CN102449174B - 将炉料分配至竖炉中的装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于将炉料分配至竖炉中的装置(10)，该装置包括主壳体(12)、分配斜槽、悬挂转子(18)和调节转子(26)，这些转子可围绕基本竖直的轴线旋转。斜槽(32)悬挂于悬挂转子(18)以随其旋转，从而沿周向分配炉料，并可通过调节转子(26)调节方向，从而沿径向分配炉料。差速齿轮(72)将悬挂转子(18)和调节转子(26)互相连接，并被构造为将与主旋转驱动装置(60)提供给悬挂转子的转速相同的转速提供给调节转子，除非调节驱动装置(80)向调节转子提供差速旋转。根据本发明，该装置包括：第一齿轮箱(50)，布置在主壳体(12)上并包围将主旋转驱动装置(60)连接至伸入主壳体(12)的第一输出轴(54)的齿轮机构(52)，在主壳体中，第一输出轴连接至与悬挂转子(18)上的第一齿圈(64)啮合的齿轮(62)；第二齿轮箱(70)，布置在主壳体(12)上并包围将调节驱动装置(80)连接至伸入主壳体(12)的第二输出轴(74)的差速齿轮(72)，在主壳体中，第二输出轴连接至与调节转子(26)的第二齿圈(84)啮合的齿轮(82)；以及轴装置(90，190)，装配有补偿联轴器(92，94，95；192)，并将第二齿轮箱(70)中的差速齿轮(72)连接至第一齿轮箱(50)中的齿轮机构(52)。
Description
技术领域
本发明总体上涉及一种用于竖炉的加料设备，且具体涉及一种装配有用于将炉料沿周向和径向分配至炉子中的斜槽(chute，溜槽，料斗)的分配装置。更具体地，本发明涉及一种用于操作此类型装置中的斜槽的驱动系统。
背景技术
可从美国专利3,693,812中获知一种用于将炉料分配至竖炉中的装置。根据US3,693,812的装置具有悬挂转子(suspension rotor)和斜槽调节转子，这两个转子被支撑在主壳体中，以便可围绕基本竖直的旋转轴线(通常对应于竖炉轴线)旋转。以典型的方式，斜槽悬挂在悬挂转子上，从而围绕该悬挂转子旋转以沿周向分配炉料。此外，在根据US3,693,812的装置中，斜槽被悬挂成围绕基本水平的轴线可枢转地调节，以便沿径向分配炉料。悬挂转子和调节转子由装配有主旋转驱动装置(即电动机)和调节驱动装置(即电动机)的差速驱动单元驱动。该调节驱动装置允许在悬挂转子与调节转子之间产生差速旋转。在根据US3,693,812的装置中，提供了一个枢转机构以用于调节斜槽。将斜槽连接至调节转子并由调节转子致动的此机构，将悬挂转子与调节转子之间由于差速旋转而产生的角位移的变化转化成枢转位置的变化，即斜槽在两个极限位置之间的倾斜角的变化。
如附图1所示，根据US3,693,812的用于分配炉料的装置装配有用于驱动两个转子的紧凑型驱动单元。此单元装入布置在主壳体(支撑转子和斜槽)的顶部上的齿轮箱1中。齿轮箱1具有主输入轴2；副输入轴3；第一输出轴4(在下文中称作旋转轴)；以及第二输出轴5(在下文中称作调节轴)。主输入轴2由主旋转驱动装置6驱动。在齿轮箱内，减速机构7将主输入轴2连接至在主壳体内竖直延伸的旋转轴4，在主壳体内，旋转轴设置有与悬挂转子的齿圈啮合的齿轮。调节轴5也竖直地延伸至主壳体内，在主壳体内，调节轴设置有与调节转子的齿圈啮合的齿轮。在驱动单元的齿轮箱内，旋转轴4和调节轴5通过周转差速齿轮(epicyclic differentialgear)(即太阳行星齿轮系8)互相连接。该周转差速齿轮主要包括：水平环轮(annulus)(环形齿轮)，具有与旋转轴4上的齿轮相啮合的外齿；太阳齿轮，连接至副输入轴3；以及行星齿轮架(planet gear carrier)，带有至少两个与环轮的内齿啮合及与太阳齿轮啮合的行星齿轮。如图1所示，行星齿轮架通过中间齿轮驱动调节轴5。
图1的太阳行星齿轮系8形成差速机构，该差速机构是根据US3,693,812的可旋转且可枢转斜槽型的分配装置的主要部件。将差速机构8的尺寸构造为使得：只要副输入轴3静止(即当连接至副输入轴3的调节驱动装置9停止时)，旋转轴4和调节轴5便同步旋转，即具有由主旋转驱动装置6所提供(impart，传递)的相同的转速。通过差速机构8，调节驱动装置9允许以比旋转轴4的转速更快及更慢的转速来驱动调节轴5，由此在悬挂转子与调节转子之间产生相对旋转，即差速旋转。上述枢转机构(图1中未示出)将这种差速旋转转化成斜槽(图1中未示出)的枢转运动。
