CN100393985C - 精确调节顶压和紧急全关静叶的调节机构 - Google Patents

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Abstract

一种精确调节顶压和紧急全关静叶的调节机构，包括油缸组件、转轴、齿轮、齿条、一级大摇臂、二级大摇臂、一级大拉杆、二级大拉杆、一级联动环、二级联动环、一级小拉杆、二级小拉杆、一级小摇臂、二级小摇臂。转轴安装在支承台架上，齿轮安装在转轴上，齿条与齿轮组成传动副，油缸组件与齿条连接；一级大摇臂和二级大摇臂安装在转轴上，各级大拉杆的一端分别与对应级的大摇臂铰接，另一端分别与对应级的联动环铰接；各级小拉杆的一端分别与对应级的对应小摇臂铰接，各级小拉杆的另一端分别与对应级的联动环上的对应连接部位铰接，各小摇臂分别与对应级的对应静叶柄连接；各级联动环分别由各级滚柱组件支撑。

Description

精确调节顶压和紧急全关静叶的调节机构
技术领域
本发明属于高炉煤气余压透平上使用的静叶调节机构，特别涉及一种多级静叶同步驱动联动调节的机构。
背景技术
高炉煤气余压透平是钢铁企业的高炉煤气余压回收设备，其运行前提必须保证高炉炉顶压力在允许范围内波动，从而保证高炉炼铁的正常运行。高炉的参数因为炼铁工艺的特殊性在不断地变化，要保证透平主机在最大效率下作功和整机的安全运行，需要调整静叶的开度适应高炉参数的变化，在主机开机的过程中，也需要逐渐开启静叶提高主机主轴的转速，以达到并网工作转速。因此，静叶开度的调整非常重要。
现有高炉煤气余压透平所用的多级静叶调节机构，其结构为单油缸杠杆式四连杆机构。此种结构的调节机构存在以下不足：1、难以实现静叶调整高炉炉顶压力和并网发电的自动调节和控制，必需另外配套启动调节阀；启动调节阀不仅价格昂贵，会增加气流流道阻力，影响煤气余压的利用效率，而且还必需有配套的液压和控制系统，致使整个系统复杂，事故点增多。2、惯性力大，在运动中会产生巨大的内力并出现死点，致使静叶开启或关闭的角度范围较窄。3、杠杆之间连接的销子较多，由于连接部位会有一定的间隙，这些间隙影响了控制的精度和伺服系统响应的速度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型的精确调节顶压和紧急全关静叶的调节机构，此种调节机构不仅可单独实现静叶对高炉炉顶压力的调节和并网发电的调节，而且在运动中同步性很好，正反运动方向改变不会产生内力，在紧急事故时，可以快速旋转静叶，让叶栅相邻叶片叠合，达到关闭静叶通道，确保主机主轴能够在煤气流量锐减的同时，迅速降低转速，直至停机，以保证主机安全。
本发明所述精确调节顶压和紧急全关静叶的调节机构，包括油缸组件、支承台架、转轴、齿轮、齿条、一级大摇臂、二级大摇臂、一级大拉杆、二级大拉杆、一级联动环、二级联动环、一级小拉杆、二级小拉杆、一级小摇臂、二级小摇臂、一级滚柱组件和二级滚柱组件。上述构件的组装方式：转轴安装在支承台架上，齿轮安装在转轴上，齿条与齿轮组成传动副，油缸组件与齿条连接并向齿条传输动力；一级大摇臂和二级大摇臂安装在转轴上且位于齿轮两侧，一级大拉杆的一端与一级大摇臂铰接，其另一端与一级联动环铰接，二级大拉杆的一端与二级大摇臂铰接，其另一端与二级联动环铰接；一级小拉杆和一级小摇臂的数量与一级静叶的数量相同，各一级小拉杆的一端分别与对应的一级小摇臂铰接，各一级小拉杆的另一端分别与一级联动环上对应的连接部位铰接，各一级小摇臂分别与对应的一级静叶的叶柄连接；二级小拉杆和二级小摇臂的数量与二级静叶的数量相同，各二级小拉杆的一端分别与对应的二级小摇臂铰接，各二级小拉杆的另一端分别与二级联动环上对应的连接部位铰接，各二级小摇臂分别与对应的二级静叶的叶柄连接；一级滚柱组件和二级滚柱组件至少各为6套，均固定在安装两级静叶的内壳体上，一级联动环、二级联动环的内环面分别支撑在各自对应的滚柱组件滚轮的公共外切圆上。
为了适应联动环与大摇臂的连接，所述一级大拉杆和二级大拉杆均为长度可调式结构，包括螺杆和联结套，螺杆的中部设置有螺纹扳块，螺纹扳块两侧的螺纹旋向相反，联结套为两个，各联结套均由与螺杆连接端的螺纹匹配的螺套段及与大摇臂或联动环的连接部位相匹配的插槽段构成，两联结套通过锁紧螺母对称安装在螺杆的两端。
为了使联动环能稳定地支撑在滚柱组件上，一级联动环和二级联动环的内环面分别开有与一级滚柱组件和二级滚柱组件的滚轮厚度相匹配的凹槽，组装时，一级滚柱组件和二级滚柱组件的滚轮分别嵌入一级联动环和二级联动环内环面上的凹槽内。
对于一台高炉煤气余压透平，本发明所述精确调节顶压和紧急全关静叶的调节机构设置两套，对称安装在高炉煤气余压透平外壳体的上下部位，伺服阀台为两套，为调节机构中的油缸同步供油，从而使它们在力偶的作用下同步驱动。
