RU2141886C1

RU2141886C1 - Slide valve

Info

Publication number: RU2141886C1
Application number: RU98110722A
Authority: RU
Inventors: Н.С. Анашкин; Е.П. Кузнецов; М.Б. Оржех; Е.М. Пятайкин; А.А. Строилов
Original assignee: Строилов Андрей Анатольевич
Priority date: 1998-06-04
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 1999-11-27

Abstract

FIELD: metallurgy, namely melt metal pouring from metallurgical vessels. SUBSTANCE: slide valve includes movable and stationary portions with sliding plates. Movable portion is mounted in guides whose working parts are inclined relative to sliding plate one towards another. Slide valve has member for controlling position of guides. Due to rotating working surfaces of guides, efforts of pressing plates are sustained during the whole process of melt metal pouring. When temperature rises plate compression effort increases. EFFECT: improved design. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к шиберным затворам, предназначенным для разливки жидкого металла из металлургических емкостей. The invention relates to the field of metallurgy, and in particular to gate valves designed for casting liquid metal from metallurgical tanks.

Известен шиберный затвор, в котором подвижная часть с закрепленной шиберной плитой установлена в неподвижной части корпуса с возможностью возвратно-поступательного движения по ее направляющим. При этом подвижная шиберная плита прижата посредством пружин к неподвижной шиберной плите (авт.св. СССР N 535029, МПК B 22 D 41/08, 1976). Known slide gate, in which a movable part with a fixed slide plate is installed in the fixed part of the housing with the possibility of reciprocating movement along its guides. In this case, the movable slide plate is pressed by means of springs to the fixed slide plate (ed. St. USSR N 535029, IPC B 22 D 41/08, 1976).

К недостаткам известного шиберного затвора относятся малый срок службы и низкая надежность, обусловленные сложностью устройства для монтажа и демонтажа пружин. The disadvantages of the known slide gate include a short service life and low reliability due to the complexity of the device for mounting and dismounting the springs.

Известен также шиберный затвор, содержащий корпус, состоящий из двух частей - подвижной и неподвижной, с расположенными в них шиберными плитами, направляющие с опорными рабочими участками, расположенные в неподвижной части корпуса по разные стороны от шиберной плиты, причем подвижная часть корпуса установлена на направляющих с возможностью возвратно-поступательного перемещения по ее рабочим участкам и прижатия одной шиберной плиты к другой (Патент FR N 2400402, МПК В 22 D 41/08, 1988). Кроме этого, известное устройство содержит механизм регулирования положения направляющих, выполненный в виде двуплечих рычагов, связанных одним плечом с подвижной частью корпуса, а другим плечом - посредством пружин с неподвижной частью корпуса. A slide gate is also known, comprising a housing consisting of two parts - movable and stationary, with slide plates located in them, guides with supporting working sections, located in the fixed part of the housing on opposite sides of the slide plate, the movable part of the housing mounted on rails with the possibility of reciprocating movement along its working sections and pressing one sliding plate to another (Patent FR N 2400402, IPC B 22 D 41/08, 1988). In addition, the known device includes a mechanism for adjusting the position of the rails, made in the form of two shoulders levers connected by one shoulder to the movable part of the body, and the other shoulder by means of springs with the fixed part of the body.

