CN100510108C - 高炉溜槽布料器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高炉溜槽布料器，其按照旋转与直线运动合成运动来控制旋转中的溜槽的角度，从而向高炉料面上合理布料，该高炉溜槽布料器主要包括箱体、顶盖、水冷盘、喉管、上回转支承、旋转套筒、耳轴、曲柄、曲柄尾轮、溜槽托架、溜槽、框架、下回转支承、托圈、导轨、水平旋转驱动装置、数字缸，其中用一至三个数字缸，与钢丝绳、滑轮、一字尺、杠杆、导轨结合，实现控制溜槽角度的托圈垂直平动。采用装置数字缸驱动的高炉溜槽布料器后，结构大大简单，精度大大提高。其效果完全可以与钢丝绳传动比美，相比之下，其结构更加简单，安装调试更加方便。

Description

高炉溜槽布料器

技术领域

本发明涉及一种高炉溜槽布料器，特别是一种数字液压缸(简称数字缸)驱动的高炉溜槽布料器。

背景技术

目前高炉无料钟炉顶设备主要有两类。第一类是传统的行星差速传动系统的布料器，称为PW型布料器；第二类是“旋转与直线运动合成的运动”的布料器，如发明人为僧全松等人的CN85109284A专利：液压传动布料装置，这种布料器称为僧氏高炉布料器。

僧氏高炉布料器的驱动和传动方式有以下几种：

一、为液压驱动布料器，如专利CN85109284A，其特点是三缸并联自由行进，在总管上设电液伺服或比例阀控制定位。

二、为钢丝绳传动布料器—如ZL97104499.6，这种布料器以交流伺服系统驱动，钢丝绳传动。

三、为杠杆传动的布料器—如CN1250104A的专利：散装物料分配装置，该专利的申请人为卢森堡保尔·沃特公司。在该专利中，使用的是普通液压缸驱动，杠杆传动。

在以上各种机构中，只有钢丝绳传动方式的垂直平动效果最佳。其它方式都不能真正的实现垂直平动，因此定位精度差，使用寿命短。

有人认为钢丝绳不结实，容易断；并且钢丝绳易伸长，不精确。乍一听，似乎有道理。其实，只要稍加思索就会发现上述说法站不住脚。因为，钢丝绳传动使用终端检测，工作装置不到位，电机不停转。相反齿轮传动和杠杆传动将检测点设在始端，即电机端，或杠杆轴上，那是一个钟表，永远不会出错。但是，它与工作装置不一致，它的所谓“精确”是对用户的欺骗。

所以，钢丝绳传动的布料器在理论上、实践上都是十分优越和实用的。

随着技术的发展，数字液压缸越来越成熟，优点越来越突出，数字液压油缸(简称数字缸)的速度与位置控制精确、同步性能好、简单方便。

那什么是数字缸呢？简单地说，数字控制的液压油缸就叫数字缸。众所周知，液压油缸的主要功能是完成直线运动。直线运动还可以转化成摆动或转动。为了实现油缸的速度控制和位置控制，传统的方法是采用许多液压元件的组合，形成液压系统。精密系统中要使用伺服阀或比例阀、速度传感器和位置传感器、计算机和专用控制器、形成所谓的闭环控制系统。这种系统相当复杂，投资大。设计、安装、调试、维护、使用都很困难。然而，数字缸在油缸内部装设了特殊的传感器和数字阀，当油缸接受到计算机或专用数控器的数字脉冲信号时，油缸即开始工作。脉冲的频率是油缸的速度，脉冲信号的总数是油缸的行程，一一对应，极为精确可靠。将极为复杂的闭环伺服控制系统变成了简单的开环系统。行程精度可以达到0.02mm，完全可以与钢丝绳传动媲美，数字缸的引入将使高炉无料钟技术产生新的飞跃。

