Выпускное отверстие из цилиндра (4 видео)

Видео:Построение отверстий на плоскости цилиндра Inventor 2013Скачать

Способ для открытия и закрытия выпускного отверстия металлургической плавильной емкости

Владельцы патента RU 2593042:

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для открытия и закрытия выпускного отверстия металлургической плавильной емкости. В электродуговой печи, в донной области которой расположен участок стенки с отверстием, причем под отверстием расположено устройство для перемещения блокирующих элементов в направлении, которое перпендикулярно к нормали к поверхности участка стенки в области отверстия, при этом устройство удерживает блокирующие элементы на участке стенки таким образом, что они плотно прилегают к участку стенки. Для закрытия выпускного отверстия устройством под отверстием сдвигают блокирующий элемент, который не имеет сквозных отверстий, а для открытия выпускного отверстия устройством под отверстием сдвигают блокирующий элемент, который имеет по меньшей мере одно сквозное отверстие, так что через сквозное отверстие в блокирующем элементе жидкий металл может вытекать из плавильной емкости. Изобретение позволяет надежно открывать и закрывать выпускное отверстие без износа. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способу для открытия и закрытия выпускного отверстия металлургической плавильной емкости, в частности электродуговой печи, в чьей донной области расположен участок стенки с отверстием, причем под отверстием расположено устройство для открытия и закрытия выпускного отверстия.

Соответствующие способы известны в уровне техники. WO 2005/024069 A2 раскрывает устройство выпуска для плавильной емкости. Здесь на выпускной канал с возможностью замены может надеваться сопло (насадка). Сопло устанавливается при помощи механизма замены сопла и заменяется новым соплом после каждого выпуска (металла) или после двух или нескольких выпусков. При этом устройство сконструировано относительно дорогостоящим.

EP 1172162 A1 показывает решение, в котором в области выпускного отверстия предусмотрены два распложенных друг над другом в вертикальном направлении линейных шибера (заслонки). Благодаря соответствующему управлению заслонками в промежуток между ними вводится сыпучий наполнитель, для того чтобы снова закрывать выпускное отверстие после выпуска.

В WO 2011/009579 A1 описано дальнейшее решение, в котором используются: уплотнительная и наполнительная труба, емкость с наполнителем, устройство открытия и закрытия и подъемный механизм.

Другие специальные решения, в частности для закрытия выпускного отверстия после выпуска, показывают EP 0624769 B1, EP 1203920 A1 и DE 3230646 C1. Дальнейшие похожие решения показывают WO 97/31736 A1, WO 98/15374 A1, JP 2000033465 A и JP H10286658 A.

Недостатком во всех известных решениях является то, что в некоторой степени должны прилагаться очень большие усилия с технической точки зрения устройства, для того чтобы была непрерывность в процессе выпуска. Выпускное отверстие и, в частности, расположенные на нем при необходимости сопла подвергаются относительно высокому износу, так что процесс выпуска, будучи обусловлен износом, изменяется с течением времени. В случае, если для этого предусматриваются известные, в сущности, сменные сопла, устройства для размещения сопел являются дорогостоящими.

Дальнейшая проблема заключается в том, что должен обеспечиваться высокий уровень надежности (безопасности), то есть безаварийная работа конструктивных элементов во время выпуска (защита от утечек выпуска).

Поэтому в основе изобретения лежит задача по созданию способа упомянутого вначале типа, а также металлургической плавильной емкости, при помощи которой возможно экономично и безопасно осуществлять выпуск. Использующееся устройство должно быть выполнено просто. Для каждого выпуска должны обеспечиваться одинаковые условия процесса. Выпуск должен иметь возможность осуществляться безопасным образом, так что утечки выпуска могут надежно предотвращаться.

