Перфоратор для вскрытия леток металлургических агрегатов

Полезная модель относится к области металлургии, в частности к перфоратору для вскрытия леток металлургических агрегатов. Перфоратор содержит корпус, в котором размещено устройство для закрепления бурового инструмента, поршень-ударник и привод. Устройство для закрепления бурового инструмента выполнено в виде шпинделя с хвостовиком, который установлен в радиально-упорных подшипниках. В корпусе с помощью штифтов установлена гильза, внутри которой расположен поршень-ударник. В качестве привода использован комбинированный привод, выполненный с возможностью приведения в действие поршня-ударника с помощью пневматического привода и вращения хвостовика - с помощью гидравлического привода. В осевом отверстии поршня-ударника установлен вал, который соединен промежуточным валом с гидромотором. Направляющая для вала выполнена в виде шайбы. Рабочая полость перфоратора выполнена герметичной. Использование полезной модели повышает надежность конструкции перфоратора. 1ил.

Полезная модель принадлежит к отрасли металлургии и может быть использована для бурения чугунных леток доменных печей.

Известно очень много разных конструкций машин для вскрытия чугунных леток доменных печей, которые используют разные технологии открывания отверстия в летке.

Известны применяемые для вскрытия чугунных леток молотки (например, молоток Костина), где разрушающий инструмент выполнен в виде заостренной пики, а ударный механизм имеет пневматический привод. Недостаток молотка - низкая частота ударов и, как следствие, разрушение футляра чугунной летки. Поворот молотка к летке осуществляется вручную.

Известен также рабочий инструмент бур-лом, который предназначен для вскрытия чугунной летки с помощью пневматического молотка ударного типа (Красавцев Н.И., Остроухов М.Я, Работа мастера современной доменной печи - М. Металлургиздат, 1949 г. с. 213-219).

Недостатком известного устройства является то, что вскрытие длинной чугунной летки современной доменной печи выполняется в два этапа. Сначала необходимо рассверлить огнеупорную массу леточного канала до твердой застывшей чугунной корки, которая образуется у отверстия летки во внутренней части, а затем ударами с помощью бура-лома разрушить ее. При этом удар разрушает не только застывшую корку, но и огнеупорную массу канала летки. Вскрытие чугунной летки в два этапа увеличивает время и расходы.

Известен ряд устройств, направленных на преодоление указанных выше недостатков, основное внимание в которых уделялось усовершенствованию непосредственно бурового инструмента, что уменьшало его износ и приводило к сокращению времени вскрытия летки доменной печи (UA 51166 А от 15.11.2002, UA 25567 U от 10.08.2007). Известный снаряд для бурения летки доменной печи содержит полый корпус с режущим элементом, переходник между корпусом и бурильными трубами и расширитель-центратор (UA 86437 от 27. 04. 2009). Режущий элемент выполнен в виде венца твердосплавных резцов, насаженных на свободный конец полого корпуса, который содержит кернер, размещенный между режущим элементом и расширителем-центратором, и дополнительный кернер, размещенный в расширителе-центраторе, оснащенном резцами со стороны режущего элемента.

Известен ряд специальных технологий раскрытия чугунных леток доменных печей. Известный способ раскрытия летки доменной печи базируется на использовании вставленного в отверстие летки, перед окончательным затвердением леточной массы, металлического стержня (UA 36328 U, от 27.10.2008). Способ включает формирование леточного канала для выпуска чугуна путем удаления металлического стержня из леточной массы. При этом предварительно высверливают металлический стержень в направлении расплава чугуна колонковым инструментом до момента контакта с чугунной коркой, после чего бурение прекращают, а удаление металлического стержня осуществляют при вытягивании колонкового инструмента.

Известна технология вскрытия чугунной летки, которая базируется на прожигании кислородом застывшей корки, в частности SU 1033547 от 07.08.83. Известная машина содержит колонну с поворотной консолью, которая несет каретку с рабочим инструментом и приводами его горизонтального и вертикального перемещения и привод вращения с редуктором. С целью облегчения условий труда за счет механизации процесса и безопасности работы при прожигании корки летки, выходной вал редуктора привода вращения выполнен полым и снабжен двумя парами роликов.

