CN102305345B - 滚动式电磁柔性防摆装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚动式电磁柔性防摆装置，包括呈轮形的电磁铁、与电磁铁两侧轴心均铰接在一起的连接拉杆、用于外接其他设备的调节拉杆以及用于连接拉杆与调节拉杆之间连接的柔性装置，所述电磁铁可绕着轴心旋转。通过在橡胶膜密封煤气柜上安装本发明的滚动式电磁柔性防摆装置来替代传统的调平装置，以增大起平衡作用的水平分力，使得煤气柜活塞不易摆动且即使摆动后也能回到水平位置。

Description

滚动式电磁柔性防摆装置

技术领域

本发明涉及一种可用于橡胶密封煤气柜的活塞平衡装置，具体的为一种用于橡胶膜密封煤气柜的滚动式电磁柔性防摆装置。

背景技术

煤气柜的密封形式分为干湿两种，以水为密封介质的湿式煤气柜已经被淘汰了，而在干式煤气柜中，有采用稀润滑油做密封介质进行密封的气柜，有采用橡胶膜做密封介质进行密封的气柜，还有采用干润滑油做密封介质进行密封的气柜。采用干润滑油做密封介质进行密封的煤气柜又称可隆柜，这种煤气柜虽然承受力高、活塞运行速度快，但由于泄露率大，且干润滑油价格昂贵无法回收利用，而没有得到推广。

采用稀润滑油做密封介质进行密封的煤气柜，因密封性能好而得到广泛应用，在稀润滑油密封的煤气柜中，密封方式主要有采用金属滑板式的曼柜密封装置和采用橡胶密封的新型柜密封装置。但是，目前的稀润滑油密封煤气柜的活塞运行速度一般在2.5m/min以下，且活塞运行速度提高很难，另外，当环境中取水困难时，稀润滑油密封煤气柜的使用将受到很大的限制。

因此，人们又将目光投向了长时间以来并未受到重视的橡胶膜密封煤气柜，橡胶膜密封煤气柜有如下优点：首先是运行过程中不需要水；其次是活塞运行速度快，使得煤气柜的吞吐量更大。由于具有上述两个优点，橡胶膜密封煤气柜一直广泛应用于钢铁企业的转炉炼钢，因此橡胶膜密封煤气柜又叫转炉柜，在中国已有近30年的使用历史，且橡胶膜密封煤气柜的容积从当时引进的标准容积8万m³，现在已经发展成具有2万m³、3万m³、5万m³、8万m³、10万m³、12万m³和15万m³等不同规格的大家族，并均被用于压力为3kPa以下的转炉炼钢。

橡胶膜密封煤气柜的活塞运行的最大特点是活塞处于悬浮状态，因此运行速度可以很快，但处于悬浮状态的活塞摆动对橡胶膜密封煤气柜的运用造成了一定的困扰。目前，为了防止活塞摆动，每个橡胶膜密封煤气柜都设置了调平装置，一个标准的8万m³橡胶膜密封煤气柜设置了6组调平装置，每组调平装置的重陀约为4吨左右，一个标准的8万m³橡胶膜密封煤气柜还设置了30根立柱，那么，这样分摊在每根立柱上的垂直力大约为0.8吨，但当活塞倾斜时，活塞倾斜后的调平装置的钢绳只有单边受力，这样，分摊在受力立柱上的垂直力增加到大约为1.6吨，由于煤气柜活塞的重量与煤气的压力是平衡的，那么这个垂直力也是被平衡了的，真正起平衡作用的力是钢绳拉力的水平分力，而这个水平分力很小，大约在12kg～120kg之间，当活塞出现异常情况时，由于这个力太小，经常出现橡胶膜密封煤气柜的活塞卡住。

当前由于生产的需要，已经出现了采用一段式橡胶膜密封活塞的煤气柜，其承受的工作压力已经是传统橡胶膜密封煤气柜的3～4倍，甚至更高，且活塞重量也比传统橡胶膜密封煤气柜的重3～4倍，如果还按传统橡胶膜密封煤气柜的调平装置来防止活塞倾斜，就很容易造成活塞倾斜摆动无法控制。