发明内容

本发明提供一种结构简单、精度高并且安装调试方便的高炉溜槽布料器—一个数字液压缸驱动的高炉溜槽布料器。

为了解决上述技术问题，本发明的高炉溜槽布料器是在一个一般的“旋转与直线运动合成的运动”的布料器上使用数字液压缸1经过特定的机构驱动溜槽的摆动。具体结构是：高炉溜槽布料器有一个圆筒状的箱体10，其底部有一个水冷盘11，顶部有一个盘状的顶盖17，顶盖17与箱体10、水冷盘11密封连接，座落在高炉的炉顶水冷钢圈13上，其轴线与高炉中心线重合，与高炉一起形成一个高压容器。对大气而言，是密闭的容器，对高炉而言有两圈环缝与炉内相通。驱动机构一般在顶盖17上或箱体10之外，传动机构在箱体之内；溜槽12及其悬挂机构在炉内。顶盖17中心开有孔，设有上法兰，上法兰内固定着带有水冷套的喉管15，喉管内放置着衬套。顶盖下法兰在箱体内，下面固定着带外齿的上回转支承16的内圈，上吊挂回转支承16的外圈有齿。在顶盖17上固定着水平转动的驱动装置18，水平驱动装置由交流电机、减速机、联轴器、传动轴、主动小齿轮组成，主动小齿轮与上回转支承的外圈的齿相啮合。上回转支承16的外圈固定着旋转套筒25，旋转套筒25的中心线与高炉的中心线重合；旋转套筒25上有水平放置的耳轴套，耳轴套内放置两只耳轴22，一左，一右，耳轴两端有花键，炉内侧与溜槽托架24相连，溜槽12就卡挂在溜槽托架24上；当交流电机旋转时，主动小齿轮就驱动大齿圈带动旋转套筒绕高炉中心线旋转，从而带动溜槽12绕高炉中心线旋转；耳轴22的布料器内一侧分别与两只平行的曲柄23相连，曲柄23的另一端装有曲柄尾轮，曲柄尾轮置于框架8的水平导槽中。框架8经与曲柄尾轮轴相垂直的连接轴7悬挂在连接件6上，连接件6对称地固定在下回转支承5的内圈上，下回转支承5的外圈固定在垂直平动的托圈4上；垂直平动的托圈4靠箱体上的多根垂直导轨9限定在箱体内，经过安装时的调整，尽可能地使托圈的轴与高炉中心线相重合，当然也就尽可能地呈水平状态。在下回转支承5的内圈上安装有拨轮，拨轮插入到旋转套筒上的拨槽中，当旋转套筒25旋转时经拨轮带动下回转支承5的内圈旋转。在固定下回转支承的外圈的垂直平动的托圈4上设有防转轮，箱体10上固定着垂直放置的防转轮槽，其目的是防止托圈随下回转支承的内圈旋转，如此条件下，只允许托圈4垂直平动，由谁来驱动这个托圈垂直平动呢？使用1～3只数字液压缸与钢丝绳、滑轮、一字尺、杠杆来实现托圈垂直平动，这就是本发明的特征所在。当托圈垂直平动时带动旋转中的下回转支承的内圈上下运动，带动曲柄绕耳轴旋转，实现溜槽绕耳轴的摆动，达到向高炉料面上合理布料的目的。具体实施方法有如下几种：

