устройство для монтажа или демонтажа фурм или темпелей шахтных печей

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНТАЖА ИЛИ ДЕМОНТАЖА ФУРМ ИЛИ ТЕМПЕЛЕЙ ШАХТНЫХ ПЕЧЕЙ, содержащее гидравлический домкрат или гидравлический силовой цилиндр, установленный на подвижной раме, регулируемой в направлении оси фурмы или темпеля, консоль или кронштейн для осуществления опоры на стенку шахтной печи, зажим, содержащий два элемента, установленных с возможностью осевого перемещения относительно друг друга для захвата и удержания темпеля или фурмы, причем зажим установлен с возможностью осевого перемещения с помощью гидравлического домкрата или силового цилиндра, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит шток, поршень и полый цилиндр, причем шток жестко связан с первым подвижным элементом зажима и с поршнем, установленным с возможностью перемещения в наружном корпусе домкрата или силового цилиндра, таким образом, чтобы оказывать тянущее воздействие на первый подвижный элемент зажима, причем полый подвижный в осевом направлении цилиндр, соосный со штоком, жестко связан с одним из концов второго подвижного элемента зажима и образует с его противоположным концом второй поршень, установленный с возможностью оказывать толкающее воздействие на второй подвижный элемент зажима.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что размер поперечного сечения штока меньше, чем наименьшее проходное сечение фурмы, причем шток проходит насквозь через наружный корпус гидравлического домкрата или цилиндра и жестко связан с поршнем, герметично проходящим через задний торец наружного корпуса гидравлического домкрата или цилиндра.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что шток имеет на своем выходном конце выемку, образующую крюк для зацепления внутреннего края фурмы.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что полый цилиндр, жестко связанный с вторым элементом зажима, охватывает на некоторой части своей длины поршень, жестко связанный со штоком, таким образом, что герметично проходит через передний торец наружного корпуса гидравлического домкрата или цилиндра.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что оно снабжено вторым подвижным элементом для закрепления полого цилиндра с опорой на наружную сторону фурмы.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что рама домкрата содержит средства изменения наклона домкрата по отношению к горизонтали.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что захват зацепления темпеля с зажимом выполнен для закрепления на подающем элементе зажима и приводится в действие посредством штока.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что захват содержит три пары сходящихся лапок, имеющих возможность входить в темпель, и три крючка, соответственно вставленные между каждой из трех пар лапок под углом 120^o вокруг натяжного элемента, причем своим концом, обращенным к домкрату, крючки опираются на фланец, закрепленный на подающем элементе, причем крючки установлены с возможностью развертывания и втягивания в радиальном направлении под действием осевого перемещения штока.

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что развертывание трех крючков обеспечивается тремя выпуклыми плоскими пружинами, предусмотренными на втулке, закрепленной на штоке, при этом сокращение крючков в противодействие плоских пружин происходит с помощью кулачков, установленных на указанной втулке и соединенных с наклонными скатами на крючках под действием осевого перемещения штока.

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что каждый крючок является перемещаемым в осевом направлении между упорами, предусмотренными на соответствующих лапках.

11. Устройство по пп. 1 10, отличающееся тем, что оно снабжено пневматическим молотом, закрепленным на камере и непосредственно действующим на шток натяжного элемента.

12. Устройство по пп. 1 11, отличающееся тем, что поршень и полый цилиндр являются элементами дифференциального действия, причем поршень имеет меньший диаметр, чем полый цилиндр.

13. Устройство по пп. 1 11, отличающееся тем, что поршень и полый цилиндр являются одинаковыми и образуют три гидравлические камеры, размещенные соответственно по обе стороны и между поршнем и цилиндром.

14. Устройство по пп. 12 или 13, отличающееся тем, что домкрат имеет ограничитель амплитуды закрытия зажима.

15. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что ограничитель образован соответствующими упорами, предусмотренными соответственно на поршне и цилиндре.

16. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что указанный ограничитель образован цилиндрическим патрубком, жестко связанным с одним из поршней и проходящим за другой поршень и снабженным выступающим краем для удержания поршня.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройству для монтажа или демонтажа фурм или темпелей шахтных печей, содержащему гидравлический домкрат, установленный на подвижной раме, сконструированной для установки и в продолжении оси фурмы или темпеля для опоры на стенку печи и для воздействия на зажим, состоящий из двух телескопических элементов, соответственно перемещаемых один относительно другого в осевом направлении фурмы или темпеля для обеспечения его удерживания, причем указанный зажим является перемещаемым в осевом направлении под действием указанного домкрата.

Недостатком этого устройства является невозможность использовать его для различных типоразмеров фурм и темпелей.

Целью изобретения является создание более усовершенствованного устройства этого типа, пригодного для всех форм фурмы и темпелей.

Для достижения этой цели устройство, предложенное в изобретении, отличается тем, что гидравлическим домкратом является двухпоршневой домкрат, содержащий поршень натяжения, действующий на натяжной элемент зажима, и поршень давления, действующий на подающий элемент зажима.

Предпочтительно натяжным элементом является цилиндрический шток с сечением меньше наименьшего проходного сечения фурмы, и проходящий в осевом направлении через домкрат. Этот шток закрепляется на первом соосном канале, герметично проходящей через заднюю сторону домкрата, и содержит внутри домкрата указанный поршень натяжения.

Этот шток может иметь на своем конце со стороны печи выемку, образующую крюк для зацепления внутреннего края фурмы.

Предпочтительно подающий элемент зажима образован вторым соосным каналом вокруг указанного штока и частично вокруг первого канала, герметично проходящим через переднюю сторону домкрата, причем, этот канал содержит внутри домкрата указанный поршень давления.

Может предусматриваться цилиндрический удлинитель для закрепления на свободном конце указанного второго канала с опорой на наружную сторону фурмы.

Предпочтительно рама гидравлического домкрата содержит средства изменения наклона домкрата по отношению к горизонтали.

Для управления темпелем предусматривается захват для его зацепления с зажимом, который сконструирован с закреплением на подающем элементе зажима и с приведением в действие посредством натяжного элемента.

Предпочтительно этот захват содержит три пары лапок, которые могут входить в темпель, три крючка соответственно вставляются между каждой из трех пар лапок и равномерно распределяются под 120^о вокруг натяжного элемента. Своим концом, обращенным к домкрату, эти крючки опираются на фронтальный фланец, закрепленный на подающем элементе, а посредством их противоположного конца являются развертываемыми и втягиваемыми в радиальном направлении соответственно в сторону закрытого положения и открытого положения под действием осевого перемещения натяжного элемента.

Кроме того, предпочтительно, каждый крючок является перемещаемым в осевом направлении между упорами, предусмотренными на соответствующих лапках.

Для облегчения разблокировки как фурмы, так и темпеля, предпочтительно предусматривается пневматический молот, закрепленный на указанном первом канале и непосредственно действующий на шток натяжного элемента.

На фиг. 1 изображено устройство в положении введения для извлечения фурмы, продольный разрез; на фиг.2 то же, в горизонтальном положении; на фиг.3 то же, с приводным домкратом для зацепления фурмы; на фиг.4 разрез А-А на фиг. 3; на фиг.5 разрез Б-Б на фиг.3; на фиг.6 и 7 две последовательные фазы извлечения фурмы; на фиг.8 вертикальный разрез одного предпочтительного способа выполнения с устройством зацепления темпеля; на фиг.9 12 соответственно сечения В-В, Г-Г, Д-Д, Е-Е, Г-Г на фиг.8; на фиг.13 вид, аналогичный виду по фиг.8, на фазе высвобождения темпеля; на фиг.14-18 последовательность работы первого способа выполнения гидравлического домкрата с помощью частичных осевых разрезов, представляющих различные оперативные фазы; на фиг.19 продольный разрез первого способа выполнения гидравлического домкрата; на фиг. 20 второй способ выполнения гидравлического домкрата; на фиг.21 первый вариант первого или второго способа выполнения гидравлического домкрата; на фиг.22 второй вариант первого или второго способа выполнения гидравлического домкрата.

