PL180501B1 - Urzadzenie do rozprowadzania materialów sypkich, zwlaszcza przy zaladunku pieców szybowych PL PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do rozprowadzania mate- rialów sypkich, zwlaszcza przy zaladunku pie- ców szybowych, zawierajace rynne zasypowa doprowadzajaca material sypki, rotor napedowy z zasadniczo pionowa osia obrotu, przy czym rynna zsypowa podwieszona jest obrotowo do ro- tora napedowego i posiada zasadniczo pozioma os obrotu, oraz rotor kierujacy o osi obrotu zasad- niczo wspólosiowej z rotorem napedowym, zna- mienne tym, ze posiada pierscien obrotowy (38), który polaczony jest z rynna zsypowa (10) za po- moca pierwszej pary czolowych czopów (34, 34') diametralnie przeciwleglych wzgledem siebie w stosunku do osi obrotu (33) rynny zsypowej (10) oraz element prowadzacy osadzony na rotorze kierujacym (40) i stykajacy sie z pierscieniem ob- rotowym (38) nie mniej niz w trzech punktach polozonych w nachylonej plaszczyznie, która tworzy kata z pozioma plaszczyzna odniesienia. F ig. 1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do rozprowadzania materiałów sypkich, zwłaszcza przy załadunku pieców szybowych, mające obrotową rynnę zsypową o zmiennym kącie nachylenia. Wynalazek dotyczy zwłaszcza urządzenia do rozprowadzania materiałów sypkich, zawierającego koryto zasypowe dla materiałów sypkich, rotor napędowy o zasadniczo pionowej osi obrotu, gdzie rynna zsypowa podwieszona jest obrotowo do rotora napędowego tak, że może obracać się dokoła zasadniczo poziomej osi obrotu oraz rotor kierujący o osi obrotu zasadniczo współosiowej z rotorem napędowym.

Takie urządzenia do rozprowadzania materiałów sypkich stosowane są, na przykład, w urządzeniach załadowczych pieców szybowych, zwłaszcza wielkch pieców. Rynna zsypowa stosowana jest w takich przypadkach do rozprowadzania materiału wsadowego po powierzchni wsadu wewnątrz pieca szybowego.

W opisanym urządzeniu rotor napędowy zasadniczo ogranicza obrót rynny zsypowej dokoła osi pionowej, zaś rotor kierujący współdziała z rynną zsypową w taki sposób, ze określa jej kąt nachylenia względem pionu. W tym celu rotor kierujący połączony jest z rynną zsypową za pomocą mechanizmu obrotowego przekształcającego zmiany przesunięcia kątowego pomiędzy dwoma rotorami na zmiany kąta nachylenia rynny zsypowej w jej pionowej płaszczyźnie obrotu.

W znanych rozwiązaniach zaproponowano różne odmiany wykonania tego mechanizmu obrotowego, który wywołuje moment konieczny do obrotu rynny zsypowej dokoła jej poziomej osi obrotu, i który przekazuje ten moment na tę rynnę.

Opis patentowy US-A-3,766,868 ujawnia urządzenie, typu opisanego we wstępie, w którym pręt umieszczony w płaszczyźnie obrotu rynny zsypowej połączony jest przegubowo jednym końcem z tylną powierzchnią rynny zsypowej. Drugi koniec tego pręta prowadzony jest w sinusoidalnej ścieżce prowadzącej w drugim rotorze.

Opis patentowy US-A-3,814,403 ujawnia urządzenie, typu opisanego we wstępie, w którym rotor kierujący tworzy pierścień zębaty współosiowy z pionową osią obrotu. Ten pierścień zębaty napędza, poprzez pierwsze koło zębate, ślimak, który działa poprzez drugie koło zębate na wałek zębaty. Ten ostatni zamocowany jest poprzecznie na łożysku wiszącym rynny zsypowej.

Opis patentowy US-A-4,368,813 przedstawia urządzenie, typu opisanego we wstępnie, w którym rotor zawiera również pierścień zębaty współosiowy z pionową osią obrotu rynny zsypowej. Ten pierścień zębaty współpracuje z wejściowym kołem zębatym, o pionowej osi obrotu, łączącego pręta i mechanizmu korbowego podtrzymywanego przez rotor napędowy. Łączący pręt tego mechanizmu zawarty jest w płaszczyźnie obrotu rynny zsypowej i połączony jest przegubowo swoim swobodnym końcem z tylną powierzchnią rynny zsypowej.

Opis patentowy US-A-4,941,792 podaje dwa przykłady wykonania urządzenia typu opisanego we wstępie. W pierwszym wykonaniu użyta jest dźwignia obrotowa podparta przez rotor napędowy tak, że może obracać się w płaszczyźnie obrotu rynny zsypowej. Ta obrotowa dźwignia połączona jest poprzez pręt z kulowym przegubem z rotorem kierującym. Rynna zasypowa zawiera dwa poprzeczne łożyska wiszące, każde wyposażone w wahacz, a rozwidlony pręt (strzemię) łączy pręt obrotowy z dwoma wahaczami rynny zsypowej. W drugim przykładzie wykonania, rotor kierujący podtrzymuje zębaty pierścieniowy segment, który współpracuje z wałkiem zębatym połączonym z poprzecznym łożyskiem wiszącym rynny zsypowej.