Недостатками известного шиберного затвора являются недостаточно высокие эксплуатационные показатели, в частности ограниченный срок службы шиберных плит за счет нестабильности их прижатия друг к другу, обусловленной наличием пружин, упругие свойства которых меняются в зависимости от температуры. Негативное влияние высокой температуры требует предъявления высоких требований к материалу пружин и болтовых соединений, для устранения негативного влияния в отдельных случаях применяют принудительное охлаждение. Кроме этого, известный затвор неудобен в эксплуатации, поскольку требует постоянной проверки степени поджатия одной шиберной плиты к другой и, как следствие, своевременного регулирования силы прижатия. Применение дорогостоящих пружин и постоянная их замена приводит к существенному увеличению себестоимости шиберного затвора. The disadvantages of the known gate valve are not high enough performance indicators, in particular the limited service life of the gate plates due to the instability of their pressing against each other due to the presence of springs, the elastic properties of which vary depending on temperature. The negative effect of high temperature requires high demands on the material of the springs and bolted joints; forced cooling is used in some cases to eliminate the negative effect. In addition, the known shutter is inconvenient in operation, since it requires constant verification of the degree of compression of one slide plate to another and, as a result, timely control of the pressing force. The use of expensive springs and their constant replacement leads to a significant increase in the cost of the slide gate.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка шиберного затвора, обладающего повышенным сроком службы и удобством в эксплуатации, а также технологичностью и невысокой себестоимостью. Технический результат заключается в создании стабильного прижатия шиберных плит друг к другу в широком диапазоне изменения рабочих температур за счет использования эффекта температурного расширения деталей конструкции затвора в процессе изменения степени прижатия одной плиты к другой. Это обеспечивается применением бокового пережатия подвижной части корпуса за счет разворота опорных рабочих участков на угол α, определяемый из диапазона 15^o < α < 45^o.The problem to which the invention is directed, is the development of a slide gate valve with an increased service life and ease of use, as well as manufacturability and low cost. The technical result consists in creating a stable pressing of the slide plates to each other in a wide range of changes in operating temperatures due to the use of the effect of thermal expansion of the details of the gate structure in the process of changing the degree of pressing of one plate to another. This is ensured by the use of lateral clamping of the movable part of the housing due to the rotation of the supporting working sections at an angle α, determined from the range of 15 ^o <α <45 ^o .

Расположение рабочих участков под углом α обеспечивает самоустановку и плотное прижатие огнеупорных плит друг к другу на всем пути их перемещения. Такое решение приводит к упрощению конструкции шиберного затвора ввиду уменьшения количества деталей - пружин, болтов и т.п., склонных терять свои физические свойства под воздействием высоких температур, и наоборот использовать температурное расширение элементов конструкции в целях повышения силы прижатия шиберных плит. The location of the working sections at an angle α provides for self-installation and tight pressing of the refractory plates to each other along the entire path of their movement. This solution simplifies the design of the slide gate due to the reduction in the number of parts - springs, bolts, etc., which tend to lose their physical properties under the influence of high temperatures, and vice versa to use the thermal expansion of structural elements in order to increase the pressing force of the slide plates.

Для достижения указанного выше технического результата известный шиберный затвор, содержащий корпус, состоящий из двух частей - подвижной и неподвижной, с расположенными в них шиберными плитами, выполненными с отверстиями для слива жидкого металла, направляющие с опорными рабочими участками, расположенные в неподвижной части корпуса по разные стороны от шиберной плиты, причем подвижная часть корпуса установлена посредством подшипников качения на направляющих с возможностью перемещения по ее опорным рабочим участкам и прижатия одной шиберной плиты к другой, снабжен устройством регулирования положения направляющих относительно друг друга, установленным в неподвижной части корпуса, при этом опорные рабочие участки направляющих расположены под углом к плоскости контакта шиберных плит навстречу друг другу с возможностью обеспечения дополнительного прижатия одной шиберной плиты к другой. To achieve the above technical result, a known slide gate comprising a housing consisting of two parts - movable and stationary, with slide plates located in them, made with holes for draining liquid metal, guides with supporting working sections located in the fixed part of the housing in different sides of the slide plate, and the movable part of the housing is installed by means of rolling bearings on rails with the ability to move along its supporting working sections and pressing Hibernia plate to another, provided with means adjusting the position of the guide relative to each other, mounted in the stationary housing part, wherein the support portions of the working rails are arranged at an angle to the plane of contact of slide plates towards each other to provide a single additional contact pressure of the slide plate to the other.