Известны машины для вскрытия леток доменных печей, которые используют стреляющие перфораторы. Недостатком таких перфораторов является то, что для их перезарядки необходимо полностью снимать корпус, а после перезарядки опять его устанавливать. Процесс перезарядки известных перфораторов является трудоемким и длительным. Эти недостатки частично устранены в известном стреляющем перфораторе для вскрытия выпускных леток мартеновских, отражательных и других плавильных печей (SU 466278 от 05.04.75). Перфоратор содержит корпус, ствол с замком с ударно спусковым механизмом, гильзу и снаряд. Для уменьшения времени перезарядки в замковой части установлен секторный съемный клин с вмонтированным в него стаканом, закрепленным в корпусе замка.

Однако, при применении новых высокопрочных леточных масс на смоляной основе, известные конструкции машин не отвечают необходимым требованиям. Современные леточные массы характеризуются повышенной прочностью, поэтому для получения калиброванного и прямолинейного канала летки, которая вскрывается, необходимо применять специальный буровой инструмент, что приводит к значительным расходам. Кроме того, инструмент и буровую штангу нужно время от времени охлаждать, что усложняет конструкцию машин вскрытия, которые должны дополнительно снабжаться соответствующим оборудованием. При применении электромеханического привода инструмента бурения на существующих машинах продув штанги отсутствует, а снабжение штанги указанным оборудованием продувки вызывает ряд технических трудностей подведения охлаждающего вещества.

В основном механизмы бура и перфораторы выходят из строя не через срабатывание сопряженных деталей и узлов, а через частое попадание жидкого чугуна и шлака на перфоратор и его перегрев от пребывания около накаленной летки и жидкого чугуна. Поэтому низкая себестоимость применяемого бурового инструмента является одним из требований к перфораторам.

Известны перфораторы с независимым вращениям бурового инструмента, что используются в горной промышленности для бурения скважин и шпуров (например, SU 983266, SU 916752, RU 2015319).

Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является перфоратор, известный из RU 2015319 от 30.06.1994, который содержит корпус, выполненный в виде цилиндра, размещенный в корпусе поршень-ударник со штоком, хвостовик, соединенный с помощью вала с приводом вращения бурового инструмента. Привод вращения бурового инструмента и привод поршня-ударника выполнены пневматическими. В цилиндре выполнен соединенный с атмосферой дроссельный разгрузочный канал. Задняя кромка дроссельного канала размещена на расстоянии от задней кромки выхлопного канала равном ширине рабочей части поршня-ударника. Полость дроссельного канала сообщается с камерой обратного хода. При прямом ходе поршня-ударника за счет дросселирования воздуха в атмосферу из камеры обратного хода происходит уменьшение сопротивления движению поршня-ударника, в результате чего повышается энергия единичного удара.

Недостатками такого перфоратора (и других перфораторов с пневматическим приводом) являются:

- недостаточная частота вращения и крутящий момент;

- перфоратор с независимым вращением можно назвать условно. Действительно же отдельное вращение без удара долго работать не может, так как масло на подшипники шпинделя поступает с воздухом, который подается на поршень-ударник. В шпинделе установлены подшипники скольжения и во время работы без подачи масла они заклинивают.

В основу полезной модели поставлена задача повышения надежности работы бурового инструмента в условиях доменного цеха и снижения его себестоимости, не теряя при этом эффективность

Поставленная задача решается тем, что в перфораторе для вскрытия летки доменной печи, включающем привод, корпус, в котором размещено устройство для закрепления бурового инструмента, поршень-ударник, в соответствии с заявленной полезной моделью, устройство для закрепления бурового инструмента представляет собой шпиндель с хвостовиком, который удерживается в радиально упорных подшипниках, в корпусе с помощью штифтов установлена гильза, внутри которой расположен поршень- ударник, как привод применен комбинированный привод, выполненный с возможностью приведения в действие поршня-ударника с помощью пневматического привода, а вращение хвостовика - с помощью гидравлического привода, в осевом отверстии поршня-ударника проходит вал, который соединен промежуточным валом с гидромотором, направляющая для вала выполнена в виде шайбы, а рабочая полость перфоратора выполнена герметичной.

Предложенная полезная модель объясняется чертежом, где на фигуре обозначены позициями:

1 - хвостовик;

2 - радиально-упорные подшипники;

3 - корпус перфоратора;

4 - поршень-ударник;

5 - вал;

6 - промежуточный вал;

7 - гидромотор;

8 - гильза;

9 - штифт;

10 - вставка;

11 - шайба;

12 - штифт;

13 - уплотнение.