Opis patentowy US-A-5,002,806 ujawnia urządzenie, typu opisanego we wstępie, w którym rotor kierujący połączony jest z wahaczem, który połączony jest z poprzecznym łożyskiem wiszącym rynny zsypowej za pomocą pręta z przegubami kulowymi.

Opis patentowy US-A-5,022,806 przedstawia urządzenie, typu opisanego we wstępie, w którym rynna zsypowa zawiera poprzeczne ramię, które ślizga się w kanale prowadzącym za pomocą przegubowej stopy po tym ramieniu. Ten kanał prowadzący określony jest przez zakrzywiony element podtrzymywany przez rotor kierujący. Środek krzywizny zakrzywionego elementu, wyznaczającego prowadzący kanał, usytuowany jest w punkcie przecięcia osi obrotu i osi obrotu rynny zsypowej.

180 501

Ważnym do odnotowania jest fakt, że moment, który ma być przeniesiony na rynnę zsypową, w celu obrócenia jej dokoła poziomej osi obrotu, może stać się bardzo duży, zwłaszcza jeśli rynna zsypowa na bardzo masywną konstrukcję (jak to jest w przypadku, na przykład, wielkich pieców) i/lub jeżeli amplituda obrotu jest duża. W wyniku tego muszą być przeniesione duże siły przez mechanizm obrotu, łączący rotor kierujący z rynną zsypową.

Celem niniejszego wynalazkujest rozwiązanie poprawiające przeniesienie sił pomiędzy rotorem kierującym i rynnązsypową w urządzeniu typu podanego na wstępie niniejszego opisu.

Zgodnie z wynalazkiem, urządzenie do rozprowadzania materiałów sypkich, zwłaszcza przy załadunku pieców szybowych, zawierające rynnę zasypową doprowadzającą materiał sypki, rotor napędowy z zasadniczo pionową osią obrotu, w którym to urządzeniu rynna zsypowa podwieszona jest obrotowo do rotora napędowego i posiada zasadniczo poziomą oś obrotu, oraz rotor kierujący o osi obrotu zasadniczo współosiowej z rotorem napędowym charakteryzuje się tym, że posiada pierścień obrotowy, który połączony jest z rynną zsypową za pomocą pierwszej pary czołowych czopów diametralnie przeciwległych względem siebie w stosunku do osi obrotu rynny zsypowej oraz element prowadzący osadzony na rotorze kierującym i stykający się z pierścieniem obrotowym nie mniej niż w trzech punktach położonych w nachylonej płaszczyźnie, która tworzy kąt a z poziomą płaszczyzną odniesienia.

Korzystnie, elementem prowadzącym jest łożysko wiszące, o dużej średnicy, zawierające pierścień wewnętrzny i pierścień zewnętrzny, które połączone są obrotowo w nachylonej płaszczyźnie tworząc kąt a z poziomą płaszczyzną odniesienia, przy czym na pierścieniu wewnętrznym łożyska wiszącego osadzony jest pierścień obrotowy rynny zsypowej, zaś pierścień zewnętrzny tego łożyska połączony jest poprzez wspornik oporowy z rotorem kierującym.

Rynna zsypowa urządzenia zawiera płytę nośną, która posiada centralny otwór, a płyta nośna połączona jest z pierścieniem obrotowym za pomocą pierwszej pary czołowych czopów, zaś z rotorem napędowym za pomocą drugiej pary czołowych czopów .

Korzystnie, rotor napędowy oraz rotor kierujący zawieszone są w zewnętrznej obudowie, a koryto zasypowe osadzone jest szczelnie w zewnętrznej obudowie i przechodzi osiowo przez rotor napędowy i rotor kierujący oraz przez centralny otwór w płycie nośnej.

Na pierścieniu obrotowym osadzony jest płaszcz izolacyjny, który jest cylindryczny i współosiowy z osią obrotu, a obszar pierścieniowy zewnętrznej obudowy i płaszcz izolacyjny oddzielone są wąską pierścieniową szczeliną powietrzną.

Koryto zasypowe wyposażone jest w kołnierz kulisty, który oddzielony jest, od obrzeża centralnego otworu płyty nośnej wąską pierścieniową szczeliną powietrzną.

Pierścień obrotowy posiada środkowy otwór, a płyta nośna jest tarczą ograniczoną przez pierścień kulisty, który oddzielony jest od obrzeża centralnego otworu pierścienia obrotowego wąską pierścieniową szczeliną powietrzną.

Zewnętrzna obudowa połączona jest przewodem ze źródłem gazu.

Korzystnie, rynna zsypowa tworzy z osią obrotu pierścienia obrotowego kąt β = 90° - a.