Первый способ выполнения устройства согласно изобретению показан на фиг. 1-7, в связи с использованием для извлечения фурмы, зажатой в темпеле, удерживаемом в свою очередь в своде стенки шахтной печи.

Устройство содержит двупоршневой гидравлический домкрат 1 для приведения в действие зажима 2 с телескопическими элементами, содержащего длинный цилиндрический шток 3 и полый цилиндр 4. Шток 3 проходит в осевом направлении через гидравлический домкрат 1, а его задний конец жестко связан с камерой 5, соосно размещенной вокруг задней части штока и герметично расположенной на задней стороне домкрата. Эта камера 5 сконструирована внутри домкрата в виде гидравлического поршня 6, действующего на шток 3. Цилиндр 4 выполнен в виде цилиндрического канала 7, соосно размещенного вокруг штока 3 и вокруг задней части камеры 5. Канал 7 герметично размещается на передней стороне домкрата и образует внутри него подающий гидравлический поршень 8. Благодаря гидравлическому домкрату можно приводить в действие два элемента зажима 2, либо раздельно один относительно другого, либо вместе.

Цилиндр 4 зажима 2 может быть продолжен цилиндрическим удлинителем 9, проходящим вокруг штока 3 и предназначенным для опоры на наружную сторону фурмы 10. Шток 3 имеет на своем свободном конце наклонную выемку 11, образующую крюк, который может размещаться вокруг внутреннего края фурмы.

Фурмы размещают для подачи горячего воздуха к нижней части печи таким образом, что их продольная ось образует с горизонталью угол порядка 5^о.

Для демонтажа фурмы 10 устройство, установленное на подвижной тележке, подается к заданной форме и получает такой наклон, что ось штока 3 оказывается в продолжении оси фурмы благодаря раме 12 (фиг.3), позволяющей изменять наклон домкрата и зажима 2. Затем устройство перемещается в направлении оси фурмы 10 для пропускания через нее штока 3, причем конец штока предпочтительно заостряется для проникновения его в фурму. Начиная от положения по фиг.1, домкрат может выпрямляться для занятия горизонтального положения, направленного по си темпеля 13 и свода 14.

В положении по фиг.2 приводится в действие домкрат, что с учетом особого расположения поршней 6 и 8 вызывает их движение в противоположном направлении. Следовательно, этот маневр домкрата вызывает продвижение поршня 6 до контакта удлинителя 9 с наружной поверхностью фурмы 10 и отвод штока 3 зажима 2 до контакта выемки 11 с внутренним краем фурмы, которая зацепляется, следовательно, поверхностью 15 выемки 11 (фиг.4). В этом случае фурма 10 удерживается между подвижными элементами зажима 2. Начиная от этого момента, начинается фаза извлечения фурмы.

Для этой цели выдерживается гидравлическое давление между двумя поршнями 6 и 8, в то время как уменьшается давление в камере сзади поршня 6 вокруг камеры 5 таким образом, что гидравлическое давление поршня 8 преобразуется в натяжение штока 3.

Для сохранения обратной связи этого усилия натяжения предпочтительно снабжать домкрат консолью 16, опирающейся на свод 14. Учитывая, что при принудительной установке на место фурмы (или темпеля) обратные связи происходят в противоположном направлении, предпочтительно выполнить консоль 16 таким образом, чтобы она также могла зацепляться со сводом.

При натяжении штока 3 сначала высвобождается фурма 10 из своего седла внутри темпеля 13 (фиг.6) и она извлекается через темпель до конца хода поршня 6 натяжения. Из этого положения фурма 10 может полностью высвобождаться при отводе тележки, на которой устанавливается устройство. При установке на место новой фурмы 10 выполняются те же операции, но в обратном порядке.

