CN102602672A - 用于干煤挤压泵的载荷梁单元可更换插入件 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于干煤挤压泵的载荷梁单元可更换插入件，具体地，根据本公开的示例性方面的用于颗粒材料挤压泵的轨道组件包括链节组件，其具有滚柱轴承。插入件安装到载荷梁，定位成使得滚柱轴承接触插入件。

Description

用于干煤挤压泵的载荷梁单元可更换插入件

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变得关键。

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是链节组件的透视图；

图4是图3的链节组件的分解图；

图5是链节组件的透视图，示出了其上的应力；

图6是穿过干煤挤压泵的驱动轴的剖面图；

图7是干煤挤压泵的载荷梁的透视图；

图8是载荷梁及用于其的插入件的分解图；

图9是载荷梁支撑的部件的分解图；

图10A-10C是插入件布置的非限制性实施例的视图；

图11A和11B是插入件布置的另一非限制性实施例的视图；并且

图12A和11B是插入件布置的另一非限制性实施例的视图。

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的透视图和前视图。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、以及端壁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。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、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。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、22B，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。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，以将粉末干煤流从运动的轨道组件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。

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。

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（图6），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相互作用以围绕载荷梁18A驱动第一轨道组件28A。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1英尺每秒和约5英尺每秒（ft/s）之间的速度旋转。

参照图2，每个轨道组件28A、28B（仅示出轨道组件28A）由多个链节组件30（图3和图4中示出一个链节）形成，链节组件30具有前链节30A和尾链节30B，其通过链节轴32以交替连续串联关系连接，链节轴32支撑多个轨道滚柱轴承34。轨道滚柱轴承34被安装到链节轴32并且起到将正交于链节组件30的机械压缩载荷传递到载荷梁18A中的作用（图5和图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。因而，当粉末干煤被运送通过通道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。剪切向上载荷被从链节组件30直接传递进入驱动链轮38A以及驱动组件22A（图6）。

参见图3和图4，每个链节组件30提供相对平的表面以限定通道14，并且提供柔性以围绕驱动链轮38A和载荷梁18A转弯。多个前链节30A和多个尾链节30B被链节轴32连接。链节轴32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30A以交替布置的方式定位成邻近于尾链节30B。

每个前链节30A通常包括前箱链节主体50和可更换的链瓦（link tile）52，链瓦52具有交搭链节凸缘52A。前箱链节主体50包括多个孔口54以接收链节轴32，以将每个各自的前链节30A附接到相邻的尾链节30B。每个尾链节30B通常包括衬套链节主体56和可更换链瓦52，链瓦52具有交搭链节凸缘52A。衬套链节主体56包括多个孔口60以接收链节轴32，以将每个各自的前链节30A附接到相邻的尾链节30B。

每个交搭链节凸缘52A至少部分地交搭相邻的尾链瓦52以限定连续表面。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。本文所使用的术语“链瓦”限定了每个链节的提供用于通道14的主要工作表面的部分。本文所使用的术语“凸缘”限定了每个链瓦52的至少部分地交搭相邻链瓦52的部分。应当理解的是，凸缘可以具有各种形状并且替代地或另外地从每个链瓦52的前缘部分和/或后缘部分延伸。

每个链节轴32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。保持器环64和键66将链节轴32保持在链节30A、30B内。在该非限制性实施例中，链轮组件38A包括一对链轮38A-1、38A-2，其相对于链节30A、30B中的链节轴32安装在大致外侧位置（图6）。

参见图6，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。

参见图7，每个载荷梁18A、18B通常包括大致平面表面70，其在第一圆柱形构件72和第二圆柱形构件74之间以限定通道14。第一圆柱形构件72相比第二圆柱形构件74可以相对更短和更小，以允许用于相关联链轮组件38A、38B的间隙。第二圆柱形构件74实质上是惰轮，轨道组件28A被导引在其上。载荷梁18A可被整体地形成并且提供用于传感器或其他系统的支架75（图9）。

邻近于第一圆柱形构件72，在至大致平面表面70的过渡部处，每个载荷梁18A、18B包括插入件76，其对应于多个轨道滚柱轴承34的每一个的位置（图8）。插入件76抵抗高的轨道滚柱轴承34接触应力并且在一个非限制性实施例中可由52100钢合金制成。应当理解的是，替代的或另外的位置也可包括插入件76。

