RS59128B1

RS59128B1 - Obrtni pogon koplja i postupak ubrizgavanja obrtnim kopljem

Info

Publication number: RS59128B1
Application number: RS20190983A
Authority: RS
Inventors: Joseph R Waitlevertch; Larry J Epps; Nicholas S Romeo
Original assignee: Esm Group Inc
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-04
Publication date: 2019-09-30
Also published as: MX368726B; CN105121670B; US20140263703A1; CA2911839A1; RU2015144054A; RU2627074C2; EP2971192A4; US9259780B2; WO2014149645A1; CN105121670A; EP2971192B1; EP2971192A1; AR095419A1; CA2911839C; MX2015012071A; PL2971192T3

Description

Opis

OBLAST TEHNIKE

[0001] Predmetni pronalazak se generalno odnosi na tretman rastopljenog metala injektiranjem reagenasa ili gasa u rastopljeni metal kroz ubrizgavajuće koplje, a preciznije na pogone koplja i na koplja za izvođenje takvog tretmana. Jedan primer takvog tipa tretmana je odstranjivanje sumpora iz rastopljenog gvožđa.

STANJE TEHNIKE

[0002] Tipičan pogon koplja sadrži kruti držač koplja sa kojim se koplje spaja. Držač koplja može imati različite oblike, ali moraju omogućavati da se upotrebljena koplja mogu ukloniti sa pogona koplja i da se nova koplja mogu montirati na pogon. Kod poznate konfiguracije držača koplja se upotrebljava konstrukcija nalik okretnim povratnim vratima za stezanje koplja u držaču koplja pogona koplja. Okretna povratna vrata se sastoje od debele čelične šipke koja je smeštena između dve druge čelične šipke. Stožerna osovinica će prolaziti kroz sve tri šipke i omogućiće da se srednja šipka otvara okretanjem nalik vratima. Kada je koplje jednom montirano na koplju i vrata su zatvorena, onda će ga navojna šipka sa leptir navrtkom čvrsto učvrstiti na pogonu koplja. Obično vrh koplja sadrži element od konstrukcijskog čelika, koji može biti okrugao ili kvadratan, pomoću koga koplje može biti pričvršćeno na pogonu koplja.

[0003] Na vrhu koplja se nalazi priključak na koji će biti spojena transportna cev ili crevo za reagens ili gas. Ovaj priključak može biti navojni, prirubnični ili se pričvršćivanje ostvaruje na neki drugi način. Da bi se omogućilo pomeranje koplja, gornji priključak se obično pravi sa fleksibilnim crevom. Kada se koplje jednom spoji sa transportnom cevi ili transportnim crevom i koplje je učvršćeno u držaču koplja na pogonu koplja, onda koplje može biti pogonjeno pomoću pogona koplja u rastopljeno kupatilo radi tretmana gvožđa ili čelika. Osim vertikalnog pomeranja u rastopljeni metal, tipični pogon koplja ne obezbeđuje druge vrste pomeranja koplja. Ovaj "fiksni" pogon koplja se može koristiti za koplje koje vrši izduvavanje odozdo, Tee koplje, ili koplje sa dualnim portom.

[0004] Da bi se poboljšala efikasnost i smanjilo vreme prerade, razvijeni su obrtni pogoni koplja koji obrću koplje, pored obezbeđivanja vertikalnog pomeranja. Obrtni pogoni koplja su opisani u US patentima br. 4,426,068 (Gimond et al.) i 7,563,405 (De Castro). Obrtno pomeranje raspodeljuje praškaste reagense u veću reakcionu zonu u kupatilu u poređenju sa tretmanom fiksnim kopljima. Poznati sistemi sa obrtnim kopljima koriste Tee koplje koje ima dva izlaza, a koplje se obrće kontinualno u krugovima od 360 stepeni.

[0005] Postojeći obrtni pogoni koplja, uključujući pogon koplja koji je napravio podnosilac, obuhvataju okretni spoj na vrhu pogona koplja da bi se omogućilo obrtanje koplja bez uvrtanja dovodnog creva za reagens koji se uvodi u transportnu cev ili transportno crevo pogona koplja. U podnosiočevoj postojećoj konstrukciji obrtnog pogona koplja, prikazanoj na slikama 1-4, okretni spoj 2 je spojen sa transportnom cevi 4 za reagens koja se pruža kroz obrtni pogonski mehanizam koplja do priključka 6 na vrhu koplja 8. Da bi obrtao koplje, postojeći obrtni pogon koplja koristi motor 10 koji obrće šuplje pogonsko vratilo 12 koje je povezano sa motorom pomoću zupčastog prenosnika 14. Šuplje vratilo 12 je neophodno da bi se omogućio prolazak transportne cevi 4 za reagens od okretnog spoja 2 do priključka 6 na vrhu koplja 8. Šuplje pogonsko vratilo 12 nose dva obrtna ležaja 16 koja su dovoljno razmaknuta da bi nosila radijalna i aksijalna opterećenja. Zupčasti prenosnik 14 je spojen sa gornjim delom šupljeg pogonskog vratila 12. Donji kraj šupljeg pogonskog vratila 12 je kruto povezan sa držačem 18 koplja koji steže koplje 8 na odgovarajućem mestu. Kod postojećeg obrtnog pogona koplja, oba obrtna noseća ležaja 16 se nalaze u unutrašnjosti i potrebno je rastaviti ceo pogonski mehanizam radi periodičnog održavanja ili zamene. Drugi nedostatak je taj što transportna cev 4 za reagens ima dva priključka (okretni spoj 2 i priključak 6 koplja) koji su izvori curenja i zahtevaju održavanje.