Решение этой задачи с помощью изобретения отличается в соответствии со способом тем, что под отверстием участка стенки расположено устройство для перемещения блокирующих элементов в направлении, которое перпендикулярно к нормали к поверхности участка стенки в области отверстия (то есть в тангенциальном направлении к участку стенки или в плоскости участка стенки), причем устройство удерживает блокирующие элементы на участке стенки таким образом, что они плотно прилегают к участку стенки, причем для закрытия выпускного отверстия устройством под отверстием сдвигается блокирующий элемент, который не имеет сквозных отверстий, а для открытия выпускного отверстия устройством под отверстием сдвигается блокирующий элемент, который имеет, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, так что через сквозное отверстие в блокирующем элементе жидкий металл может вытекать из плавильной емкости, причем для каждого закрытия выпускного отверстия используется новый блокирующий элемент без сквозного отверстия, а для каждого открытия выпускного отверстия используется новый блокирующий элемент со сквозным отверстием.

Предпочтительно предусмотрено то, что блокирующие элементы линейно перемещаются устройством в направлении, которое перпендикулярно к нормали к поверхности участка стенки в области отверстия.

Предпочтительно сквозное отверстие в блокирующем элементе перед размещением под отверстием, по меньшей мере, частично засыпается шиберным песком.

Соответствующая металлургическая плавильная емкость отличается тем, что устройство включает в себя направляющую для перемещения блокирующих элементов в направлении, которое перпендикулярно к нормали к поверхности участка стенки в области отверстия, а также, по меньшей мере, один привод для перемещения блокирующих элементов.

Предпочтительно направляющая выполнена для того, чтобы плотно удерживать блокирующие элементы на участке стенки.

Предпочтительно направляющая является линейной направляющей. Однако также возможна дугообразная направляющая, по которой блокирующие элементы могут проводиться с вращением.

Предпочтительно привод является гидравлической системой поршень-цилиндр.

Блокирующие элементы предпочтительно имеют прямоугольную форму.

Таким образом, предложение изобретения исключает сменные сопла и запорные блоки, при помощи которых выпуск может автоматически открываться и закрываться. Соответственно, на соплах предпочтительным образом не возникает износ, который изменил бы процесс выпуска с течением времени. Кроме того, обеспечивается высокий уровень безопасности.

Предпочтительно используется наполнительная машина для засыпки шиберного песка посредством глиноземного стопора.

Предложенный способ действия предпочтительно используется в стационарных плавильных агрегатах. Однако не исключено, что соответствующее изобретению предложение также используется в нестационарных агрегатах.

Предпочтительным случаем использования изобретения являются плавильные агрегаты, такие как электродуговые печи (EAF — электрические дуговые печи; SAF — печи с погруженной дугой, так называемые печи «Contiarc»).

На чертежах изображен пример осуществления изобретения.

фиг. 1 схематично показывает вид сбоку электродуговой печи, причем выпускное отверстие в донной области печи закрыто,

фиг. 2 схематично показывает вид сбоку электродуговой печи согласно фиг. 1, причем выпускное отверстие теперь открыто для вытекания расплава,

фиг. 3 схематично показывает вид сбоку электродуговой печи согласно фиг. 1, причем выпускное отверстие теперь снова закрыто, и

фиг. 4 показывает увеличенное изображение области выпускного отверстия в положении согласно фиг. 2, то есть с открытым выпускным отверстием.

На фиг. 1 схематично изображена металлургическая плавильная емкость 2 в виде электродуговой печи. В емкости 2 расплавляется металлический лом благодаря тому, что известным образом при помощи электродов 12 подводится энергия. В соответствии с этим образуется расплав 16, который занимает в емкости 2 определенную высоту уровня. Емкость имеет стенку с донной областью 3, в которой имеется выпускное отверстие 1, через которое расплав 16 может сливаться из емкости 2. Для этого выпускное отверстие 1 должно определенным образом открываться и также снова закрываться. Для того чтобы была возможность осуществлять это воспроизводимым и безопасным образом, на участке 4 стенки донной области 3 имеется отверстие 5, которое может открываться или закрываться снизу. Для этого предусмотрено устройство 6, которое описывается более подробно в последующем.

Чтобы в емкости 2 постоянно удерживался определенный остаток расплава, над отверстием 5 расположена огнеупорная защитная труба 15. Кроме того, имеется питающая труба 13 для шиберного песка, на нижнем конце которой расположен конус 14 засыпного аппарата для выпуска без шлака.

