CN102395437B - 驱动用于浇注液态金属的调节阀的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及驱动用于浇注液态金属的调节阀的装置(10)，其包括控制阀打开和关闭的主杆(16)，以及连接主杆(16)和阀的构件(40)。所述装置还包括控制连接构件(40)的构件(62、64)，该构件能够启用和停用连接构件。

Description

驱动用于浇注液态金属的调节阀的装置

本发明涉及液态金属的连续浇注的技术领域，所述液态金属如液态钢。

在液态金属的浇注设备(casting installation)中，液态金属通常从浇注钢包输送到中间包，从而将液态金属分配到铸模中。为了将液态金属从浇注钢包输送到中间包，通常使用设置在浇注钢包底部的调节阀。这种调节阀被称作“滑动阀”，其通常由两块重叠的板组成，其中一块板相对另一块板滑动以便于该阀可具有关闭状态和打开状态，在阀关闭期间所述浇注钢包可以被移动，当打开调节阀时允许液体通过，从而将浇注钢包中的液体输送到中间包。当钢水包靠近中间包时，为了打开和关闭所述调节阀，可使用一种连接到浇注钢包上或所述阀上的装置来驱动阀。

在US6 045 015的文件中对驱动装置的一个实例做了描述。这种驱动装置包括液压致动器(hydraulic actuator)，所述液压致动器具有临时固定在所述阀上的汽缸。所述致动器的杆的端部也连接到所述阀的其中一块板上，以打开或关闭所述阀。为此，所述杆的端部包括联轴爪(coupling jaw)，包含活动板的所述阀的活动部件的一端在所述联轴爪中咬合。

因此，为了将所述驱动装置安装到所述阀上，首先将致动器的汽缸连接到阀上，然后通过朝一个方向移动致动器的杆来将致动器的杆和所述板连接在一起，所述方向在下文中称为纵向。随后，在浇注操作的最后，为了将驱动装置从阀上移走，纵向通过朝横向(垂直于轴向的方向)移动整个驱动装置(也因此移动所述爪部)从而将活动板的端部从所述爪部移出。因此，由于必须通过横向移动的方式拆卸驱动装置，所以必须在浇注钢包下方提供充足空间以在此空间中实施拆卸。

但是，浇注钢包的底部通常被例如加固板、钢水包脚、钢水包底部中用于注射泡沫的装置、管道等等塞满。因此，拆卸驱动装置的步骤面临困难。

本发明的目的在于提出一种驱动装置，该装置的安装和拆卸都易于实施。

为此，本发明的目的是提供一种驱动用于浇注液态金属的调节阀的装置，其包括控制阀的打开和关闭的主杆以及用于连接主杆和阀的构件，其特征在于，所述装置也包括控制所述连接构件的构件，该构件能够启用和停用所述连接构件。

因此，不是必须横向移动驱动装置以分离所述阀，而是提出了首先执行停用连接构件的步骤，从而使连接构件恢复其初始设置，然后继续进行驱动装置的卸除。由于除了执行纵向轴向移动以实现连接外，不再需要进行横向移动以特别地拆卸连接构件，因此简化了这种驱动装置的拆卸。因此不再需要在浇注钢包下方清空出像先前一样大片的空间。

此外，由于连接构件的停用是可控制的，这种操作可以在一定距离外完成，因此无需人工介入来拆卸连接构件。这样就简化了操作，因为人工介入通常由于浇注后钢水包底部的高温而难以实施。此外，对启用和停用的控制为全自动化地连接和分离驱动装置和调节阀提供了可能性。尤其是，当移动必须遵循纵向和横向两个方向时，全自动化地进行这种连接和分离可能会是困难的。

同样应当注意，所述控制构件使对阀的打开和关闭的控制变得更容易。这是因为，当阀未连接到驱动装置上时，存在阀意外打开的风险，例如随着浇注钢包移动过程中产生的冲击力而使阀打开。然而，当浇注钢包中装满非常热的液态金属时，在移动过程中阀的意外打开可能导致严重损害。为了降低这种风险，在现有技术中已知的做法是给阀提供一种用于将阀锁定在关闭位置的系统。于是在开始浇注操作前，需要放开所述阀。根据本发明，这种放开可以通过在连接所述阀时控制所述连接构件的构件来方便地实现。