1、三只数字缸1以前端部法兰成周向均布的形式安装在布料器顶盖17上，以活塞杆端耳环经球铰连杆3驱动托圈4。见附图1。

2、两只数字缸1以前端部法兰成中心对称形式安装在布料器顶盖17上，以活塞杆端耳环直接驱动闭环钢丝绳上的对称布置的两个两滑轮部件21。见附图2。

3、两只数字缸1以前端部法兰成中心对称形式安装在布料器顶盖17上，以活塞杆端耳环直接驱动固定在托圈4上的两个一字尺的中点。见附图3。

4、单只数字缸1以前端部法兰安装在布料器顶盖17上，以活塞杆端耳环直接驱动闭环钢丝绳20上的两滑轮部件21。见附图4。

5、单只数字缸1以前端部法兰安装在布料器顶盖上，以活塞杆端耳环直接驱动固定着四个一字尺组成的立体一字尺的托圈的任何部位。见附图5。

6、单只数字缸1安装在布料器箱体10侧，以活塞杆端耳环直接驱动箱体外的力臂28，经主轴31、重臂30、连杆29驱动托圈4，带动溜槽12摆动。见附图6。

附图说明

图1、三只数字液压缸驱动的溜槽布料器原理图；

图2、两只数字缸与闭环钢丝绳组成的垂直平动机构原理图；

图3、两只数字缸与立体一字尺组成的垂直平动机构原理图；

图4、单只数字缸与闭环钢丝绳组成的垂直平动机构原理图；

图5、单数字缸与立体一字尺组成的垂直平动机构原理图；

图6、单数字缸经杠杆驱动溜槽的布料器原理图。

具体实施例

数字缸在高炉布料器上的使用方法很多，主要方法有单数字缸方法、两数字缸方法和三只数字缸的方法。

1、使用三只数字缸的方法，和普通缸的布置完全相同，如图1所示，其中附图标记1为数字缸、2为水平旋转检测装置、3为连杆、4为托圈、5为下回转支承、6为连接件、7为连接轴、8为框架、9为导轨、10为箱体、11为水冷盘、12为溜槽、13为水冷钢圈、14为旋转套筒、15为喉管、16为上回转支承、17为顶盖、18为水平旋转驱动装置。在图1中，三只数字缸1以前端部法兰成120°的中心对称形式安装在布料器顶盖上，以活塞杆端耳环经球铰连杆驱动垂直平动的托圈4。见附图1。

现在，使用三只数字缸驱动一个平面，表面上看，我们又回到了本发明人的专利号为CN85109284A的液压传动布料器-三只油缸驱动垂直平动盘方案上去了，实际上，这里存在着质的不同。CN85109284A的液压传动布料器的特点是使用普通油缸，三缸并联自由行进，在液压总管上设置电液伺服或比例阀控制定位。或者三只普通油缸分别用电液伺服或比例阀控制同步定位。众所周知，两缸同步相当困难，三缸同步就更加困难。技术上的困难使得使用者不得不采用三缸并联自由行进，在液压总管上设置电液伺服或比例阀控制定位。水平度是靠箱体垂直导轨和托圈上、下两组滑块或滚轮与滑道的间隙决定的。而数字缸是靠三缸行程的精确同步、三点决定一个平面而实现的。托圈只需要一组8个滑块或滚轮即可，如果有上、下两组滑块或滚轮，上、下两圈的距离也可减小许多。滑块或滚轮与箱体垂直导轨间的间隙也可适当加大，箱体垂直导轨只起水平方向上的限位，即：不准摆动，不准转动，对水平度不起决定性作用，只起辅助作用。

2、使用两只数字缸的方法有两种：

A、在单缸驱动闭环钢丝绳两滑轮的方法基础上，在该单数字缸的对面再设置一个单数字缸1和两滑轮，两数字缸同步行进，实现托圈的垂直平动。单数字缸与两数字缸的不同在于两数字缸行程是单数字缸行程的一半。见附图2。

B、如图3所示，现将前述的单数字缸驱动的正四边形的四根一字尺，去掉相对边两根，保留相对的另边两根。将两只数字缸1放在两根一字尺的中点处垂直推拉，即可保证托圈4垂直平动。

3、使用单只数字缸的方法分以下三种情况：

A、用单数字缸直接驱动专利为ZL97104499.6的钢丝绳传动布料器中闭环钢丝绳上的两滑轮装置21，单只数字缸1取代了ZL97104499.6专利中的牵引钢丝绳及卷鼓、减速机、伺服电机等一整套系统。

B、用单只数字缸直接驱动带有四根水平“一字尺”的垂直平动的托圈4。何谓水平“一字尺”？过去手工画图，常用的有丁字尺和一字尺。丁字尺在此不必多言。一字尺很多人没用过，不了解。一字尺是在一根直尺两端的中心线上各安装一个绳轮，将一字尺以水平状态放置，在绳轮的外侧切线上图板的上下两端固定四个钉子，四个钉子构成一个矩形。拿一条细而结实、弹性极小的绳子，一端固定在其中的一个钉子上，顺着矩形的竖直边走到滑轮旁，绕过滑轮与尺子中心线斜交到达另一个滑轮，并绕过这个滑轮沿着矩形的另一边到达矩形对角线上的另一个钉子，绕过这个钉子，沿着图板的一边到达另一个钉子，绕过这个钉子，回到绳子绕过的第一个滑轮旁，在相对第一次绕过的一边，绕过该滑轮与尺子中心线斜交到达另一个滑轮，绕过滑轮之后到达第四个钉子，拉紧，尽可能的紧，固定牢，一字尺形成。尺子上下移动，能够保持水平状态，虽然尺子会有一点左右移动，但能够保持水平状态。见图5。