具有差速驱动系统的分配装置在工业上被证明是非常成功的。然而，如将理解的，箱1中的齿轮部件的适当操作，尤其是太阳行星齿轮系8的适当操作，需要箱1的高精度制造。事实上，多个旋转轴线：主输入轴2的轴线A2、与行星差速齿轮8的主轴线重合的副输入轴3的轴线A3、第一输出轴4和第二输出轴5各自的轴线A4和A5、以及减速齿轮7的轴线A7，都必须平行并且在它们之间应尽可能精确地以合适的距离隔开，以便确保齿轮的最小程度的磨损。因此，驱动单元的制造(特别是由于箱1的高精度加工)相对地趋于昂贵，以便避免任何过早磨损的危险，尤其是避免行星差速机构8的过早磨损，行星差速机构本身是重型部件，因而是相对昂贵的部件。然而，典型的高精度钻孔操作以及其他高精度制造方法仍会引入与轴承的定位和定向(限定各个轴线A2、A3、A4、A5和A7)有关的微小的误差，从而不能以成本优化的方式将磨损减到最小。此外，经验表明，虽然行星差速机构8的失效很少发生，但是这也是驱动系统运转中断的主要原因之一。
技术问题
鉴于上述内容，本发明的第一个目的是提供一种用于将炉料分配至带有差速驱动系统的竖炉中的装置，该差速驱动系统的设计使得对于制造精度的要求不那么严格，同时不会增加驱动系统部件(尤其是差速齿轮)过早磨损的危险。
通过权利要求1中所要求的装置实现此目的。
发明内容
以本身已知的方式，所提出的用于分配炉料的装置包括主壳体、分配斜槽、悬挂转子和调节转子。两个转子都安装在主壳体中，以便可围绕基本竖直的旋转轴线(通常是竖炉的炉子轴线)旋转，并且两个转子都具有用于驱动转子的相应齿圈。此外，也以已知的方式，分配斜槽悬挂于悬挂转子以便随其旋转，从而用于炉料的周向分配，同时，分配斜槽还可在相对于悬挂转子的方向上调节，具体地是围绕基本水平的枢转轴线可枢转地调节。通过调节转子相对于悬挂转子的差速旋转来实现针对径向分配炉料的调节。因此，作为该装置的一个重要部件，该装置具有差速机构，更具体地，差速齿轮，其将悬挂转子与调节转子互相连接，以便允许调节转子相对于悬挂转子的差速旋转，并且当然是同步旋转。为了驱动这些转子，该装置包括：连接至悬挂转子以将旋转提供给悬挂转子的主旋转驱动装置(具体为电动机)、以及用于将差速旋转提供给调节转子的调节驱动装置(具体为电动机)。
差速器(differential)将两个驱动装置(即旋转驱动装置和调节驱动装置)都连接至调节转子。更具体地，差速器被构造为：在旋转驱动装置的作用时使调节转子和悬挂转子同步旋转，当通过调节驱动装置的作用时实现不同步旋转。换句话说，差速器将与主旋转驱动装置提供给悬挂转子的转速相同的转速传输给调节转子，除非调节驱动装置为了使调节转子相对于悬挂转子不同步地旋转而提供差速旋转。
根据本发明，为了实现其第一目的，该装置进一步包括：
-第一齿轮箱，布置在主壳体上，并包围连接至第一输出轴(即伸入主壳体的轴)的齿轮机构，在主壳体中，第一输出轴连接至与悬挂转子的齿圈啮合的齿轮；
-第二齿轮箱，布置在主壳体上，并包围上述差速齿轮，差速齿轮连接至第二输出轴(即伸入主壳体的轴)，在主壳体中，第二输出轴连接至与调节转子的齿圈啮合的齿轮；
-轴装置，装配有补偿联轴器(compensating coupling)(也称作屈服联轴器)，并将第二齿轮箱中的差速齿轮连接至第一齿轮箱中的齿轮机构。
两个分离的齿轮箱形成了独立的固定安装框架，该框架使得两组齿轮部件之间能够独立定位且平行，这些齿轮部件是：也就是差速齿轮所需要的齿轮部件(即从主驱动装置到调节转子的差速扭矩传输装置)、以及那些从主旋转驱动装置到悬挂转子的直接扭矩传输装置所需要的齿轮部件。因此，第二箱仅需包含那些轴，并由此适当地定位和定向必需的最小数量的轴线(由差速齿轮限定)、加上一单根轴线(用于将轴装置连接至差速齿轮)，从而减少会影响差速器的耐用性的未对准或定位配合不当的潜在的原因。提出的设计排除了(转子一侧上的)第一输出轴与第二输出轴之间以及(驱动装置一侧上的)第一输入轴与第二输入轴之间各自存在的任何微小的不平行或定位偏差而增加磨损的情况。如将理解的，提出的构造尤其排除了这种不平行或定位偏差会减少差速器的使用寿命的情况。