Кроме этого, устройство регулирования положения направляющих может быть выполнено в виде клиновинтовых механизмов, расположенных по меньшей мере по два на каждой направляющей, при этом клиновой элемент механизма 7 выполнен с углом β наклона, равным 7-16^o.In addition, the device for regulating the position of the guides can be made in the form of wedge-shaped mechanisms located at least two on each rail, while the wedge element of the mechanism 7 is made with an inclination angle β equal to 7-16 ^o .

Кроме этого, опорные рабочие участки направляющих могут быть расположены под углом α, определяемым из диапазона 15^o < α < 45^o.In addition, the supporting working sections of the guides can be located at an angle α determined from the range of 15 ^o <α <45 ^o .

Кроме этого, в качестве подшипников качения могут быть применены роликовые подшипники. In addition, roller bearings can be used as rolling bearings.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, необходимых и достаточных для достижения указанного технического результата. These signs are essential and interconnected causal relationship with the formation of a set of essential features necessary and sufficient to achieve the specified technical result.

На фиг. 1 изображен шиберный затвор. In FIG. 1 shows a slide gate.

На фиг.2 - вид А по фиг. 1. FIG. 2 is a view A of FIG. 1.

На фиг. 3 - сечение Б-Б по фиг.2. In FIG. 3 - section BB in figure 2.

На фиг. 4 изображена схема векторного распределения усилий в шиберном затворе. In FIG. 4 shows a diagram of the vector distribution of forces in a slide gate.

Изобретение поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью признаков технического результата. The invention is illustrated by a specific implementation example, which, however, is not the only possible, but clearly demonstrates the possibility of achieving this set of features of a technical result.

Шиберный затвор согласно изобретению содержит корпус (фиг.1, 2, 3), состоящий из двух частей - неподвижной 1 и подвижной 2, с расположенными в них шиберными плитами 3 и 4 соответственно. Неподвижная часть 1 (фиг. 3) корпуса закреплена непосредственно на ковше. На неподвижной части 1 корпуса с возможностью изменения положения установлены направляющие 5, на опорных рабочих участках 6 которых посредством подшипников качения расположена подвижная часть 2 корпуса с возможностью обеспечения возвратно-поступательного движения. Опорные рабочие участки 6 направляющих 5 расположены под углом α к плоскости контакта шиберных плит. Угол α определяют из диапазона 15^o < α < 45^o. Нижний предел величины угла α наклона опорных рабочих участков направляющих обусловлен предельно-допустимой величиной силы F_об (фиг. 4) прижатия нижней шиберной плиты 4 к верхней плите 3, дальнейшее уменьшение угла не способствует обеспечению герметизации стыка между плитами 3 и 4. Увеличение угла α более 45^o хотя и приводит к увеличению силы F_об прижатия, однако это увеличение не сказывается существенно на улучшении герметизации стыка между штатами, а приводит к негативным последствиям от возникающих перенапряжений в системе "направляющие-подшипники-подвижная часть-шиберная плита", влияющим на срок эксплуатации шиберного затвора.The slide gate according to the invention comprises a housing (FIGS. 1, 2, 3), consisting of two parts - fixed 1 and movable 2, with the slide plates 3 and 4 located in them, respectively. The fixed part 1 (Fig. 3) of the housing is mounted directly on the bucket. On the fixed part 1 of the housing with the possibility of changing position, guides 5 are installed, on the supporting working sections 6 of which, by means of rolling bearings, the movable part 2 of the housing is located with the possibility of reciprocating motion. The supporting working sections 6 of the guides 5 are located at an angle α to the plane of contact of the slide plates. The angle α is determined from the range of 15 ^o <α <45 ^o . The lower limit of the angle α of the slope of the supporting working sections of the guides is due to the maximum permissible force F _about (Fig. 4) pressing the lower slab plate 4 to the upper plate 3, a further decrease in the angle does not help to seal the joint between the plates 3 and 4. The increase in the angle α more than 45 ^o although it leads to an increase in _the pressing force F, however, this increase does not significantly affect the improvement of the joint sealing between the states, but leads to negative consequences from arising overvoltages in the "guides" system - bearings - movable part - slide plate ", affecting the life of the slide gate.