所述驱动装置也可包括以下一个或多个部件。

-控制连接构件的构件，其包括连接到连接杆的连接活塞，通过滑动所述活塞和连接杆，连接杆的端部能够启用和停用连接构件。

-所述连接杆可滑动地安装在主杆内。除了因此必要时能优化驱动装置的液压油路数这一事实，将连接杆安装在主杆内还可减小驱动装置的尺寸。

-连接构件包括至少一个连接到主杆上的销子(stud)，所述销子以能够在启用位置和停用位置之间、相对主杆移动的方式安装，在启用位置处，所述销子向主杆横向延伸同时从主杆突出从而能够连接主杆和阀，在停用位置处，所述销子至少部分回缩进主杆内从而能够分离主杆和阀。因此，当销子在启用位置时，主杆上的突出部分可以将主杆固定到调节阀内的相应的外壳中。

-主杆的端部将被放置在阀内的外壳中，销子包括止动表面(stopsurface)，当销子在启用位置时，所述止动表面将在外壳中固定住所述端部。也就是说，销子在启用位置时提供将主杆的端部固定到阀的外壳中的功能。由于此外壳，主杆的任何运动都将引起阀的外壳的相似运动，并且因此引起调节阀的其中一块板的相似运动，以打开或关闭调节阀。

-驱动装置包括将连接构件回复到其停用位置的构件。例如，可能提供由弹簧或连接杆驱动的臂来驱动连接构件。

-驱动装置包括将被放置在外壳中、与阀形成一体的汽缸，所述装置包括连接到主杆上的活塞，其被称为主活塞，以及包括用于将汽缸相对所述外壳固定的另一活塞，其被称为固定活塞。应当注意，汽缸的外壳可直接设置在调节阀上，或者设置在安装调节阀的浇注钢包上。此实施例尤其有利地便于在外壳中安装汽缸。这是因为，为了将汽缸固定在外壳中，通常需要将汽缸内嵌于外壳中，以尽可能减少汽缸和外壳之间的空隙以防止压差(pressuredrop)。由于这样的紧密内嵌，在外壳中安装汽缸可能相对难以实现，尤其是由机器人实现。通过提供第二活塞将汽缸固定到阀，无论用于放置汽缸的外壳的尺寸如何，都能固定汽缸。这是因为，一旦汽缸被放置在外壳内，通过所述固定活塞能够调整汽缸的大小，从而消除或者减少空隙。也就是说，根据第一步骤，汽缸可被装入外壳中，而允许空隙的存在，并且，在第二步骤中，可通过移动固定活塞而抵消空隙，从而使空隙消失。当允许将汽缸自动安装到阀上时，通过消除空隙，可避免主杆在运动过程中产生的压差。

-装置包括一方面由主活塞、另一方面由固定活塞限定出的液压室。因此并不要求驱动装置具有复杂结构即可提供固定系统。特别是，因为使用共同的液压室来调整主活塞和固定活塞，所以无需提供四个不同腔室来控制主活塞和固定活塞。

-主杆穿过固定活塞。

-控制连接构件的构件包括连接到连接杆上的连接活塞，并且配置驱动装置从而使主活塞、固定活塞和连接活塞可通过三个连到控制单元的液压油路而被控制单元控制，所述三个液压油路即：在控制单元和由主活塞和固定活塞限定出的液压室之间的第一油路，在控制单元和由主活塞和汽缸限定出的液压室之间的第二油路，以及在控制单元和连接由固定活塞和汽缸限定出的液压室以及由连接活塞和汽缸限定出的液压室的通道之间的第三油路。此实施例是特别有益的：仅使用三个连到控制单元的油路来控制三个不同活塞的运动，而原本可能将使用六个油路，即每个活塞两个油路。因此，所述装置特别紧凑(compact)，并且无需任何昂贵的和复杂的油路。

-回复构件(return means)围绕主杆、安装在主活塞头部下方。所述回复构件可以是弹性垫圈的形式。所述构件可以移开主活塞头部并且允许注射液压液体，从而防止任何堵塞的风险。