Zaletą przedstawionego rozwiązania jest to, że kiedy dwa rotory obracają się względem siebie, element prowadzący zmusza pierścień obrotowy, który wyposażony jest w zawieszenie typu Cardana, do ruchu ściśle w nachylonej płaszczyźnie obrotu, wyznaczonej w układzie współrzędnych związanym z rotorem kierującym. Element prowadzący narzuca w ten sposób osi zawieszenia pierścienia obrotowego nachylenie zmieniające się pomiędzy - a i + cc w układzie współrzędnych związanych z rotorem napędowym, co powoduje zmiany kąta nachylenia rynny zsypowej w jej płaszczyźnie obrotu. Należy w szczególności zaznaczyć, że przez postępowe zwiększenie przesunięcia kątowego pomiędzy dwoma rotorami od 0° do 360°, zaproponowane urządzenie powoduje obrót rynny zsypowej mający amplitudę kątową 2α w jej płaszczyźnie obrotu, przed powrotem tej rynny do jej początkowego położenia.

Na pierwszym miejscu należy dostrzec, że środki użyte do zrealizowania tego obrotu rynny zsypowej w jej płaszczyźnie obrotu z amplitudą 2α i okresem 360° są w swoich założeniach bardzo proste.

180 501

Z punktu widzenia przeniesienia sił, należy po pierwsze odnotować, że rynna zsypowa wywołuje moment dokoła swej osi obrotu. Moment ten, będący „momentem obrotowym” rynny zsypowej, jest proporcjonalny do ciężaru rynny i do odległości, w poziomie, dzielącej jej środek ciężkości od pionowej płaszczyzny zawierającej jej oś obrotu. Odległość ta jest oczywiście funkcją kąta nachylenia rynny zsypowej w jej płaszczyźnie obrotu.

Moment obrotowy rynny zsypowej powinien być całkowicie przejęty przez rotor kierujący. W tym celu, element prowadzący rotora kierującego wyznacza w nachylonej płaszczyźnie obrotu co najmniej trzy punkty styku z pierścieniem obrotowym. W tych punktach styku następuje reakcja, która skierowana jest przeciwnie do momentu obrotowego rynny zsypowej.

Pierścień obrotowy stanowi prostą ale pomysłową część składową dla optymalnego przejęcia, dokoła rynny zsypowej, reakcji elementu prowadzącego i w ten sposób dla przeciwstawienia momentu reakcji momentowi obrotowemu rynny zsypowej. W związku z tym, należy zdać sobie sprawę, że ilość punktów styku pierścienia obrotowego z rynną zsypową może być większa' niż trzy, i oczywiście te punkty styku mogąbyć również powierzchniami styku. Ponadto, rozmieszczenie punktów styku dokoła rynny zsypowej może być przypadkowe, tak długo jak długo zadawalające jest połączenie kinetyczne w odniesieniu do nachylonej płaszczyzny obrotu.

Pierścień obrotowy wyznacza idealną powierzchnię rozdziału pomiędzy rynną zsypową z jednej strony, i rotorem kierującym, z drugiej strony, dla przeniesienia wymienionego momentu obrotowego na rynnę zsypową z rotora kierującego.

Jeśli chodzi o przeniesienie sił, to należy również odnotować, że pierścień obrotowy, w urządzeniu według wynalazku, daje w efekcie długie ramię dźwigni przy przejmowaniu momentu obrotowego rynny zsypowej. Naturalnie ma to korzystny wpływ na wielkość sił, które będą przenoszone w urządzeniu.

Jednocześnie należy szczególnie podkreślić, że element prowadzący może, na przykład, obejmować izolowane podpory rozmieszczone dokoła obwodu rotora kierującego. Takie podpory współpracują wtedy z powierzchnią nośną pierścienia obrotowego tak, że wyznaczają one wspomnianą nachyloną płaszczyznę obrotu w odniesieniu do ramy połączonej z tym rotorem. Takie izolowane podpory zawierają na przykład, poduszki lub podpory płytowe.

Element prowadzący może jednak także obejmować powierzchnie nośne, które współpracująz izolowanymi podporami (takimi jak, na przykład, poduszki lub płyty) z odpowiadającymi powierzchniami nośnymi pierścienia obrotowego.

Należy również odnotować, że element prowadzący rotora kierującego i związane z nim punkty styku z pierścieniem obrotowym korzystnie skonstruowane są w taki sposób, że przenoszą siły w kierunku prostopadłym do nachylonej płaszczyzny obrotu w dwóch przeciwnych kierunkach. Tak jest, na przykład, gdy dwie powierzchnie nośne położone są w taki sposób, że wyznaczają rowek prowadzący dla tych elementów w obrocie względnym w tym rowku.