Перфоратор состоит из корпуса 3, в котором закреплена гильза 8 с помощью штифта 9. Внутри гильзы 8 под воздействием сжатого воздуха перемещается поршень-ударник 4, передняя часть которого двигается по внутреннему отверстию направляющей вставки 10. В осевом отверстии поршня-ударника 4 проходить вал 5, который соединен с промежуточным валом 6 и передает вращение от гидромотора 7 с помощью планетарного редуктора (не показан) к хвостовику 1 перфоратора для вращения бурового инструмента. Хвостовик 1 установлен в радиально упорных подшипниках 2. Направляющей для вала служит шайба 11, которая закреплена в корпусе 3 перфоратора с помощью штифтов 9, 12. Изоляция рабочей полости осуществляется с помощью уплотнения 13.

Работает перфоратор следующим образом. Для раскрытия летки металлургического агрегата (например, доменной печи) машина для вскрытия летки доменной печи, с установленным на ней перфоратором, из исходного положения перемещается по направляющим в рабочую зону.

Около нужной летки машина автоматически останавливается и сообщается с осью летки, после чего включается перфоратор. Вращательный момент от гидромотора 7 через промежуточный вал 6 и через планетарный редуктор (не показан) передается на вал 5, который в свою очередь вращает хвостовик 1, к которому крепится буровой инструмент (на фигуре не показана) перфоратора для вскрытия летки. При перемещении поршень-ударник 4 осуществляет по хвостовику удар, который передается на буровой инструмент 1. Таким образом, привод вращения бурового инструмента и привод поршня-ударника перфоратора разделены и могут включаться независимо один от другого.

Отличительной особенностью данного перфоратора является то, что привод поршня-ударника является высокочастотным (2220 уд/мин.), что позволяет эффективно вскрывать летку, и не повреждает футляр чугунной летки.

В основу полезной модели положена технология двухстадийного бурения, которая заключается в следующем. На первой стадии канал летки вскрывают безударним бурением - сверлением, до контакта с застывшей чугунной коркой, где леточная масса имеет высокую прочность благодаря близкому расположению к расплавленному чугуну, а конец чугунной летки - корку вскрывают с помощью ударно-вращательного бурения, при этом канал летки продувают сжатым инертным газом на обеих стадиях. Длина канала летки, которую вскрывают сверлением, составляет приблизительно 70-90% от общей длины летки.

Такая технология позволяет значительно увеличить срок службы футляра чугунной летки за счет уменьшения времени ударного действия со стороны перфоратора. Это также дает возможность продлить срок службы машины в целом благодаря существенному уменьшению времени, в течение которого она находится под действием динамических нагрузок. Основными отличиями предложенного перфоратора является то, что в перфораторе применяется комбинированный привод приведения его в действие, поршень-ударник с пневматическим приводом, а для вращения хвостовика 1, к которому крепится буровой инструмент, применен гидравлический привод.

Для вращения бурового инструмента могут быть применены следующие приводы:

- высокооборотный мотор с редуктором;

- низкооборотный мотор без редуктора.

Преимущества предложенного перфоратора заключаются в высоком крутящем моменте на буровом инструменте, что позволяет вскрывать летку без применения поршня-ударника и обеспечить стабильный процесс бурения, а также в том, что поршень-ударник с высокой частотой удара и относительно небольшой энергией удара может включаться независимо от привода вращения, во время работы практически не разрушает футеровку печи. При этом работа поршня-ударника и привода вращения независимы один от другого. Поршень-ударник имеет простую конструкцию и содержит минимальное количество деталей, что обеспечивает простоту и надежность конструкции перфоратора. Надежность перфоратора, достаточная сила удара, длительный межремонтный ресурс и относительная дешевизна конструкции, выгодно отличает заявленный перфоратор от аналогов. В сравнении с перфораторами зарубежных фирм-изготовителей заявленный перфоратор дешевле в 7-10 раз. Малые габариты заявленного перфоратора отвечают жестким требованиям конструкции литейного двора доменной печи.

Перфоратор для вскрытия летки доменной печи, содержащий корпус, в котором размещено устройство для закрепления бурового инструмента, поршень-ударник и привод, отличающийся тем, что устройство для закрепления бурового инструмента выполнено в виде шпинделя с хвостовиком, который установлен в радиально-упорных подшипниках, в корпусе с помощью штифтов установлена гильза, внутри которой расположен поршень-ударник с осевым отверстием, в качестве привода использован комбинированный привод, выполненный с возможностью приведения в действие поршня-ударника с помощью пневматического привода и вращения хвостовика - с помощью гидравлического привода, при этом в осевом отверстии поршня-ударника установлен вал, который соединен промежуточным валом с гидромотором, направляющая для вала выполнена в виде шайбы, а рабочая полость перфоратора выполнена герметичной.

РИСУНКИ