[0006] Što se tiče ubrizgavajućih koplja koja nose pogoni koplja, najčešću konstrukciju koplja predstavlja koplje sa izduvavanjem na dnu. U njegovom centru se nalazi čelična cev kroz koju se gas i praškasti reagensi transportuju u rastopljeno gvožđe ili rastopljeni čelik. Obično vrh sadrži element od konstrukcionog čelika, koji može biti okrugao ili kvadratni, pomoću koga koplje može biti pričvršćeno na pogon koplja. Da bi se transportna cev zaštitila od rastopljenog metala, donji deo koplja će biti obložen vatrostalnim materijalom, koji izoluje cev od intenzivne toplote. Vatrostalni deo ima kružni poprečni presek. Varijacija osnovnog koplja sa izduvavanjem na dnu je Tee koplje, koje je manje uobičajeno od koplja sa izduvavanjem na dnu, ali se ipak i sada koristi. Tee koplje ima dva posebna izlazna porta koja su okrenuta u izlaznim smerovima koji su međusobno suprotni za 180. Dva izlazna porta se napajaju pomoću samo jednog glavnog cevnog voda sa Tee kopljem na dnu. Kao kod koplja sa izduvavanjem na dnu, Tee koplje obuhvata čeličnu cev koja definiše glavni vod, vrh od konstrukcionog čelika i vatrostalno dno. Korist od ove konstrukcije je ta što se praškasti reagens deli u dve zone umesto jedne. Standardno Tee koplje je sada poželjna konstrukcija za obrtni pogon koplja.

[0007] Koplje sa dualnim portom je poznato iz US patenta br. 5,188,661. Koplje sa dualnim portom obuhvata dve nezavisne cevi kroz koje mogu prolaziti dve struje praškastog reagensa ili gasa. Ovo omogućava da dvostruka količina materijala bude dovedena u rastopljeno kupatilo, čime se smanjuje vreme koje je potrebno za tretman metala. Ovo obezbeđuje veliku prednost u minimizaciji vremena tretiranja, što omogućava veću proizvodnju u čeličanama.

SUŠTINA PRONALASKA

[0008] Predmetnim pronalaskom su realizovani poboljšani obrtni pogoni koplja i postupci koji rešavaju gore navedene probleme. Predmetnim pronalaskom je dalje realizovan držač koplja koji omogućava jednostavno i bezbedno postavljanje koplja u pogon koplja. Konačno, predmetnim pronalaskom su realizovana nova koplja za primenu u obrtnom pogonu koplja koja su konfigurisana za dalje poboljšanje efikasnosti i smanjenje vremena prerade.

[0009] Prema prvom aspektu predmetnog pronalaska realizovan je obrtni pogon koplja prema zahtevu 1.

[0010] Takođe je realizovan naizmenični obrtni pogon koplja. Naizmenični obrtni pogon koplja sadrži obrtni element koji se može obrtati oko ose obrtanja i konfigurisan je za spajanje sa gornjim delom koplja tako da se obrtanje obrtnog elementa prenosi na koplje. Linearni aktuator koji ima osu hoda i dužinu hoda je povezan sa obrtnim elementom pomoću najmanje jednog prenosnog elementa koji pomera linearni aktuator. Prenosni element je povezan sa obrtnim elementom tako da se linearno pomeranje linearnog aktuatora pretvara u obrtno pomeranje obrtnog elementa oko ose obrtanja. Obrtni element može biti otelotvoren kao pogonski zupčanik i najmanje jedan prenosni element može biti zupčasta letva uzubljena sa pogonskim zupčanikom. Uzastopna izvlačenja i uvlačenja linearnog aktuatora duž ose hoda izazivaju naizmenično obrtno pomeranje koplja u suprotnim smerovima obrtanja. Dužina hoda se bira tako da linearni aktuator izaziva obrtanje koplja koje je manje od 360 stepeni u datim smerovima obrtanja. Naizmenični pogon koplja obezbeđuje mehanički pojednostavljen obrtni pogon koplja. Realizovan je i postupak ubrizgavanja uz korišćenje naizmeničnog obrtnog pomeranja ubrizgavajućeg koplja.