参见图10A-10C，插入件76-1的一个非限制性实施例可以是凹穴（pocket）设计，其中，插入件76A配合在铣削凹穴78A中并且用多个紧固件80保持。插入件实质上是与载荷梁18A、18B整体地形成的导轨71的延伸部分。也就是说，导轨71从平面表面70延伸以提供用于滚柱轴承34的低摩擦表面。紧固件80可延伸插入件76A的显著长度。缝槽82可形成在凹穴78A中以接收从插入件76A延伸的键84。

参见图11A-11B，插入件76-2的另一个非限制性实施例可以是凹穴设计，其中，插入件76B包括“T”槽凹穴86，其在载荷梁18A、18B中铣削而成以接收由插入件76B形成的凸形“T”几何结构88。插入件76B可用多个紧固件90保持。紧固件90可仅延伸插入件76B的相对短的长度，因为“T”几何结构保持了插入件76B的长度。

参见图12A-12B，插入件76C的另一个非限制性实施例可以是凹穴设计，其中，插入件76C包括缝槽92并且“T”几何结构以大致与图11A-11B相反的方式从载荷梁18A、18B的表面延伸。

应当理解的是，可以提供各种替代的或另外的插入件76保持特征。插入件76使得能够在不对载荷梁材料基底造成损坏的情况下携载高的滚动载荷，在不更换主要部件的情况下允许更换潜在的磨损物；在不必致力于单体物的情况下允许滚动元件之间的特定匹配；使得将来失效的可能性最小化；并且提供载荷支承部件的尺寸和位置的灵活性。

应当理解的是，诸如“前”、“尾”、“上”、“下”、“高于”、“低于”等等的相对位置术语均是参照机器的正常操作姿态而言的，并且不应当被认为以其他方式进行限制。

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 (16)

1.一种用于颗粒材料挤压泵的轨道组件，包括：

链节组件，其具有轨道滚柱轴承；

载荷梁，其具有平面部分和圆柱形部分；和

插入件，其安装到所述载荷梁邻近所述平面和圆柱形部分的过渡部，其中，所述轨道组件构造成使得所述轨道滚柱轴承接触所述插入件。

2.如权利要求1所述的轨道组件，其中，所述链节组件包括：

多个前链节，其中，所述多个前链节的每一个用链节轴连接到各自的尾链节，所述链节轴支撑所述滚柱轴承。

3.如权利要求1所述的轨道组件，其中，所述链节组件包括：

多个前链节，所述多个前链节的每一个具有前链节主体，所述前链节主体具有交搭前链节凸缘；和

多个尾链节，所述多个尾链节的每一个具有尾链节主体，所述尾链节主体具有交搭尾链节凸缘，每个交搭前链节凸缘至少部分地交搭相邻的尾链节主体，并且每个交搭尾链节凸缘至少部分地交搭相邻的前链节主体。

4.如权利要求1所述的轨道组件，其中，所述载荷梁包括大致平面表面，所述大致平面表面在第一圆柱形构件和第二圆柱形构件之间。

5.如权利要求4所述的轨道组件，其中，所述第一圆柱形构件相对短于所述第二圆柱形构件。

6.如权利要求6所述的轨道组件，其中，所述插入件定位成邻近于所述第一圆柱形构件。

7.如权利要求1所述的轨道组件，其中，所述插入件至少部分地配合到所述载荷梁中形成的凹穴中。

8.如权利要求7所述的轨道组件，其中，所述凹穴提供“T”形界面。

9.如权利要求7所述的轨道组件，其中，所述凹穴包括缝槽，所述插入件的键配合在所述缝槽中。

10.一种用于颗粒材料挤压泵的载荷梁，包括：

载荷梁，其具有平面部分和圆柱形部分；和

插入件，其安装到所述载荷梁邻近所述平面和圆柱形部分的过渡部。

11.如权利要求10所述的载荷梁，其中，所述插入件至少部分地配合到所述载荷梁中形成的凹穴中。

12.如权利要求11所述的载荷梁，其中，所述凹穴提供“T”形界面。

13.如权利要求11所述的载荷梁，其中，所述凹穴包括缝槽，所述插入件的键配合在所述缝槽中。

14.如权利要求10所述的载荷梁，其中，所述多个插入件定位成使得轨道组件的滚柱轴承接触所述多个插入件。

15.一种用于运输颗粒材料的泵，包括：

通道，其部分地由轨道组件限定，所述轨道组件包括具有滚柱轴承的链节组件；

载荷梁，其具有平面部分和圆柱形部分；和

插入件，其安装到所述载荷梁邻近所述平面和圆柱形部分的过渡部，其中，所述轨道组件构造成使得所述轨道滚柱轴承接触所述插入件。

16.如权利要求15所述的泵，还包括刮削密封件，其定位成邻近所述通道和出口。

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