CN103540327A

CN103540327A - 自转式切焦器

Info

Publication number: CN103540327A
Application number: CN201210476167.6A
Authority: CN
Inventors: 林达镛; 吕长兵; 王有; 张波
Original assignee: XIANGYANG HANGSHENG PETRO-CHEMICAL ENVIRONMENTAL PROTECTION EQUIPMENT Co Ltd
Current assignee: XIANGYANG HANGSHENG PETRO-CHEMICAL ENVIRONMENTAL PROTECTION EQUIPMENT Co Ltd
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2032-11-22
Also published as: CN103540327B

Abstract

本发明为自转式切焦器，属于水力除焦技术领域。它主要是解决现有切焦器只能提供一种调定的旋转速度而不能使钻孔和切焦两种工况达到最佳匹配状态的问题。它的主要特征是：包括钻杆连接部件、水动力部件、节流调速部件、除焦部件和切换部件；节流调速部件设置于水动力部件与除焦部件之间，切换部件位于除焦部件的轴向腔内，切换轴上端以花键与切换盘联结，切换盘上装有两个切换块，除焦部件的供水流道为内环形流道，外周布置了四个或两个切焦喷嘴、下端布置了四个钻孔喷嘴；本发明具有可提供分别满足钻孔和切焦两种工况的旋转速度和有利于塔内焦炭塌方时解除埋钻的特点，是可广泛用于焦炭塔内水力除焦过程的动力设备。

Description

自转式切焦器

技术领域

本发明属于水力除焦技术领域。具体涉及一种用于焦炭塔内水力除焦过程的动力除焦设备。

背景技术

目前用于焦炭塔内水力除焦的塔内动力设备均采用水涡轮（水马达）加切焦器的设备组合。由于水涡轮（水马达）只能提供一种调定的旋转速度，而切焦器存在钻孔和切焦二种工况，因此水涡轮（水马达）一种旋转速度与切焦器钻孔和切焦的二种工况相匹配，必然不能使处于钻孔或切焦工况的切焦器达到最佳状态。另外，由于通过外部连接水涡轮（水马达）加切焦器的设备组合轴向尺寸长（约2.5米），因而在除焦过程中，当塔内焦炭塌方时，设备组合与焦炭的接触面积大，不利于解除埋钻。

发明内容

本发明的目的就是针对上述不足之处而提供的一种自转式切焦器。自转式切焦器采用内装的切换部件同时对水动力部件和除焦部件进行二种旋转速度和二种工况的自动切换，可以提供二种旋转速度，分别满足钻孔和切焦二种工况的不同转速要求，使处于钻孔或切焦工况的切焦器达到最佳状态。自转式切焦器将旋转动力、动力变速和调速、钻孔和切焦、钻孔和切焦的自动切换布置在一台设备内，轴向尺寸只有通过外部连接水涡轮（水马达）加切焦器的设备组合轴向尺寸的二分之一，有利于解除埋钻。

本发明的技术解决方案是：一种自转式切焦器，包括钻杆连接部件、水动力部件和除焦部件，钻杆连接部件与水动力部件连接，其特征在于：还包括节流调速部件和切换部件；节流调速部件设置于水动力部件与除焦部件之间，由调速器本体和针阀构成，调速器本体上端通过键和螺母与水动力部件的旋转曲轴下端连接，调速器本体与旋转曲轴内进水孔中心线水平位置设有与旋转曲轴内进水孔贯通的环形槽，调速器本体还设有与旋转曲轴内出水孔贯通的通孔，该环形槽与通孔之间设有隔断密封件，调速器本体下端面通过螺栓与除焦部件连接，调速器本体内周水平方向布置了二个夹角为九十度的进水孔，分别与切换部件的切换盘外周相对应，在二个进水孔的外侧分别布置了二组针阀；切换部件由筒体、切换盘、切换块、切换凸轮、单向轴承、切换轴、碟簧组件、定位盘、安装座等构成，切换部件装于除焦部件安装体中心阶梯形的垂直通孔内，用螺栓将切换部件与除焦部件的安装体下端面连接，筒体内上端装有切换凸轮，切换凸轮上端为与切换凸轮一体的环形活塞，环形活塞与筒体内圆和切换轴外圆之间以橡胶密封圈组成二个动密封，切换凸轮下端外周为二条凸轮槽，与筒体内侧布置的二个小轴滚动配合，切换凸轮下端内装有单向轴承，单向轴承外环与切换凸轮内腔紧配合，单向轴承内环与切换轴以花键作滑动配合，切换凸轮下端装有穿过切换轴外圆的碟簧组件，切换轴上端以花键与切换盘联结，切换盘上装有两个切换块，切换轴下端装有定位盘，切换轴通过滚动轴承固定在安装座内，安装座通过螺栓与筒体连接，密封座中间以密封元件与旋转曲轴上端组成动密封。二个进水孔中始终有一孔处于开启位置，另一孔处于被切换盘外周阻断位置，当切换部件的切换盘转动九十度后，二个进水孔的开启和阻断被交换，分别对进入二个进水孔的高压水进行流量调节，被调节流量后的高压水进入环形槽，流量不同的高压水流提供给水动力部件作动力，实现水动力部件二种不同的输出转速。

