno z dyszównica 17 jest realizowane przy pomocy dyszaka.Podobnie jak w przypadkach przedstawionych na fig. 1 i 2, polaczenie kielichowe jest ruchomym polaczeniem sferycznym, a zbieznosc zdefiniowana jako kat wierzcholka stozka strefy uformowanej przez styczna do srodka strefy sferycznej two¬ rzacej polaczenie przegubowe korzystnie ma za¬ kres pomiedzy 50° a 60°.Zastosowanie polaczenia przegubowego pomiedzy dyszównica a zespolem dyszak-dysza polaczonym na sztywno, zarówno wedlug rozwiazania z fig. 2 jak i fig. 3, pozwala wyeliminowac wady wyste¬ pujace w uprzednio stosowanych rozwiazaniach.Rozwiazanie konstrukcyjne wedlug wynalazku la¬ czy w sobie zalety znanych rozwiazan, w "których konstrukcja przewiduje pewien rodzaj polaczenia przegubowego pomiedzy dysza a dyszakiem oraz takich, w których dyszak i dysza polaczone sa na sztywno.Dzieki takiej konstrukcji jest praktycznie moz-^ liwym przedluzenie wykladzny ogniotrwalej 21 dyszaka 1 wykladzina ogniotrwala 23, która sta¬ nowi zasadnicza czesc powierzchni wewnetrznej dyszy 9. W rezultacie, woda chlodzaca przeplywa¬ jaca przez komore 13 dyszy 9, majaca za zadanie chlodzenie korpusu dyszy znajdujacej sie w ob¬ jetosci wielkiego pieca, nie powoduje wyziebiania goracych gazów wdmuchiwanych poprzez dysze.Odbija1 sie to pozytywnie na bilansie cieplnym wdmuchiwanego gazu, z drugiej strony na wy¬ dajnosci procesu chlodzenia dyszy.Polaczenie przegubowe pomiedzy dyszównica 17 a zespolem dysza^dyszak polaczonych na sztyw¬ no pozwala na bardzo wydajne chlodzenie same¬ go polaczenia, poniewz zarówno dyszownica' 17 jak7 91511 8 i dysza 9 sa chlodzone obiegiem wodnym w ob¬ szarze nie bedacym w kontakcie z goracym ga¬ zem, a ponadto proces chlodzenia dyszy 9 jest procesem bardzo wydajnym dzieki zastosowaniu -wykladziny ognioodpornej 23. Zapobiega to wy¬ stepowaniu udarów termicznych, którym jest pod¬ dany obszar polaczenia oraz unika sie ryzyka przedwsczesnego jego zuzycia.Inna zaleta rozwiazania, zgodnie z wynalazkiem stanowi mozliwosc umieszczenia w obszarze po¬ laczenia okraglego pierscienia uszczelniajacego 25 tttsztzelka 0) fig. 2 i 3 wykonanego z odpowied¬ niego materialu, ha przyklad pierscienia silikono¬ wego. Jest to mozliwe jedynie dlatego, ze w po¬ równaniu z uprzednio znanymi konstrukcjami po¬ laczenie przegubowe znajduje sie w obszarze o wzglednie niskiej temperaturze.Konstrukcja, zgodnie z wynalazkiem, pozwala na utrzymanie powloki ogniotrwalej 23 jako stale¬ go, precyzyjnego przedluzenia powloki ogniotrwa¬ lej 21, co pozwala na zapewnieme liniowego, bez- zaklóeeniowego przeplywu wdmuchiwanego gorace¬ go gazu. Ponadto, staje sie mozliwym usuniecie z urzadzenia przy pomocy jednej tylko operacji równoczesnie dyszaka 1 i dyszy 9 w przypadku uszkodzenia dyszy i koniecznosci jej wymiany.Powloki ogniotrwale 23 i 21 sa wykonane od¬ dzielnie uprzednio przedstawiona metoda, a pola¬ czenie powlok jest realizowane przy pomocy od¬ powiedniej zaprawy ogniotrwalej, po przeprowa1- dzeniu operacji polaczenia na sztywno dyszy z dy- szakiem. Istnieje równiez mozliwosc formowania wewnetrznej wykladziny ogniotrwalej z jednego tylko kawalka.Wlotowe i wylotowe przewody obwodu chlo¬ dzenia, takie jak opisany juz przewód 15 sluzacy do wprowadzenia wody do komór chlodzacych dyszy 9, moga byc, dla wyeliminowania ewentual¬ nych przesuniec pomiedzy dyszakiem 1 i dysza 9, przewodami sztywnymi, montowanymi przy po¬ mocy pierscenia 35, stanowiacego podpore przesu¬ wna umieszczona na przyklad na zewnetrznej sciance dyszaka 1. Stanowi to znaczne ulatwie¬ nie montazu wyzej wspomnianych przewodów.Poniewaz dyszak nie jest prowadzony ani na dyszownicy ani na jej obsadzie, istnieje mozli¬ wosc wprowadzenia do ukladu odpowiedniej, po¬ zadanej ilosci rurowych wlotowych i wyloto¬ wych przewodów obiegu wody chlodzacej i równo¬ czesnie prowadzenia ich swobodnie wzdluz dysza¬ ka az do wysokosci kolanka. Dzieki temu ulatwio¬ ne jest znacznie podlaczenie obiegu wody chlodza¬ cej, a w szczególnosci kiedy zachodzi potrzeba wy¬ miany zespolu, który stanowia kolanko, dyszak i dysza.Polaczenie przegubowe dyszownicy ze sztywnym zespolem dysza — dyszak, a w szczególnosci pola¬ czenie kielichowe ze zbieznoscia zawarta w grani¬ cach pomiedzy 50° a 60° ulatwia znacznie demon¬ taz dyszy. Nie jest koniecznym stosowanie urzadze¬ nia mechanicznego lub operacji mlotowania w celu odblokowania dyszy i usuniecia jej z jej normalnej pozycji. Wymiana dyszy staje sie operacja bardzo szybka, dzieki czemu czas przestoju wielkiego pie¬ ca moze ulec znacznemu skróceniu.Próba na szczelnosc wszystkich polaczen obie¬ gu wody chlodzacej dysze moze byc realizowa¬ na po zmontowaniu zespolu kolanka, dyszak oraz dysza w oddziale produkcyjnym, wszystkie punk- ty polaczen sa latwo dostepne. Stanowi to istot¬ na zalete konstrukcji zestawu dyszowego, zgodnie z wynalazkiem.Pozostala czesc konstrukcji zestawu dyszowego przedstawiona na fig. 1 jest konstrukcja klasycz- na. Sklada sie on, na przyklad z kolanka 41, ele¬ mentów rurowych 43, 45, 47 wylozonych wykla¬ dzina ogniotrwala 50 oraz polaczonych z wlotowym przewodem rurowym 4fi na goracy gaz. Pomie¬ dzy elementami rurowymi przewidziane sa pola- czenia przegubowe. Na fig. 1 przedstawiono po¬ laczenia przegubowe 51 i 53, bedace kompensato¬ rami z przegubami Cardana, moga byc one rów¬ niez polaczeniami o przegubach kulistych lub po¬ laczeniami innego rodzaju.Zaleta rozwiazana wedlug wynalazku jest fakt, ze konstrukcja zestawu dyszowego nie jest zwia¬ zana ze szczególna forma konstrukcji dyszy, a wiec moze bc stosowana w kazdym typie ze¬ stawu dyszowego o znanej konstrukcji. Otwór przepustowy w kolanku 41 jest zaslepiony plyt¬ ka 57.W celu ulatwienia demontazu zestawu dysza- -dyszak korzystnym jest aby element rurowy 43 byl elementem laczonym z dwóch czesci, polaczo- nych za pomoca usytuowanych poziomo kolnierzy 59 i 61. PL