专利号为ZL200620148390.8的中国专利公开了一种橡胶膜密封活塞式煤气柜，包括立柱、柜底板、活塞底板、下支架、活塞支架、上支架、橡胶帘、侧板和顶板，所述侧板为圆筒形，所述立柱等距离固定于所述侧板的外侧，所述下支架固定于所述侧板内侧下部，所述上支架可以沿所述侧板内侧上下滑动，所述上支架与所述侧板之间以所述橡胶帘密封，所述活塞底板固定于所述活塞支架底部，所述活塞支架可以沿所述上支架内侧上下滑动，所述顶板的上方设有通风装置，在所述侧板外设有自动放散装置，还包括活塞调平装置，所述活塞调平装置包括配重滑轮、活塞滑轮、配重和钢丝绳，在所述顶板上部沿圆周外侧固定有所述配重滑轮，沿圆周内侧等距离固定有所述活塞滑轮，所述配重与所述钢丝绳一端连接，通过所述配重滑轮悬吊于所述侧板外；所述活塞支架与所述钢丝绳另一端连接，通过所述活塞滑轮悬吊于所述侧板内。该橡胶膜密封煤气柜的活塞调平装置虽然在一定程度上能够使得活塞倾斜摆动后能够恢复到水平状态，但是还是未能解决起平衡作用的钢丝的水平分力小而导致活塞容易卡住的缺陷，无法适用于一段式橡胶膜密封煤气柜中重量更大的活塞；另外，当活塞出现急停等特殊状态时，调平装置的钢绳还容易被拉断。

因此，需要对现有的橡胶膜密封煤气柜的调平装置进行改进，通过改进其结构，增大起平衡作用的水平分力，使得活塞不易卡住，且能够适用于一段式橡胶膜密封煤气柜的活塞防摆。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种用于橡胶膜密封煤气柜的滚动式电磁柔性防摆装置，通过增大起平衡作用的水平分力，使得煤气柜活塞不易摆动且即使摆动后也能快速回到平衡位置。

要实现上述技术目的，本发明的滚动式电磁柔性防摆装置，包括呈轮形的电磁铁、与电磁铁两侧轴心均铰接在一起的连接拉杆、用于外接其他设备的调节拉杆以及用于连接拉杆与调节拉杆之间连接的柔性装置，所述电磁铁可绕着轴心旋转。

进一步，所述柔性装置包括套装在连接拉杆上的弹簧调节螺栓和弹簧、与调节拉杆螺纹连接的固定螺母、分别与弹簧调节螺栓螺纹连接和与固定螺母间隙配合并套装在固定螺母上的外筒，所述连接拉杆上设有弹簧挡块，所述弹簧安装在弹簧调节螺栓与弹簧挡块之间，所述外筒与固定螺母对应的一侧端部设有向内延伸的限位挡块，所述限位挡块的最小直径小于固定螺母的最大直径；

进一步，所述柔性装置包括：弹簧调节螺栓，所述弹簧调节螺栓与连接拉杆固定连接；外筒，所述外筒一端与弹簧调节螺栓螺纹连接，另一端套装在调节拉杆上，且外筒与调节拉杆相对应一侧的端部设有向内延伸的限位挡块；弹簧，所述弹簧置于外筒内且套装在调节拉杆上，所述调节拉杆上设有弹簧挡块，弹簧安装在弹簧挡块与限位挡块之间；

进一步，所述连接拉杆、调节拉杆和柔性装置均采用非磁性材料制成；

进一步，所述电磁铁外周壁上设有采用耐磨材料制成的非磁性外套环；

进一步，所述电磁铁与拉杆均套装在转轴上，所述电磁铁与转轴之间设有采用耐磨材料制成的非磁性内套环，所述非磁性内套环与转轴之间间隙配合；

进一步，还包括与所述电磁铁电连接的电磁控制箱。

本发明具有如下有益效果：

通过在橡胶膜密封煤气柜的活塞支架与侧板之间设置本发明的滚动式电磁柔性防摆装置，防摆装置的电磁铁通过固定的磁力与煤气柜的侧板吸附在一起，并在连接拉杆与调节拉杆之间设置柔性装置，如此便形成一个可随活塞上下升降而移动的拉力，拉力的大小可以通过调节电流来控制；当活塞移动时，拉动调节拉杆，通过弹簧产生柔性力，而在磁力的作用下，电磁铁会牢牢的吸在煤气柜侧板上，如此便可以对活塞产生近似水平的拉力，这个近似水平的拉力虽然小于电磁铁与侧板之间的电磁力，但比传统的调平系统产生的水平分力要大很多，当活塞产生摆动时，起平衡作用的水平拉力能够更加容易地使活塞回到平衡位置上，防止活塞卡住；另外，本发明的滚动式电磁柔性防摆装置的个数可以灵活设置，因为它对侧板产生的是吸力，这个吸力如果按照传统的垂直拉力折算成水平力时最大还不到120kg，稍厚的侧板就能承受，如此，受力点多了，活塞就更不容易产生摆动；