Открытие и закрытие отверстия 5 в донной области 3 емкости осуществляется посредством вставки блокирующих элементов 7, 8, которые имеют прямоугольное исполнение. Первый тип блокирующих элементов 7 состоит из огнеупорного тела, которое не имеет каналов. Однако также предусмотрен второй тип блокирующих элементов 8, которые имеют сквозное отверстие 9 и действуют как выпускное сопло для жидкого металла.

Упомянутые блокирующие элементы 7, 8 перемещаются устройством 6 в определенном направлении, а именно в направлении T, которое перпендикулярно к нормали к поверхности участка 4 стенки в области отверстия 5, то есть происходит перемещение в плоскости, которая задана нижней стороной участка 4 стенки емкости; таким образом, речь идет о тангенциальном перемещении вдоль поверхности участка 4 стенки.

На фиг. 1 можно увидеть то, что блокирующий элемент 7 был сдвинут приводом 11 устройства 6 непосредственно под отверстие 5, так что емкость 2 закрыта, и, следовательно, расплав 16 не может вытекать. В изображенном на фиг. 1 положении емкости 2 металлический лом расплавляется в емкости, и таким образом создается определенная высота уровня расплава 16 в емкости 2. При этом отверстие 5 в донной области 3 заполнено шиберным песком.

На фиг. 2 изображено то, что емкость 2 открыта внизу для выпуска, то есть открыто отверстие 5, так что расплав 16 может вытекать из емкости 2. Для этого блокирующий элемент 8 со сквозным отверстием 9 был сдвинут посредством привода 11 под отверстие 5, так что теперь расплав 16 может вытекать из емкости 2.

На фиг. 2 стрелкой обозначено то, что использованный ранее блокирующий элемент 7 был выкинут; он утилизируется.

После того как желаемое количество расплава вытекло, емкость 2 снова закрывается; это обозначено на фиг. 3. Приводом 11 под отверстие 5 был сдвинут следующий блокирующий элемент 7, теперь снова блокирующий элемент без сквозного отверстия 9, вследствие чего отверстие 5 закрыто. При помощи питающей трубы 13 перед новой загрузкой емкости 2 в отверстие 5 снова засыпается шиберный песок.

На фиг. 3 стрелкой снова обозначено то, что использованные блокирующие элементы 7, 8 — теперь блокирующий элемент 8 — выкидываются и утилизируются.

На фиг. 4 можно увидеть подробности конструкции устройства 6. Можно увидеть, что блокирующие элементы 7, 8 перемещаются по (линейной) направляющей 10 в направлении T, для чего служит система 11 поршень-цилиндр. При этом блокирующие элементы 7, 8 должны плотно прилегать к нижней стороне участка 4 стенки, для того чтобы предотвращать вытекание расплава 16 из емкости 2. Для этого может предусматриваться (что не изображено более подробно), что при помощи линейной направляющей 10 на блокирующие элементы 7, 8 оказывается направленное вверх усилие, так что эти элементы отлично прилегают к нижней стороне участка 4 стенки.

В итоге изобретение можно резюмировать или характеризовать следующим образом:

в донной области 3 плавильного агрегата 2 при так называемых системах эркерного выпуска находится донная втулка (которая имеет отверстие 5), над которой расположена огнеупорная защитная труба 15. Под донной втулкой находится шиберная система (устройство 6) с сопловыми блоками 7 и 8. Для открытия выпуска блок 8 с сопловым отверстием (сквозным отверстием 9) перемещается при помощи гидравлического привода 11 под донную втулку, которая через питатель 13 заполнена шиберным песком.

После спуска шиберного песка через сквозное отверстие 9 в сопловом блоке 8 выпускается расплав. Благодаря защитной трубе 15 над донной втулкой постоянно остается остаток расплава в емкости 2.

После выпуска расплава под донной втулкой размещается цельный блок 7 без отверстия, и втулка засыпается при помощи питающей трубы 13 золотниковым песком. Непосредственно после этого может начинаться загрузка, для того чтобы запускать цикл плавки.

