CN101701271A - 高炉炉顶布料装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高炉炉顶布料装置。高炉炉顶布料装置,其特征在于它包括顶盖、壳体、中心喉管、左悬挂轴、右悬挂轴、左动臂、右动臂、溜槽、旋转机构、倾动机构;壳体与炉顶钢圈固定连接,顶盖与壳体固定连接;中心喉管的下端输出口位于溜槽的上端部的输入口之上,溜槽上部的左端卡挂在左动臂上,溜槽上部的右端卡挂在右动臂上,左动臂与左悬挂轴通过花键固定连接,右动臂与右悬挂轴通过花键固定连接,左悬挂轴、右悬挂轴分别通过轴承与旋转机构的旋转圆筒连接;左悬挂轴与倾动机构的左曲柄固定连接,右悬挂轴与倾动机构的右曲柄固定连接。本发明具有机械传动原理简单、布料灵活、运转精度高、作业可靠、使用维护方便、使用寿命长的特点。

Description

高炉炉顶布料装置
技术领域
本发明涉及一种高炉炉顶布料装置。应用于高炉炉顶布料,或其它竖炉的类似工艺需求。
背景技术
高炉冶炼时,炉料由中心喉管落入溜槽内,根据工艺要求,由溜槽将炉料以单环、多环、定点、扇形、螺旋、中心加焦等布料方式布到炉内,这就要求布料器的溜槽应具有旋转运动和倾覆运动。
现在,高炉上普遍使用的是PW型无钟炉顶布料器,其布料溜槽的旋转及上下倾覆运动分别由二台电机驱动行星齿轮差动减速传动机构来实现,虽然其运转平稳、准确,但由于机构复杂,零部件制造精度要求高,故制造成本高,同时,行星齿轮在运转时对润滑、冷却等条件要求苛刻,在高炉炉顶温度过高时会发生卡阻现象,在轴承及齿轮等零部件处发生故障时,检修或更换困难。
另外还有一种液压缸驱动的布料器(见CN85109284A),其布料溜槽的倾动是通过三个液压缸提升托圈,再利用连杆机构完成溜槽的倾动,这种布料器虽然原理简单,但三个液压缸难以同步,实际使用时是加大托圈等零件的运动间隙,这势必降低了其传动精度,且液压油的可压缩性也降低了其运动精度。显然,由于溜槽很长,一个微小的摆动角度就会造成溜槽出口形成较大位移。
发明内容
本发明的目的在于提供一种作业可靠、使用维护方便的高炉炉顶布料装置。
为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:高炉炉顶布料装置,其特征在于它包括顶盖、壳体、中心喉管、左悬挂轴、右悬挂轴、左动臂、右动臂、溜槽、旋转机构、倾动机构;壳体与炉顶钢圈固定连接,顶盖位于壳体的上端上,顶盖与壳体固定连接;顶盖的中部设有中心喉管安装孔,中心喉管的上端位于中心喉管安装孔内并与顶盖固定连接,中心喉管的下端输出口位于溜槽的上端部的输入口之上,溜槽上部的左端卡挂在左动臂上,溜槽上部的右端卡挂在右动臂上,左动臂与左悬挂轴通过花键固定连接,右动臂与右悬挂轴通过花键固定连接,左悬挂轴、右悬挂轴分别通过轴承与旋转机构的旋转圆筒连接;左悬挂轴与倾动机构的左曲柄固定连接,右悬挂轴与倾动机构的右曲柄固定连接。
所述旋转机构包括旋转减速电机、旋转齿轮、上部回转支承、旋转圆筒;上部回转支承的内圈与顶盖固定连接,上部回转支承的外圈与旋转圆筒固定连接,上部回转支承的外圈设置有齿,上部回转支承上的齿与旋转齿轮啮合,旋转减速电机与顶盖固定连接,旋转齿轮安装在旋转减速电机的输出轴上。