Перед установкой на место новой фурмы 10 демонтируется темпель 13, для этой цели удлинитель 9, использованный для демонтажа фурмы, заменяется захватом 17 (фиг.8 и 9), который закрепляется на свободном конце цилиндра 4, позволяя захватывать и удерживать темпель.

Кроме захвата 17, способ выполнения, показанный на фиг.8 и 9, отличается от способа выполнения по предыдущим фигурам наличием пневматического молота 18, который может закрепляться снаружи домкрата, на камере 5, а шток 3 продолжен до внутренней части молота, в который шток непосредственно приводится в действие. Молот 18 освобождает темпель 13 из его седла.

Захват 17 образован рамой, состоящей из трех пар лапок 19, закрепленных звездой на фланце 20, связанном с концом цилиндра зажима 2. Эти три пары лапок проходят в осевом направлении вокруг штока 3 и сходятся к концу штока согласно форме усеченного конуса темпеля 13. Кроме того, лапки 19 охвачены хомутом 21 для обеспечения их жесткости и для опоры на наружный край темпеля 13 (см. фиг.12).

Захват 17 содержит также и три крючка 22, предусмотренные соответственно между каждой из трех пар лапок и выполненные в форме удлиненных плоских рычагов, один из концов которых опирается на фланец 20, а противоположный конец выполнен в виде крюка 23, который в закрытом положении захвата 17 (фиг.12) зацепляется сзади внутреннего края темпеля, в этом положении темпель удерживается между хомутом 21 и тремя крюками трех зажимов 22.

Наружная часть крюков со стороны фланца 20 является относительно узкой, в то время как внутренняя часть с противоположной стороны является более утолщенной. Переход от узкой части к более широкой части каждого из крюков образован по меньшей мере одним, предпочтительно двумя косыми скатами 24 по обе стороны каждого из крюков. Кроме того, каждый из трех крюков содержит два боковых выступа 25, предназначенные для взаимодействия с упорами 26, предусмотренными на соответствующих внутренних противоположных сторонах лапок 19.

Управление крюками 22 захвата 17 выполняется с помощью полой детали, выполненной на конце штока 3 в виде цилиндрической втулки 27, жестко связанной с фланцем 28. Эта деталь удерживается на месте с помощью шпонки 29, вставленной через диаметральное отверстие штока 3 и соответствующие отверстия в две проушины 30, проходящие от фланца 28 параллельно штоку 3 в направлении его конца (см. фиг.9 и 10).

На цилиндрической втулке 27 находятся три продольные канавки 31, проходящие в наружную сторону в радиальном направлении и равномерно распределенные под 120^о вокруг втулки 27, которые соответствуют каждой из пар лапок 19. На внутренних боковых сторонах трех канавок 31 находятся кулачки 32 (см. фиг. 8), предназначенные для взаимодействия с косыми скатами 24 каждого из крюков 22. Кроме того, в каждой из трех канавок находятся плоские пружины 33, предусмотренные на втулке 27 и упругость которых имеет тенденцию к их выпуклости.

Захват 17 работает посредством развертывания или радиального сокращения внутренних концов каждого из крюков 22, причем эта операция вызвана осевым перемещением штока 3 под действием домкрата. Последний работает следующим образом. Для высвобождения темпеля 13 от закрытого положения зажима 2 и захвата 17 шток 3 перемещается вправо (по фиг.8), причем цилиндры остаются на месте. Когда шток 3 перемещается таким образом, фланец 28 освобождает сначала внутренний конец каждого из трех крюков 22, в то время, как кулачки 32 сближаются со скатами 25 крюков. С момента, когда кулачки 32 вступают в контакт со скатами 4, крюки 22, которые не крепятся к раме захвата ни в продольном, ни в радиальном направлении, также увлекаются вправо до остановки выступов 25 на крюках упорами 26 на шапках. Это осевое перемещение крюков 23 достаточно для их вывода в осевом направлении из внутренней стороны темпеля 13. Как показано на фиг.9, это вызывает радиальное сокращение каждого из крюков 22 в противодействие плоских пружин 33, которые сплющиваются и уступают усилию кулачков 32 на наклонных скатах 24. Когда крюки 22 полностью сокращены и занимают положение по фиг.9, зажим 2 и захват 17 могут извлекаться в осевом направлении через темпель 13 с первоначальным перемещением цилиндра 4 под действием домкрата влево, а затем домкрата с зажимом 2.