-可将阀锁定在关闭位置，并且控制连接构件的所述构件同样控制锁定阀的构件。因此，通过锁定阀，保证了在浇注钢包的移动过程中不存在阀打开的风险。此外，同样的控制构件可控制连接构件和锁定阀的构件。

本发明的另一目的在于提供包含上文描述的驱动装置和调节阀的组件，也包含引导部件，所述引导部件包括接收部分驱动装置的外壳、接收部分阀的外壳，以及在连接构件的运动过程中引导连接构件的构件。

本发明的又一目的在于提供一种用于将上文描述的驱动装置安装到调节阀和/或浇注钢包上和从调节阀和/或浇注钢包上拆卸下来的装置，所述装置用于确保驱动装置的自动安装和拆卸。

通过阅读如下描述可更好地理解本发明，该描述仅通过举例并参考附图来描述，其中：

-图1a和1b是根据一个实施例的驱动装置的剖面图，包括分别位于停用位置和启用位置的连接构件；

-图2a-2f是示出类似于图1a和1b中的驱动装置的运行步骤的剖面示意图；

-图3是类似于图1a和1b中的驱动装置的主杆的端部的剖面透视图；

-图4a和4b是安装在引导部件上的类似于图1a和1b中的驱动装置的剖面示意图；以及

-图5是类似于图1a和1b中的驱动装置的局部剖面图，其中示出了该装置的液压油路。

浇注设备通常包括用于将液态金属分配到铸模中的中间包。所述中间包由浇注钢包提供液态金属，浇注钢包可在中间包上方移动以进行液态金属的输送。每个浇注钢包都具有调节浇注的阀，所述阀通常由线性阀组成，其被称为“滑动阀”。如特别在图1a和图2a中示出的，这种调节阀的打开和关闭由驱动装置10控制。通常这种驱动装置包括汽缸或箱体(casing)12，所述汽缸或箱体将至少部分被放置到外壳14中与阀形成整体，并固定地安装在此外壳14中。所述外壳14可以直接设置在调节阀上，或设置在安装调节阀的浇注钢包上。此外，驱动装置10包括控制所述阀的打开和关闭的主杆16，其可滑动地安装在汽缸12中，主杆16的端部18将被放置到阀内的外壳20中以与阀连接。更确切地说，阀中的壳体20被设置在阀的活动部件13上。在滑动阀具有两块可相对滑动的重叠板的情况下，外壳20被设置在接收移动板的阀的部件13上，一旦端部18连接到外壳20上，端部18的运动能够在阀的关闭位置和打开位置之间移动所述板。

驱动装置10具有被称为主活塞的第一活塞22，所述第一活塞22可滑动地安装在汽缸12中并且连接到主杆16上，从而活塞22的任何运动都被传递到主杆16上。活塞22的运动，以及由此引起的主杆16的运动将打开或关闭调节阀。如图1a或图2d所示，主活塞22和汽缸12的内侧限定出第一主液压室24和第二主液压室26。如图5所示，第一主腔室24由供给通道28供应液体，且第二主腔室26由供给通道30供应液体。如图1a所示，回复构件29围绕主杆16设置、安装在主活塞22头部的下方。这种回复构件例如是弹性垫圈。所述回复构件移走活塞头部22，并且即使当活塞22在冲程终端时，也允许向腔室26中注射液压液体。

此外，为了将汽缸12固定在外壳14中，与阀形成整体，驱动装置10包括被称为固定活塞的第二活塞32。如图2c所示，此活塞32被用于对外壳14的壁34施加力，从而通过相对外壳14夹紧汽缸12的方式来进行锁定。更准确地说，第二活塞32包括将在汽缸12和外壳14的壁34之间形成衬垫(shim)的裙部33。主杆16穿过固定活塞32和外壳14的壁34，从而允许主杆16在活塞22的运动的影响下滑动。特别如图2b所示，活塞32和汽缸12一方面限定出第二主液压室26，另一方面限定出位于汽缸前部(所述前向由图2a中的箭头X指明)的第三液压室36。因此，所述第二液压室26是一方面由主活塞22、另一方面由固定活塞32限定出的。因此一个共用腔室被用来作用于所述两个活塞，从而节省空间。如图5所示，第三液压室36由供给通道38供应液体。