2、还可在煤气柜活塞底板与侧板之间设置防摆装置，与活塞支架上的防摆装置的配合使用，从活塞的上下端分别控制活塞，防止活塞摆动，增强活塞的平衡性。

附图说明

图1为本发明的滚动式电磁柔性防摆装置第一实施例结构示意图；

图2为第一实施例的柔性装置结构示意图；

图3为本发明的滚动式电磁柔性防摆装置第二实施例结构示意图；

图4为第二实施例的柔性装置结构示意图；

图5为采用本发明的滚动式电磁柔性防摆装置的橡胶膜密封煤气柜截面示意图；

图6为图5中A的处局部放大图；

图7为图6的俯视图；

图8为活塞上升过程中的活塞受力示意图；

图9为活塞下降过程中的活塞受力示意图。

附图标记说明：

1-非磁性外套环；2-电磁铁；3-非磁性内套环；4-连接拉杆；5-弹簧调节螺栓；6-外筒；7-弹簧；8-固定螺母；9-调节拉杆；10-固定环；11-固定立柱； 13-电磁控制箱；14-磁力控制线；15-销钉；16-转轴；17-侧板；18-立柱；19-密封橡胶膜；22-活塞支架；25-活塞底板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

如图1所示，为本发明的滚动式电磁柔性防摆装置的第一种实施例结构示意图，本实施例的滚动式电磁柔性防摆装置包括呈轮形的电磁铁2、与电磁铁2两侧轴心均铰接在一起的连接拉杆4、用于外接其他设备的调节拉杆9以及用于连接拉杆4与调节拉杆9之间连接的柔性装置，电磁铁2可绕着轴心旋转。

如图2所示，所述柔性装置包括套装在连接拉杆4上的弹簧调节螺栓5和弹簧7、与调节拉杆9螺纹连接的固定螺母8、分别与弹簧调节螺栓5螺纹连接和与固定螺母8间隙配合并套装在固定螺母8上的外筒6，连接拉杆4上设有弹簧挡块，弹簧挡块设置在连接拉杆4的端部，弹簧7安装在弹簧调节螺栓5与弹簧挡块之间，外筒6与固定螺母8相对应的一侧端部设有向内延伸的限位挡块，限位挡块的最小的直径小于固定螺母8的最大直径，当活塞升降带动调节拉杆9运动时，通过固定螺母8作用在限位挡块上的力带动外筒6与调节拉杆9一起运动，进而带动弹簧调节螺栓5在连接拉杆4上面向调节拉杆9的方向滑动，压缩弹簧产生柔性力。

通过设置电磁铁2可使滚动式电磁柔性防摆装置与其他的磁性材料制成的磁性轨道吸附在一起，磁力的大小可通过电流的大小控制，且电磁铁可在磁性轨道表面滚动。

进一步，电磁铁2外周壁上设有采用耐磨材料制成的非磁性外套环1，非磁性外套环1不仅具有抗磨性能，而且还具有隔离磁场的作用，让电磁铁2与磁性轨道之间不直接吸附在一起但能维持它们之间的磁力，防止电磁铁2磨损和使得电磁铁2在磁性轨道上滚动更加顺畅。

进一步，连接拉杆4与电磁铁2铰接的端部设置为U型，电磁铁2置于该U性槽内且与连接拉杆4之间通过转轴16铰接在一起，电磁铁2与连接拉杆4的U型端部均套装在转轴16上，本实施例的转轴16采用销柱，销柱的端部设有销钉15防止销柱脱落，电磁铁2与转轴16之间设有采用耐磨材料制成的非磁性内套环3，非磁性内套环3与转轴16之间间隙配合，通过设置非磁性内套环3不仅可防止电磁铁与转轴16之间的磨损，而且非磁性内套环3与转轴16之间间隙配合，使得电磁铁2转动更加方便。