如已知的，补偿联轴器(也称作屈服联轴器)是这样的联轴器：该联轴器具有在其所连接的部件之间传输扭矩期间用于允许这些部件之间的运动或者永久不匹配的装置。在本文中，措辞“补偿联轴器”旨在包含柔性联轴器以及基于通用接头的联轴器，这两者都是已知的，例如从J.A.Collins等人(作者)以及John Wiley和Sons(出版者：ISBN 9780470413036)的手册“Mechanical Design of Machine Elements and Machines”中获知。因此，通过补偿联轴器，即被构造为补偿其连接的轴之间的径向、轴向和/或角度不匹配的联轴器，当传输扭矩时在两个上述齿轮部件组之间会产生对于未对准和不合适定位的额外容差(tolerance，公差)。原则上，可使用任何适当类型的补偿联轴器(德语：“Ausgleichskupplung”或“beweglicheKupplung”)来实现此效果，尤其是扭转刚性(torsionally rigid)但是径向、轴向和/或角度柔性的联轴器。例如衬套销型(bushed-pin)联轴器，诸如万向联轴器的通用联轴器、十字滑块(Oldham)联轴器、波纹管联轴器、爪式联轴器、电磁联轴器等。联轴器是在操作过程中不可分离的类型，即与离合器相反的“固定式联轴器”。换句话说，当传输扭矩时，联轴器不能被解开，这有益于系统安全性和可靠性。扭转刚性的柔性联轴器的尤其优选实例是柔性盘式联轴器(德语：“Federscheibenkupplung”)或者齿轮联轴器，具体是具有弯曲齿的齿轮联轴器(德语：“Bogenzahnkupplung”)。优选地，使用径向、轴向和角度柔性联轴器，即，提供与所有三种不匹配相关的公差的联轴器。
为了便于制造，轴装置包括连接至齿轮机构并从第一齿轮箱横向伸出的第一连接轴和连接至差速齿轮并从第二齿轮箱横向伸出的第二连接轴。为了便于维修，补偿联轴器有利地布置在第一齿轮箱与第二齿轮箱之间，以便将第一连接轴连接至第二连接轴。与后一种措施结合，这些连接轴可以各自通过一对安装至箱侧壁的滚柱轴承而可旋转地由相应的齿轮箱支撑。
只要这些分离的箱的放置和定向不是关键的，这些箱之间的连接轴能基本对准，在此情况中，补偿联轴器可以是节省成本的十字滑块联轴器或是提供了足够容差的爪式联轴器。然而，当需要这些分离的箱的放置和定向具有进一步柔性时，补偿联轴器优选地是相同动力通用接头装置(homokinetic universal joint)，尤其是包括两个万向接头且确保相同动力传输的双万向轴。更优选地，具有长度补偿的双万向轴(例如，双万向轴长度可延长的中间轴)用来提供进一步的定位容差。为了便于制造并避免与双万向轴的安装有关的其他需求，两个万向接头中的每个都优选地是居中(centered，中心)双万向接头。
尽管主旋转驱动装置和调节驱动装置可都布置在，或者例如都在，第二齿轮箱上，但在一个优选实施例中，主旋转驱动装置被第一齿轮箱支撑。主驱动装置在这种情况下通过齿轮机构连接至第一输出轴，以使悬挂转子旋转，同时主驱动装置还通过齿轮机构、轴装置进而通过差速齿轮连接至第二输出轴，以使调节转子同步旋转。因此，调节驱动装置由另一齿轮箱(即第二齿轮箱)支撑，并通过差速齿轮连接至第二输出轴，以便将相对于悬挂转子的差速旋转(即不同步旋转)提供给调节转子。
例如可以通过相应的锥齿轮对将轴装置连接至第一箱中的齿轮机构并连接至分离的第二箱中的差速齿轮。用于悬挂转子和调节转子的相应输出轴可各自通过一对轴向间隔开的滚柱轴承分别支撑于第一箱和第二箱中。
在一个实践证明很实用的构造中，差速器包括周转太阳行星齿轮系，其优选地具有连接至调节驱动装置的太阳齿轮，并具有固定至第二输出轴的行星齿轮架，以及通过带有补偿联轴器的轴装置而连接至第一箱中的主旋转驱动装置的环轮。但是不排除其他实施方式，驱动系统典型地包括将分配斜槽连接至调节转子的枢转装置。该枢转装置优选地被构造为将调节转子相对于悬挂转子的差速旋转转化成斜槽围绕基本水平的枢转轴线的枢转位置的变化，以调节斜槽相对于悬挂转子的倾斜角。
如将理解的，本发明在工业上可具体应用于装配或升级竖炉加料设备，尤其是布置的高炉炉顶加料设备。
附图说明
从下面参照附图对几个非限制性实施例的详细描述中，本发明的其他细节和优点将变得显而易见，在附图中：
图1是根据美国专利3,693,812的现有技术的用于将炉料分配至竖炉中的装置的紧凑型驱动单元的竖直横截面图；
图2是示出了装配有驱动系统的第一实施例的分配装置的示意性竖直横截面图；
图3是更详细地示出了图2的驱动系统的局部放大横截面图；
图4是示出了用于装配根据图2的分配装置的驱动系统的第二实施例的局部放大横截面图；
在这些附图中，相同的参考标号表示相同或相似的部件，而在结构不同的实施例中，带有增加的百位数字的参考标号表示功能类似的部件。
具体实施方式