2 металлургическая плавильная емкость (электродуговая печь)

6 устройство для перемещения блокирующих элементов

7 блокирующий элемент (без сквозного отверстия)

8 блокирующий элемент (со сквозным отверстием)

11 привод (система поршень-цилиндр)

13 питающая труба для золотникового песка (питатель)

14 конус засыпного аппарата для выпуска без шлака

1. Способ открытия и закрытия выпускного отверстия (1) металлургической плавильной емкости (2), в частности электродуговой печи, в донной области (3) которой расположен участок (4) стенки с отверстием (5), причем под отверстием (5) расположено устройство (6) для перемещения блокирующих элементов (7, 8) в направлении (Т), которое перпендикулярно к нормали к поверхности участка (4) стенки в области отверстия (5), причем устройство (6) удерживает блокирующие элементы (7, 8) на участке (4) стенки таким образом, что они плотно прилегают к участку (4) стенки, отличающийся тем, что:
— для закрытия выпускного отверстия (1) устройством (6) под отверстие (5) сдвигают блокирующий элемент (7), который не имеет сквозных отверстий, а
— для открытия выпускного отверстия (1) устройством (6) под отверстие (5) сдвигают блокирующий элемент (8), который имеет по меньшей мере одно сквозное отверстие (9), так что через сквозное отверстие (9) в блокирующем элементе (8) жидкий металл может вытекать из плавильной емкости (2), причем
— для каждого закрытия выпускного отверстия (1) используют новый блокирующий элемент (7) без сквозного отверстия, а
— для каждого открытия выпускного отверстия (1) используют новый блокирующий элемент (8) со сквозным отверстием (9).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что блокирующие элементы (7, 8) линейно перемещают устройством (6) в направлении (Т), которое перпендикулярно к нормали к поверхности участка (4) стенки в области отверстия (5).

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что сквозное отверстие (9) в блокирующем элементе (8) перед размещением под отверстием (5), по меньшей мере, частично засыпают шиберным песком.

Видео:Видео по запросу: отверстия в цилиндреСкачать

Выпускная система и выпускные коллекторы

Топ 1 Читали блог: 3924 Создано: 6-4-2018 02:05 | Категории:Автожурнал

Выпускная система и выпускные коллекторы

Ваши представления о том, как двигатель внутреннего сгорания выдает мощность, станут точнее с изучением динамики движения газов. Это более чем справедливо для выпускной системы. Хотя многие из «движущихся» деталей в этой системе не требуют смазки или периодического обслуживания, они, тем не менее, испытывают существенные динамические нагрузки. В пространстве, ограниченном тонкой сталью, есть место, где газы с температурой более 1100° С и под давлением, движутся со скоростью звука, взаимодействуют с окружающей средой либо для помощи двигателю в освобождении его цилиндров от отработанных газов, либо для противодействия этому процессу. Эта глава поможет вам заглянуть внутрь выпускной системы и покажет легкие пути для увеличения мощности с помощью уменьшения сопротивления и увеличения продувания выпускного тракта. Вы также узнаете о некоторых специальных технологиях, которые можно использовать для оптимизации потока выхлопных газов и увеличения мощности.

Читайте также: Передний рабочий тормозной цилиндр газ 3307

Обратное давление и мощность

Глушители работают подобно пробке. Они создают сопротивление потоку газов, увеличивают обратное давление в выпускной системе, и в результате этого частично уменьшаются шумы. Хотя снижение шума приятно уху, оно ухудшает мощность двигателя и экономию топлива.

Уменьшение обратного давления выхлопных газов всегда улучшает мощность и экономию топлива при условии, что соотношение воздух/топливо и момент зажигания тщательно оптимизированы, а до и после выпускной системы обратное давление увеличивается. Если вы уменьшите обратное давление в выпускной системе и оптимизируете двигатель для этих условий, то в 999 случаях из 1000 вы обнаружите прирост мощности.