С целью изменения положения направляющих 5 относительно друг друга и неподвижной части 1 корпуса шиберный затвор снабжен устройством регулирования положения направляющих 5 относительно друг друга, установленным в неподвижной части 1 корпуса с возможностью фиксированного их перемещения. In order to change the position of the guides 5 relative to each other and the fixed part 1 of the casing, the slide gate is equipped with a device for regulating the position of the guides 5 relative to each other, mounted in the fixed part 1 of the casing with the possibility of their fixed movement.

Устройство для регулирования положения направляющих 5 выполнено в виде клиновинтовых механизмов, расположенных по меньшей мере по два на каждой направляющей. Каждый клиновинтовой механизм представляет собой клиновой элемент 7, установленный в отверстии направляющей 5 и внутри которого размещен винт 8, связанный посредством резьбы с неподвижной частью 1 корпуса. Осевое перемещение клинового элемента 7 при вращении винта 8 приводит к перемещению направляющих относительно неподвижной части 1 и к изменению их положения относительно друг друга. При этом происходит изменение силы F_об прижатия шиберной плиты 4 к шиберной плите 3. Клиновой элемент 7 выполнен с углом β наклона, равным 7-16^o. Оптимальным углом наклона является угол β = 10^o.A device for adjusting the position of the guides 5 is made in the form of wedge-shaped mechanisms located at least two on each rail. Each wedge mechanism is a wedge element 7 installed in the hole of the guide 5 and inside which a screw 8 is placed, connected by thread to the fixed part 1 of the housing. The axial movement of the wedge element 7 during rotation of the screw 8 leads to a movement of the guides relative to the fixed part 1 and to a change in their position relative to each other. When this occurs, the change in the force F _on pressing the slide plate 4 to the slide plate 3. The wedge element 7 is made with an angle β of inclination equal to 7-16 ^o . The optimal angle of inclination is the angle β = 10 ^o .

Для снижения сопротивления перемещению шиберных плит между направляющими 5 и подвижной частью 2 корпуса введены подшипники 9 качения, в качестве которых в одном из вариантов могут быть применены роликовые подшипники (фиг. 3). To reduce the resistance to movement of the slide plates between the guides 5 and the movable part 2 of the housing, rolling bearings 9 are introduced, in which roller bearings can be used in one embodiment (Fig. 3).

Точная установка направляющих 5 и обеспечение требуемой силы F_об прижатия одной плиты к другой осуществляется динамометрическим ключом, вращающим винты 8. На каждой направляющей может быть расположено не менее двух клиновинтовых механизмов. Клиновинтовые механизмы, изображенные на чертежах, попарно расположены на направляющих 5 и воздействуют своими клиновыми элементами 7 на них. Направляющие 5 через роликовые подшипники 9 с двух сторон действуют на подвижную часть 2 корпуса, прижимая тем самым шиберную плиту 4 к плите 3 с силой F_об прижатия.Precise installation of the guides 5 and the provision of the required force F _to press one plate to the other is carried out with a torque wrench that rotates the screws 8. At least two wedge mechanisms can be located on each rail. The wedge mechanisms shown in the drawings are arranged in pairs on the guides 5 and act on them with their wedge elements 7. The guides 5 through the roller bearings 9 on both sides act on the movable part 2 of the housing, thereby pressing the slide plate 4 to the plate 3 with a force F _against pressing.