图2示出了用于将散装炉料(“炉料(burden)”)分配至竖炉(特别是分配在高炉的料线上)的装置10。装置10被设计为是加料设备(未完全示出)的一部分。该装置包括布置在炉喉上的主壳体12，该主壳体包括限定出竖直进料道16的固定进料管口14。悬挂转子18通过第一大直径环状滚柱轴承20而悬挂在主壳体12内，从而可围绕基本竖直的旋转轴线旋转。悬挂转子18包括大体为圆柱形的本体，该圆柱形本体在其下部设置有盘形水平保护凸缘24，该凸缘形成了主壳体12的内部与炉子的内部之间的屏蔽物。第二转子(在下文中称作调节转子)26围绕悬挂转子18，并通过第二大直径环状滚柱轴承28悬挂在主壳体12内，该环状滚柱轴承布置成使得调节转子26的旋转轴线与悬挂转子18的旋转轴线基本同轴。
参考标号32表示用于通过进料道16供应散装炉料的分配斜槽。该斜槽32具有两个侧悬臂34、34’，该斜槽通过这两个侧悬臂悬挂在悬挂转子18上。由调节转子26驱动的枢转装置允许调节斜槽32相对于悬挂转子18的方向，更具体地，允许调节斜槽围绕基本水平的轴线的枢转位置或倾斜角。为此目的，枢转装置将分配斜槽32连接至调节转子26，以便将调节转子26的差速旋转转化成斜槽32的枢转位置的变化。在示出的装置10中，枢转装置对于斜槽32的每个悬臂34、34’均包括枢转机构36、36’，这两个枢转机构在沿直径相对的位置上由悬挂转子18支撑于其上。每个枢转机构36、36’均具有各自的竖直输入轴38、38’，内齿轮系统和水平悬挂耳轴44、44’。输入轴38、38’平行于两个转子18、26的旋转轴线，并连接至与调节转子26的下齿圈42啮合的相应齿轮40、40’。每个齿轮系统将相应的输入轴38、38’的旋转转化成相应的悬挂耳轴44、44’的旋转。如将要指出的，两个枢转机构36、36’相对于斜槽32的中心平面对称，也就是说，由于调节转子26的下齿圈42而产生的输入轴38、38’旋转导致了两个悬挂耳轴44、44’在相反方向(从正中平面看)上的旋转，以使斜槽32枢转。如图2所示，侧悬臂34、34’安装至耳轴44、44’，从而它们限定了斜槽32的基本水平的枢转轴线。
如将理解的，本发明不限于使用如上所述的枢转机构。本发明可使用各种其他调节机构来调节斜槽32相对于悬挂转子18的位置。例如，美国专利No.4,941,792披露了一种枢转机构，其具有将两个悬挂耳轴连接至调节转子26的叉状枢转杆，以及分别与固定至两个斜槽耳轴中的任意一个上的扇形齿轮(toothed sector)相配合的环状扇形齿轮(annular toothedsegment)。另一方面，美国专利No.5,002,806提出通过具有球形接头的杆联接(rod linkage)将调节转子26连接至其中一个斜槽耳轴上的曲轴。尽管上述调节机构被设计为将调节转子26相对于悬挂转子18的差速旋转转化成斜槽32的倾斜角的变化，但不排除其他调节方式的可能性。在另一替代方案中，斜槽不是可枢转的斜槽，而是一种具有上部和下部的两件式斜槽，上部由悬挂转子形成并随悬挂转子一起一致地围绕炉子中心轴线旋转，下部围绕自中心轴线横向偏移的第二竖直旋转轴线旋转。日本专利申请申请No.JP63096205或No.JP02022409或者苏联发明人证书SU1669988中披露了这种分配装置以及相应的用于驱动偏移的下部斜槽部件的调节机构的一些实例。
在图2中，参考标号50表示布置在主壳体12的顶部上的第一齿轮箱。第一齿轮箱50中包围齿轮机构52，并为该齿轮机构设置有一固定框架。齿轮机构52连接至基本竖直的第一输出轴54，该第一输出轴从齿轮箱50向下延伸至主壳体12中。齿轮机构52将第一输出轴54连接至水平的第一连接轴56，该第一连接轴相对于输出轴54成直角地从第一齿轮箱50横向伸出。此外，齿轮机构52将输出轴54连接至支撑在第一箱50上的主旋转驱动装置60(优选地是电动机，但是不排除诸如液压或气压驱动装置的其他驱动装置)。输出轴54的下端设置有与悬挂转子18上的第一齿圈64啮合的齿轮62。因此，输出轴54用作将扭矩从主旋转驱动装置60通过齿轮机构52提供至悬挂转子18的旋转驱动轴。