驱动装置10也包括将主杆16连接到调节阀的活动部件13的构件40，或更准确地说，包括将杆16的端部18连接到阀中的外壳20的构件40。在此实例中，连接构件包括连接到主杆16上的两个销子(studs)，所述销子以能够在启用位置和停用位置之间、相对主杆16移动的方式安装，在所述启用位置处，特别如图2d所示，其中销子向主杆16横向延伸同时从此主杆突出从而能够连接主杆16和阀13，在所述停用位置处，特别如图2a所示，其中销子至少部分回缩到主杆16中，从而能够使主杆16和阀13分离。更准确地说，如图2a所示，当所述销子在停用位置时，杆16的端部18的最大直径小于外壳20的开口高度H。因此，当处于销子的停用位置时，端部18可在外壳20内部穿过从图2a所示位置至图2b所示位置的距离。为了便于端部18在外壳20内部的这样的通行，也就是说，为了促使销子适于它们的停用位置，销子的前部可具有斜切表面42(bevelled surface)。此外，每个销子都具有止动表面44，当销子处于启用位置时，所述止动表面44用于固定在外壳20内的杆16的端部18。所述止动表面44和外壳20的止动表面46配合使用。

特别如图1a、图1b和图3所示，端部18还包括用于将连接构件40回复到停用位置(deactivated position)的构件50。所述构件50包括每个都以可相对轴52回转的方式安装的两个臂，每个臂都包括与销子和销子前壁的凹槽56配合使用的端部54及将在下文更准确描述的启用端58。

驱动装置10也包括控制连接构件40、能够启用和停用连接构件40的构件60。所述构件60包括连接到连接杆64的连接活塞62，与活塞62相对的连接杆64的端部66能通过滑动来启用和停用连接构件40。更准确地说，杆64的端部66是喇叭状的(splayed)。如将在下文描述的，所述端部66具有能够与销子形成斜面(ramp)的后表面68，从而当杆64滑动时，使销子进入其启用或停用位置。此外，端部66具有前部69，所述前部69包括被配置为与外壳20的底部邻接相抵的基本平整的表面。另外，如下文所述，所述前部69被设置为与臂的端部58配合使用，以使连接构件40回复到停用位置。

连接杆64和连接活塞62可滑动地安装在装置10的主杆16内部。更准确地说，如图1a所示，活塞62和主杆16限定出用于在主杆16内部、在液体的作用下移动活塞62的第四液压室70和第五液压室72。如图5所示，后液压室70由通道74供应液体。此外，前液压室72由与第二主液压室26连通的通道76供应液体。因此，和腔室26一样，前腔室72由通道30供应液体。

现在将描述驱动装置10到控制单元81的液压油路。配置装置10从而使主活塞22、固定活塞32和连接活塞62可通过三个液压油路77、78和79被控制单元81控制，所述液压油路即：

-在单元81和由主活塞22和固定活塞32限定出的液压室26之间的第一油路77，

-在单元81和由主活塞22和汽缸12限定出的液压室24之间的第二油路79，以及

-在单元81和连接由固定活塞32和汽缸12限定出的液压室36，以及由连接活塞62和汽缸12限定出的液压室70的通道之间的第三油路78。因此需注意，供给通道74和供给通道38是相互连通的。

现在将参考附图2a-2f来描述将驱动装置10安装到浇注钢包的过程。

通常，在浇注钢包处于中间位置时驱动装置10被安装到该浇注钢包上，所述中间位置是例如当另一个浇注钢包正处在倒入中间包的过程中的位置。当浇注钢包到达所述中间位置时，其装满液态金属并且调节阀是关闭的。驱动装置10随后连接到钢水包下方，紧邻或者非常靠近阀。装置10的安装开始于装置10被装入汽缸12中，或至少被装入如图2a所示构造中的外壳14内的汽缸12的前部80中。在这种构造中，固定活塞32处于汽缸12内的回缩位置，也就是说，腔室36具有基本上最大的体积。因此活塞32和其裙部33不向汽缸12外突出，或只稍微向外突出，从而汽缸12的长度相对短。因此，通过空隙82能够容易地将汽缸12的前部80插入到外壳14中。当汽缸12插入到外壳14中时，液压室24、26、36、70和72的供给源都处于中间位置(neutral position)，也就是说，活塞22、32和62是固定的。在这种构造中，主活塞22(以及因此主杆16)，如固定活塞32一样，处于汽缸12内的回缩位置，并且因此当汽缸12固定到阀上时，装置10具有一定密实度(compactness)。如图1a所示，连接活塞62和连接杆64处于对它们而言的展开位置(deployed position)，所述喇叭状端部66到达与主杆16的端部18基本齐平的位置，井且连接构件40处于停用位置。