本发明的技术解决方案中所述的除焦部件由安装体、切焦喷嘴和钻孔喷嘴构成。安装体上端通过螺栓与调速器本体连接，安装体外周布置了四个或两个切焦喷嘴，下端布置了四个钻孔喷嘴，中间布置了切换部件。安装体内上端布置有五个通孔，其中，中心为阶梯形的中心垂直通孔，中心垂直通孔外沿按九十度均分布置了二个斜向通孔和二个垂直通孔；二个斜向通孔为切焦内环流道的进水孔，二个垂直通孔为钻孔内环流道的进水孔，中心垂直通孔为切换部件的进水孔和安装孔。二个斜向通孔和二个垂直通孔始终有二孔处于开启的位置，另二孔处于被切换盘上装有的两个切换块下端面阻断的位置，当切换部件的切换盘转动九十度后，二组孔的开启和阻断被交换。

本发明的技术解决方案中所述的钻杆连接部件由防松法兰、连接座、弹性元件、密封座、密封元件等构成。防松法兰通过螺栓与连接座连接，连接座的贯眼螺纹与钻杆连接，连接座下端通过螺栓与密封座连接，密封元件装于密封座内。弹性元件对密封元件施加轴向补偿力，使密封元件长期保持密封性能，密封座下端面通过螺栓与水动力部件的马达外壳上端面连接。

本发明的技术解决方案中所述的水动力部件为低速轴转式五星轮水液压马达，由一个马达外壳、五个活塞、一个五星轮、一个旋转曲轴、若干个密封单元和轴承等构成。马达外壳与钻杆连接部件的密封座以螺栓连接，旋转曲轴上端与密封座中间以密封元件组成动密封，旋转曲轴下端通过键和螺纹与调速器本体连接。旋转曲轴中段为曲轴部分，曲轴部分的外圆与五星轮内圆配合，五星轮外周的五个平面分别与五个活塞的裙部平面配合，在曲轴部分的外圆布置有二条配液槽，其中一条为进水槽，另一条为出水槽，旋转曲轴为中空式中空流道，中空流道为除焦水主流道，在主流道与曲轴外圆中间布置有二个通孔，一个为进水孔，另一个为出水孔，进水孔、出水孔的上端分别与二条配液槽贯通，进水孔、出水孔的下端分别与节流调速部件相应的环形槽或孔贯通，经过节流调速部件引入的高压水作为五星轮水液压马达的动力液。

