Устройство для получения губчатого титана

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к устройствам для получения губчатого титана. Предложено устройство, включающее электропечь с установленной в ней ретортой восстановления со сливным устройством, выполненным в виде хвостовика с седлом со сливным отверстием, штока, состоящего из сливной трубы и запирающей иглы, двуплечего рычага с механизмом вертикального перемещения и кронштейна, при этом оно дополнительно снабжено устройством для вертикального перемещения оси рычага, установленного на кронштейне и состоящего из оси качания рычага, вилки с отверстием снизу и проушинами, ходового винта, кронштейн выполнен из двух частей с вертикальными прорезями, соединенных снизу горизонтальной перемычкой и втулкой с винтовым отверстием, при этом ось качания рычага пропущена через вертикальные прорези кронштейна, проушины вилки и выполненную в рычаге горизонтальную прорезь, а вилка соединена с кронштейном ходовым винтом. Технический результат - усовершенствование конструкции сливного устройства, а именно механизма для раскачивания штока, что приведет к повышению производительности аппарата и снижению трудоемкости процесса восстановления. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относиться к цветной металлургии, в частности к устройствам для производства губчатого титана, и направлено на усовершенствование конструкции сливного устройства аппарата восстановления тетрахлорида титана магнием.

Известен аппарат для магниетермического получения губчатого титана (кн. Родякин В.В. и др. Металлотермическое производство губчатого титана. - М.: Металлургия, 1971. - С.128-130; кн. Сергеев В.В. и др. Металлургия титана. - М.: Металлургия, 1979, с.160-166), включающее электропечь, в которую установлена реторта восстановления с крышкой и сливным устройством, которое выполнено в виде приваренного к днищу реторты хвостовика с седлом и сливным отверстием, штока, состоящего из сливной трубы и запирающей иглы. Двуплечевого рычага с грузом (противовес) и механизмом вертикального перемещения.

Недостатком данного устройства является то, что мелкодисперсный титан, оседающий на запирающей игле штока и седле хвостовика, спекается и препятствует открыванию сливного отверстия при сливе расплавленного хлорида магния. Усилий механизма вертикального перемещения недостаточно для разъединения спекшихся иглы штока и седла. Для этого производят раскачивание штока, прилагая к рычагу боковые усилия, или воздействуют на шток в вертикальном направлении, производя удары по сливной трубе массивной металлической штангой, после разъединения иглы и седла шток с помощью механизма вертикального перемещения опускают в нижнее положение и производят слив расплавленного хлорида магния. Эта операция требует значительных затрат времени и тяжелого физического труда, может привести к образованию трещин в сварных швах днища реактора, нарушив его герметичность, а также к поломке сливного устройства. В результате нарушается технологический процесс, снижается производительность аппарата и качество губчатого титана.

Известен узел слива расплава из аппарата магниетермического получения титана (А.с. СССР №1358416, опубл. 10.02.2000 г., БИПМ №4 и 1478633, опубл. в БИ 19 от 10.07.2000 г.), включающий сливную трубу, шток с приводом, седло (бобышку) со сливным отверстием, съемный патрубок с прорезью, подсоединенный к торцу сливной трубы, выполненный с выступом, установленным под штоком, а привод выполнен с экраном. Это позволяет снизить разбрызгивание хлорида магния.

Недостатком являются большие затраты тяжелого ручного труда при установке съемного патрубка и снижение срока службы деталей сливного устройства и реторты из-за образования трещин в сварных швах.

Известно устройство для магниетермического получения губчатого титана (А.с. СССР №1753718, опубл. в БИ 15 27.05.1999 г.), по количеству общих признаков принятое за ближайший аналог-прототип и включающее реторту восстановления, установленную в электропечь, сливное устройство, выполненное из хвостовика с седлом со сливным отверстием, штока из сливной трубы и запирающей иглы, двуплечевого рычага в виде короткого и длинного плеча, закрепленного на кронштейне, с механизмом вертикального перемещения рычага, механизмом раскачивания штока, закрепленным на длинном плече двуплечевого рычага. Рычаг жестко с помощью винта присоединен к кронштейну, который прикреплен к кожуху печи.

Недостатком данного устройства является то, что механизм для раскачивания штока ненадежен в эксплуатации, устройство для слива выполнено громоздким, что создает неудобства в обслуживании. Вследствие раскачивания сливного устройства герметичность его нарушается, из-за чего появляются подтеки и вылив расплавленного хлорида магния между операциями слива, трудоемкость обслуживания сливного устройства приводит к тяжелым условиям труда рабочего и к аварийной ситуации.

