устройство для измерения уровня и профиля засыпи шихты в шахтной печи

Формула изобретения

1. Устройство для измерения уровня и профиля засыпи шихты в шахтной печи, содержащее корпус с раструбом, смонтированным на куполе печи, радар с антенной, расположенные в трубе, отличающееся тем, что оно снабжено отражательным элементом, при этом труба соединена с корпусом, а отражательный элемент установлен на расстоянии от антенны под углом 45° к продольной оси антенны с возможностью вращения вокруг этой оси, перпендикулярной вертикальной плоскости, проходящей через ось шахтной печи.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено расположенной в корпусе при помощи уплотнителей с возможностью вращения дополнительной трубой, в которой установлен отражательный элемент, и запорным клапаном, при этом в стенке дополнительной трубы выполнено отверстие, с возможностью перекрытия его запорным клапаном.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что к внутренним стенкам раструба корпуса по всему периметру приварены металлические ребра под углом 45° к поверхности стенок на расстоянии друг от друга, равном ширине ребра.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно предназначено для измерения уровня и профиля засыпи шихты в доменной печи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано для измерения уровня и профиля засыпи шихтовых материалов в шахтных печах, в частности в доменной печи.

Известно устройство для измерения профиля засыпи шихты в шахтных печах, содержащее горизонтальную трубу с установленной на ее конце вращающейся измерительной радарной головкой, которая периодически вводится горизонтально в рабочее пространство печи над поверхностью шихты. Привод для перемещения трубы с измерительной головкой расположен снаружи печи на платформе, которая монтируется на специальной раме (US 4858892 А, С 21 В 7/24, 22.08.1989).

Недостатком этого устройства является его сложность и громоздкость. Затраты на сооружение рамы привода достаточно высоки и соизмеримы с ценой самого устройства. Наличие сальникового уплотнения, большой высов трубы в колошниковое пространство (на современных доменных печах - более 5 метров) и то, что измерительная головка с радаром и антенной при сканировании находится в зоне высоких температур над поверхностью засыпи, делает это устройство недостаточно надежным.

Известно также устройство для измерения профиля шихты в шахтной печи, включающее в себя горизонтальную трубу с закрепленным на ее конце радаром, которая крепится внутри подкупольного пространства печи (GB 2272593 А, С 21 В 7/24).

Отсутствие наружной платформы с приводом для ввода и вывода трубы позволяет значительно снизить капитальные затраты при оснащении шахтных печей этим устройством, однако то, что данное устройство постоянно находится в подкупольном пространстве печи, заметно снижает его эксплуатационную надежность и затрудняет замену радара в случае выхода его из строя. Кроме того, конструкционные особенности устройства делают невозможным его использование совместно с роторным загрузочным устройством.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному изобретению является устройство для измерения уровня и профиля засыпи шихты в шахтной печи, содержащее радар с антенной, установленные в трубе, расположенной в корпусе, на раструбе, смонтированном на куполе печи (LU 70310 А, С 21 В 7/24, 17.10.1974).

Недостатком данного устройства является то, что антенна радара находится внутри печи, в подкупольном пространстве, что отрицательно сказывается на надежности устройства, так как налипание пыли на антенну приводит к снижению чувствительности и точности измерения устройства, а нагрев антенны может привести к выходу устройства из строя.

Технической задачей изобретения является устранение недостатков известного устройства для измерения профиля засыпи шихты, увеличение эксплуатационной надежности и упрощение технического обслуживания устройства.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что устройство для измерения уровня и профиля засыпи шихты в шахтной печи, содержащее корпус с раструбом, смонтированным на куполе печи, трубу и радар с антенной, снабжено отражательным элементом, при этом радар с антенной расположены в трубе, соединенной с корпусом, а отражательный элемент установлен на расстоянии от антенны под углом 45° к продольной оси антенны с возможностью вращения вокруг этой оси, перпендикулярной вертикальной плоскости, проходящей через ось шахтной печи.

Для повышения надежности и удобства обслуживания устройство снабжено расположенной в корпусе при помощи уплотнителей с возможностью вращения дополнительной трубой, в которой установлен отражательный элемент, и запорным клапаном, при этом в стенке дополнительной трубы выполнено отверстие, с возможностью перекрытия его запорным клапаном.

Для устранения отрицательного влияния переотраженного излучения к внутренним стенкам раструба корпуса, по всему периметру, приварены металлические ребра под углом 45° к поверхности стенок на расстоянии друг от друга, равном ширине ребра.