在图2中，参考标号70表示布置在主壳体12的顶部上的分离的第二齿轮箱。此第二齿轮箱70包围差速机构(具体是差速齿轮72)并形成该差速机构的固定框架。差速齿轮72(在下文中：差速器72)将基本竖直的第二输出轴74连接至基本水平的第二连接轴76，该第二连接轴在第一齿轮箱50的那一侧上从第二齿轮箱70横向地伸出。此外，差速器将第二输出轴74连接至分离地支撑在第二齿轮箱70上的调节驱动装置80。如将理解的是，从第二齿轮箱70伸入主壳体12的第二输出轴74由第二齿轮箱70支撑并且因此独立于第一输出轴54。输出轴74的下端承载与第二齿圈84啮合的齿轮82，该第二齿圈固定至调节转子26的上部区域，并位于下齿圈42之上。因此，调节驱动装置80通过差速器72连接至调节转子26，以向调节转子提供差速旋转。
如图2进一步示出的，轴装置90将位于第二齿轮箱70内的差速器72连接至位于第一齿轮箱50内的齿轮机构52。如将理解的，轴装置90装配有适当类型补偿联轴器，其被构造为补偿第一连接轴56与第二连接轴76之间的径向、轴向及角度不匹配。例如，在图2示意性示出的实施例中，轴装置90包括一个相同动力通用接头装置(具体是具有两个万向接头92、94的双万向轴)，以便形成补偿联轴器，但是也可使用任何其他合适类型的补偿联轴器，优选地使用扭转刚性补偿联轴器。
图3更详细地示出了图2的驱动系统。第一输出轴54通过一对安装在第一箱50中的孔内的轴向隔开的滚柱轴承96而由第一齿轮箱50支撑。第一输出轴54承载大直径齿轮98，该大直径齿轮与由辅助轴104承载的下部小直径齿轮102啮合。辅助轴104承载上部小直径齿轮106，该上部小直径齿轮与主驱动电动机60的驱动轴110上的驱动齿轮108啮合。辅助轴104还通过一对轴向隔开的滚柱轴承112而由第一箱50支撑。第一箱50中的齿轮机构52进一步包括将辅助轴104连接至轴装置90的第一连接轴56的锥齿轮对。该锥齿轮对由固定至辅助轴104的大直径第一锥齿轮114和固定至连接轴56并与第一锥齿轮114啮合的第二锥齿轮116形成。如图3进一步看出的，第一连接轴56通过一对滚柱轴承118而可旋转地被支撑，这对滚柱轴承安装在第一箱50的通常面向第二箱70的侧壁中的孔内。因此，第一箱50包围齿轮机构52，该齿轮机构一方面将主旋转驱动装置60连接至悬挂转子18上的第一齿圈，以便向斜槽32提供旋转，另一方面将上述主旋转驱动装置连接至轴装置90，其实现了主旋转驱动装置60与差速器72之间的连接，这将在下文详细描述。
如图3进一步看出的，第二齿轮箱70包围差速器72，更具体地，该差速器是周转太阳行星齿轮机构(也叫做“行星齿轮”)。因此，以本质上已知的方式，行星差速器72包括太阳齿轮120、行星齿轮架122和环轮124。行星齿轮架122承载与太阳齿轮120啮合以及与环轮124的内齿轮装置啮合的至少两个行星齿轮，以便围绕太阳齿轮120和环轮124的共用中心轴线旋转，从而驱动行星齿轮架122。太阳齿轮120固定至辅助轴128，通过减速齿轮130而由调节电动机80驱动该辅助轴，该减速齿轮在图3中仅示意性地被示出并且其将调节电动机80的驱动轴132连接至辅助轴128。如图3进一步看出的，行星齿轮架122固定至第二输出轴74的上端。而环轮124又设置有与固定至第二连接轴76的锥齿轮136啮合的周缘锥齿轮装置(peripheral bevel gearing)134，以便形成将轴装置90、进而将主旋转驱动装置60连接至周转太阳行星齿轮机构72的锥齿轮对。与第一箱50的第一连接轴56类似，第二连接轴76通过一对滚柱轴承138可旋转地由第二箱70支撑，这对滚柱轴承安装至第二箱70的通常面向第一箱50的侧壁上。如图3所示，第二输出轴74通过一对轴向隔开的滚柱轴承142而可旋转地由分离的第二齿轮箱70支撑，这对滚柱轴承安装在第二箱70中的孔内。辅助轴128被安装在轴套144内的滚柱轴承支撑，该轴套安装在第二箱70中的孔内。第二箱70还通过一对向外地安装在轴套144上的滚柱轴承来支撑上述环轮。
将第二齿轮箱70中的差速太阳行星齿轮机构72的尺寸构造成使得：只要辅助轴128(即调节驱动装置80的驱动轴)不旋转，即当辅助轴静止(N3＝0)时，则第一输出轴54的转速N1(由主旋转驱动装置60经由齿轮机构52提供)等于第二输出轴74的转速N2。换句话说，差速器72被构造为向调节转子26提供同由主旋转驱动装置60提供给悬挂转子18的转速相同的转速，除非调节驱动装置80向调节转子26提供相对于悬挂转子18的差速旋转。因此，当操作调节驱动装置80以使辅助轴128在第一方向上以转速N3(≠0)旋转时，第二输出轴74的转速N2将相当于第一输出轴54的转速N1与辅助轴128的转速N3乘以适当的齿轮比后相加的和，该齿轮比取决于差速太阳行星齿轮机构72的设计。