所述倾动机构包括左倾动减速电机、左倾动齿轮、右倾动减速电机、右倾动齿轮、下部回转支承、螺旋升降齿轮、支承轮、滑动箱形圈、左连杆、右连杆、左曲柄、右曲柄;左曲柄与左连杆铰接,右曲柄与右连杆铰接,左连杆、右连杆分别与滑动箱形圈铰接;螺旋升降齿轮的圆周上设置有螺旋槽,螺旋升降齿轮的螺旋槽内设置有4-40个支承轮,支承轮与壳体固定连接,左倾动齿轮、右倾动齿轮分别与螺旋升降齿轮啮合,左倾动齿轮设置在左倾动减速电机的输出轴上,右倾动齿轮设置在右倾动减速电机的输出轴上,左倾动减速电机、右倾动减速电机分别固定设置在壳体上;螺旋升降齿轮与下部回转支承的外圈固定连接,下部回转支承的内圈与滑动箱形圈固定连接;滑动箱形圈内设有滑槽,滑动箱形圈套在旋转机构的旋转圆筒外,旋转机构的旋转圆筒上设置的滑道位于滑动箱形圈的滑槽内。
本发明的有益效果是:
①机械传动原理简单、布料灵活、运转精度高、作业可靠、使用维护方便、使用寿命长,能完成高炉工艺布料的单环、多环、定点、扇形、螺旋、中心加焦等各种工艺布料需求。
②采用螺旋升降齿轮(即Helix齿轮)与连杆机构组合完成溜槽的倾动,与传统的行星差动原理完全不同,其具有机械传动原理简单、运转可靠、使用维护方便的优点。
③螺旋升降齿轮支承点多、刚度大,下部回转支承承载均匀,机械同步驱动左右曲柄,溜槽倾动精度高,且运动均匀可靠。
④溜槽的倾动采用连杆机构,承载能力高,最大能悬挂长5m、重10t的大溜槽,能适应大型高炉的工艺作业需求。
⑤布料溜槽采用矩形断面,与半圆形断面相比,炉料不易从溜槽末端侧壁飞出,其炉料布洒更集中准确。
⑥采用花键轴驱动双动臂式的卡挂溜槽方式,溜槽更换简单方便。
⑦整体设计紧凑,与传统的行星差动布料器具有相同的外部连接尺寸。
附图说明
图1为本发明的轴侧图;
图2为本发明的俯视图;
图3为图2中沿A-A线的剖视图;
图4为图2中沿B-B线的剖视图;
图5为螺旋升降齿轮的啮合图;
图6为连杆部分的轴侧图;
图7为本发明的机械原理图;
图8为螺旋升降齿轮的螺旋槽与支承轮接触的理论计算简图。
图中件号:1-顶盖、2-壳体、3-左倾动减速电机、4-左倾动齿轮、5-右倾动减速电机、6-右倾动齿轮、7-旋转减速电机、8-旋转齿轮、9-中心喉管、10-上部回转支承、11-下部回转支承、12-螺旋升降齿轮、13-支承轮、14-滑动箱形圈、15-旋转圆筒、16-左连杆、17-右连杆、18-左曲柄、19-右曲柄、20-左悬挂轴、21-右悬挂轴、22-左动臂、23-右动臂、24-溜槽、25-下水槽、26-出水口、27-炉顶钢圈、28-检修门、29-进水口、30-进氮口、31-滑道、32-滑槽、33-紧急进氮口、34-第一油池、35-第二油池。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图7所示,高炉炉顶布料装置,它包括顶盖1、壳体2、中心喉管9、左悬挂轴20、右悬挂轴21、左动臂22、右动臂23、溜槽24、旋转机构、倾动机构;壳体2与炉顶钢圈27固定连接,顶盖1位于壳体2的上端上,顶盖1与壳体2固定连接;顶盖1的中部设有中心喉管安装孔,中心喉管9的上端位于中心喉管安装孔内并与顶盖1固定连接,中心喉管9的下端输出口位于溜槽24的上端部的输入口之上(即通过中心喉管9的物料能进入溜槽24),溜槽24上部的左端卡挂在左动臂22上,溜槽24上部的右端卡挂在右动臂23上(溜槽24的断面为矩形;左动臂、右动臂的上部有一凸块压住溜槽,左动臂、右动臂的下部之间有一横轴托住溜槽),左动臂22与左悬挂轴20通过花键固定连接,右动臂23与右悬挂轴21通过花键固定连接,左悬挂轴20、右悬挂轴21分别通过轴承与旋转机构的旋转圆筒15连接{旋转机构的旋转圆筒15旋转,带动溜槽24旋转;同时左悬挂轴20、右悬挂轴21相对于旋转圆筒,能旋转(通过轴承连接)};左悬挂轴20与倾动机构的左曲柄18固定连接,右悬挂轴21与倾动机构的右曲柄19固定连接(倾动机构的左曲柄、右曲柄的摆动,带动左悬挂轴20、右悬挂轴21旋转,带动左动臂、右动臂倾动,从而带动溜槽24倾动;同时,左悬挂轴20、右悬挂轴21是随旋转圆筒旋转的,即溜槽24能旋转)。