本发明所述精确调节顶压和紧急全关静叶的调节机构的工作原理：伺服阀台根据高炉参数的要求，对油缸组件中的油缸供液压油，在液压油的作用下油缸组件中的活塞推动齿条在水平方向运动，齿条的运动带动齿轮转动，齿轮的转动则使转轴随之转动，并使安装在转轴上的一级大摇臂和二级大摇臂同步转动，从而通过一级、二级大拉杆同步拉动一级联动环和二级联动环，每级联动环通过对应级的各小拉杆和各小摇臂使对应级的静叶转相应的角度，以实现各级静叶的开启或关闭。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明所述调节机构可单独实现静叶对高炉炉顶压力的调节和并网发电的调节，与现有同类机构相比，降低了成本，简化了结构，工作更加可靠、安全。
2、由于采用了齿条齿轮传动副，因而在运动中不会出现死点。
3、同步性好，正反运动方向改变时，不会产生内力，能够适应伺服控制的要求，在紧急事故时，可以快速完全关闭静叶，确保安全。
4、根据各级大摇臂的长度、各级联动环的半径以及各级小拉杆的长度，可以调整出一级静叶和二级静叶的开度对应关系，保证高炉煤气的能量最大效率地转化为有用功。
5、一级大拉杆和二级大拉杆均为长度可调式结构，便于调节大拉杆与大摇臂、联动环铰接处两销轴之间的间距，使其符合设计要求，从而保证对称安装在高炉煤气余压透平外壳体上下部位的两套调节机构同步运动。
6、各级联动环与各级滚柱组件的组合方式，保证了联动环能稳定地支撑在滚柱组件上。
7、制造和安装容易，维护和检修方便。
附图说明
图1是本发明所述精确调节顶压和紧急全关静叶的调节机构的一种安装图，两套调节机构对称安装在高炉煤气余压透平外壳体的上下部位，该图还展现了所述调节机构的部分结构；
图2是图1的局部放大图；
图3是油缸组件、齿条齿轮传动副的结构简图；
图4是本发明所述精确调节顶压和紧急全关静叶的调节机构的构造图，该图展现了各构件的安装位置和连接关系；
图5是一级大拉杆和二级大拉杆的结构图；
图6是小拉杆与小摇臂和联动环的连接关系图。
图中，1、油缸组件，2、支承台架，3、二级大摇臂，4、转轴，5、二级大拉杆，6、二级联动环，7、二级小拉杆，8、二级小摇臂，9、二级滚柱组件，10、齿条，11、齿轮，12、二级静叶，13、一级大摇臂，14、一级大拉杆，15、一级联动环，16、一级小拉杆，17、一级小摇臂，18、一级滚柱组件，19、一级静叶，20、螺杆，21、螺纹扳块，22、锁紧螺母，23、联结套，24、销轴，25、关节轴承。
具体实施方式
如图1所示，在高炉煤气余压透平外壳体的上下部位对称安装了两套结构相同的精确调节顶压和紧急全关静叶的调节机构。
所述精确调节顶压和紧急全关静叶的调节机构，其结构如图1、图2、图3和图4所示，包括油缸组件1、支承台架2、转轴4、齿轮11、齿条10、一级大摇臂13、二级大摇臂3、一级大拉杆14、二级大拉杆5、一级联动环15、二级联动环6、一级小拉杆16、二级小拉杆7、一级小摇臂17、二级小摇臂8、一级滚柱组件18和二级滚柱组件9。
转轴4为阶梯轴，其两端安装在支承台架2上；齿轮11为扇形齿轮，与转轴4键连接，固定在转轴的中部；齿条10与齿轮组成传动副，油缸组件1中的活塞杆与齿条螺纹连接，向齿条传输动力，推动齿条在水平方向运动；一级大摇臂13和二级大摇臂3与转轴4键连接且位于齿轮11的两侧；一级大拉杆14和二级大拉杆5均为长度可调式结构，如图5所示，包括螺杆20和联结套23，螺杆的中部设置有螺纹扳块21，螺纹扳块两侧的螺纹旋向相反，联结套23为两个，各联结套均由与螺杆连接端的螺纹匹配的螺套段及与大摇臂或联动环的连接部位相匹配的插槽段构成，两联结套通过锁紧螺母22对称安装在螺杆的两端；一级大拉杆14的一端与一级大摇臂13铰接，其另一端与一级联动环15铰接，二级大拉杆5的一端与二级大摇臂3铰接，其另一端与二级联动环6铰接，各铰接处的结构如图5所示，由关节轴承25和销轴24实现铰接；一级小拉杆16和一级小摇臂17的数量与一级静叶19的数量相同，二级小拉杆7和二级小摇臂8的数量与二级静叶12的数量相同，各一级小拉杆的一端分别与对应的一级小摇臂铰接，各一级小拉杆的另一端分别与一级联动环上对应的连接凸耳铰接，各二级小拉杆的一端分别与对应的二级小摇臂铰接，各二级小拉杆的另一端分别与二级联动环上对应的连接凸耳铰接，各级联动环上的连接凸耳沿联动环外缘均匀分布，如图1、图2所示，各小拉杆与小摇臂和联动环的连接方式如图6所示，由关节轴承和销轴实现铰接；各一级小摇臂分别与对应的一级静叶19的叶柄键连接，各二级小摇臂分别与对应的二级静叶12的叶柄键连接；一级滚柱组件18和二级滚柱组件9均主要由圆柱形滚轮和支座组成，各为8套，各套滚柱组件的支座分别固定在安装两级静叶的内壳体上且在圆周上均匀分布，一级联动环15和二级联动环6的内环面分别开有与一级滚柱组件和二级滚柱组件的圆柱形滚轮厚度相匹配的凹槽，组装时，一级滚柱组件和二级滚柱组件的滚轮分别嵌入一级联动环和二级联动环内环面上的凹槽内。