另一方面，当调节驱动装置80使辅助轴128沿相反方向上以转速N3(≠0)旋转时，第二输出轴74的转速N2将相当于第一输出轴54的转速N1减去(减法)转速N3乘以适当的齿轮比后的差。由此，通过使调节驱动装置80按照期望的方式操作，差速太阳行星齿轮机构72允许增加、减小或消除悬挂转子18与调节转子26之间的角位移。因此，差速器72以允许悬挂转子18相对于调节转子26差速旋转的方式将二者相互连接。另一方面，在不操作调节驱动装置80的情况下，即当调节驱动装置静止时，差速器72允许两个转子18、26保持相同的转速。然后，如上所述的任何适当的调节机构将悬挂转子18与调节转子26之间的角位移的变化转化成斜槽32的位置的相应变化，在图2的情况下，具体是转化成枢转位置/倾斜角的变化。如将理解的，调节驱动装置80的转速决定了斜槽32的调节(即，枢转)速度。当斜槽32保持在适当的位置时(相对于悬挂转子18)，其足以使调节驱动装置80停止。能够以电气方式实现调节驱动装置80的暂停(breaking)。在调节驱动装置80停止(静止)之后，后者可通过例如减速齿轮130的自阻断(self-blocking)构造机械地停止旋转。在上述功能性描述中，假设第一齿圈64与齿轮62之间的齿轮比与第二齿圈84与齿轮82之间的齿轮比相同。在后一齿轮比不同的情况下，差速太阳行星齿轮机构72的内齿轮比相应地被调整，以便通过主旋转驱动装置60的单独作用来实现转子18、26的同步旋转，并通过辅助驱动装置80的作用来允许它们之间的差速旋转。
如将理解的，轴装置90提供了机械连接件，其用于将扭矩从第一箱50传输至第二箱70，更具体地，从主旋转驱动装置60经由齿轮机构52传输至处于分离的第二箱70中的差速器72，以便实现悬挂转子18和调节转子26的同步旋转。除了连接轴56、76以外，轴装置包括补偿联轴器(例如图3中示出的万向轴)，以便一方面为差速器72的轴74、128之间可能的不精确对准和定位提供额外容差，另一方面为齿轮机构52的轴54、104之间可能的不精确对准和定位提供容差，尤其是在第一输出轴54与第二输出轴74之间提供容差。分离的齿轮箱50、70以及由于补偿联轴器而产生的额外容差所提供的另一优点在于，输出轴54、74能够平行于转子18、26的旋转轴线独立地安装，以使齿轮62、82分别与相关的齿圈64、84适当地接合。另外，轴装置90使得第一输出轴54能够相对于第二输出轴74独立定位，而主旋转驱动装置60能够相对于调节驱动装置80独立定位，从而有利于适应结构空间的限制。
图3示出了轴装置90，其中，补偿联轴器由双万向轴形成，该双万向轴由两个万向接头92、94和长度可延长的中间轴95形成。长度可延长的中间轴95是具有第一部件和第二部件的扭转刚性的两件式轴，其中第一部件和第二部件通过直接配合连接装置(positive fit connection)(例如，与第二部件中的共轭孔接合的花键型(profile-splined)第一部件)而可伸缩地连接。每个相应的万向接头92、94均优选地是居中双万向接头，不管第一连接轴56与中间轴95之间或第二连接轴56与中间轴95之间存在什么样的角度不匹配，居中双万向接头都能保持相同动力传输。不管所使用的是什么类型的补偿联轴器，联轴器都应是扭转刚性的，以保证能通过轴装置90传输均匀的扭矩。
图4示出了用在根据图2的分配装置10中的替换驱动系统。在图4中，相同的参考标号表示与图3中的部件相同的部件，主要的差别在于使用了不同的轴装置190。在图4的实施例中，替换的轴装置190包括相对于水平轴线基本同轴布置(不过不必精确地同轴布置)的第一连接轴156和第二连接轴176。如图4进一步看出的，轴装置190包括更便宜的、相对更简单的补偿联轴器192，例如爪式联轴器或十字滑块联轴器。尽管十字滑块联轴器能够适应更大的径向不匹配，但是爪式联轴器被认为是失效保险的，因为在中间部件失效的情况下，爪式联轴器的轴毂193、194自身能接合。对于任一种类型的联轴器，相应的联轴器轴毂193、194都设置在每个连接轴156、176的相邻端上。两个联轴器轴毂193、194都通过直接锁定接合(“形状配合”)与稍带弹性的中间部件(未详细地示出，典型地称作十字轴(spider)或中间盘)接合。尽管这些更简单的补偿联轴器补偿连接轴156、176之间的轴向、角度和径向不匹配的能力较小，但对于可应用于齿轮箱50、70的典型的制造公差而言，与图3的万向接头装置相反，只要齿轮箱50、70的放置和定向不需要额外的自由度，则该补偿联轴器的能力通常是足够的。此外，十字滑块联轴器或爪式联轴器类型的补偿联轴器192(正如其被选择为在技术上是扭转刚性的且相同动力的)能够在用于旋转和枢转的两个扭矩传输路径之间提供一定程度的阻尼。