На фиг. 4 изображена схема векторного распределения усилий в шиберном затворе. Усилие F₁F'₁ затяжки винта 8 клиновинтового механизма под углом β = 10^o раскладывается на нормальные составляющие F_нF'_н, проекция которых на плоскость определяется результирующей силой воздействия F_R, которую можно определить по формулам: F_H = F'arc Tg 10^o, F_R = F_H cos 10^o.In FIG. 4 shows a diagram of the vector distribution of forces in a slide gate. The tightening force F ₁ F ' _{1 of the} screw 8 of the wedge screw mechanism at an angle β = 10 ^{o is} decomposed into the normal components F _n F' _n , the projection of which onto the plane is determined by the resulting force F _R , which can be determined by the formulas: F _H = F'arc Tg 10 ^o , F _R = F _H cos 10 ^o .

Горизонтальное воздействие усилия F_R на подвижную часть 2 корпуса под углом α = 30^o наклона также раскладывается на составляющие с образованием нового силового треугольника, результирующей составляющей которого являются усилия F'_R; F''_R, определяемые по формуле: F'_R; F''_R = F_R sin 30^o.The horizontal effect of the force F _R on the movable part 2 of the body at an angle α = 30 ^{° of} inclination is also decomposed into components with the formation of a new force triangle, the resulting component of which is the force F '_R; F '' _R , defined by the formula: F '_R; F '' _R = F _R sin 30 ^o .

Таким образом, благодаря симметричному строению шиберного затвора, на подвижную часть 2 корпуса, а следовательно, и на шиберную плиту 6 с двух сторон под углом α = 30^o действуют силы F'_R; F''_R, образуя суммарную силу F_об, действующую в плоскости, перпендикулярной плоскости перемещения плиты 4, и равномерно распределенную по всей поверхности контакта огнеупорных плит на всем пути их перемещения. Согласно конструктивному выполнению шиберного затвора температурные линейные расширения деталей конструкции способствуют незначительному, но в то же время увеличению силы прижатия подвижной шиберной плиты 4 к неподвижной шиберной плите 3.Thus, due to the symmetrical structure of the slide gate, the forces F ' _R act on both sides of the housing 2, and therefore on the slide plate 6 from two sides at an angle α = 30 ^° ; F '' _R , forming the total force F _about , acting in a plane perpendicular to the plane of movement of the plate 4, and uniformly distributed over the entire contact surface of the refractory plates along the entire path of their movement. According to the design of the slide gate, the linear temperature expansion of the structural parts contributes to an insignificant, but at the same time, increase in the pressing force of the movable slide plate 4 to the fixed slide plate 3.

Шиберный затвор работает следующим образом. The slide gate operates as follows.