如图1、图7所示,所述旋转机构包括旋转减速电机7、旋转齿轮8、上部回转支承10、旋转圆筒15;上部回转支承10的内圈与顶盖1固定连接,上部回转支承10的外圈与旋转圆筒15固定连接,上部回转支承10的外圈设置有齿,上部回转支承10上的齿与旋转齿轮8啮合,旋转减速电机7与顶盖1固定连接,旋转齿轮8安装在旋转减速电机的输出轴上,当旋转减速电机旋转时,通过旋转齿轮与上部回转支承的外齿圈即可驱动旋转圆筒旋转。
如图1、图5、图6、图7所示,所述倾动机构包括左倾动减速电机3、左倾动齿轮4、右倾动减速电机5、右倾动齿轮6、下部回转支承11、螺旋升降齿轮12、支承轮13、滑动箱形圈14、左连杆16、右连杆17、左曲柄18、右曲柄19;左曲柄18与左连杆16铰接,右曲柄19与右连杆17铰接,左连杆16、右连杆17分别与滑动箱形圈14铰接;螺旋升降齿轮12的圆周上设置有螺旋槽,螺旋升降齿轮12的螺旋槽内设置有4-40个支承轮13(本实施例采用16个),支承轮13与壳体2固定连接,左倾动齿轮4、右倾动齿轮6分别与螺旋升降齿轮12啮合,左倾动齿轮4设置在左倾动减速电机3的输出轴上,右倾动齿轮6设置在右倾动减速电机5的输出轴上,左倾动减速电机3、右倾动减速电机5分别固定设置在壳体2上(左倾动齿轮4、右倾动齿轮6只旋转,不作上下移动;旋转使螺旋升降齿轮12上下移动);螺旋升降齿轮12与下部回转支承11的外圈固定连接,下部回转支承11的内圈与滑动箱形圈14固定连接(上下移动的螺旋升降齿轮12带动滑动箱形圈14上下移动,从而带动溜槽倾动);滑动箱形圈14内设有滑槽32,滑动箱形圈14套在旋转机构的旋转圆筒15外,旋转机构的旋转圆筒15上设置的滑道31位于滑动箱形圈14的滑槽32内(如图6所示;当旋转圆筒旋转的时候,在该滑槽和滑道的作用下,滑动箱形圈会随旋转圆筒一起旋转,同时连杆、曲柄、悬挂轴、动臂、溜槽均会与旋转圆筒一起旋转,从而完成溜槽的旋转)。
倾动减速电机驱动倾动齿轮,带动螺旋升降齿轮12,螺旋升降齿轮12边旋转边沿轴线作上下运动;螺旋升降齿轮12与下部回转支承11的外圈固定连接,下部回转支承的内圈与滑动箱形圈14固定连接,从而带动滑动箱形圈上下运动;这样,通过连杆、曲柄、悬挂轴、动臂,溜槽就完成了倾动。
本发明采用迷宫浮动环氮封和水箱、夹套式水冷,使本发明能有效适应高温多尘的作业工况。
溜槽倾动的传动零部件需作圆周旋转,下部回转支承和悬挂轴轴承均采用油池润滑,能确保其润滑充分、长寿命。
螺旋升降齿轮(即Helix齿轮):所谓的Helix齿轮,即齿轮在旋转的同时沿其轴线发生位移运动,如图5所示。普通齿轮只是绕其轴线作旋转运动,而Helix齿轮融合了齿轮传动和丝杆传动的原理,Helix齿轮边旋转边沿轴线运动。具体结构为:在较宽的普通齿轮圆周上设置有螺旋槽,并设置多个支承轮,支承轮支托住螺旋槽,于是,当齿轮旋转一轴时,由于螺旋槽和支承轮的共同作用,齿轮将沿其旋转轴方向移动一个螺距的位移,而与之啮合的传动齿轮仅作旋转运动。
a)、Helix齿轮既旋转又沿轴线运动,而与之啮合的传动齿轮仅作旋转运动,其螺旋槽的螺线具有较大的直径和较小的螺距,即较小的螺旋升角;
b)、Helix齿轮沿齿宽方向的齿是同相位的,就如同一个整齿轮从中部切出螺旋槽一样,这样设计的目的是便于Helix齿轮的加工制造;