一旦将汽缸12设置在外壳14中，则通过通道28注入液体，从而向前方X(图5)移动活塞22。由于这种移动，主杆16也向前方移动，并且主杆16的端部18穿过外壳20的内部，如图2b所示，直到端部18到达邻接外壳20底部的位置。一旦端部18邻接外壳20，则通过通道30将液体注入第二液压室26，同时防止液体从通道28注入。通过通道30注入液体具有两个效果。这是因为腔室26中液体的增加将导致固定活塞32的前移，从而裙部33从汽缸12的前部80向外突出并与外壳14的壁34相抵，产生将汽缸夹紧在外壳14中进而将汽缸锁定的效果。同时(或稍迟或稍早)，通过通道76，腔室26中的液体通道能够增加前腔室72中的液体，并且因此向后移动连接活塞62，从而使连接杆64相对主杆16回缩，如图2c所示。由于连接杆64的这种运动，端部66回缩到端部18内，从而将连接构件40从其停用位置移至启用位置。换言之，通过斜面效应(ramp effect)，销子从端部18中显露出来。

一旦固定活塞32处在将汽缸固定在外壳14中的位置时，并且连接杆64处于杆18内的回缩位置以启用销子时，通道28是畅通的，同时持续将液体注入通道30中。因此主活塞22向后移动，从而使主杆16的端部18稍微回缩。因此销子的壁44与外壳20的壁46相抵。在这个位置，阀和驱动装置10相互连接。通过向通道30中或通道28中注射液体，阀可通过主活塞22在汽缸12内的运动而打开或关闭。因此，在如图2d所示的构造中，当主活塞22依照箭头84的方向回缩时，主活塞22驱动阀，或更准确地说，驱动所述阀的其中一块板，以打开所述阀。在如图2e所示的构造中，当活塞22依照箭头86前移时，主活塞22关闭所述阀。

当希望从浇注钢包上拆卸驱动装置10时，采取以下步骤。首先，如图2f所示，通过调整活塞22使阀关闭。然后，将液体注入通道38和74，所述操作具有向后移动活塞34，因此相对外壳14释放汽缸12，以及向前移动活塞62，从而将阻挡构件40(blocking means)置回停用位置的双重效果。应当注意，当端部66向前前进时，其与臂的端部58配合，从而将臂的端部54向中心旋转，并且因此将销子回复到停用位置。在销子的停用位置，端部18可从外壳20中撤回，可能之前已将活塞22向后移动，并且随后能很容易地将驱动装置从外壳14上移除。

根据如图4a和图4b所示的一个有益的实施例，阀可被锁定在关闭位置，从而防止其在移动过程中意外打开的风险。为此目的，提供锁定构件和解锁构件90、92，所述锁定构件和解锁构件包括与外壳20内的阀上的槽配合使用的闩。所述闩通过弹簧94回复到锁定位置。所述闩通过引导部件96被带入到此实例中，所述引导部件96以相对浇注钢包和相对调节阀的固定部分固定的方式安装，形成阀的延伸部分。类似于前文描述过的，所述部件96具有用于汽缸的外壳14，并且也包括用于引导阀的活动部件13的轨道98，活动部件13的外壳20可以在轨道98上滑动。