W korzystnym przykładzie wynalazku, element prowadzący może być łożyskiem wiszącym o dużej średnicy. Łożysko takie posiada dwa pierścienie, które mogą obracać się względem siebie mając jednocześnie możliwość przenoszenia sił osiowych w dwóch kierunkach oraz momentów. Pierścień wewnętrzny tego łożyska połączony jest z pierścieniem obrotowym rynny zsypowej, a jego pierścień zewnętrzny połączony jest z rotorem kierującym w taki sposób, że określa kątadla nachylonej płaszczyzny obrotu pierścienia obrotowego.

Zastosowanie wiszącego łożyska o dużej średnicy mającego dwa pierścienie zapewnia prawie optymalne rozłożenie sił przenoszących pomiędzy rotorem kierującym i pierścieniem obrotowym, gwarantując minimalne tarcie i zużywanie się tych elementów. Dodatkowo, należy zauważyć, że obracające się elementy, umieszczone pomiędzy dwoma pierścieniami łożyska, mogąbyć połączone z dużą liczbą podpór, które są rozmieszczone obwodowo dokoła rynny z dużą liczbą podpór, które są rozmieszczone obwodowo dokoła rynny zsypowej i wszystkie aktywnie przyczyniają się do przenoszenia w dwóch kierunkach sił prostopadłych do nachylonej płaszczyzny obrotu tak, że wszystkie elementy łożyska uczestniczą w przejęciu powstałego momentu obrotowego rynny zsypowej. Inna korzyść z niniejszego wykonania wynika z faktu,

180 501 że łożysko może być znacznie łatwiej zabezpieczone przed zabrudzeniem pyłem lub dymem niż izolowane poduszki lub płyty i związane z nimi powierzchnie nośne.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest i to, że rynna zsypowa jest przymocowana w sposób sztywny, ale demontowalny, do płyty nośnej mającej centralny otwór dla przejścia materiału, który ma być rozprowadzony za pomocą tej rynny. Płyta nośna połączona jest wówczas z pierścieniem obrotowym za pomocą pierwszej pary czołowych czopów tworzących oś obrotu pierścienia obrotowego, a z rotorem napędowym za pomocą drugiej pary czołowych czopów tworzących oś obrotu rynny zsypowej. Takie rozwiązanie stanowi prosty sposób zawieszenia rynny zsypowej, które pozwała na doskonałe przenoszenie momentu obrotowego z pierścienia obrotowego na rynnę zsypową. Dodatkowo, płyta nośna tworzy rodzaj pierścieniowego ekranu zabezpieczającego w miejscu powyżej rynny zsypowej, a rynna zsypowa może być zdemontowana bez konieczności demontażu jej zawieszenia i zawieszenia pierścienia obrotowego.

Zaletą rozwiązania jest także to, że zarówno rotor napędowy jak i rotor kierujący zawieszone są w zewnętrznej obudowie, która może być zamontowana szczelnie w zamkniętej przestrzeni, na przykład, w piecu szybowym. Wówczas kanał zasilający, przez który przedostaje się materiał, osadzony jest szczelnie w zewnętrznej obudowie i przechodzi osiowo przez rotor napędowy i rotor kierujący oraz centralny otwór w płycie nośnej rynny zsypowej.

Z kolei zastosowanie płaszcza izolacyjnego rozwiązuje problem przenikania pyłu, dymu i gorących gazów do zewnętrznej obudowy urządzenia, natomiast dla zapewnienia jeszcze większego zabezpieczenia urządzenia przed wpływem wymienionych i innych szkodliwych czynników koryto zasypowe zaopatrzone jest w kulisty kołnierz, a płyta nośna zakończona jest pierścieniem kulistym, które to działania ochronne przynoszą jeszcze lepszy skutek jeśli do wnętrza zewnętrznej obudowy urządzenia doprowadzony jest przewód połączony ze źródłem gazu.

Na koniec opisanych zalet rozwiązania według wynalazku należy zauważyć, że jeśli rynna zsypowa tworzy z osią obrotu pierścienia obrotowego kąt β= 90° - ot, to rynna ta może obracać się pomiędzy położeniem, w którym zajmuje pozycję pionową a maksymalnym kątem nachylenia 2α w stosunku do pionu.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny przez urządzenie do rozprowadzania materiałów sypkich według wynalazku, a fig. 2 do 4 przedstawiają urządzenie z fig. 1 przy różnych położeniach nachylenia rynny zsypowej.

Figura 1 przedstawia urządzenie do rozprowadzania materiałów sypkich, według wynalazku, w przekroju poprzecznym. W opisanym poniżej przykładzie wykonania, podanym wyłącznie jako ilustracja, jestto urządzenie do załadunku pieców szybowych, zwłaszcza wielkich pieców.

Urządzenie to zawiera rynnę zsypową 10, która może obracać się dokoła zasadniczo pionowej osi obrotu 12, i której nachylenie może ulegać zmianie podczas obrotu. Tak więc, kąt nachylenia Θ rynny zsypowej 10 względem pionu może zmieniać się podczas obrotu tej rynny dokoła osi obrotu 12.