Вынос радара с антенной из подкупольного пространства, зоны высоких температур и повышенной запыленности, заметно повышает надежность их работы, а возможность установки радара с антенной на расстоянии от отражательного элемента еще в большей степени предохраняет их от воздействия высоких температур и пыли, создавая тем самым условия для продолжительной и стабильной работы.

Установка отражательного элемента под углом 45° к продольной оси антенны обеспечивает возможность сканирования поверхности шихты точно по радиусу, вдоль вертикальной плоскости, проходящей через ось шахтной печи. Установка отражательного элемента под любым другим углом ведет к снижению достоверности полученных результатов.

Жесткое соединение отражательного элемента с вращающейся трубой обеспечивает стабильность положения отражательного элемента относительно антенны и повышает надежность устройства.

Использование вращающейся трубы в качестве составной части запорного клапана упрощает конструкцию устройства, так как отпадает необходимость в установке отсечного клапана дополнительно, и позволяет оперативно проводить профилактические работы или замену радара и антенны.

Наличие ребер на внутренней поверхности раструба позволяет заметно сократить поток переотраженного излучения и тем самым повысить надежность получаемой информации. Угол наклона ребер и расстояние между ними определены экспериментально по оценке достоверности полученных результатов.

Ниже изобретение поясняется более подробно следующими чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид устройства; на фиг.2 представлен вариант установки устройства на куполе доменной печи.

Устройство содержит корпус 1 с раструбом 2, смонтированным на куполе печи 3, водоохлаждаемую трубу 4, радар 5 с антенной 6 и отражательный элемент 7. Радар 5 с антенной 6 расположены в водоохлаждаемой трубе 4, соединенной при помощи фланцевых соединений 8 и 9 с корпусом 1. Отражательный элемент 7 установлен на расстоянии от антенны 6 под углом 45° к продольной оси антенны 6 с возможностью вращения вокруг этой оси, перпендикулярной вертикальной плоскости, проходящей через ось шахтной печи. В корпусе 1 при помощи уплотнителей 10 установлена с возможностью вращения дополнительная труба 11, в которой установлен и закреплен при помощи штанги 12 вращающийся вместе с дополнительной трубой 11 отражательный элемент 7. В стенке дополнительной трубы 11 выполнено отверстие 13 с возможностью перекрытия его установленным в корпусе 1 запорным клапаном 14 с маховиком 15. Вращение дополнительной трубы 11 с отражательным элементом 7 осуществляется при помощи привода 16.

К внутренним стенкам раструба 2, соединенным при помощи фланцевого соединения 17 по всему периметру, под углом 45° к поверхности стенок, приварены металлические ребра 18 на расстоянии друг от друга, равном ширине ребра. Угол наклона ребер и расстояние между ними определены экспериментально по оценке достоверности полученных результатов.

Для обеспечения надежности во внутреннюю часть устройства, непосредственно перед антенной 6, через штуцер 19 под давлением, превышающим давление колошникового газа в подкупольном пространстве, подается инертный газ, что обеспечивает дополнительное охлаждение и защиту от пыли поверхности антенны 6 и отражательного элемента 7. Центральная часть корпуса выполнена в виде раструба и имеет в нижней части водяное охлаждение 15.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерения отражательный элемент 7 устанавливают в исходное положение, при котором отраженный им радиолуч направлен параллельно оси печи, вдоль внутренней стенки колошника.

После окончания загрузки шихты в печь включается устройство, при помощи электрического привода 16 начинает вращаться отражательный элемент 7, и радиолуч производит сканирование поверхности шихты по радиусу колошника, от стенки колошника до его середины. После окончания сканирования отражательный элемент 7 возвращается в исходное положение, и в печь загружается очередная порция шихты.

При необходимости проведения профилактических работ или замены радара 5 труба 11 при помощи привода 16 поворачивается в такое положение, при котором отверстие 13 устанавливается против запорного клапана 14, и при помощи вращения маховика 15 запорный клапан 14 закрывает отверстие 13, отделяя тем самым радар 5 с антенной 6 от печи.

Таким образом, использование заявленного изобретения позволяет создать современное устройство для измерения уровня и профиля засыпи шихты в шахтной печи обладающее повышенной эксплуатационной надежностью, простотой обслуживания и возможностью оперативного ремонта.