[0011] Držač koplja koji se može upotrebiti sa pogonom koplja, kao što je obrtni pogon koplja prema prvom aspektu, sadrži noseću čauru koja se može pričvrstiti na pogon koplja i ima otvorenu prednju i otvorenu donju stranu. Najmanje jedan zasunski element je zakretno povezan sa nosećom čaurom radi pomeranja između otvorenog položaja, u kome zasunski element ne blokira otvorenu prednju stranu, i zatvorenog položaja, u kome zasunski element blokira otvorenu prednju stranu, a najmanje jedan mehanizam za zabravljivanje je predviđen za privremeno fiksiranje odgovarajućeg zasunskog elementa u zatvorenom položaju. Držač koplja dalje sadrži par bočno razmaknutih ugaonih elemenata zakretno spojenih sa nosećom čaurom radi obrtanja oko poprečne zakretne ose, pri čemu svaki od para ugaonih elemenata ima noseći krak kroz koji se pruža zakretna osa, polužni krak, koji se pruža iz nosećeg kraka, i dovodni prorez koji je izveden u ugaonom elementu na položaju koji je odmaknut od zakretne ose. Svaki od para ugaonih elemenata se može obrtati oko zakretne ose između dovodnog položaja i zabravljenog položaja. Odgovarajući dovodni prorezi ugaonih elemenata su poravnati duž poprečne ose proreza i konfigurisani su za prihvat naspramnih krajnjih delova krstastog elementa ubrizgavajućeg koplja. Osa proreza se nalazi ispred otvorene prednje strane noseće čaure kada se par ugaonih elemenata nalazi u dovodnom položaju, a osa proreza prolazi kroz noseću čauru kada se par ugaonih elemenata nalazi u zabravljenom položaju. Držač koplja omogućava da krstasti element koplja bude postavljen u dovodni prorez, dok se prorez nalazi izvan noseće čaure i lako je dostupan, a onda se pomera u noseću čauru zakretanjem ugaonih elemenata.

[0012] Predmetni pronalazak takođe obuhvata različite konstrukcije koplja namenjene za upotrebu sa obrtnim pogonom koplja, kao što su obrtni pogon koplja i naizmenični obrtni pogon koplja koji su opisani gore. Konstrukcije koplja mogu biti karakterisane donjim vatrostalnim delom koji ima nekružni oblik poprečnog preseka za mešanje i agitaciju rastopljenog metala kada se koplje obrće. Konstrukcije koplja mogu biti alternativno ili dodatno karakterisane krstastim rasporedom izlaznih portova.

KRATKI OPIS SLIKA NACRTA

[0013] Pronalazak će biti detaljno opisan u nastavku sa pozivom na priložene slike nacrta, na kojima:

Slika 1 je aksonometrijski izgled postojećeg obrtnog pogona koplja koji je napravio podnosilac, koji prikazuje držanje gornjeg dela koplja;

Slika 2 je izgled preseka podnosiočevog postojećeg obrtnog pogona koplja i gornjeg dela koplja prikazanih na slici 1;

Slika 3 je izgled preseka obrtnog pogonskog mehanizma podnosiočevog postojećeg obrtnog pogona koplja;

Slika 4 je izgled preseka koji prikazuje okretni spoj podnosiočevog postojećeg obrtnog pogona koplja;

Slika 5 je aksonometrijski izgled obrtnog pogona koplja izvedenog u skladu sa prvim primerom izvođenja predmetnog pronalaska, koji prikazuje držanje koplja;

Slika 6 je bočni izgled obrtnog pogona koplja i koplja prikazanih na slici 5;

Slika 7 je izgled spreda obrtnog pogona koplja i koplja prikazanih na slici 5;

Slika 8 je izgled spreda koji prikazuje kućište nosača i par obrtnih ležajeva obrtnog pogona koplja sa slike 5;

Slika 9 je izgled preseka izvedenog generalno duž linije A-A na slici 8;

Slika 10 je bočni izgled okretnog spoja obrtnog pogona koplja prikazanog na slici 5;

Slika 11 je bočni izgled držača koplja obrtnog pogona koplja prikazanog na slici 5, pri čemu je držač koplja prikazan u otvorenom položaju sa gornjim delom koplja prihvaćenim radi dovođenja;

Slika 12 je aksonometrijski izgled držača koplja i gornjeg dela koplja prikazanih na slici 11;

Slika 13 je izgled sličan onome sa slike 12, ali prikazuje držač koplja u zatvorenom i zabravljenom položaju držanja gornjeg dela koplja;

Slika 14 je aksonometrijski izgled naizmeničnog obrtnog pogona koplja izvedenog u skladu sa drugim primerom izvođenja predmetnog pronalaska, koji prikazuje držanje koplja;

Slika 15 je izgled preseka šestougaonog koplja izvedenog u skladu sa jednim primerom izvođenja predmetnog pronalaska;

Slika 16 je horizontalna projekcija koplja prikazanog na slici 15;

Slika 17 je izgled odozdo koplja prikazanog na slici 15;

Slika 18 je izgled preseka pravougaonog koplja izvedenog u skladu sa sledećim primerom izvođenja predmetnog pronalaska;

Slika 19 je horizontalna projekcija koplja prikazanog na slici 18;

Slika 20 je izgled odozdo koplja prikazanog na slici 18;

Slika 21 je izgled preseka kvadratnog koplja izvedenog u skladu sa sledećim primerom izvođenja predmetnog pronalaska;

Slika 22 je horizontalna projekcija koplja prikazanog na slici 21;

Slika 23 je izgled odozdo koplja prikazanog na slici 21;

Slika 24 je izgled preseka koplja sa krstastim portom izvedenog u skladu sa sledećim primerom izvođenja predmetnog pronalaska;

Slika 25 je horizontalna projekcija koplja prikazanog na slici 24;

Slika 26 je izgled odozdo koplja prikazanog na slici 24;

Slika 27 je izgled preseka koplja sa krstastim dualnim portom izvedenog u skladu sa sledećim primerom izvođenja predmetnog pronalaska;

Slika 28 je horizontalna projekcija koplja prikazanog na slici 27; i

Slika 29 je izgled odozdo koplja prikazanog na slici 27.