Odnośnikiem 14 oznaczono koryto zsypowe, do którego wsypuje się materiały sypkie w celu rozprowadzenia ich przez rynnę zsypową 10. Koryto zasypowe 14 podparte jest przez zewnętrzną obudowę 16. W podanym przykładzie wykonania zewnętrzna obudowa 16 osadzona jest szczelnie na piecu szybowym, a koryto zasypowe 14 połączone jest szczelnie z lejem samowyładowczym spełniającym funkcją dozownika wsadu w miejscu znajdującym się powyżej urządzenia rozprowadzającego lub zasypowego (piec szybowy i lej samowyładowczy nie zostały przedstawione na rysunku). Materiał wsadowy wydostający się z leja samowyładowczego przepływa następnie przez koryto zasypowe 14, spada do rynny zsypowej 10 i kierowany jest przez tę rynnę w kierunku powierzchni wsadu w piecu szybowym. Punkt uderzenia materiału wsadowego o powierzchnię wsadu zmienia się w wyniku obracania rynny zsypowej 10 dokoła osi obrotu 12 i/lub przez zmianę jej kata nachylenia Θ.

Dla umożliwienia obrotu rynny zasypowej 10 dokoła osi obrotu 12, jest ona zawieszona na rotorze napędowym 18, który tworzy rodzaj obrotowej klatki zawieszonej za pomocąpierwszego

180 501 łożyska wiszącego 20 w zewnętrznej obudowie 16. Jak można zauważyć, pierwsze łożysko wiszące 20, mające dużąśrednicę, jest łożyskiem otaczającym koryto zasypowe 14. Pierścień zębaty 22, który połączonyjest z rotorem napędowym 18 i jest współosiowy z osią obrotu 12, napędzany jest przez koło zębate 24. Koło zębate 24 umożliwia nadanie rotorowi napędowemu 18 ruchu obrotowego z prędkością kątowąΩ1 dokoła osi obrotu 12. Należy odnotować, że rotor napędowy 18 otacza koryto zasypowe 14 i wyposażony jest w swej dolnej części w dwa wsporniki wiszące 28 i 28', dla podtrzymywania rynny zsypowej 10.

Korzystnie, rynna zsypowa 10, zamocowana jest sztywno, ale w sposób łatwy do demontażu, na płycie nośnej 30 mającej centralny otwór 32 dla przejścia koryta zasypowego 14. Ta płyta nośna 30 połączona jest z wspornikami wiszącymi 28, 28' za pomocą drugiej pary czołowych czopów 32' i 32 w taki sposób, że wyznaczająone oś obrotu 33 rynny zasypowej 10. Korzystnie oś obrotu 33 jest osiąpoziomą, i dlatego jest ona prostopadła do osi obrotu 12. Na fig. 1 oś obrotu 33 jest prostopadła do płaszczyzny rysunku.

Pierścień obrotowy 38, który powoduje obrót rynny zsypowej 10, jest mechanicznie połączony z płytą nośną 30 za pomocą pierwszej pary łożysk lub czołowych czopów 34 i 34'. Czołowe czopy 34 i 34' usytuowane są w płaszczyźnie obrotu rynny zsypowej 10 w dwóch punktach diametralnie przciwległych względem siebie w stosunku do osi obrotu 33 rynny zsypowej 10. Wyznaczająone oś obrotu 36 pierścienia obrotowego 38, którajeśt prostopadła do i współpłaszczyznowa z osią obrotu 3 3 rynny zsypowej 10, i która tworzy z rynną zsypową 10 kąt β w płaszczyźnie obrotu tej ostatniej. Należy zaznaczyć, że pierścień obrotowy 38 może: (1) obracać się dokoła osi obrotu 36; (2) obracać się dokoła osi obrotu 33; (3) obracać się dokoła osi obrotu 12. Innymi słowy, pierścień obrotowy 38 wyposażony jest w zawieszenie typu Cardana przy ruchu obrotowym dokoła osi obrotu 12. Jednak, jak będzie to wykazane poniżej, niektóre z tych ruchów ograniczone są przez elementy prowadzące podparte przez rotor kierujący 40.

Rotor kierujący 40 zawieszony jest i napędzany w sposób podobny do tego opisanego w odniesieniu rotora napędowego 18. Rotor kierujący 40 faktycznie zawiera drugie łożysko wiszące 42, o dużej średnicy i pierścień zębaty 44. Pierścień zębaty 44 napędzany jest przez koło zębate 46 tak, aby nadać rotorowi kierującemu 40 ruch obrotowy z prędkością Ω2, dokoła osi obrotu 12. Należy odnotować, że prędkości kątowe Ω1 i Ω2 korzystnie mogą być zmieniane niezależnie od siebie.

Rotor kierujący 40 zawieszony jest na łożysku wiszącym 42 i otacza rotor napędowy 18. Wyposażony jest on, w nachylonej płaszczyźnie tworzącej kątaz poziomąpłaszczyznąodniesiema, w pierścieniowy wspornik oporowy 50. Należy zauważyć na fig. 1, że nachylona płaszczyzna jest prostopadła do płaszczyzny rysunku.