本发明的技术解决方案中所述的切焦喷嘴的切焦整流器和钻孔喷嘴的钻孔整流器分别为十三和十一等分的网格型整流器。

本发明由于采用由钻杆连接部件、水动力部件、除焦部件、节流调速部件和切换部件构成的自转式切焦器，水动力部件和除焦部件共用一个切换部件，切换盘的外周切换水动力部件的动力水，切换盘上装有的两个切换块下端面切换钻孔和切焦两种工况的高压水，节流调速部件内布置了两组针阀，分别对进入水动力部件的高压水进行流量调节，从而实现由水动力部件提供两种旋转速度，分别满足钻孔和切焦两种工况，且两种工况的转速分别可调、自动切换，可提高水力除焦过程质量和速度。同时，由于采用了组合设计和自动切换功能共用，轴向尺寸由约2.5米减少到约1.2米，有利于塔内焦炭塌方时解除埋钻。切换部件的切换轴与切换盘为动配合花键连接，拆除切换部件底部的螺栓后，切换部件与整机可以很方便地分离。另外，切换部件在内腔设置了液压阻尼，减少切换盘的旋转惯性，设置了径向定位盘，确保精确换向。本发明具有可提供分别满足钻孔和切焦两种工况的旋转速度和有利于塔内焦炭塌方时解除埋钻的特点。本发明是可广泛用于焦炭塔内水力除焦过程的动力设备。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是图1中的C-C剖视示意图。

图4是图1中的B-B剖视示意图。

图5是切换部件的结构示意图。

图6是图5的左视图。

图7是图1的A-A剖视示意图。

具体实施方式

如图1至图7所示。本发明由钻杆连接部件1、水动力部件9、除焦部件12、节流调速部件10和切换部件13组成自转式切焦器。由上而下，钻杆连接部件1与水动力部件9连接，节流调速部件10设置于水动力部件9与除焦部件12之间，切换部件13位于除焦部件12的轴向腔内。

钻杆连接部件1由防松法兰2、连接座3、弹性元件4、密封座5、密封元件6构成。钻杆连接部件1最上端为防松法兰2，防松法兰2通过螺栓与连接座3连接，连接座3的贯眼螺纹与钻杆连接，连接座3内装有弹性元件4，连接座3下端通过螺栓与密封座5连接，密封座5内装有密封元件6，弹性元件对密封元件施加轴向补偿力，使密封元件长期保持密封性能，密封座5下端面通过螺栓与水动力部件9的马达外壳8上端面连接。

水动力部件9为轴转式五星轮水液压马达，由一个旋转曲轴7、一个马达外壳8、五个活塞9-1、一个五星轮9-2和若干个密封单元和轴承等构成。马达外壳8与钻杆连接部件的密封座5以螺栓连接，旋转曲轴7上端与密封座中间以密封元件6组成动密封，旋转曲轴7下端通过键和螺母与调速器本体10-1连接；旋转曲轴7中段为曲轴部分，曲轴部分的外圆与五星轮9-2内圆转动配合，五星轮9-2外周的五个平面分别与五个活塞9-1的裙部平面配合，在曲轴部分的外圆布置有二条配液槽，其中一条为进水槽，另一条为出水槽，旋转曲轴7为中空式，中空流道为除焦水主流道，在主流道与旋转曲轴7外圆中间布置有二个通孔，一个为进水孔，另一个为出水孔，二个通孔的上端分别与二条配液槽贯通，二个通孔的下端分别与调速器本体10-1二个相应的环形槽或孔贯通，经过节流调速部件引入的高压水作为五星轮水液压马达的动力液。水动力部件9采用低速大扭矩五星轮油液压马达原型，由于使用介质不同，在密封结构、承力结构和材料选择上均有较大的不同，水动力部件9还可以为其它形式的低速大扭矩水液压马达。

节流调速部件10由调速器本体10-1和针阀11等构成。调速器本体10-1通过键和螺母与旋转曲轴7下端连接；在调速器本体10-1内周水平方向布置了二个夹角为九十度的二个进水孔，分别与切换盘23外周相对应，始终有一孔处于开启位置，另一孔处于被切换盘23外周阻断位置，当切换盘23转动九十度后，二个进水孔的开启和阻断被交换。在二个进水孔的外侧分别布置了二组针阀11，分别对进入二孔的高压水流进行流量调节，被调节流量后的高压水进入调速器本体10-1和旋转曲轴7下端之间的环形槽，环形槽与旋转曲轴7内的进水孔贯通，在调速器本体10-1和旋转曲轴7下端之间还布置了一个通孔，此孔与旋转曲轴7内的出水孔贯通，环形槽与通孔之间有密封件隔断；流量不同的高压水流提供给水动力部件9作动力，实现水动力部件9二种不同的输出转速；调速器本体10-1下端通过螺栓与除焦部件12连接。两组针阀也可以是其它形式的流量调节阀。