DETALJNI OPIS PRONALASKA

[0014] Slike 5-9 prikazuju obrtni pogon 20 koplja izvedenog u skladu sa prvim primerom izvođenja predmetnog pronalaska. Pogon 20 koplja može da obrće koplje L oko vertikalne ose, dok se gas ili praškasti reagens ubrizgava u kupatilo od rastopljenog metala kroz jedan ili više izlaznih portova u dnu vatrostalnog dela koplja, kada je vatrostalni deo uronjen u kupatilo od rastopljenog metala.

[0015] Obrtni pogon 20 koplja sadrži glavni nosač 22 koji ima kućište 24 nosača, šuplje pogonsko vratilo 26 koje se pruža vertikalno kroz kućište 24 nosača, pogonski motor 28 koji je pogonski povezan sa šupljim pogonskim vratilom na mestu iznad gornjeg kraja kućišta 24 nosača, držač 30 koplja koji je kruto povezan sa šupljim pogonskim vratilom 26, transportnu cev 32 koja se pruža vertikalno kroz šuplje pogonsko vratilo 26 u držač 30 koplja, i okretnu spojnicu 34 za prihvat gornjeg kraja transportne cevi 32.

[0016] Šuplje pogonsko vratilo 26 nosi par obrtnih ležajeva 36 radi obrtanja oko vertikalne ose pogonskog vratila. Obrtni ležajevi 36 mogu biti montirani na kućištu 24 nosača i postavljeni izvan kućišta 24 nosača, pored gornjeg kraja i donjeg kraja kućišta nosača, respektivno. Za razliku od ležajeva izrađenih po meri, koji su montirani unutar kućišta nosača, kao što je kod podnosiočevog poznatog obrtnog pogona koplja, koji je opisan gore u delu “Stanje tehnike“, predmetni pronalazak koristi komercijalno raspoložive, pojedinačno smeštene obrtne ležaje koji su montirani izvan kućišta 24 nosača. Poželjno je da se nabave sklopovi ležaja koji imaju port za podmazivanje koji je dostupan sa spoljašnje strane. Sklop obrtnog ležaja koji je podesan za izvođenje u praksi predmetnog pronalaska prodaje Timken kao deo br. E-PF-TRB-315/16. Upotreba gotovih ležajeva, montiranih sa spoljašnje strane smanjuje troškove i pojednostavljuje održavanje i zamenu obrtnih ležaja 36.

[0017] Pogonski motor 28 je pogonski povezan sa šupljim pogonskim vratilom 26 i može da obrće pogonsko vratilo oko njegove vertikalne ose. U prikazanom primeru izvođenja, pogonski motor 28 je povezan sa pogonskim vratilom 26 pomoću zupčastog prenosnika 38. Kao što je gore navedeno, držač 30 koplja je kruto povezan sa šupljim pogonskim vratilom 26 i zato se obrće sa pogonskim vratilom. Kao rezultat toga, koplje L, koje drži držač 30 koplja, se obrće.

[0018] Okretna spojnica 34, prikazana detaljnije na slici 10, dozvoljava spajanje fleksibilnog dovodnog creva H za reagens sa gornjim krajem transportne cevi 32 i omogućava relativno obrtanje između transportne cevi i priključenog dovodnog creva za reagens. Donji kraj transportne cevi 32 se može spojiti sa kopljem L koje drži držač 30 koplja. Okretna spojnica 34 sprečava da se dovodno crevo H uvije kada se transportna cev 32 obrće sa spojenim kopljem L. Okretna spojnica 34 je slična okretnom spoju 2 podnosiočeve konstrukcije iz stanja tehnike po tome što ima unutrašnji spojni deo koji se delimično pruža u prolaz spoljašnjeg spojnog dela, pri čemu je prstenasto oblikovani radijalni prostor između preklapajućih delova spojnih delova zauzet ležajima i zaptivkama za omogućavanje relativnog obrtanja između delova, bez curenja. Kod podnosiočeve ranije konstrukcije, koja je prikazana na slikama 1-4, okretni spoj 2 je bio postavljen tako da je reagens bio uvođen u radijalno spoljašnji deo 3 okretnog spoja i izlazio je iz radijalno unutrašnjeg dela 5 okretnog spoja zaptivenog zaptivkama 7 u odnosu na spoljašnji deo 3. U prvom primeru izvođenja predmetnog pronalaska, okretna spojnica 34 je preokrenuta, tako da reagens iz dovodnog creva H ulazi u unutrašnji deo 35 okretne spojnice 34 i izlazi iz spoljašnjeg dela 37 okretne spojnice. Ova promena intuitivno produžava radni vek unutrašnjih zaptivki i ležajeva. Može se koristiti komercijalno raspoloživa okretna spojnica, na primer, In-Line Swivel br. 006-15111 koja se može nabaviti od Rotary Systems, Inc. iz Mineapolisa, Minesota.