Claims (7)

1.一种精确调节顶压和紧急全关静叶的调节机构，其特征在于包括油缸组件(1)、支承台架(2)、转轴(4)、齿轮(11)、齿条(10)、一级大摇臂(13)、二级大摇臂(3)、一级大拉杆(14)、二级大拉杆(5)、一级联动环(15)、二级联动环(6)、一级小拉杆(16)、二级小拉杆(7)、一级小摇臂(17)、二级小摇臂(8)、一级滚柱组件(18)、二级滚柱组件(9)，
转轴(4)安装在支承台架上，齿轮(11)安装在转轴上，齿条(10)与齿轮组成传动副，油缸组件(1)与齿条连接并向齿条传输动力，
一级大摇臂(13)和二级大摇臂(3)安装在转轴上且位于齿轮两侧，一级大拉杆(14)的一端与一级大摇臂(13)铰接，其另一端与一级联动环(15)铰接，二级大拉杆(5)的一端与二级大摇臂(3)铰接，其另一端与二级联动环(6)铰接，
一级小拉杆(16)和一级小摇臂(17)的数量与一级静叶的数量相同，各一级小拉杆的一端分别与对应的一级小摇臂铰接，各一级小拉杆的另一端分别与一级联动环上对应的连接部位铰接，各一级小摇臂分别与对应的一级静叶(19)的叶柄连接，
二级小拉杆(7)和二级小摇臂(8)的数量与二级静叶的数量相同，各二级小拉杆的一端分别与对应的二级小摇臂铰接，各二级小拉杆的另一端分别与二级联动环上对应的连接部位铰接，各二级小摇臂分别与对应的二级静叶(12)的叶柄连接，
一级滚柱组件(18)和二级滚柱组件(9)至少各为6套，均固定在安装两级静叶的内壳体上，一级联动环(15)的内环面支撑在一级滚柱组件滚轮的公共外切圆上，二级联动环(6)的内环面支撑在二级滚柱组件滚轮的公共外切圆上。
2.根据权利要求1所述的精确调节顶压和紧急全关静叶的调节机构，其特征在于一级大拉杆(14)和二级大拉杆(5)均包括螺杆(20)和联结套(23)，螺杆的中部设置有螺纹扳块(21)，螺纹扳块两侧的螺纹旋向相反，联结套(23)为两个，各联结套均由与螺杆连接端的螺纹匹配的螺套段及与大摇臂或联动环的连接部位相匹配的插槽段构成，两联结套通过锁紧螺母(22)对称安装在螺杆的两端。
3.根据权利要求1或2所述的精确调节顶压和紧急全关静叶的调节机构，其特征在于一级联动环(15)和二级联动环(6)的内环面分别开有与一级滚柱组件(18)和二级滚柱组件(9)的滚轮厚度相匹配的凹槽，组装时，一级滚柱组件和二级滚柱组件的滚轮分别嵌入一级联动环和二级联动环内环面上的凹槽内。
4.根据权利要求1或2所述的精确调节顶压和紧急全关静叶的调节机构，其特征在于与齿条组成传动副的齿轮(11)为扇形齿轮。
5.根据权利要求3所述的精确调节顶压和紧急全关静叶的调节机构，其特征在于与齿条组成传动副的齿轮(11)为扇形齿轮。
6.根据权利要求1或2所述的精确调节顶压和紧急全关静叶的调节机构，其特征在于一台高炉煤气余压透平设置两套所述的调节机构，两套调节机构对称安装在高炉煤气余压透平外壳体的上下部位。
7.根据权利要求3所述的精确调节顶压和紧急全关静叶的调节机构，其特征在于一台高炉煤气余压透平设置两套所述的调节机构，两套调节机构对称安装在高炉煤气余压透平的外壳体的上下部位。
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