Trzecie, o dużej średnicy, łożysko wiszące 52 zamontowane jest jednym ze swych dwóch pierścieni, na przykład, pierścieniem zewnętrznym na wsporniku oporowym 50. Pierścień wewnętrzny łożyska wiszącego 52 przymocowany jest z kolei do pierścienia obrotowego 38. Należy podkreślić, że dwa pierścienie łożyska wiszącego 52 mogą obracać się względem siebie i przenosić w obu kierunkach dostatecznie duże siły osiowe i momenty wychylenia. W ten sposób łożysko wiszące 52 prowadzi pierścień obrotowy 3 8 w płaszczyźnie obrotu, która tworzy kąt a z poziomą płaszczyzną odniesienia. W urządzeniu przedstawionym na fig. 1, ten kąt a wynosi około 25°.

Przed podaniem innych szczegółów konstrukcji urządzenia z fig. 1 opisane będzie najpierw jego działanie w nawiązaniu do fig 2 do 4.

Figura 2 jest ogólnie taka sama jak fig. 1. Jak pokazano, rynna zsypowa 10 tworzy z osiąobrotu 12 kątOwynoszący około 50°. Dla przedstawionego urządzenia jest to maksymalny kąt nachylenia. Ten kąt nachylenia Θ rynny zsypowej 10 będzie tak długo pozostawał stały jak długo rotor napędowy 18 i rotor kierujący 40 obracają się z tą sama prędkością to znaczy dopóki nie wystąpi przesunięcie kątowe pomiędzy tymi rotorami.

Z drugiej strony, w celu zredukowania kąta nachyleni a Θ rynny zsypowej 10, wystarczające jest spowodowanie przesunięcia kątowego pomiędzy rotorem napędowym 18 i rotorem kierującym 40. Na fig. 3, w porównaniu z fig. 2, to przesunięcie kątowe wynosi 90°. Można zaobser

180 501 wować, że kąt Θ wyniesie wtedy 25°. Faktycznie oś obrotu 36 pierścienia obrotowego 38 jest w takim przypadku pozioma, co oznacza, że kąt Θ = 90° - β.

Dla dalszego zredukowania kąta nachylenia Θ, konieczne jest dalsze zwiększenie przesunięcia kątowego pomiędzy rotorem napędowym 18 i rotorem kierującym 40. Na fig. 4 to przesunięcie kątowe w porównaniu z położeniem pokazanym na fig. 1 wynosi 180°. Łatwo dostrzec, że kątOwynosi 0°, co oznacza, że rynna zsypowa 10 usytuowanajestpionowo. Należy zauważyć, że ta pionowa pozycja uzyskana jest przez wybranie kąta β takiego, że β = 90° - a. Należy także odnotować, że kąt określony jest w taki sposób, że a=0_max/2, gdzie 0_max jest żądaną amplitudą obrotu rynny zsypowej. W szczególnym przypadku, gdy β = 90° - a, ta amplituda maksymalnego obrotu jest oczywiście również maksymalnym nachyleniem rynny zsypowej w stosunku do osi obrotu 12.

Przez zwiększenie przesunięcia kątowego pomiędzy dwoma rotorami do wartości większej niż 180°, kąt nachylenia θ rynny zsypowej 10 zwiększy się ponownie. Dla przesunięcia kątowego wynoszącego 270° rynna zsypowa 10 zajmuje położenie pokazane na fig. 3, a dla przesunięcia kątowego 360° rynna zsypowa 10 zajmuje położenie pokazane na fig. 2.

Odbywa się to następująco, jeżeli rotor napędowy 18 jest zatrzymany, a rotor kierujący 40 jest obracany, rynna zsypowa 10 obraca się w swej płaszczyźnie obrotu (nie obracając się) o kąt 2α z częstotliwościąΩ2/60, gdzie Ω2 jest prędkością obrotową w obrotach na minutę rotora kierującego 40. Podobnie, jeżeli rotor kierujący 40 jest zatrzymany, a rotor napędowy 18 wykonuje obrót, rynna zsypowa 10 obraca się w płaszczyźnie obrotu (tym razem obracając się z rotorem napędowym 18) o kąt 2α z częstotliwością Ω1/60, gdzie Ω1 jest prędkością obrotową w obrotach na minutę rotora kierującego 40. Jeżeli oba rotory obracają się z tą samą prędkością, to jest jeżeli Ω1 = Ω2, to kąt nachylenia rynny zsypowej 10 nie ulega zmianie. Jeśli jednak różnica prędkości narzucona jest obu rotorom, to powoduje się zmianę przesunięcia kątowego między tymi rotorami, co powoduje zmianę kąta 0 nachylenia rynny zsypowej 10.