Измерение обратного давления

В простом понимании высокофорсированный двигатель может быть определен как двигатель, который выдает больший объем выхлопных газов, чем стандартный двигатель того же рабочего объема. Так как мощность двигателя получается из-за сгорания топлива, то чем больше топлива эффективно сгорит в двигателе, тем большую мощность (и объем выхлопных газов он произведет). Следовательно, каждая модификация двигателя, которая улучшает мощность, будет увеличивать обратное давление, если не сделать необходимых изменений на выхлопной системе. Фактически, увеличение мощности на 40% обычно удваивает обратное давление, а если вы рассчитываете удвоить мощность двигателя, то обратное давление увеличится в 4 раза. Но не спешите сразу же выбрасывать свои глушители и выхлопные трубы. Вначале вы должны измерить, какое обратное давление развивается в вашей выпускной системе. К счастью, для решения этой задачи не требуется дорогое диагностическое оборудование. Все, что вам потребуется — это манометр, несколько соединителей и трубок. Манометр должен быть рассчитан на измерение давления порядка 0,7 кгс/см3; в крайнем случае, можно воспользоваться манометром для измерения давления топлива. Лучше всего иметь манометр с крупной шкалой для облегчения измерений. Вварите кусок «резьбы» в выхлопную систему перед глушителями, а если автомобиль оборудован катализатором, то добавьте еще и резьбу перед ним. Резьба может представлять собой простую шестигранную гайку с резьбой для установки трубки диаметром 3,2 или 6,3 мм. Из-за высоких температур в системе подсоединение манометра к резьбовому отверстию требует дополнительных операций. Просверлите маленькое отверстие через заглушку выхлопной трубы (эта заглушка должна иметь такой же размер резьбы, как и в приваренной гайке) и впаяйте высокотемпературным припоем кусок стальной трубки длиной 300-450 мм, внутренним диаметром 3,2 мм(1/8 дюйм), которая часто используется в качестве тормозной трубки, в просверленное отверстие. Стальная трубка будет рассеивать избыточное тепло от горячей выпускной системы, чтобы можно было подсоединить резиновый шланг, идущий к манометру. Следите за тем, чтобы шланг не касался других раскаленных деталей выпускной системы. После измерений обратного давления можно снять трубку и заглушить выпускную систему резьбовой заглушкой без отверстия для трубки.

Обратное давление измеряется при разгоне автомобиля с широко открытой дроссельной заслонкой. При регулярном повышении оборотов определяйте значения давления по манометру. Любое обратное давление является нежелательным, но к этому нужно подходить практически. Так как невозможно добиться нулевого сопротивления потоку, то нужно добиваться реальных целей. Полученные графики обратного давления иллюстрируют, что стандартная выпускная система может создавать давления до 0,6 кгс/см2 (и даже больше на некоторых обычных автомобилях). При тщательном подборе глушителей, катализаторов и выхлопных труб тот же самый двигатель будет развивать обратное давление величиной не более 0,15 кгс/см2. Если при измерениях будут получены значения обратного давления более 0,35 кгс/ см2 при работе с полностью открытой дроссельной заслонкой в какой-либо области оборотов, то выпускная система нуждается в доработке.

Читайте также: Троит двигатель уаз патриот 409 причины из за 4 цилиндра

Очевидным вопросом здесь может быть следующий: какой прирост мощности и экономичности можно ожидать, если полностью переделать всю выпускную систему с упором на уменьшение обратного давления? Прирост может быть разным, но приводимые далее примеры покажут, что возможно получить.

Первый двигатель представляет собой экспериментальный четырехцилиндровый двигатель для испытаний на стенде, изначально оснащенный глушителем промышленной конструкции (типичная конструкция с обратным потоком, используемая на многих автомобилях) и короткой прямой выхлопной трубой большого диаметра. После измерения основной кривой мощности стандартный глушитель был заменен специальной конструкцией, которая обеспечивала почти нулевое сопротивление потоку. Фактически, проверки, проведенные на стенде, показали довольно заметное увеличение мощности по сравнению с прежней выпускной системой. При отсутствии других изменений на двигателе уменьшенное обратное давление дало прирост мощности в 8% во всем диапазоне оборотов. Было замечено улучшение экономии топлива в 3-8 % с типичным значением около 6%.