[0019] Držač 30 koplja je konfigurisan tako da radi obrtanja sa držačem koplja dozvoljava da držač koplja drži koplje L tako da se može ukloniti. Držač 30 koplja koji se može koristiti kao deo pogona 20 koplja je prikazan na slikama 11-13. U prikazanom primeru izvođenja, držač 30 koplja sadrži noseću čauru 42 koja se može pričvrstiti na pogon koplja. Noseća čaura 42 ima otvorenu prednju stranu 46 i otvorenu donju stranu 48.

[0020] Držač 30 koplja takođe sadrži najmanje jedan zasunski element 50 zakretno povezan sa nosećom čaurom 42 radi pomeranja između otvorenog položaja, u kome zasunski element 50 ne blokira otvorenu prednju stranu 46, i zatvorenog položaja, u kome zasunski element blokira otvorenu prednju stranu 46. U primeru izvođenja prikazanom na slikama 11-13 postoje dva zasunska elementa 50, međutim, može biti predviđeno više ili manje zasunskih elemenata. Sa svakim zasunskim elementom 50 sadejstvuje odgovarajući mehanizam 52 za zabravljivanje koji može da odvojivo pričvrsti pridruženi zasunski element 50 zasunskih elemenata u zatvorenom položaju, kao što je prikazano na slici 13. Mehanizam 52 za zabravljivanje koji je prikazan na nacrtu sadrži leptir navrtku 54 koja se može podesiti pomoću navoja duž usadnog svornjaka 56 koji je zakretno montiran pomoću stožerne osovinice 58 između gornjeg i donjeg pločastog elementa 60A i 60B koji se pružaju bočno sa bočnog zida noseće čaure 42. Usadni svornjak 56 se može zakretati da bi se pružao kroz udubljenje 62 u zasunskom elementu 50, a uklonjivi pričvrsni svornjak 64 se može umetnuti kroz poravnate otvore 66 u zasunskom elementu 50 da bi sprečio da usadni svornjak 56 usled zakretanja izađe iz udubljenja 62. Leptir navrtka 54 se može pritegnuti u odnosu na zasunski element 50 da bi se zasunski element pričvrstio u zatvorenom položaju. Stručnjaci iz oblasti mašinstva će shvatiti da se za upotrebu na raspolaganju nalaze različiti mehanizmi za zabravljivanje, uključujući, ali bez ograničavanja na mehanizme koji koriste zaporke, svornjake, stezne prstenove, spone, navojne pričvršćivače, stege, opruge, i kombinacije napred navedenih. Zbog toga predmetni pronalazak nije ograničen na mehanizme za zabravljivanje koji su ovde eksplicitno prikazani i opisani.

[0021] Držač 30 koplja dalje sadrži bočno odmaknute ugaone elemente 68 zakretno spojene sa nosećom čaurom 42 pomoću stožernih osovinica 70 (samo jedna od dve se može videti na slikama nacrta) radi obrtanja oko poprečne zakretne ose 72. Svaki od para ugaonih elemenata 68 ima noseći krak 74 kroz koji se pruža zakretna osa 72, polužni krak 76 koji se pruža sa nosećeg kraka 74, i dovodni prorez 78 koji je izveden u ugaonom elementu 68 na mestu odmaknutom od zakretne ose 72. Svaki ugaoni element 68 se može obrtati oko zakretne ose 72 između dovodnog položaja (vidi slike 11 i 12) i zabravljenog položaja (vidi sliku 13). Odgovarajući dovodni prorezi 78 para ugaonih elemenata 68 su poravnati duž poprečne ose 80 proreza i konfigurisani su za prihvat suprotnih krajnjih delova krstastog elementa M ubrizgavajućeg koplja L. Kao što se može videti, osa 80 proreza se nalazi ispred otvorene prednje strane 46 noseće čaure 42 kada se par ugaonih elemenata 68 nalazi u dovodnom položaju, dok osa 80 proreza prolazi kroz noseću čauru 42 kada se par ugaonih elemenata 68 nalazi u zabravljenom položaju.

[0022] Ugaoni elementi 68 mogu biti pravougaoni ugaoni elementi, pri čemu se polužni krak 76 pruža sa nosećeg kraka 74 pod ili približno pod uglom od 90 stepeni u odnosu na noseći krak. Dovodni prorez 78 svakog ugaonog elementa 68 može biti lociran u vršnom regionu ugaonog elementa gde se seku kraci 74 i 76. Ugaoni elementi 68 mogu biti međusobno kruto spojeni pomoću potpornog elementa 82 tako da se ugaoni elementi usklađeno zakreću oko ose 72. Potporni element 82 može biti konfigurisan za zahvatanje unutrašnje površine noseće čaure 42 kada se par ugaonih elemenata nalazi u zabravljenom položaju radi stabilnosti u nosećem koplju L unutar noseće čaure. Da bi se ugaoni elementi držali u zabravljenom položaju prikazanom na slici 13, dok su zasunski elementi 50 zabravljeni, držač 30 koplja mora sadržati najmanje jedan uklonjivi blokirajući svornjak 84, koji se može umetnuti kroz poravnate otvore u nosećoj čauri 42, i noseći krak 74 jednog od ugaonih elemenata. Kao što se može shvatiti sa slika 12 i 13, kada se držač 30 koplja nalazi u svom otvorenom položaju i ugaoni elementi 68 su zaokrenuti naniže u svoj dovodni položaj, koplje L može biti obešeno unutar proreza 78. Da bi se koplje pričvrstilo, ugaoni elementi 68 se zaokreću naviše u svoj zabravljeni položaj da bi pomerili gornji deo koplja L kroz otvorenu prednju stranu 46 u noseću čauru 42, a blokirajući svornjak 84 se umeće radi zadržavanja ugaonih elemenata 68 u zabravljenom položaju. Zasunski elementi 50 onda mogu biti zatvoreni i zabravljeni.