Jeżeli różnica pomiędzy prędkościami obrotowymi Ω1 i Ω2 ma zawsze taki sam znak (to jest plus albo minus), to przesunięcie kątowe pomiędzy rotorem napędowym 18 i rotorem kierującym 40 regularnie ulega zwiększeniu i rynna zsypowa 10 wykonuje ruch obrotowy pomiędzy jej maksymalnym położeniem nachylenia (0_max) i jej minimalnym położeniem nachylenia (0_min).

Należy odnotować, że najczęściej rynna zsypowa 10 utrzymana jest w równowadze w taki sposób, że jej moment obrotowy jest maksymalny, gdy 0=0_mav W tym kontekście, należy wskazać, że nawet jeżeli różnica pomiędzy prędkościami obrotowymi Ω1 i Ω2 jest stała to prędkość kątowa, z jaką zmienia się przesunięcie kątowe, zmienia się sinusoidalnie. W szczególności, ta prędkość kątowa jest maksymalna pośrodku pomiędzy kątem 0_max i 0_min, a następnie zmniejsza się oraz przyjmuje wartość zero przy 0_max. W następstwie tego, moc pobierana przez oba rotory obracające się ze stałą prędkością dokoła osi obrotu 12 nie większa się proporcjonalnie do momentu obrotowego rynny zsypowej 10, co stanowi niewątpliwą zaletę jeśli chodzi o wielkość jednostek napędowych dla rotora napędowego 18 i rotora kierującego 40.

Należy również odnotować, że nie jest absolutnie konieczne przechodzenie przez maksymalne i/lub minimalne położenia nachylenia 0_max i 9_min, które z mechanicznego punktu widzenia są możliwe. Wtedy, zamiast wykorzystania cykliczności momentu obrotowego, gdy przesunięcie kątowe pomiędzy dwoma rotorami zmienia się do 0° do 360°, zwiększa się lub zmniejsza to przesunięcie kątowe dwóch rotorów i będzie ono pomiędzy dwiema zadanymi wartościami, które odpowiadają maksymalnemu i/lub minimalnemu nachyleniu wymaganemu w praktyce. Tak więc, względna prędkość obrotowa rotora napędowego 18 i rotora kierującego 40 zmieniana jest okresowo pomiędzy wartością dodatnią i wartością ujemną.

Inne warte odnotowania cechy zaproponowanego urządzenia będą opisane raz jeszcze w odniesieniu do fig. 1. Jak można zauważyć, pierścień obrotowy 3 8 podpiera cylindryczny płaszcz izolacyjny 54. Płaszcz izolacyjny 54 jest współosiowy z osiąobrotu 12 i z obszarem pierścieniowym 56 zewnętrznej obudowy 16 tworzy pierścieniową szczelinę powietrzną. W ten sposób wyznaczona jest przestrzeń pierścieniowa 58 w zewnętrznej obudowie 16, która może być utrzymywana pod nieznacznie wyższym ciśnieniem przez wtłaczanie gazu. Strzałka 60 na fig. 1 wskazuje schematycznie dodatkowe elementy, przykładowo przewód, za pomocąktórego może

180 501 być wtłaczany gaz, co zmniejsza wnikanie pyłów i dymu do przestrzeni pierścieniowej 5 8, w której umieszczone są zwłaszcza łożyska wiszące 20,42, 52, pierścienie zębate 22, 44 oraz koła zębate 24, 46. Ponadto, ten wtłaczany gaz może być wykorzystany do chłodzenia urządzenia. Należy odnotować, że płaszcz izolacyjny 54 korzystnie wyposażony jest w izolację termiczną zaś obszar pierścieniowy 56 korzystnie chłodzony jest zapomocąpłynnego chłodziwa, a w przypadku wielkiego pieca, wyposażony jest w osłonę ochronną zabezpieczającą przed promieniowaniem cieplnym od powierzchni wsadu. Takie zabezpieczenie przed promieniowaniem cieplnym jest również korzystnie stosowane albo zamocowane poniżej pierścienia obrotowego 38 i płyty nośnej 30.

Dla większego zabezpieczenia urządzenia przed przedostawaniem się dymu, oparów i pyłu, koryto zasypowe 14 wyposażone jest w kołnierz kulisty 62, który wpasowany jest w centralny otwór 32 płyty nośnej 30. Centralny otwór 32 zawiera zwężający się odcinek, w którym kołnierz kulisty 62 tworzy pierścieniową szczelinę powietrzną. Płyta nośna 3 ponadto korzystnie jest tarczą której powierzchnia boczna jest pierścieniem kulistym 64, który określa pierścieniową szczelinę powietrznąw pierścieniu obrotowym 38. Jednak, płyta nośna 30 może być również prostokątna i dopasowana do prostokątnego otworu pierścienia obrotowego 38. W tym przypadku, wystarczające będzie, dla dwóch bocznych krawędzi równoległych do osi obrotu 36, dopasowanie kształtu walca współosiowo z osią obrotu 36. Z tymi dodatkowymi elementami izolacyjnymi, pomiędzy korytem zasypowym 14 i rotorem kierującym 40 utworzona jest przestrzeń pierścieniowa 66, w której może być zwiększone ciśnienie przez wtłaczanie gazu pod ciśnieniem do zewnętrznej obudowy 16. Najczęściej jednak, przestrzenie pierścieniowe 58 i 66 są bezpośrednio połączone ze sobą tak, że unika się różnicy ciśnień wewnątrz zewnętrznej obudowy 16. Takie różnice ciśnień mogą mieć istotnie szkodliwy wpływ na efektywność pierścieniowej szczeliny powietrznej opisanej powyżej.