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и заключается в надежности устройства и снижении трудоемкости и аварийности устройства, повышении производительности аппарата восстановления.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для получения губчатого титана, включающем электропечь с установленной в ней ретортой восстановления со сливным устройством, выполненным в виде хвостовика с седлом со сливным отверстием, штока, состоящего из сливной трубы и запирающей иглы, двухплечего рычага с механизмом вертикального перемещения и кронштейна, новым является то, что оно дополнительно снабжено устройством для вертикального перемещения оси рычага, установленного на кронштейне и состоящего из оси качания рычага, вилки с отверстием снизу и проушинами, ходового винта, кронштейн выполнен из двух частей с вертикальными прорезями, соединенных снизу горизонтальной перемычкой и втулкой с винтовым отверстием, при этом ось качания рычага пропущена через вертикальные прорези кронштейна, проушины вилки и выполненную в рычаге горизонтальную прорезь, а вилка соединена с кронштейном ходовым винтом.

Кроме того, ось качания рычага выполнена в виде металлического стержня.

Кроме того, на верхнем конце ходового винта у отверстия вилки размещен сухарь.

Кроме того, вертикальные части кронштейна выполнены в виде швеллера.

Кроме того, нижний конец ходового винта выходит из винтового отверстия втулки, размещенной на перемычке кронштейна.

Кроме того, нижний конец ходового винта, выходящий из винтового отверстия втулки, снабжен шлицами для ключа.

Предложенное дополнительное устройство для вертикального перемещения оси рычага позволяет устранить зазор между штоком и седлом сливного устройства и тем самым обеспечить надежную работу всего устройства для получения губчатого титана, меньшую аварийность и трудоемкость обслуживания.

Конструктивное оформление устройства для вертикального перемещения оси рычага позволяет значительно уменьшить трудоемкость обслуживания устройства и тем самым повысить производительность работы устройства для получения губчатого титана.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволяет установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве для получения губчатого титана.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “новизна”.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию “изобретательский уровень” заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразования для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “изобретательский уровень”.

На фиг.1 показано устройство для получения губчатого титана, на фиг.2 - устройство для вертикального перемещения оси рычага; на фиг.3 - разрез Б-Б устройства для вертикального перемещения оси рычага.

Устройство состоит из электрической печи 1, в которую установлена реторта восстановления 2 со сливным устройством 3. Сливное устройство 3 выполнено в виде хвостовика 4, седла 5 со сливным отверстием 6, и штока 7, выполненного в виде сливной трубы 8 и запорной иглы 9. К сливной трубе прикреплен рычаг 10 с горизонтальной прорезью 11, с коротким плечом рычага 12 и длинным плечом 13, к которому присоединен механизм вертикального перемещения рычага 14 в виде пневмоцилиндра 15 и штыря 16. Кронштейн 17 выполнен в виде двух швеллеров 18 с вертикальными прорезями 19, соединенных горизонтальной перемычкой 20, на которой размещена втулка 21 с винтовым отверстием, и снабжен устройством для вертикального перемещения оси рычага 22, выполненного в виде оси качания рычага 23, вилки 24 с отверстием 25 и проушинами 26. Ходовой винт 27 пропущен через отверстия вилки и перемычки и выходит за перемычку. Ходовой винт 27 при помощи сухаря 28 удерживает на верхнем конце вилку, а нижним концом через резьбовое отверстие в перемычке выходит под кронштейн. Ходовой винт снабжен шлицами 29 и приводится во вращение съемным ключом 30. Аппарат работает следующим образом.

