CN102556586B - 用于干煤挤压泵的平衡链节 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于干煤挤压泵的平衡链节，所述链节限定链节主体，其包括与链节主体整体形成的多个链节板，所述链节主体至少部分地布置在所述多个链节板的前缘的前面。

Description

用于干煤挤压泵的平衡链节

关于联邦政府赞助研发的声明

本公开是在能源部资助的DE-FC26-04NT42237下通过政府支持完成的。政府在本公开中享有一定权利。

技术领域

本公开涉及用于煤气化的干煤挤压泵，并且更具体地涉及用于其的具有载荷平衡链节的轨道。

背景技术

煤气化工艺涉及将煤或其他含碳固体转化为合成气。虽然在气化工艺中使用干煤和水浆，但是干煤泵送可能比当前的水浆技术在热学方面更加高效。为了精简该工艺并且提高干煤气化的机械效率，干煤挤压泵的使用已经在干煤气化中平稳地变得更加常见。

附图说明

从所公开非限制性实施例的以下详细描述，本领域技术人员将会明白各种特征。该详细描述的附图可简要介绍如下：

图1A是干煤挤压泵的透视图；

图1B是干煤挤压泵的前视图；

图2是用于干煤挤压泵的轨道组件的展开图；

图3是穿过干煤挤压泵的驱动轴的剖面图；

图4是链节组件的透视图；

图5是链节组件的分解图；

图6是链节组件的透视图，示出了其上的载荷；

图7是多个链节组件的侧视图，该多个链节组件限定了轨道组件；

图8是根据一个非限制性实施例的链节的侧视图；

图9是链节主体的透视图；并且

图10是相关的旧式链节的侧视图。

具体实施方式

图1A和图1B分别示意性地示出了用于运送诸如粉状干煤的干燥颗粒材料的干煤挤压泵10的剖视图和前视图。干煤挤压泵10以竖直或直立方式操作。尽管所讨论的泵10用作运送粉状干煤，但泵10也可运送任何干燥颗粒材料并且可用于各种工业中，包括但不限于石油化工、电力、食品和农业。应当理解的是，本文所使用的“干燥”并不限制泵10使用可能包括一些液体成分的颗粒材料，例如潮湿颗粒材料。

泵10通常包括入口12、通道14、出口16、第一载荷梁18A、第二载荷梁18B、第一刮削密封件20A、第二刮削密封件20B、第一驱动组件22A、第二驱动组件22B、阀24、以及断壁26。粉末干煤在入口12处被引入泵10，通过通道14传输并且在出口16处被排出泵10。通道14由第一轨道组件28A和第二轨道组件28B限定，第一轨道组件28A和第二轨道组件28B定位成彼此基本平行且相对（图2）。第一轨道组件28A与第二轨道组件28B一起驱动粉末干煤通过通道14。

可限定第一和第二轨道组件28A和28B之间的距离、载荷梁18A和18B之间的会聚半角θ以及刮削密封件20A和20B之间的分开距离，以在不引起泵10内有害的固体回流和喷出的情况下实现对于具体干燥颗粒材料而言的可能的最高机械固体泵送效率（图1B）。通常当由泵10施加到固体上的机械功降低到接近等熵（即，没有固体滑动）条件时实现高的机械固体泵送效率

每个载荷梁18A、18B被分别定位在轨道组件28A、28B内。载荷梁18A、18B携载来自每个轨道组件28A、28B的机械载荷以维持通道14为基本线性形式。载荷梁18A、18B还支撑各自的驱动组件22A，其为驱动轴45和链轮组件38A提供动力以便为各自的轨道组件28A、28B提供动力（图3）。张紧组件47也可位于载荷梁18A、18B内以给各自的轨道组件28A、28B提供可调节的张力。