c)、Helix齿轮可以采用普通的直齿,亦可采用斜齿。采用直齿,齿轮啮合时多了沿齿宽方向的滑动,这在一定程度上加大了齿轮的磨损;采用斜齿时,Helix齿轮采用斜齿,并使Helix齿轮的β角等于螺旋槽的螺旋角,且旋向相反,而与之啮合的传动小齿轮采用直齿,它们之间形成特殊的传统“交错轴斜齿”传动,由于螺旋角很小,经过跑合后,其承载能力以及啮合特性于普通齿轮相当;
d)、支承轮设计成圆锥形,Helix齿轮的螺旋槽也设计成螺旋锥状,如图8所示,R1/R2=r1/r2,R1为Helix齿轮的外径,R2为螺旋槽的内径,r1为支承轮的最大半径,r2为支承轮的最小半径,这样做的好处是让支承轮与螺旋槽轨道运动时,在理论上形成纯滚动,减小其磨损,同时该圆锥形也有利于Helix定心。

Claims (3)

1.高炉炉顶布料装置,其特征在于它包括顶盖(1)、壳体(2)、中心喉管(9)、左悬挂轴(20)、右悬挂轴(21)、左动臂(22)、右动臂(23)、溜槽(24)、旋转机构、倾动机构;壳体(2)与炉顶钢圈(27)固定连接,顶盖(1)位于壳体(2)的上端上,顶盖(1)与壳体(2)固定连接;顶盖(1)的中部设有中心喉管安装孔,中心喉管(9)的上端位于中心喉管安装孔内并与顶盖(1)固定连接,中心喉管(9)的下端输出口位于溜槽(24)的上端部的输入口之上,溜槽(24)上部的左端卡挂在左动臂(22)上,溜槽(24)上部的右端卡挂在右动臂(23)上,左动臂(22)与左悬挂轴(20)通过花键固定连接,右动臂(23)与右悬挂轴(21)通过花键固定连接,左悬挂轴(20)、右悬挂轴(21)分别通过轴承与旋转机构的旋转圆筒(15)连接;左悬挂轴(20)与倾动机构的左曲柄(18)固定连接,右悬挂轴(21)与倾动机构的右曲柄(19)固定连接。
2.根据权利要求1所述的高炉炉顶布料装置,其特征在于:所述旋转机构包括旋转减速电机(7)、旋转齿轮(8)、上部回转支承(10)、旋转圆筒(15);上部回转支承(10)的内圈与顶盖(1)固定连接,上部回转支承(10)的外圈与旋转圆筒(15)固定连接,上部回转支承(10)的外圈设置有齿,上部回转支承(10)上的齿与旋转齿轮(8)啮合,旋转减速电机(7)与顶盖(1)固定连接,旋转齿轮(8)安装在旋转减速电机的输出轴上。
3.根据权利要求1所述的高炉炉顶布料装置,其特征在于:所述倾动机构包括左倾动减速电机(3)、左倾动齿轮(4)、右倾动减速电机(5)、右倾动齿轮(6)、下部回转支承(11)、螺旋升降齿轮(12)、支承轮(13)、滑动箱形圈(14)、左连杆(16)、右连杆(17)、左曲柄(18)、右曲柄(19);左曲柄(18)与左连杆(16)铰接,右曲柄(19)与右连杆(17)铰接,左连杆(16)、右连杆(17)分别与滑动箱形圈(14)铰接;螺旋升降齿轮(12)的圆周上设置有螺旋槽,螺旋升降齿轮(12)的螺旋槽内设置有4-40个支承轮(13),支承轮(13)与壳体(2)固定连接,左倾动齿轮(4)、右倾动齿轮(6)分别与螺旋升降齿轮(12)啮合,左倾动齿轮(4)设置在左倾动减速电机(3)的输出轴上,右倾动齿轮(6)设置在右倾动减速电机(5)的输出轴上,左倾动减速电机(3)、右倾动减速电机(5)分别固定设置在壳体(2)上;螺旋升降齿轮(12)与下部回转支承(11)的外圈固定连接,下部回转支承(11)的内圈与滑动箱形圈(14)固定连接;滑动箱形圈(14)内设有滑槽,滑动箱形圈(14)套在旋转机构的旋转圆筒(15)外,旋转机构的旋转圆筒(15)上设置的滑道位于滑动箱形圈(14)的滑槽内。
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