进一步，连接拉杆4、调节拉杆9和柔性装置均采用非磁性材料制成，可防止对电磁铁2的磁力产生干扰。

进一步，电磁铁2通过磁力控制线14与电磁控制箱13电连接，可以对防摆装置进行控制。

如图3和图4所示，为本发明的滚动式电磁柔性防摆装置的第二种实施例结构示意图，本实施例的滚动式电磁柔性防摆装置的柔性装置包括：弹簧调节螺栓5，弹簧调节螺栓5与连接拉杆4固定连接；外筒6，所述外筒一端与弹簧调节螺栓5螺纹连接，另一端套装在调节拉杆9上，且外筒6与调节拉杆9相对应一侧的端部设有向内延伸的限位挡块；弹簧7，弹簧置于外筒6内且套装在调节拉杆9上，所述调节拉杆上设有弹簧挡块，弹簧挡块设置在调节拉杆的端部，弹簧7安装在弹簧挡块与限位挡块之间，当活塞升降带动调节拉杆9运动时，由于外筒6与连接拉杆4之间的相对位置固定不变，因此在弹簧挡块与限位挡块的作用下，压缩弹簧产生柔性力。

本实施例的滚动式电磁柔性防摆装置的其他结构与实施一的结构相同，不再一一累述。

如图5所示，为采用本发明的滚动式电磁柔性防摆装置的橡胶膜密封煤气柜实施例的截面示意图，橡胶膜密封煤气柜包括侧板17、均布在侧板17外周壁上的立柱18、安装在侧板17内侧且可沿侧板17上下移动的活塞、用于活塞与侧板17之间密封的密封橡胶膜19以及用于煤气进出的煤气管道，活塞包括位于上部的活塞支架22和固定在活塞支架22底部的活塞底板25，在活塞支架与侧板之间还均布的设置有防摆装置。

如图6和图7所示，防摆装置包括呈轮形的电磁铁2、与电磁铁2两侧轴心均铰接在一起的连接拉杆4、与固定设置在活塞支架22顶端的活塞固定立柱11铰接的调节拉杆9以及用于连接拉杆4与调节拉杆9连接的柔性装置，电磁铁2通过磁力作用吸附在侧板17上，且电磁铁2可沿着侧板17上下滚动，固定立柱11上设有固定环10，调节拉杆9的端部设置为挂钩，调节拉杆9的挂钩勾住固定环10，实现调节拉杆9与活塞支架22之间铰接。

通过在橡胶膜密封煤气柜的活塞支架22与侧板17之间设置防摆装置，防摆装置的电磁铁2通过磁力作用与侧板17吸附在一起，并在连接拉杆4与调节拉杆9之间设置柔性装置，如此便形成一个可随活塞上下升降而移动的对活塞支架22的拉力，拉力的大小可以通过调节电流来控制；当活塞移动时，拉动调节拉杆，通过柔性装置产生柔性力，而在磁力的作用下，电磁铁2会牢牢的吸在煤气柜侧板17上，如此便可以对活塞产生近似水平的拉力，这个近似水平的拉力虽然小于电磁铁2与侧板17之间的电磁力，但比传统的调平系统产生的水平分力要大很多，当活塞产生摆动时，起平衡作用的水平拉力能够更加容易地使活塞回到平衡位置上，防止活塞卡住；另外，防摆装置的个数可以灵活设置，因为它对侧板产生的是吸力，这个吸力如果按照传统的垂直拉力折算成水平力时最大还不到120kg，稍厚的侧板17就能承受，如此，受力点多了，活塞就更不容易产生摆动。

通过设置柔性装置产生柔性力，使防摆装置可在一定范围内适当伸长缩短，防止因活塞出现摆动时对防摆装置产生一个刚性冲击力，如果这个刚性冲击力足够大，还可能将电磁铁2从侧板17上拉开，使得防摆装置不能对活塞产生起平衡作用的水平拉力而失去作用。

如图8所示，为活塞上升过程中活塞的受力示意图，电磁铁2与侧板之间具有磁力Fc，弹簧被压缩产生弹力Ft，并对活塞产生面向侧板17的拉力Fz，均布在活塞周围的所有防摆装置均可对活塞产生拉力Fz，以可防止活塞摆动，另外，当活塞在外力作用下摆动时，一侧的防摆装置的弹簧7产生的弹力Ft加大，拉力Fz增大，另一侧弹簧7产生的弹力Ft较小，拉力Fz较小，可使活塞恢复到平衡位置。

如图9所示为活塞下降过程中活塞的受力示意图，其受力原理与活塞上升过程相同，不再一一累述。

另外，还可在活塞底板25与侧板17之间还可以均布设置防摆装置，活塞底板上设有固定环，防摆装置通过调解拉杆的挂钩与固定环铰接在一起。通过在活塞底板25与侧板17之间设置防摆装置，并与设置在活塞支架22和侧板17之间的防摆装置配合使用，从活塞的上下端分别控制活塞，防止活塞摆动，增强活塞的平衡性，使活塞保持在平衡位置上，即使活塞出现摆动，通过活塞上下两端的防摆装置的共同作用，可使活塞更易回到平衡位置。