Демонтаж темпеля включает такие же последовательности операций, что и установка темпеля на место, но в обратном порядке. Поршень 6 герметично скользит внутри домкрата, в котором он определяет две кольцевые камеры 34 и 35, каждая из которых соединена с трубопроводами 36 и 37 соответственно гидравлической жидкости. Эти трубопроводы обозначены буквой Р, когда трубопровод подключен к гидравлическому насосу и буквой Т, когда он подключен к резервуару, т. е. когда он не находится под давлением. Поршень 8 перемещается в камере 35. В противоположность поршню 6 поршень 8 имеет сечение меньше сечения камеры 35 и в ней герметично скользит камере 5.

Для демонтажа темпеля 13 устройство приводится в положение по фиг.9, при этом зажим 2 находится в открытом положении, т.е. сокращены крюки 22. Проникновение зажима 2 через темпель 13 осуществляется под действием гидравлического домкрата. Для этой цели в камере 34 создается давление трубопроводом Р в то время, как в камере 35 создается разгерметизация через трубопровод Т. Следовательно, поршень выталкивается вправо, увлекая поршень 8, что означает, что оба элемента вместе подаются вправо (по фиг.9), но их взаимное положение не изменяется.

В этом положении гидравлическое подключение камеры 35 переключается на давление Р. Следовательно, давление гидравлической жидкости является одинаковым в обеих камерах 34 и 35, что означает, что на поршень 6 действует с каждой стороны одинаковое давление. Однако, учитывая, что его поверхность в камере 35 больше поверхности, на которую действует давление камеры 34, этот поршень подвергается воздействию дифференциального усилия, которое смещает его влево. Сам поршень 8 подвергается по тем же самым причинам, т.е. так как его левая поверхность больше правой поверхности, воздействию дифференциального усилия вправо, но, учитывая, что захват 17 смещен хомутом 21 на темпеле 13, а цилиндр 4 зажима 2 не может перемещаться в этом направлении, поршень 8 остается на месте, несмотря на воздействующее на него дифференциальное усилие.

Перемещение поршня 6 вызывает натяжение штока 3, который вследствие этого перемещается влево. Это движение вызывает выведение кулачков 32 на наклонных скатов 24 крюков 22 для их высвобождения под действием плоских пружин 33. Упругая деформация этих пружин продолжение движения штока 3 вызывают скольжение крюков 22 влево под действием фланца 28 до положения, в котором темпель 13 зацепляется между крюками 22 с одной стороны и хомутом 21 с другой стороны.

С этого момента можно приводить в действие молот 18 для высвобождения темпеля 13 из его седла на своде 14. Одновременно разгерметизируют камеру 34, переключая трубопровод 36 на режим Т.

В этом случае поршень 6 подвергается воздействию полного давления камеры 35 таким образом, что он выталкивается влево. Это означает, что темпель 13 извлекается из свода 14 под действием натяжения штока и фланца. Поршень 8 следует за поршнем 6 под действием натяжения, оказываемого штоком 3 на зажим 2, несмотря на то, что на него воздействует зажим закрытым. В ходе этой фазы извлечения домкрат удерживается в опоре на свод благодаря консоли 16.

На фиг. 18 показана работа домкрата 1 при установке на место фурмы или темпеля, зажатого в закрытом зажиме 2. Для этого в камере 34 создается гидравлическое давление путем подсоединения трубопровода 36 в режиме Р с целью выталкивания поршня 6, а также штока 3 вправо.