[0023] Sada se vrši poziv na sliku 14 za opis naizmeničnog pogona obrtnog 100 koplja izvedenog u skladu sa drugim primerom izvođenja predmetnog pronalaska. Pogon 100 koplja sadrži obrtni element 102 koji se može obrtati oko ose 104 obrtanja. Obrtni element 102 je konfigurisan za spajanje sa gornjim delom koplja L, tako da se obrtanje obrtnog elementa 102 prenosi na koplje. Pogon 100 koplja takođe sadrži linearni aktuator 106 koji ima osu 108 hoda i dužinu hoda, a prenosni element 110 se pomera linearnim aktuatorom 106. Prenosni element 110 je spojen sa obrtnim elementom 102 tako da se linearno pomeranje linearnog aktuatora 106 duž ose 108 hoda pretvara u obrtno pomeranje obrtnog elementa 102 oko ose 104 obrtanja. Dok prenosni element 110 može imati bilo koji oblik, uključujući zakretni zglobni spoj više šipki, jednostavna konfiguracija je da se upotrebi zupčasta letva kao prenosni element 110 uzubljen sa malim pogonskim zupčanikom kao obrtnim elementom 102 u skladu sa ilustracijom na slici 14.

[0024] Kao što se može shvatiti, uzastopno izvlačenje i uvlačenje linearnog aktuatora 106 duž ose 108 hoda izaziva naizmenično obrtno pomeranje koplja L u suprotnim smerovima obrtanja. U skladu sa predmetnim pronalaskom, dužina hoda linearnog aktuatora 106 se bira tako da linearni aktuator izaziva obrtanje koplja L koje je manje od 360 stepeni u datom smeru obrtanja. Kao neograničavajući primer, dužina hoda može biti izabrana tako da linearni aktuator 106 izaziva obrtanje koplja koje je približno 90 stepeni u datom smeru obrtanja.

[0025] Pogon 100 koplja može dalje sadržati glavni nosač 112 za uklonjivi prihvat gornjeg dela koplja L. Glavni nosač 112 sadrži par obrtnih nosećih ležajeva 114 za obrtni prihvat gornjeg dela koplja. Obrtni ležajevi 114 mogu biti ugrađeni u stezni mehanizam držača koplja da bi se znatno smanjila veličina celokupnog pogona 100 koplja u odnosu na pogon 20 koplja iz prvog primera izvođenja i u odnosu na obrtne pogone koplja iz stanja tehnike. Raspolaganje manjim naizmeničnim pogonom koplja pojednostavljuje zadatak pretvaranja fiksnih pogona koplja u oblast obrtnog pogona koplja.

[0026] Naizmenični pogon 100 koplja prema drugom primeru izvođenja eliminiše potrebu za okretnim spojem na vrhu pogona koplja, jer se koplje ne obrće kontinualno u jednom smeru obrtanja. Pored toga, šuplje pogonsko vratilo i cev za reagens koja se pruža kroz sredinu pogonskog vratila su takođe eliminisani, što uklanja izvore curenja i smanjuje broj elemenata kojima je potrebno održavanje. Generalno, pogon sa pogonskim zupčanikom i zupčastom letvom je manje skup i kompleksan nego motor i zupčasti prenosnik koji se upotrebljavaju za kontinualne obrtne pogone koplja. Naizmenični pogon koplja obezbeđuje prednosti veće reakcione zone, uz zadržavanje jednostavnosti pogonskog mehanizma.

[0027] Obezbeđivanje naizmeničnog obrtnog dejstva u skladu sa predmetnim pronalaskom nije ograničeno na specifičnu konfiguraciju pogonskog mehanizma koja je prikazana na slici 14. Kao što se podrazumeva, konfiguracija sa korišćenjem obrtnog aktuatora, kao što je pogon 20 koplja sa korišćenjem pogonskog motora 28, može da bude upravljana, tako da obezbedi naizmenično obrtno pomeranje u suprotnim smerovima obrtanja umesto kontinualnog obrtnog pomeranja u jednom smeru obrtanja. Shodno tome, pronalazak obuhvata postupak ubrizgavanja reagensa u kupatilo od rastopljenog metala koji sadrži korake uranjanja dela ubrizgavajućeg koplja u rastopljeni metal, obrtanja koplja oko njegove uzdužne ose u prvom smeru obrtanja pod prvim uglom manjim od 360 stepeni, obrtanja koplja oko uzdužne ose u drugom smeru obrtanja suprotnom od prvog smera obrtanja pod drugim uglom koji je manji ili jednak prvom uglu po veličini, i ispuštanja reagensa kroz najmanje jedan port koplja za reagens dok se koplje obrće.