Реторту восстановления 2 устанавливают в электропечь 1, вакуумируют при 400°С в течение 1 часа для удаления влаги, затем производят монтаж сливного устройства 3. Для этого отсоединяют и снимают вакуумный колпак (не показан), закрепленный в нижней части хвостовика 4. К сливной трубе 8 подсоединяют двуплечий рычаг 10, снимают траверсу (не показана), фиксирующую сливную трубу 8 штока 7 в верхнем положении. Готовят устройство 22 для вертикального перемещения оси рычага, для чего ось качания рычага 23 пропускают через горизонтальную прорезь 11 рычага 10, через проушины 26 вилки 24 и вертикальные прорези 19 швеллеров 18 кронштейна 17. При помощи штыря 16 регулируют ход штока 7 так, чтобы запорная игла 9 не выходила полностью из сливного отверстия 6 седла 5, выполняющего также функцию направляющей иглы 9 при перемещении сливной трубы 8 в крайнее положение. После регулирования хода штока 7 сливную трубу 8 с помощью пневмоцилиндра 15 переводят в крайнее верхнее положение, при этом запорная игла 9 плотно перекрывает сливное отверстие 6. В верхнем положении сливная труба 8 удерживается под действием механизма вертикально перемещения рычага 14. Затем реторту разогревают до заданной температуры, производят заливку магния в реторту восстановления 2 и осуществляют процесс восстановления тетрахлорида титана известным способом. В ходе процесса при помощи сливного устройства 3 из реторты восстановления 2 периодически производят слив хлорида магния. Для производства слива расплавленного хлорида магния из реторты восстановления 2 в нижнюю часть пневмоцилиндра 15 подают под давлением 4-6 ати сжатый воздух. При этом пневмоцилиндр 15 тянет вверх длинное плечо 13 рычага 10 с помощью оси качания рычага 23 и перемещает вниз короткое плечо 12, соединенное со сливной трубой 8. Сливная труба 8 опускается, запорная игла 9 открывает сливное отверстие 6, производится слив расплавленного хлорида магния из реторты восстановления 2. Для прекращения слива расплавленного хлорида магния подают сжатый воздух в верхнюю часть пневмоцилиндра 15. При этом его поршень перемещается в нижнее положение, а короткое плечо 12 рычага 10, соединенного со сливной трубой 8, - в верхнее положение, запорная игла 9 плотно перекрывает сливное отверстие 6 в седле 5, прекращая слив расплавленного хлорида магния. После этого прекращают подачу воздуха в пневмоцилиндр 15, и шток 7 с запорной иглой 9 поддерживается в верхнем поджатом положении. В период между сливами расплавленного хлорида магния происходит постоянное подтекание или вылив расплавленного хлорида магния в помещение цеха из-за неплотного соединения запорной иглы 9 в седле 5. Для устранения этого подводят ключ 30 к шлицам 29 к концу ходового винта 27, выходящего из винтового отверстия втулки 21, размещенной на перемычке 20 кронштейна 17, поворачивая ключ 29 по окружности, подтягивают ходовой винт 27 по вертикальным прорезям 19 кронштейна 17. Вращением винтового соединения 27 вилка 24 перемещает ось качания рычага 23 до тех пор, пока не устранится подтекание из сливного устройства 3.

По окончании процесса восстановления сливное устройство 3 охлаждают, сливную трубу 8 поджимают траверсой, фиксируя ее тягами, закрепленными на хвостовике 4, рычаг 10 с механизмом вертикального перемещения 14 и устройством для вертикального перемещения оси рычага 22 отсоединяют от сливной трубы 8 и реторту направляют на процесс вакуумной сепарации.

Таким образом, предложенное устройство для получения губчатого титана имеет более высокую надежность, меньшую аварийность и трудоемкость обслуживания.

Формула изобретения

1. Устройство для получения губчатого титана, включающее электропечь с установленной в ней ретортой восстановления со сливным устройством, выполненным в виде хвостовика с седлом со сливным отверстием, штока, состоящего из сливной трубы и запирающей иглы, двуплечего рычага с механизмом вертикального перемещения и кронштейна, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено устройством для вертикального перемещения оси рычага, установленного на кронштейне и состоящего из оси качания рычага, вилки с отверстием снизу и проушинами, ходового винта, кронштейн выполнен из двух частей с вертикальными прорезями, соединенных снизу горизонтальной перемычкой и втулкой с винтовым отверстием, при этом ось качания рычага пропущена через вертикальные прорези кронштейна, проушины вилки и выполненную в рычаге горизонтальную прорезь, а вилка соединена с кронштейном ходовым винтом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ось качания рычага выполнена в виде металлического стержня.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на верхнем конце ходового винта у отверстия вилки размещен сухарь.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вертикальные части кронштейна выполнены в виде швеллера.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижний конец ходового винта выходит из винтового отверстия втулки, размещенной на перемычке кронштейна.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что нижний конец ходового винта, выходящий из винтового отверстия втулки, снабжен шлицами для ключа.

РИСУНКИ