上述的情况是一个一字尺，是个平面概念。现在，我们做一个正方形框架，水平放置，固定在布料器的托圈上。如图5所示，图5中附图标记1为数字缸、26为张紧钢丝绳、27为一字尺滑轮、4为垂直平动的托圈、5为下回转支承，在图5中，一个边就是一个一字尺，顶盖，水冷盘就是矩形的上下边。一个边是一个尺子，有两个滑轮一根绳子，四个边共有八个一字尺滑轮27四根绳子。单只数字缸可以直接上下驱动托圈的任何部位，托圈保持垂直平动。见图5。

C、在杠杆式传动机构中的油缸采用数字缸驱动，如图6所示。单个数字缸1安装在布料器箱体10侧，以活塞杆端耳环直接驱动箱体外的力臂28，经主轴31、重臂30、连杆29驱动托圈4，带动溜槽12摆动。

本发明不局限于上述的各种实施例，本领域普通技术人员可以理解，在本发明的保护范围内所作出的各种修改和改进，均落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1、一种高炉溜槽布料器，包括箱体(10)、顶盖(17)、水冷盘(11)、喉管(15)、上回转支承(16)、旋转套筒(25)、耳轴(22)、曲柄(23)、曲柄尾轮、溜槽托架(24)、溜槽(12)、框架(8)、下回转支承(5)、托圈(4)、导轨(9)以及水平旋转驱动装置(18)，其特征在于：单只数字缸(1)以前端部法兰安装在布料器顶盖(17)上，以活塞杆端耳环直接驱动闭环钢丝绳(20)上的两滑轮部件(21)，实现托圈的垂直上下平动。

2、一种高炉溜槽布料器，包括箱体(10)、顶盖(17)、水冷盘(11)、喉管(15)、上回转支承(16)、旋转套筒(25)、耳轴(22)、曲柄(23)、曲柄尾轮、溜槽托架(24)、溜槽(12)、框架(8)、下回转支承(5)、托圈(4)、导轨(9)、以及水平旋转驱动装置(18)，其特征在于：以一个数字液压油缸为动力驱动托圈，实现该托圈的垂直平动，所述的托圈(4)固定于四根张紧钢丝绳(26)和八个一字尺滑轮(27)所构成的立体一字尺上。

3、一种高炉溜槽布料器，包括箱体(10)、顶盖(17)、水冷盘(11)、喉管(15)、上回转支承(16)、旋转套筒(25)、耳轴(22)、曲柄(23)、曲柄尾轮、溜槽托架(24)、溜槽(12)、框架(8)、下回转支承(5)、托圈(4)、导轨(9)、以及水平旋转驱动装置(18)，其特征在于：以两个数字液压油缸为动力驱动托圈，实现该托圈的垂直平动；所述的托圈(4)固定于两根张紧钢丝绳(26)和四个一字尺滑轮(27)所构成的两个竖直平面一字尺上；所述的两个数字液压油缸(1)以活塞杆端耳环连接在托圈(4)上的两个竖直平面一字尺的中点位置。

4、一种高炉溜槽布料器，包括箱体(10)、顶盖(17)、水冷盘(11)、喉管(15)、上回转支承(16)、旋转套筒(25)、耳轴(22)、曲柄(23)、曲柄尾轮、溜槽托架(24)、溜槽(12)、框架(8)、下回转支承(5)、托圈(4)、以及水平旋转驱动装置(18)，其特征在于：以数字液压油缸为动力驱动托圈，实现该托圈的垂直平动；所述的数字液压油缸为一个，安装在布料器箱体(10)侧，以活塞杆端耳环直接驱动箱体(10)外侧的力臂(28)，并经主轴(31)、重臂(30)和连杆(29)驱动托圈(4)。

5、一种高炉溜槽布料器，包括箱体(10)、顶盖(17)、水冷盘(11)、喉管(15)、上回转支承(16)、旋转套筒(25)、耳轴(22)、曲柄(23)、曲柄尾轮、溜槽托架(24)、溜槽(12)、框架(8)、下回转支承(5)、托圈(4)、导轨(9)、以及水平旋转驱动装置(18)，其特征在于：以三个数字液压油缸为动力驱动托圈，实现该托圈的垂直平动；所述的三只数字液压油缸(1)以前端部法兰成120°中心对称形式安装在布料器顶盖上，以活塞杆端耳环经球铰连杆驱动垂直平动托圈(4)。

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