[0028] Predmetni pronalazak obuhvata različita koplja koja se mogu koristiti sa pogonima 10 i 100 koplja, ili bilo kojim pogonom koplja. Slike 15-23 ilustruju koplja kod kojih vatrostalni deo koji se može uroniti ima nekružni oblik poprečnog preseka koji je delotvoran za mešanje ili agitaciju rastopljenog metala obrtanjem koplja oko ose obrtanja koja se pruža kroz nevatrostalni deo, kao što bi bilo obezbeđeno obrtnim pogonom koplja. Slike 15-17 prikazuju šestougaono koplje 200, Slike 18-20 prikazuju pravougaono koplje 202, i Slike 21-23 prikazuju kvadratno koplje 204. Koplja 200, 202, i 204 su slična po tome što svako sadrži gornji nevatrostalni deo 206 koji definiše gornji kraj koplja i donji vatrostalni deo 208 koji definiše donji kraj koplja. Donji vatrostalni deo 208 svakog koplja ima oblogu od vatrostalnog materijala i nekružni oblik poprečnog preseka. Koplja 200, 202, i 204 su dalje slična po tome što svako ima glavni vod 210 koji se pruža duž ose 212 voda od gornjeg kraja koplja kroz gornji nevatrostalni deo 206 i u donji vatrostalni deo 208. Donji vatrostalni deo 208 svakog koplja ima najmanje jedan odvodni port 214 u strujnoj vezi sa glavnim vodom 210 tako da definiše odgovarajući odvodni smer koji divergira od ose 212 voda. Prikazani primeri izvođenja koplja su u obliku "Tee" koplja u kojima su predviđena dva odvodna porta 214 koja su okrenuta u odvodnim smerovima koji su međusobno usmereni suprotno za 180 stepeni, pri čemu su odvodni smerovi upravni na osu 212 voda. Koplja 200, 202, i 204 se mogu obrtati oko ose obrtanja koja se podudara sa osom 212 voda. Alternativno tome, koplja 200, 202, i 204 mogu biti konfigurisana tako da se obrću oko ose obrtanja koja je odmaknuta od ose 212 voda ili se na drugačiji način ne podudara sa osom 212 voda.

[0029] Slike 24-26 ilustruju koplje 220 sa krstastim portom izvedenim u skladu sa sledećim primerom izvođenja predmetnog pronalaska. Koplje 220 je slično gore opisanim kopljima 200, 202, i 204 po tome što koplje 220 sadrži gornji nevatrostalni deo 206 koji definiše gornji kraj koplja, donji vatrostalni deo 208 koji je obložen vatrostalnim materijalom i definiše donji kraj koplja, i glavni vod 210 koji se pruža duž ose 212 voda od gornjeg kraja koplja kroz gornji nevatrostalni deo 206 i u donji vatrostalni deo 208. Koplje 220 je karakterisano činjenicom da donji vatrostalni deo 208 ima četiri odvodna porta 214 u strujnoj vezi sa glavnim vodom 210, tako da definišu četiri odgovarajuća različita odvodna smera koja divergiraju od ose 212 voda. Četiri odvodna voda 214 mogu biti u strujnoj komunikaciji sa glavnim vodom 210 preko mnoštva odvodnih vodova 216 koji se međusobno seku i sa glavnim vodom 210 na samo jednom mestu 218. Četiri odvodna smera mogu biti ugaono razmaknuta oko ose 212 voda na pravilnim intervalima od 90 stepeni. Alternativno tome, može biti predviđen nepravilni ugaoni pomak. Mada su prikazana četiri odvodna porta, može biti predviđeno više odvodnih portova. Vatrostalni deo 208 može imati kružni poprečni presek, kao što je prikazano na slici 26, ili može imati nekružni poprečni presek koji je delotvoran za mešanje rastopljenog metala u toku obrtanja, kao što je opisano gore za koplja 200, 202, i 204.

[0030] Slike 27-29 ilustruju koplje 230 sa krstastim dualnim portom koje je izvedeno u skladu sa sledećim primerom izvođenja predmetnog pronalaska. Kao i drugi gore opisani primeri izvođenja koplja, koplje 230 sadrži gornji nevatrostalni deo 206, koji definiše gornji kraj koplja, i donji vatrostalni deo 208, koji je obložen vatrostalnim materijalom i definiše donji kraj koplja. Međutim, umesto samo jednog glavnog voda 210, koplje 230 ima prvi i drugi glavni vod 210A i 210B koji se pružaju duž odgovarajućih osa 212A i 212B vodova od gornjeg kraja koplja kroz gornji nevatrostalni deo 206 i u donji vatrostalni deo 208. Donji vatrostalni deo 208 ima prvi par odvodnih portova 214A u strujnoj vezi sa prvim glavnim vodom 210A, tako da definiše prvi par odgovarajućih odvodnih smerova koji divergiraju od ose 210A prvog voda. Donji