在本发明的优选变型中(未详细示出)，补偿联轴器192是扭转刚性的柔性联轴器。柔性联轴器的具体优选实例是柔性盘式联轴器或者齿轮联轴器。柔性盘式联轴器包括一个或者多个弹性件，诸如由金属或者合成材料(典型地，特种钢)制成的盘状薄片或者类似物。典型地相对联轴器轴线径向布置并且承受剪切负载的这些弹性件由于它们的柔性而具有径向、轴向和角度公差。在进一步优选的实施例中，补偿联轴器192可以包括两个柔性盘式联轴器，这两个联轴器以双万向轴的方式顺次地连接。另一方面，柔性齿轮联轴器包括带有外齿轮齿的两个安装毂和安装在两个毂上的套管。该套管具有与毂的外齿相接合的内齿。优选利用在毂上具有弯曲外齿的齿轮联轴器，以便适应较大的角度不匹配。尽管提供大的角度不匹配公差，以及通常足够的轴向不匹配公差，齿轮联轴器在径向不匹配方面典型地具有较小的公差。
参考标号列表 14 进料管口
图2至图4：10 分配装置 16 进料道
12 主壳体 18 悬挂转子
20 滚柱轴承 95 长度可延长的中间轴
24 保护凸缘 96 (用于54的)滚柱轴承
26 调节转子 98，102，106 齿轮
28 滚柱轴承 104 辅助轴
32 分配斜槽 110 (60的)驱动轴
34，34’ 悬臂 112 (用于104的)滚柱轴承
36，36’ 枢转机构 114 大直径锥齿轮
38，38’ (36，36’的)输入轴 116 锥齿轮
40，40’ (38，38’的)齿轮 118 (用于56的)滚柱轴承
42 下齿圈 120 太阳齿轮
44，44’ 悬挂耳轴 122 行星齿轮架
50 第一齿轮箱 124 环轮
52 齿轮机构 128 辅助轴
54 第一输出轴 130 减速齿轮
56 第一连接轴 132 (80的)驱动轴
60 (50处的)主旋转驱动装置 134 (124上的)锥齿轮装置
62 (54上的)齿轮 136 锥齿轮
64 (18上的)第一齿圈 138 (用于76的)滚柱轴承
70 第二齿轮箱 142 (用于74的)滚柱轴承
72 差速齿轮 144 轴套
74 (70处的)第二输出轴 156，176 连接轴(第二实施例)
76 (70处的)第二连接轴 190 轴装置(第二实施例)
80 调节驱动装置 192 补偿联轴器(第二实施例)
82 (74上的)齿轮 193，194 联轴器轴毂(第二实施
84 (26上的)第二齿圈 例)。
90 轴装置
92，94 万向接头
Claims (23)
1.一种用于将炉料分配至竖炉中的装置，所述装置包括：
主壳体；
用于分配炉料的分配斜槽；
悬挂转子，安装在所述主壳体中以便能够围绕基本竖直的旋转轴线旋转，所述悬挂转子设置有第一齿圈；
调节转子，安装在所述主壳体中以便能够围绕基本竖直的旋转轴线旋转，所述调节转子设置有第二齿圈；
所述分配斜槽悬挂于所述悬挂转子以便随其旋转，从而用于炉料的周向分配，并且所述分配斜槽能够通过所述调节转子相对于所述悬挂转子在方向上进行调节，从而用于炉料的径向分配；
差速齿轮，将所述悬挂转子与所述调节转子互相连接，以便允许所述调节转子相对于所述悬挂转子的差速旋转；
主旋转驱动装置，连接至所述悬挂转子以便向所述悬挂转子提供旋转，并通过所述差速齿轮连接至所述调节转子以便向所述调节转子提供旋转；
调节驱动装置，通过所述差速齿轮连接至所述调节转子，以便向所述调节转子提供相对于所述悬挂转子的差速旋转；
所述差速齿轮被构造为将与所述主旋转驱动装置提供给所述悬挂转子的转速相同的转速传输给所述调节转子，除非所述调节驱动装置通过所述差速齿轮向所述调节转子提供相对于所述悬挂转子的差速旋转；
其特征在于，
第一齿轮箱，布置在所述主壳体上并包围一齿轮机构，所述齿轮机构将所述主旋转驱动装置连接至伸入所述主壳体中的第一输出轴，在所述主壳体中，所述第一输出轴连接至与所述悬挂转子的所述第一齿圈啮合的齿轮；
第二齿轮箱，布置在所述主壳体上并包围所述差速齿轮，所述差速齿轮将所述调节驱动装置连接至伸入所述主壳体中的第二输出轴，在所述主壳体中，所述第二输出轴连接至与所述调节转子的所述第二齿圈啮合的齿轮；以及
轴装置，装配有补偿联轴器，并将所述第二齿轮箱中的所述差速齿轮连接至所述第一齿轮箱中的所述齿轮机构。
2.根据权利要求1所述的用于将炉料分配至竖炉中的装置，其中，所述补偿联轴器是扭转刚性的柔性联轴器。