刮削密封件20A、20B定位成紧邻通道14和出口16。轨道组件28A、28B和各自的刮削密封件20A、20B形成了泵10和外侧大气之间的密封。因此，被捕获在轨道组件28A、28B和各自的刮削密封件20A、20B之间的粉末干煤颗粒形成了压力密封。刮削密封件20A、20B的外表面限定了相对于各自轨道组件28A、28B的直区段的相对小角度，以将粉末干煤颗粒从运动的轨道组件28A、28B刮下。该角度防止粉末干煤停滞，而粉末干煤停滞可能导致低的泵送机械效率。在示例性实施例中，刮削密封件20A、20B与轨道组件28A、28B的直区段限定15度。刮削密封件20A、20B可由任何合适材料制成，包括但不限于硬化工具钢。

阀24定位成紧邻泵10的出口16并且可在打开位置和关闭位置之间切换。槽44穿过阀24并且控制粉末干煤是否可以穿过泵10的出口16进入排出箱（未示出）。槽44的宽度大于刮削密封件20A和20B之间的出口16。当阀24处于关闭位置时，槽44不与通道14和出口16对准，其防止粉末干煤通过出口16排出泵10。当第一和第二轨道组件28A、28B不旋转时，阀24通常处于关闭位置。

阀24在泵10启动时保持处于关闭位置。一旦轨道组件28A、28B开始旋转，则阀24可旋转90度至打开位置。当阀24处于打开位置时，槽44与通道14和出口16对准以传输通道14中的粉末干煤，从而流动通过泵10并进入排出箱。在一个非限制性实施例中，阀24是气缸阀。

应当理解，除了第一轨道组件28A被沿与第二轨道组件28B相反的方向驱动以外，第一轨道组件28A和第二轨道组件28B通常是相同的，这样将在本文中仅仅详细描述第一轨道组件28A以及与其关联的系统。还应当理解，本文所使用的术语“轨道”作为链条或皮带操作以运送干燥颗粒材料并且从第一轨道组件28A、第二轨道组件28B和其间的材料之间的相互作用来产生功。

参照图3，第一驱动组件22A可位于第一轨道组件28A的第一内区段36内或附近，以沿第一方向驱动第一轨道组件28A。第一驱动组件22A包括至少一个驱动链轮组件38A，其位于第一轨道组件28A的一端。在所公开的非限制性实施例中，驱动链轮组件38A具有一对大致圆形链轮基部40，链轮基部40具有多个链轮齿42，该多个链轮齿42分别从链轮基部40延伸，以便绕轴线S旋转。链轮齿42与第一轨道组件28A相互作用以驱动围绕载荷梁18A驱动第一轨道组件28A。每个驱动轴45被支撑在一组锥形滚柱轴承组件68上以对抗剪切载荷和正交径向载荷以及在翻倒条件（upset condition）时对抗轴向载荷。多个轨道滚柱轴承34向载荷梁18A、18B传递正交载荷以携载来自每个轨道组件28A、28B的机械载荷。在示例性实施例中，第一驱动组件22A使第一轨道组件28A以约0.5英尺每秒和约5英尺每秒（ft/s）之间的速度旋转。

参照图4，每个轨道组件28A、28B由多个链节组件30A、30B（本文所定义的一个链节组件在图5中示出被组装）形成，链节轴32B用多个轨道滚柱轴承34以交替连续串联关系连接前链节组件30A和尾链节组件30B。轨道滚柱轴承34被安装到每个链节轴32A、32B并且起到将正交于链节组件30A、30B的机械压缩载荷传递到载荷梁18A中的作用（图6）。

被运送通过通道14的粉末干煤在每个轨道组件28A、28B上沿远离通道14的压缩向外方向以及沿朝向入口12的剪切向上方向产生固体应力（solid stress）。压缩向外载荷被从链节组件30携载到链节轴32中，进入滚柱轴承34并进入第一载荷梁18A（图3和图6）。因而，当粉末煤被运送通过通道14时，第一载荷梁18A支撑第一轨道组件28A防止塌陷到第一轨道组件28A的第一内区段36A中。由此，剪切向上载荷被高效地从链节组件30传递进入链节轴32，进入链轮衬套保持器62，进入驱动链轮38A以及驱动组件22A（图3）。