Należy również odnotować, że łożysko wiszące 52 korzystnie jest wprowadzone do pierścieniowej wnęki, na przykład, utworzonej przez płaszcz izolacyjny 54, pierścień obrotowy 38 i kołnierz pierścieniowy rotora kierującego 40. W ten sposób łożysko wiszące 52 zabezpieczone jest nawet w większym stopniu przed nadmiernym wnikaniem pyłu i bezpośrednim kontaktem z gorącymi gazami lub gazami powodującymi korozję.

Gdy zaproponowane urządzenie ma stanowić wyposażenie pieca pracującego w wysokiej temperaturze, rotor napędowy 18 i rotor kierujący 40 korzystnie połączone są za pomocą połączenia obrotowego, z układem chłodzącym, który nie został pokazany na rysunku. W ten sposób, zasadnicze elementy mechaniczne, które połączone są albo z rotorem napędowym 18 albo z rotorem kierującym 40 mogą być chłodzone w sposób efektywny.

180 501

180 501

180 501

Fig.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do rozprowadzania materiałów sypkich, zwłaszcza przy załadunku pieców szybowych, zawierające rynnę zasypową doprowadzającą materiał sypki, rotor napędowy z zasadniczo pionową osią obrotu, przy czym rynna zsypowa podwieszona jest obrotowo do rotora napędowego i posiada zasadniczo poziomą oś obrotu, oraz rotor kierujący o osi obrotu zasadniczo współosiowej z rotorem napędowym, znamienne tym, że posiada pierścień obrotowy (38), który połączony jest z rynną zsypową (10) za pomocą pierwszej pary czołowych czopów (34,34') diametralnie przeciwległych względem siebie w stosunku do osi obrotu (33) rynny zsypowej (10) oraz element prowadzący osadzony na rotorze kierującym (40) i stykający się z pierścieniem obrotowym (38) nie mniej niż w trzech punktach położonych w nachylonej płaszczyźnie, która tworzy kąt a z poziomą płaszczyzną odniesienia.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że elementem prowadzącym jest łożysko wiszące (52), o dużej średnicy, zawierające pierścień wewnętrzny i pierścień zewnętrzny, które połączone są obrotowo w nachylonej płaszczyźnie tworzącej kąt a z poziomą płaszczyzną odniesienia, przy czym na pierścieniu wewnętrznym łożyska wiszącego (52) osadzony jest pierścień obrotowy (38) rynny zsypowej (10), zaś pierścień zewnętrzny tego łożyska połączony jest poprzez wspornik oporowy (50) z rotorem kierującym (40).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że rynna zsypowa (10) zawiera płytę nośną (30), która posiada centralny otwór (32).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że płyta nośna (30) połączonajest z pier ścieniem obrotowym (38) za pomocą pierwszej pary czołowych czopów (34, 34*).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że płyta nośna (30) połączonajest z rotorem napędowym (18) za pomocą drugiej pary czołowych czopów (32', 32).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że rotor napędowy (18) oraz retor kierujący (40) zawieszone są w zewnętrznej obudowie (16), a koryto zasypowe (14) osadzone jest szczelnie w zewnętrznej obudowie (16) i przechodzi osiowo przez rotor napędowy (18) i rotor kierujący (40) oraz przez centralny otwór (32) w płycie nośnej (30).
7. 7. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że na pierścieniu obrotowym (38) osadzony jest płaszcz izolacyjny (54), który jest cylindryczny i współosiowy z osią obrotu (12) oraz, że obszar pierścieniowy (56) zewnętrznej obudowy (16) i płaszcz izolacyjny (54) oddzielone są wąską pierścieniową szczeliną powietrzną.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że koryto zasypowe (14) wyposażone jest w kołnierz kulisty (62), który oddzielony jest od obrzeża centralnego otworu (32) płyty nośnej (30) wąską pierścieniową szczeliną powietrzną.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że pierścień obrotowy (38) posiada środkowy otwór, a płyta nośna (30) jest tarcząograniczonąprzez pierścień kulisty (64), który oddzielony jest od obrzeża centralnego otworu (32) pierścienia obrotowego (38) wąską pierścieniową szczeliną powietrzną.
10. 10. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że zewnętrzna obudowa (16) połączona jest przewodem (60) ze źródłem gazu.
11. 11. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że rynna zsypowa (10) tworzy z osiąobrotu (36) pierścienia obrotowego (38) kąt β = 90°- a.

    180 501