3.根据权利要求2所述的用于将炉料分配至竖炉中的装置，其中，所述柔性联轴器是柔性盘式联轴器。
4.根据权利要求2所述的用于将炉料分配至竖炉中的装置，其中，所述柔性联轴器是包括弯曲外齿轮齿的齿轮联轴器。
5.根据权利要求1所述的用于将炉料分配至竖炉中的装置，其中，所述轴装置包括：连接至所述齿轮机构并从所述第一齿轮箱横向伸出的第一连接轴、和连接至所述差速齿轮并从所述第二齿轮箱横向伸出的第二连接轴、以及布置在所述第一齿轮箱与所述第二齿轮箱之间以将所述第一连接轴连接至所述第二连接轴的补偿联轴器。
6.根据权利要求5所述的用于将炉料分配至竖炉中的装置，其中，
所述第一连接轴通过安装至所述第一齿轮箱的侧壁的一对滚柱轴承而由所述第一齿轮箱可旋转地支撑；并且
所述第二连接轴通过安装至所述第二齿轮箱的侧壁的一对滚柱轴承而由所述第二齿轮箱可旋转地支撑。
7.根据权利要求5所述的用于将炉料分配至竖炉中的装置，其中，所述第一连接轴和所述第二连接轴基本对准，并且所述补偿联轴器是十字滑块联轴器或爪式联轴器。
8.根据权利要求6所述的用于将炉料分配至竖炉中的装置，其中，所述第一连接轴和所述第二连接轴基本对准，并且所述补偿联轴器是十字滑块联轴器或爪式联轴器。
9.根据权利要求1所述的用于将炉料分配至竖炉中的装置，其中，所述补偿联轴器是相同动力通用接头装置。
10.根据权利要求9所述的用于将炉料分配至竖炉中的装置，其中，所述相同动力通用接头装置是包括两个万向接头的双万向轴。
11.根据权利要求10所述的用于将炉料分配至竖炉中的装置，其中，所述双万向轴是具有长度补偿的双万向轴。
12.根据权利要求9所述的用于将炉料分配至竖炉中的装置，其中，所述补偿联轴器是包括两个万向接头和将所述两个万向接头互相连接的长度可延长的中间轴的双万向轴，其中，所述两个万向接头中的每个万向接头是双万向接头。
13.根据权利要求12所述的用于将炉料分配至竖炉中的装置，其中，所述双万向接头是居中双万向接头。
14.根据权利要求1所述的用于将炉料分配至竖炉中的装置，其中，
所述主旋转驱动装置由所述第一齿轮箱支撑；并且
所述调节驱动装置由所述第二齿轮箱支撑。
15.根据权利要求1所述的用于将炉料分配至竖炉中的装置，其中，
所述第一齿轮箱包括支撑所述第一输出轴以使所述第一输出轴从所述第一齿轮箱伸入所述主壳体内的滚柱轴承装置；并且
所述第二齿轮箱包括独立于所述第一输出轴支撑所述第二输出轴并且使得所述第二输出轴从所述第二齿轮箱伸入所述主壳体内的滚柱轴承装置。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的用于将炉料分配至竖炉中的装置，其中，所述差速齿轮包括周转太阳行星齿轮系，所述周转太阳行星齿轮系包括环轮、太阳齿轮和行星齿轮架，所述行星齿轮架承载与所述环轮和所述太阳齿轮啮合的至少两个行星齿轮。
17.根据权利要求16所述的用于将炉料分配至竖炉中的装置，其中，
所述太阳齿轮连接至所述调节驱动装置；
所述行星齿轮架固定至所述第二输出轴，并且
所述环轮通过具有所述补偿联轴器的所述轴装置并通过所述第一齿轮箱中的所述齿轮机构而连接至所述主旋转驱动装置。
18.根据权利要求1所述的用于将炉料分配至竖炉中的装置，其中，
所述第一输出轴通过安装在所述第一齿轮箱中的孔内的一对轴向隔开的滚柱轴承而由所述第一齿轮箱可旋转地支撑，并且所述第一输出轴从所述第一齿轮箱伸入所述主壳体内；并且其中
所述第二输出轴通过安装在所述第二齿轮箱中的孔内的一对轴向隔开的滚柱轴承而由所述第二齿轮箱可旋转地支撑，并且所述第二输出轴从所述第二齿轮箱伸入所述主壳体内。
19.根据权利要求1所述的用于将炉料分配至竖炉中的装置，进一步包括将所述分配斜槽连接至所述调节转子的枢转装置，所述枢转装置被构造为将所述调节转子相对于所述悬挂转子的差速旋转转化成所述斜槽围绕基本水平的枢转轴线的枢转位置的变化，以便调节所述斜槽相对于所述悬挂转子的倾斜角。
20.根据权利要求1至15中任一项所述的用于将炉料分配至竖炉中的装置，其中，所述主旋转驱动装置是电动机，并且其中，所述调节驱动装置是电动机。
21.竖炉加料设备，包括根据权利要求1至20中任一项所述的用于将炉料分配至竖炉中的装置。
22.高炉加料设备，包括根据权利要求1至20中任一项所述的用于将炉料分配至竖炉中的装置。
23.高炉，包括根据权利要求22所述的加料设备。
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