链节组件30提供相对平的表面以限定通道14，并且提供柔性以围绕各自驱动链轮38A和载荷梁18A转弯。各自多个前链节30A和尾链节30B的每个被链节轴32连接，这提供与链轮齿42的接合。链节组件30和链节轴32可由任何合适材料制成，包括但不限于硬化工具钢。

每个前链节组件30A通常包括前链节50和可更换的链瓦（tile）52，链瓦52具有交搭链瓦凸缘52L。本文所采用的术语“链瓦”限定了每个链节为通道14提供主工作表面的区段。本文所采用的术语“凸缘”限定了每个链瓦52的与相邻链瓦52至少部分地交搭的区段。应当理解，凸缘可具有各种形状并且替代性地或另外地从每个链瓦52的前缘区段和/或后缘区段延伸。

前链节50通常由多个链节板50-1限定，多个链节板50-1被安装到链节主体50-2或者与链节主体50-2整体形成，链节主体50-2通常横向于链节板。链节主体50-2至少部分地从多个链节板50-1的前缘50-1F向前偏移，以限定前台阶76。在所公开的非限制性实施例中，所示的链节主体50-2通常为扁平板，然而，也可替代性地采用各种非扁平的形状。

每个链节板50-1限定了多个轴孔54A、54B。多个轴孔54A、54B的每个接收各自的链节轴32A、32B以按照连续方式将每个各自前链节组件30A附接到相邻尾链节组件30B。

链瓦52在链瓦安装表面80上与前链节50匹配，使得交搭链瓦凸缘52L延伸超过链瓦安装表面80朝向尾链节孔54B（图7）。链节主体50-2限定链瓦安装表面80以支撑链瓦52。链瓦52中的槽70A匹配链瓦安装表面80中的槽70B以接收键72，键72配合在槽70A、70B中从而例如进一步抵抗剪切力。多个紧固件74可以以可移除方式保持住每个链瓦52，以便维护和磨损适应。

每个尾链节组件30B通常包括尾链节56和可更换的链瓦52，链瓦52具有交搭链瓦凸缘52L，类似于前链节组件30A的交搭链瓦凸缘52L。鉴于尾链节组件30B大致与前链节组件30A相同，上面的描述也大致适用于尾链节组件30B。

以一个非限制性实施例的角度，每个前链节50的重量可大约为100磅（45 Kg），每个尾链节56的重量可大约为60磅（27 Kg），并且每个链瓦52的重量可大约为40磅（18 Kg）。

每个链节轴32A、32B支撑多个轨道滚柱轴承34和端部链轮衬套保持器62，链轮载荷被传递到端部链轮衬套保持器62上（图6）。保持环64和键66将链节轴32保持在链节30A、30B内以将链节轴32保持就位。前链节组件30A的尾孔54B和尾链节组件30B的前孔54A接收单个链节轴32，使得每个交搭链瓦凸缘52L至少部分地交搭下一个链节，以限定连续密封表面（图7）。由此通过相邻链瓦52的几何结构来沿通道14提供有效密封，以有利于在将最少的干燥颗粒材料注入链节组件30的情况下运送该干燥颗粒材料。

参照图8，前链节50和尾链节56各自限定前台阶76，使得各自链瓦52（在图9中未示出）的位置被向前偏移。也就是说，相对于常规链节（相关技术，图10），链瓦安装表面80相对于由前孔54A限定的旋转轴线LA实质地向前偏移，使得链节轴32A、32B的轴线LA和轴线LB之间的节距尺寸A以及链瓦安装表面80的尺寸B保持相同。链瓦安装表面80的尾缘和链节轴32A的轴线LA之间的尺寸E2减小。