Практическое использование обсуждаемых изменений можно также было видеть на одном из испытательных двигателей V8 с рабочим объемом 5735 см5, изначально оснащенного промышленной одинарной выпускной системой. Для определения базового уровня была измерена стандартная мощность, которая составила 152 л. с. с выпускной системой, которая имеет ненормально высокое обратное давление в 1,13 кгс/см2. Затем стандартный катализатор с шариками был убран, а промышленный глушитель был заменен глушителем CYCLONE SONIC TURBO. Мощность при этом подскочила до 210 л. с., а обратное давление в выпускной системе снизилось до 0,25 кгс/см2. В заключение была установлена двойная выпускная система, которая была тщательно изготовлена для уменьшения обратного давления. Этот узел, оснащенный двойными турбо-глушителями CYCLONE SONIC, но по-прежнему использующий стандартные выпускные коллекторы, обеспечивал заметный прирост мощности до 47% по сравнению со стандартной выпускной системой. Измеренная мощность составила 224 л. с., а обратное давление в системе составило величину менее 0,07 кгс/см2. Однако такой прирост мощности дается не только путем больших материальных затрат при покупке деталей. Двойная выпускная система с высоким потоком может быть заметно шумнее стандартной или даже модифицированной одинарной выпускной системы. Фактически, некоторые системы с турбо-глушителями могут не удовлетворять требованиям по шумности.

Если автомобиль должен удовлетворять требованиям по токсичности выхлопных газов, то частью выпускной системы должен стать катализатор. К счастью потери мощности могут быть уменьшены, если используются катализаторы с двойной сотовой структурой. Они должны быть расположены перед глушителями и по возможности ближе к выпускным коллекторам. Сопротивление может быть уменьшено еще больше путем изменения входной и выходной частей катализатора в длинные конусные каналы. В качестве дополнительного преимущества катализаторы также уменьшают шум от выпускной системы.

На первый взгляд задача отвода выхлопных газов из цилиндров может показаться простой, не требующей каких-то особых конструкторских ухищрений. Однако, как говорилось ранее, двигатель внутреннего сгорания является сложным агрегатом, который функционирует при тщательно продуманном взаимодействии многих динамических систем. Хотя выпускные коллекторы позволяют двигателю легче «выдыхать» путем уменьшения потерь при прокачке, которые имеют место, когда поршень движется вверх при такте выпуска. Это является наиболее очевидным преимуществом, которое могут предложить трубчатые впускные коллекторы.

Если такт выпуска происходит только один раз, то создание выпускных коллекторов было бы просто задачей по уменьшению сопротивления потоку. Но даже при 2000 об/мин двигатель V8 выдает примерно 70 тактов выпуска за секунду на один блок из четырех цилиндров. Эти импульсы давления, как мы увидим, взаимодействуют с потоком выхлопных газов, образуя сложную динамическую смесь, которая может воздействовать на оптимальный размер труб коллектора, их длину и на общую конструкцию. Может быть, довольно сложно полностью понять динамику потока, но настройка выпускной системы может быть «ключом» к получению дополнительной мощности. Вам потребуется правильная комбинация, и здесь будут даны некоторые рекомендации по достижению лучших результатов.

Выпускные трубчатые коллекторы могут улучшить мощность двигателя, но они не всегда являются лучшим выбором для обычного форсированного (не гоночного) двигателя. Хотя трубчатые коллекторы являются более эффективными в диапазонах средних и особенно высоких оборотов, но если двигатель работает с низкими оборотами, то литые чугунные коллекторы дают хорошие рабочие характеристики, являются более.дешевыми (если вы уже имеете их), более компактными и менее склонными к образованию утечек выхлопных газов. Идеальной областью использования для литых коллекторов являются грузопассажирские автомобили, для которых важен крутящий момент на низких оборотах. Если у вас двигатель высокой степени форсиров-ки, то вы сможете получить заметный прирост мощности и топливной эффективности путем использования выпускных коллекторов, которые устанавливаются на обычные мощные двигатели.