1

vatrostalni deo 208 takođe ima drugi par odvodnih portova 214B u strujnoj vezi sa drugim glavnim vodom 210B, tako da definiše drugi par odgovarajućih odvodnih smerova koji divergiraju od ose 212B drugog voda i divergiraju od prvog para odvodnih smerova. Shodno tome, dva nezavisna voda omogućavaju da dvostruko više gasa ili praškastog reagensa bude ubrizgano u okviru zadatog vremenskog perioda u poređenju sa kopljima sa samo jednim vodom i omogućavaju ubrizgavanje različitog reagensa ili gasa kroz svaki vod. U prikazanom primeru izvođenja osa 212B drugog voda je paralelna osi 212A prvog voda, ali može se upotrebiti i neparalelni raspored. Prvi par odvodnih smerova može biti usmeren međusobno suprotno pod uglom od 180 stepeni od ose prvog voda. Isto tako, drugi par odvodnih smerova može biti usmeren međusobno suprotno pod uglom od 180 stepeni od ose drugog voda. Četiri odvodna smera mogu biti ugaono razmaknuta na intervalima od 90 stepeni, kao što je prikazano na slici 29, ili može biti izabran drugačiji ugaoni pomak. Vatrostalni deo 208 koplja 230 može imati kružni poprečni presek, kao što je prikazano na slici 29, ili može imati nekružni oblik poprečnog preseka koji je delotvoran za mešanje rastopljenog metala u toku obrtanja, kao što je opisano gore za koplja 200, 202, i 204.

[0031] Gore opisana koplja poboljšavaju efikasnost smanjenjem vremena prerade. Praškasti reagensi se raspodeljuju što je moguće više po rastopljenom kupatilu da bi se omogućilo više reakcija između reagensa i rastopljenog metala. Promenom krstastog poprečnog preseka vatrostalnog dela koplja u oblik koji ima uglove, obrtanje koplja generiše dodatno mešanje, jer ivice i uglovi vatrostalnog dela deluju kao lopatice za mešanje, mešajući rastopljeno kupatilo i time povećavajući efikasnost. Efikasnost se takođe poboljšava povećanjem broja odvodnih portova sa dva (Tee koplje) na četiri ili više. Kod koplja sa krstastim portovima broj reakcionih zona se udvostručuje u odnosu na Tee koplje. Koplje sa krstastim portovima koje je gore opisano udvostručuje brzinu dovođenja reagensa i, ako se upotrebljava sa obrtnim pogonom koplja, obezbeđuje povećane reakcione zone sa minimalnim vremenima prerade.

[0032] Ovde su detaljno opisani primeri izvođenja predmetnog pronalaska, ali stručnjaci iz odgovarajuće oblasti će shvatiti da se mogu napraviti modifikacije. Takve modifikacije ne izlaze izvan okvira pronalaska koji je definisan priloženim patentnim zahtevima.

Claims

Patentni zahtevi

1. Obrtni pogon (20) koplja za obrtanje koplja (L) za injektiranje gasa i praškastih reagenasa u rastopljeni metal, pri čemu obrtni pogon (20) koplja sadrži:

glavni nosač (22) koji ima kućište (24) nosača i par obrtnih ležajeva (36) postavljenih, respektivno, pored gornjeg kraja i donjeg kraja kućišta nosača;

šuplje vratilo (26) koje se pruža vertikalno kroz kućište (24) nosača i nošeno je pomoću para obrtnih ležajeva (36) radi obrtanja oko vertikalne ose;

pogonski motor (28) koji je pogonski povezan sa šupljim vratilom, pri čemu pogonski motor (28) može raditi tako da obrće šuplje vratilo oko vertikalne ose;

držač (30) koplja koji je kruto povezan sa šupljim vratilom (26) radi obrtanja sa šupljim vratilom, pri čemu je držač (30) koplja konfigurisan tako da omogući da koplje (L) bude uklonjivo držano pomoću držača (30) koplja radi obrtanja sa držačem (30) koplja;

transportnu cev (32) koja se pruža vertikalno kroz šuplje vratilo (26) u držač (30) koplja, pri čemu se donji kraj transportne cevi (32) može spojiti sa kopljem (L) koje drži držač (30) koplja; i

okretnu spojnicu (34) za gornji kraj transportne cevi (32), pri čemu okretna spojnica (34) dozvoljava spajanje fleksibilnog dovodnog creva (H) za reagens sa transportnom cevi i omogućava relativno obrtanje između transportne cevi i dovodnog creva, a okretna spojnica sadrži unutrašnji deo (35) koji se delimično pruža u spoljašnji deo (37);

naznačen time što:

par obrtnih ležajeva (36) se nalazi izvan kućišta (24) nosača; i

okretna spojnica (34) je postavljena tako da reagens iz dovodnog creva ulazi u okretnu spojnicu kroz unutrašnji deo (35), a izlazi iz okretne spojnice kroz spoljašnji deo (37).

2. Pogon koplja prema zahtevu 1, pri čemu je pogonski motor (28) pogonski povezan sa šupljim vratilom (26) na mestu iznad gornjeg kraja kućišta (24) nosača.

1