通过两个相邻链节轴32A、32B之间的载荷的更均匀平衡，每个各自链节50、56中的前台阶76有利于降低被传递到轨道滚柱轴承34的最大载荷。链瓦52上的载荷压在链节50、56上，然后进而压在链节轴32上，链节轴32被支撑在轨道滚柱轴承34上。链瓦安装表面80的前偏移（其形成前台阶76）由此对抗相对大的倾覆剪切力矩F_剪切，其否则可将大多数载荷传递到后链节轴32B中，这趋于将轨道组件28A、28B的前轨道滚柱轴承34提升离开各自的载荷梁18A、18B。在所公开的实施例中，相比于常规链节（相关技术，图10），前台阶76使得被施加通过尾链节轴32B的最大载荷降低了大约28%。

在一个非限制性实施例中，相比于常规情况的71%-29%，即使最不平衡的施加载荷力矩仍提供两个链节轴32A、32B相互间的载荷分裂为65%-35%。本文公开的偏移链瓦安装表面80所提供的轴32A、32B上的更均等载荷力矩导致了部件寿命的总体提高，因为轨道组件28A、28B的轨道滚柱轴承34在所有时候均保持与各自载荷梁18A、18B接触。

应当理解，在全部几幅附图中，相同的附图标记表示对应或相似的元件。还应当理解，尽管在所示实施例中公开了具体的部件布置，但其他布置也将从此受益。

尽管示出、描述和请求保护具体的步骤顺序，但应当理解，除非另有所指，所述步骤可按照任何顺序分离地或组合地执行，并将仍将从本公开受益。

前面的描述是示例性的而非被其中的限制所限定。本文公开了各种非限制性实施例，然而，本领域普通技术人员将会意识到根据上述教导的各种修改和变形将落入所附权利要求的范围内。因此，应当理解在所附权利要求的范围内，本公开可不同于所特别描述地来实施。为此，应当研究所附权利要求以确定真实范围和内容。

Claims (7)

1.一种链节，包括：

多个链节板，其中，所述多个链节板的每个限定前轴孔和尾轴孔；

链节主体，所述链节主体与所述多个链节板整体形成并且横向于所述多个链节板，所述链节主体至少部分地布置在所述多个链节板的前缘的前面，其中，所述多个板的每一个构造成将所述链节主体连接到相邻的链节；和

能够安装到所述链节主体的链瓦，所述链瓦包括交搭链瓦凸缘，所述交搭链瓦凸缘延伸朝向所述尾轴孔，

其中，所述链节主体布置在所述多个链节板的所述前缘的前面以降低绕所述链节主体的力矩，所述力矩基于所述链节主体上的剪切力。

2.如权利要求1所述的链节，其中，所述链瓦的前缘在所述前轴孔和所述尾轴孔前面。

3.如权利要求1所述的链节，其中，所述链瓦的前缘与所述链节主体的前缘对准。

4.如权利要求1所述的链节，其中，所述多个链节板的每个垂直于所述链节主体。

5.一种链节组件，包括：

多个链节板，所述多个链节板的每个限定前轴孔和尾轴孔；

链节主体，所述链节主体附接到所述多个链节板并且横向于所述多个链节板，所述链节主体至少部分地布置在所述多个链节板的前缘的前面，其中，所述多个板的每一个构造成将所述链节主体连接到相邻的链节；和

能够安装到所述链节主体的链瓦，所述链瓦包括前缘和交搭链瓦凸缘，所述前缘与所述链节主体的前缘对准，所述交搭链瓦凸缘延伸朝向所述尾轴孔，

其中，所述链节主体布置在所述多个链节板的所述前缘的前面以降低绕所述链节主体的力矩，所述力矩基于所述链节主体上的剪切力。

6.如权利要求5所述的链节组件，其中，所述链节主体限定链节主体槽。

7.如权利要求6所述的链节组件，其中，所述链瓦限定链瓦槽，所述链瓦能够安装到所述链节主体使得所述链瓦槽和所述链节主体槽接收键。