除焦部件12由安装体12-1、切焦喷嘴和钻孔喷嘴等构成。安装体12-1上端通过螺栓与调速器本体10-1连接，安装体12-1外周布置了四个或两个切焦喷嘴、下端布置了四个钻孔喷嘴、中间布置了切换部件；安装体12-1内上端布置了五个通孔，其中外沿的二个斜向通孔为切焦内环流道的进水孔，外沿的二个垂直通孔为钻孔内环流道的进水孔，中心阶梯形的中心垂直通孔为切换部件13的进水孔和安装孔；二个斜向通孔和二个垂直通孔始终有二孔处于开启位置，另二孔处于被切换盘23上装有的二个切换块24下端面阻断的位置，当切换部件的切换盘转动九十度后，二组孔的开启和阻断被交换。

切换部件13由筒体14、切换凸轮15、碟簧组件16、内套17、调整垫18、径向定位盘19、锁紧螺母20、压盖21、切换轴22、切换盘23、切换块24、碟簧25、小轴26、单向轴承27、安装座28、排油组件29和注油塞30构成，布置在除焦部件安装体12-1中心阶梯形的中心垂直通孔内，用螺栓将切换部件与除焦部件的安装体下端面连接。筒体14内上端装有切换凸轮15，切换凸轮15上端为与之一体的环形活塞，环形活塞与筒体14内圆和切换轴22外圆之间以橡胶密封圈组成二个动密封，切换凸轮15下端外圆上布置了二条凸轮槽，在筒体14的相应位置装有二个小轴26，二个小轴26与二条凸轮槽为滚动配合，切换凸轮15下端内装有单向轴承27，单向轴承27外环与切换凸轮15内腔紧配合，单向轴承27的内圈以花键的形式与切换轴22滑动联结，切换凸轮15下端装有穿过切换轴22外圆的碟簧组件16，在碟簧组件16外装有内套17，在内套17下端装有调整垫18，径向定位盘19、锁紧螺母20装在切换轴22下端，压盖21通过滚动轴承将切换轴22固定在安装座28上，安装座28内装有排油组件29、注油塞30，安装座28通过螺栓与筒体14连接，切换轴22上端以花键与切换盘23联结，切换盘23上装有二个切换块24和二个碟簧25，切换部件13腔内装有不充满内腔的润滑油。

工作时：高压水进入自转式切焦器，作用在切换凸轮15上端的环形活塞上端面上，切换凸轮15受高压水的推力下行，同时在二条凸轮槽和二个小轴的作用下产生九十度旋转，由于单向轴承27的作用，旋转运动不会传递给切换轴；切换凸轮15下行时压缩碟簧组件16，同时使处于内腔下部的润滑油上行至切换凸轮15下端阶梯轴上端面与筒体间的空腔内；当需要进行切换时，停止高压水进入自转式切焦器，切换凸轮15上端环形活塞上端面上的作用力被解除，切换凸轮15在被压缩的碟簧组件16作用下向上运动，同时在二条凸轮槽和二个小轴的作用下产生反向九十度旋转，由于单向轴承27的作用，反向旋转运动传递给切换轴22，切换轴22带动切换盘23和切换块24旋转九十度，切换盘23的外圆切换了调速器本体内腔的进水孔位置，切换块24切换了安装体的进水孔位置，从而用一个切换部件实现了在对钻孔和切焦两种工况切换的同时进行了转速切换；切换凸轮15向上运动时，通过切换凸轮15下端与筒体14间的小间隙下行的润滑油起液压阻尼作用，减少切换盘23的旋转惯性；径向定位盘在压缩弹簧和钢球的作用下，在手动切换时起定位作用；排油组件可以自动排放腔内多余的润滑油。