控制连接构件40的构件62、64方便地控制解锁构件90、92。这是因为，如图4a所示，在装置10和阀13的连接完成之前，阀13处于锁定位置。然后，一旦汽缸被装入外壳14中，且主杆16被装入外壳20中时，销子在连接活塞62的滑动作用下的运动引起锁定构件90的移动，使锁定构件90从其锁定位置移动到解锁位置，如图4b所示。更准确地说，斜切表面42与闩92的斜切表面配合使用，以将闩向上移动，从而使闩离开槽92，并且因此释放阀13.。此外，当拆卸装置10时同样方便，当销子进入停用位置且阀关闭时，在构件94的作用下，闩再一次被放置进槽内，从而将阀锁定在关闭位置。

应当理解，上文描述的方法可以很容易地实现自动化。因此，提供用于安装和拆卸装置10的机器人是可能的，所述机器人用以提供装置10的自动安装和拆卸。

应当注意，本发明并不局限于上文所述的实施例。

应当注意，在所述驱动装置的变型体中，用于将连接构件回复到其停用位置的构件50可能并不由连接杆64驱动，但构件50包含弹簧，例如，弹簧作用于销子，从而使销子回复到其停用位置。

本领域的技术人员将很容易地将本发明的启示(teaching)转用到在金属的连续浇注中使用的、由必须在使用时连接到其上的制动器驱动的任意装置上，例如，用于改善浇注管的设备、中间包滑槽、控制塞杆的设备，等等。

Claims (11)

1.一种驱动用于浇注液态金属的调节阀的装置(10)，其包括控制阀的打开和关闭的主杆(16)，以及联结主杆(16)和阀的构件(40)，其特征在于，所述装置也包括在一定距离外控制所述联结构件(40)的构件，所述控制构件包括连接到联结杆(64)上的联结活塞(62)，所述联结杆(64)可滑动地安装在主杆(16)内，通过仅在纵向上滑动所述活塞和所述联结杆，所述联结杆的端部(66)能够启用和停用联结构件(40)。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述联结构件(40)包括至少一个连接到主杆(16)上的销子，所述销子以可在以下位置间、相对主杆移动的方式安装：

-启用位置，当在启用位置时，所述销子向主杆(16)横向延伸同时从主杆突出以联结主杆和阀，以及

-停用位置，当在停用位置时，所述销子至少部分回缩进主杆(16)内以分离主杆和阀。

3.根据前一个权利要求所述的装置，其中，主杆的端部(66)将被放置到阀内的外壳(20)中，所述销子包括止动表面(44)，当销子处在停用位置时，所述止动表面(44)用于在外壳(20)中固定所述端部。

4.根据权利要求1所述的装置，也包括将联结构件(40)回复到其停用设置的构件(50)。

5.根据权利要求1所述的装置，包括将至少部分被放置在外壳(14)中与阀形成整体的汽缸(12)，所述装置包括被称为主活塞、连接到主杆(16)上的活塞(22)，以及包括用于相对外壳(14)固定位汽缸(12)的被称为固定活塞的另一活塞(32)。

6.根据前一个权利要求所述的装置，包括一方面由主活塞(22)、另一方面由固定活塞(32)限定出的液压室(26)。

7.根据权利要求5所述的装置，其中，所述主杆(16)穿过所述固定活塞(32)。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，主活塞(22)、固定活塞(32)和联结活塞(62)可通过三个液压连接(77、78、79)被控制单元(81)控制，所述三个液压连接即：

-在控制单元和由主活塞和固定活塞限定出的液压室(26)之间的第一连接(77)，

-在控制单元和由主活塞和汽缸限定出的液压室(24)之间的第二连接(79)，以及

-在控制单元和连接由固定活塞和汽缸限定出的液压室(36)和由联结活塞和汽缸限定出的液压室(70)的通道之间的第三连接(78)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述阀可被锁定在关闭位置，控制联结构件(40)的构件(62、64)也控制解开所述阀的构件(90)。

10.包括根据前述权利要求中任一项所述的装置和调节阀的组件，也包括引导部件(96)，所述引导部件(96)包括用以接收部分所述驱动装置的外壳(14)、用以接收部分所述阀(13)的外壳，以及在联结构件的运动过程中引导联结构件的构件(98)。

11.用于在调节阀和／或在浇注钢包上安装和拆卸根据前述权利要求中任一项所述的驱动装置(10)的装置，所述装置用于提供所述驱动装置的自动安装和拆卸。

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