В ходе этой фазы движения невозможно подсоединить камеру 35 к режиму Т, так как нужно, чтобы поршень 8 получал определенное давление вправо с тем, чтобы зажим оставался закрытым. Также невозможно подсоединить камеру 35 к режиму Р, так как нужно, чтобы поршень 6 мог выталкиваться вправо. Компромисс заключается в выдерживании в камере 35 промежуточного давления, подавая в трубопровод 37 давление, эквивалентное части давления Р, например, одной трети от Р.

На фиг.19-22 показаны различные способы выполнения гидравлического домкрата, предназначенного управлять зажимом. На каждой их этих фигур показана верхняя часть домкрата в положении закрытия зажима в нижнее положение, в положении открытия зажима. На фиг. 19 воспроизводится домкрат, описанный ранее, причем единственное отличие заключается в замене нумерации трубопроводом 36 и 37 соответственно, на обозначения позициями А и В. На этом чертеже верхняя часть домкрата выше продольной оси соответствует положению, показанному на фиг.14, в то время как нижняя часть, ниже продольной оси положению по фиг.13.

На фиг. 20 показан второй способ выполнения домкрата, основное отличие которого заключается в том, что оба поршня 6 и 8 имеют одинаковый диаметр и герметично направляются в цилиндре домкрата. Следовательно, эти два поршня 6 и 8 могут в зависимости от их положения определять между собой третью камеру 38, которая подсоединяется к гидравлической схеме посредством третьего трубопровода С. Закрытие зажима 2 выполняется путем подачи давления в камеру 38, регулируя С на Р и соединяя внешние камеры А и В с резервуаром. Закрытый таким образом зажим может входить вместе с темпелем или фурмой в свод 14, подключая А на Р, или выходить из свода, подключая В на Р. Открытие зажима 2 выполняется путем разгерметизации камеры 38 на Т резервуара путем подсоединения коммуникаций А и В к гидравлическому давлению Р. В этом случае открытый зажим может перемещаться по одну сторону или по другую в зависимости от подключения А или В на давление Т резервуара. В этом способе выполнения на поршни 6 и 8 больше не действует дифференциальное давление и таким образом для приведения их в движение можно удовлетвориться более низкими гидравлическими давлениями. Кроме того, преимуществом этого способа выполнения является увеличение возможностей управления и более легкий контроль.

В таблице показана работа домкратов по фиг.19 и 20 для возможных движений с указанием подключения соединений А, В или С либо на гидравлическое давление Р, либо на давление Т резервуара.

На фиг.21 и 22 показаны два варианта способа выполнения по фиг.20, каждый раз с ограничением амплитуды закрытия зажима. Это означает, что зажим не может закрываться после определенного предела, в частности во избежание аварий, когда в зажиме нет фурмы или темпеля.

В варианте по фиг.21 ограничитель движения закрытия зажима 2 образован камерой 5 и каналом 7, которые соответственно жестко связаны с поршнями 6 и 8, как показано на фиг.1, конец камеры 5 со стороны зажима 2 имеет выступающий край 34, который перемещается в соответствующем внутреннем расширении канала 7. Следовательно, движение закрытия зажима 2 останавливается, когда внутренний край выступа 39 останавливается соответствующим краем расширения канала 7, т.е. исчезает резерв движения.

В варианте по фиг. 22 ограничитель движения образован поршнями 6 и 8. Согласно этому варианту один из поршней, в данном случае поршень 6, имеет диаметр меньше внутреннего диаметра гидравлического цилиндра, в то время как другой поршень, в данном случае поршень 8, расположен в направлении поршня 6 патрубком 40, который проходит через кольцевое пространство между поршнем 6 и внутренней стенкой цилиндра домкрата и который за поршнем 6 заканчивается радиальным краем, образующим круглое отверстие с диаметром меньше наружного диаметра поршня таким образом, что последний останавливается в своем движении закрытия зажима 2 этим краем.