Claims

1.一种自转式切焦器，包括钻杆连接部件（1）、水动力部件（9）和除焦部件（12），钻杆连接部件（1）与水动力部件（9）连接，其特征在于：还包括节流调速部件（10）和切换部件（13）；节流调速部件（10）设置于水动力部件（9）与除焦部件（12）之间，由调速器本体（10-1）和针阀（11）构成，调速器本体（10-1）上端通过键和螺母与水动力部件的旋转曲轴（7）下端连接，调速器本体（10-1）与旋转曲轴内进水孔中心线水平位置设有与旋转曲轴（7）内进水孔贯通的环形槽，调速器本体（10-1）还设有与旋转曲轴（7）内出水孔贯通的通孔，该环形槽与通孔之间设有隔断密封件，调速器本体（10-1）下端面通过螺栓与除焦部件（12）连接，调速器本体内周水平方向布置了二个夹角为九十度的进水孔，分别与切换部件（13）的切换盘（23）外周相对应，在二个进水孔的外侧分别布置了二组针阀（11）；切换部件（13）主要由筒体（14）、切换盘（23）、切换块（24）、切换凸轮（15）、单向轴承（27）、切换轴（22）、碟簧组件（16）、定位盘、安装座（28）构成，切换部件装于除焦部件安装体中心阶梯形的垂直通孔内，用螺栓将切换部件与除焦部件的安装体下端面连接，筒体（14）内上端装有切换凸轮（15），切换凸轮（15）上端为与切换凸轮（15）一体的环形活塞，环形活塞与筒体（14）内圆和切换轴（22）外圆之间以橡胶密封圈组成二个动密封，切换凸轮下端外周为二条凸轮槽，与筒体（14）内侧布置的二个小轴（26）滚动配合，切换凸轮（15）下端内装有单向轴承（27），单向轴承（27）外环与切换凸轮（15）内腔紧配合，单向轴承（27）内环与切换轴（22）以花键作滑动配合，切换凸轮（15）下端装有穿过切换轴（22）外圆的碟簧组件，切换轴（22）上端以花键与切换盘（23）联结，切换盘（23）上装有两个切换块（24），切换轴（22）下端装有定位盘，切换轴（22）通过滚动轴承固定在安装座（28）内，安装座（28）通过螺栓与筒体（14）连接。

2.根据权利要求1所述的自转式切焦器，其特征是：所述的除焦部件(12)由安装体（12-1）、切焦喷嘴和钻孔喷嘴构成；安装体（12-1）上端通过螺栓与调速器本体连接，安装体（12-1）外周布置了四个或两个切焦喷嘴，下端布置了四个钻孔喷嘴，中间布置了切换部件；安装体（12-1）内上端布置有五个通孔，其中，中心为阶梯形的中心垂直通孔，中心垂直通孔外沿按九十度均分布置了二个斜向通孔和二个垂直通孔。

3.根据权利要求1或2所述的自转式切焦器，其特征是：所述的钻杆连接部件主要由防松法兰、连接座、弹性元件、密封座、密封元件构成；防松法兰通过螺栓与连接座连接，连接座的贯眼螺纹与钻杆连接，连接座下端通过螺栓与密封座连接，密封元件装于密封座内。

4.根据权利要求1或2所述的自转式切焦器，其特征是：所述的水动力部件（9）为低速轴转式五星轮水液压马达，主要由一个马达外壳（8）、五个活塞（9-1）、一个五星轮（9-2）、一个旋转曲轴(7)、若干个密封单元和轴承构成；马达外壳（8）与钻杆连接部件的密封座以螺栓连接，旋转曲轴(7)上端与密封座（5）中间以密封元件组成动密封，旋转曲轴(7)下端通过键和螺纹与调速器本体（10-1）连接；旋转曲轴(7)中段为曲轴部分，曲轴部分的外圆与五星轮（9-2）内圆配合，五星轮（9-2）外周的五个平面分别与五个活塞（9-1）的裙部平面配合，在曲轴部分的外圆布置有二条配液槽，其中一条为进水槽，另一条为出水槽，旋转曲轴(7)为中空式中空流道，中空流道为除焦水主流道，在主流道与曲轴外圆中间布置有二个通孔，一个为进水孔，另一个为出水孔，进水孔、出水孔的上端分别与进水槽、出水槽贯通，进水孔、出水孔的下端分别与节流调速部件的环形槽或孔贯通。

5.根据权利要求1所述的自转式切焦器，其特征是：所述的切焦喷嘴的切焦整流器和钻孔喷嘴的钻孔整流器分别为十三和十一等分的网格型整流器。