优选的，电磁铁2与立柱18一一对应设置，且电磁铁2沿着侧板17上下移动的路径与立柱18和侧板17之间的安装位置重合，采用这样的结构可增强防摆装置与侧板17之间的受力性能，侧板17在受到防摆装置的冲击力作用下不会变形。

优选的，煤气管道的管口位于煤气柜的中心，以达到进出气体均匀，活塞的平衡性能会更好。

本发明的滚动式电磁柔性防摆装置不仅仅可用于橡胶膜密封煤气柜中，还可有其他用途，如可用作地锚等，不再一一累述。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种滚动式电磁柔性防摆装置，其特征在于：包括呈轮形的电磁铁（2）、与电磁铁（2）两侧轴心均铰接在一起的连接拉杆（4）、用于外接其他设备的调节拉杆（9）以及用于连接拉杆（4）与调节拉杆（9）之间连接的柔性装置，所述电磁铁（2）可绕着轴心旋转，所述柔性装置包括套装在连接拉杆（4）上的弹簧调节螺栓（5）和弹簧（7）、与调节拉杆（9）螺纹连接的固定螺母（8）、分别与弹簧调节螺栓（5）螺纹连接和与固定螺母（8）间隙配合并套装在固定螺母上的外筒（6），所述连接拉杆（4）上设有弹簧挡块，所述弹簧（7）安装在弹簧调节螺栓（5）与弹簧挡块之间，所述外筒（6）与固定螺母（8）对应的一侧端部设有向内延伸的限位挡块，所述限位挡块的最小的直径小于固定螺母（8）的最大直径。

2.根据权利要求1所述的滚动式电磁柔性防摆装置，其特征在于：所述连接拉杆（4）、调节拉杆（9）和柔性装置均采用非磁性材料制成。

3.根据权利要求1所述的滚动式电磁柔性防摆装置，其特征在于：所述电磁铁（2）外周壁上设有具有采用耐磨材料制成的非磁性外套环（1）。

4.根据权利要求1所述的滚动式电磁柔性防摆装置，其特征在于：所述电磁铁（2）与连接拉杆（4）均套装在转轴（16）上，所述电磁铁（2）与转轴（16）之间设有采用耐磨材料制成的非磁性内套环（3），所述非磁性内套环（3）与转轴（16）之间间隙配合。

5.根据权利要求1所述的滚动式电磁柔性防摆装置，其特征在于：还包括与所述电磁铁（2）电连接的电磁控制箱（13）。

6.一种滚动式电磁柔性防摆装置，其特征在于：包括呈轮形的电磁铁（2）、与电磁铁（2）两侧轴心均铰接在一起的连接拉杆（4）、用于外接其他设备的调节拉杆（9）以及用于连接拉杆（4）与调节拉杆（9）之间连接的柔性装置，所述电磁铁（2）可绕着轴心旋转，所述柔性装置包括：弹簧调节螺栓（5），所述弹簧调节螺栓（5）与连接拉杆（4）固定连接；外筒（6），所述外筒（6）一端与弹簧调节螺栓（5）螺纹连接，另一端套装在调节拉杆（9）上，且外筒（6）与调节拉杆（9）对应一侧的端部设有向内延伸的限位挡块；弹簧（7），所述弹簧（7）置于外筒（6）内且套装在调节拉杆（9）上，所述调节拉杆（9）上设有弹簧挡块，弹簧安装在弹簧挡块与限位挡块之间。

7.根据权利要求6所述的滚动式电磁柔性防摆装置，其特征在于：所述连接拉杆（4）、调节拉杆（9）和柔性装置均采用非磁性材料制成。

8.根据权利要求6所述的滚动式电磁柔性防摆装置，其特征在于：所述电磁铁（2）外周壁上设有具有采用耐磨材料制成的非磁性外套环（1）。

9.根据权利要求6所述的滚动式电磁柔性防摆装置，其特征在于：所述电磁铁（2）与连接拉杆（4）均套装在转轴（16）上，所述电磁铁（2）与转轴（16）之间设有采用耐磨材料制成的非磁性内套环（3），所述非磁性内套环（3）与转轴（16）之间间隙配合。

10.根据权利要求6所述的滚动式电磁柔性防摆装置，其特征在于：还包括与所述电磁铁（2）电连接的电磁控制箱（13）。

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