На фиг. 1 изображено положение шиберного затвора в раскрытом положении, в котором осуществляют установку шиберных плит 3 и 4 соответственно в неподвижной 1 и подвижной 1 частях корпуса. После расположения шиберных плит 3 и 4 поворачивают подвижную часть 2 корпуса относительно оси 11 и устанавливают ее в рабочее положение. Затем закрепляют на корпусе направляющие 5 с возможностью прижатия своими опорными рабочими участками 6 посредством подшипников 9 к соответствующим поверхностям подвижной части 2 корпуса. Регулируют положение и величину силы прижатия шиберной плиты 4 к плите 3, для чего в определенной последовательности осуществляют вращение винтов 8, изменяя тем самым осевое положение клиновых элементов 7, перемещающихся в плоскости, перпендикулярной плоскости возвратно-поступательного перемещения шиберной плиты 4, и как следствие - направляющих 5. Опорные рабочие участки 6 направляющих 5, расположенные под углом α = 30^o, посредством подшипников 9 действуют на подвижную часть 2 корпуса и прижимают тем самым плиту 4 к плите 3 с заданной силой. Демонтаж затвора и замена шиберных плит 3, 4 и установленных в них гнездовиков осуществляется в обратном порядке. Выворачивают винты 8, снимают клиновинтовые механизмы, освобождают направляющие 5, затем их снимают, освобождая подвижную часть 2 корпуса, затем поворачивают ее относительно неподвижной части 2 вокруг оси 11 на 90^o, освобождают доступ к плитам 3, 4. Наиболее предпочтительно обслуживание шиберного затвора в горизонтальном положении.In FIG. 1 shows the position of the slide gate in the open position, in which the installation of the slide plates 3 and 4, respectively, is carried out in the fixed 1 and movable 1 parts of the housing. After the arrangement of the slide plates 3 and 4, the movable part 2 of the housing is rotated relative to the axis 11 and set it to the working position. Then, guides 5 are fixed on the housing with the possibility of pressing by their supporting working sections 6 by means of bearings 9 to the corresponding surfaces of the movable part 2 of the housing. The position and magnitude of the pressing force of the slide plate 4 to the plate 3 is regulated, for which, in a certain sequence, the screws 8 are rotated, thereby changing the axial position of the wedge elements 7 moving in a plane perpendicular to the plane of the reciprocating movement of the slide plate 4, and as a result - guides 5. The supporting working sections 6 of the guides 5, located at an angle α = 30 ^o , by means of bearings 9 act on the movable part 2 of the housing and thereby press the plate 4 to the plate 3 with a given force. Dismantling the shutter and replacing the slide plates 3, 4 and the slots installed in them is carried out in the reverse order. Unscrew the screws 8, remove the wedge mechanisms, release the guides 5, then remove them, releasing the movable part 2 of the housing, then rotate it relative to the fixed part 2 around axis 11 by 90 ^° , free access to the plates 3, 4. Most preferably, servicing the slide gate in horizontal position.

Для выпуска жидкого металла из ковша перемещают при помощи привода подвижную часть 2 (фиг. 2) корпуса с установленной на ней шиберной плитой 4. Подвижную часть 2 перемещают по направляющим 5 до совмещения отверстий для прохождения жидкого металла шиберных плит 4 и 3. To release molten metal from the ladle, the movable part 2 (Fig. 2) of the housing with the slide plate 4 mounted on it is moved by means of a drive. The movable part 2 is moved along the guides 5 until the holes for the passage of liquid metal through the slide plates 4 and 3 are aligned.

Применение изобретения позволяет улучшить эксплуатационные показатели шиберного затвора, повысить срок его службы и удобство в эксплуатации. Кроме этого, конструкция шиберного затвора обладает простотой, технологична и имеет низкую себестоимость. The application of the invention allows to improve the operational performance of the slide gate, to increase its service life and ease of operation. In addition, the design of the slide gate is simple, technological and has a low cost.

Предложение соответствует условию охраноспособности "промышленная применимость", поскольку его изготовление возможно при использовании существующих средств производства с применением известных технологий. The proposal meets the eligibility condition "industrial applicability", since its manufacture is possible using existing means of production using known technologies.

Claims

1. Gate valve, comprising a housing consisting of two parts - movable and stationary, with sliding gate plates located therein, guides with supporting working sections, located in the stationary part of the housing on opposite sides of the gate plate, the movable part of the housing being installed by means of rolling bearings on guides with the possibility of moving along its supporting working sections and pressing one sliding plate to another, characterized in that it is equipped with a device for regulating the position of the guides relative to about each other, mounted on the fixed part of the housing and connected with its movable part, while the supporting working sections of the rails are located at an angle to the plane of contact of the slide plates towards each other with the possibility of additional pressing one slide plate to another.

2. The slide gate according to claim 1, characterized in that the device for regulating the position of the guides is made in the form of wedge-shaped mechanisms located at least two on each rail, while the wedge element of the mechanism is made with an inclination angle β equal to 7 - 16 ^o .

3. The gate valve according to claim 1, characterized in that the angle α of inclination of the working sections of the guides is determined from the range of 15 ^o <α <45 ^o .

4. The slide gate according to claim 1, characterized in that the roller bearings are used as rolling bearings.