CN103725326B - 一种开工烧嘴插拔机构驱动传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开工烧嘴插拔机构驱动传动装置，包括链条传动单元、移动托架、万向锁紧单元和直线导轨；开工烧嘴被夹持固定在万向锁紧单元中心，万向锁紧单元和移动托架固为一体，并与传动链条相固联；移动托架上设置有若干只滚动轴承，滚动轴承分布在直线导轨的上面、下面和侧面，对移动托架的移动方向进行限位，并使得开工烧嘴在链条传动单元的驱动下，沿着直线导轨的长度方向移动。本发明的驱动传动装置中将电机的旋转运动变成滚子链条某一点的直线运动，实现了开工烧嘴的插入拔出动作过程，确保了开工烧嘴移动中定位的准确性，并具有结构紧凑、重量轻、性价比高等特点。

Description

一种开工烧嘴插拔机构驱动传动装置

技术领域

本发明属于煤气化技术领域，具体涉及一种用于煤气化炉的开工烧嘴插拔机构驱动传动装置，实现开工烧嘴的精确定位插拔。

背景技术

中国作为一个能源大国，拥有大量的原煤资源，随着工业技术不断发展，我国目前大力发展原煤的二次加工和开发。当前国内煤气化技术主要采用鲁奇固定床加压气化、德士古水煤浆气化和壳牌SCGP干煤粉气流床加压气化等技术。

常见的煤气化过程是在高温、加压条件下进行的，煤粉、氧气及少量蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内，在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。气化炉中通常根据产能布置点火烧嘴、开工烧嘴和粉煤烧嘴，一体化开工烧嘴是将传统点火烧嘴和开工烧嘴的功能合二为一，主要完成气化炉开始阶段升温、升压以及点燃主粉煤烧嘴的工作，其中插拔机构作为一体化烧嘴完成工作的必备部件，它的作用是开始工作时将一体化烧嘴准确送入气化炉内，整个点火过程完毕将烧嘴退出气化炉，整个运动过程中其准确度和位置度直接影响整个系统精确控制和定位。

插拔机构作为一体化开工烧嘴完成动作过程的必备组件，其结构和传动装置直接影响整个烧嘴的精确插入。插拔机构安装在室外40多米高的安装平台上，四周接触外界，工作环境温度为-25℃～40℃，因此可以归属到野外工况。一般情况下烧嘴重量约310kg，而需要插拔的直线移动行程约为1.8～2.5m，现有的驱动机构能够实现将电机的旋转运动转化为直线运动，但却难以满足在野外条件下重物的大跨距往复移动以及较高的定位精度。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种适用于野外条件下开工烧嘴插拔机构驱动传动装置，采用链传动实现了数百公斤开工烧嘴的往复直线运动，并具有较高的定位精度，确保烧嘴和气化炉预留口的可靠准确联接。

本发明的技术方案如下：

一种开工烧嘴插拔机构驱动传动装置，包括链条传动单元、移动托架、万向锁紧单元和直线导轨；链条传动单元包括电机驱动系统、主动链轮、从动链轮和传动链条；开工烧嘴被夹持固定在万向锁紧单元中心，万向锁紧单元和移动托架固为一体，并与传动链条相固联；移动托架上设置有若干只滚动轴承，滚动轴承分布在直线导轨的上面、下面和侧面，对移动托架的移动方向进行限位，并使得开工烧嘴在链条传动单元的驱动下，沿着直线导轨的长度方向移动。

上述开工烧嘴插拔机构驱动传动装置中，万向锁紧单元包括烧嘴夹紧块Ⅰ、烧嘴夹紧块Ⅱ、U型连接体、U型上压盖和相配套的四只弹簧顶杆模块，四只弹簧顶杆模块分别设置在U型连接体的底部、两个侧板和U型上压盖的顶部，烧嘴夹紧块Ⅰ和烧嘴夹紧块Ⅱ的中部为与开工烧嘴外圈相匹配半圆，二者在弹簧顶杆模块作用下将开工烧嘴夹紧；U型连接体和U型上压盖设置在烧嘴夹紧块Ⅰ和烧嘴夹紧块Ⅱ的外周，并通过弹簧顶杆模块对烧嘴夹紧块Ⅰ和烧嘴夹紧块Ⅱ进行限位。

上述开工烧嘴插拔机构驱动传动装置中，安装在U型连接体两个侧板的弹簧顶杆模块包括浮动轴、连接压套和压缩弹簧。

上述开工烧嘴插拔机构驱动传动装置中，安装U型上压盖顶部的弹簧顶杆模块包括螺纹轴和压缩弹簧。

上述开工烧嘴插拔机构驱动传动装置中，安装U型连接体底部的弹簧顶杆模块为固定在万向锁紧支撑架上的螺纹轴。

上述开工烧嘴插拔机构驱动传动装置中，还包括设置在从动链轮处的链条张紧单元，链条张紧单元包括螺杆、弹簧和调节螺母，螺杆从远端拉紧从动链轮实现对传动链条张紧力的调节。

上述开工烧嘴插拔机构驱动传动装置中，包含两根平行设置的所述导轨，每根导轨的上面、下面和侧面分别设置有2只滚动轴承。

上述开工烧嘴插拔机构驱动传动装置中，电机驱动系统包括防爆电机和与之相联的减速器。

上述开工烧嘴插拔机构驱动传动装置中，传动链条为双排滚子链。

上述开工烧嘴插拔机构驱动传动装置中，链条传动传动比为1：1。

本发明具有的有益技术效果如下：

1、本发明的驱动传动装置中，开工烧嘴通过移动托架联接到滚子链上，将电机的旋转运动变成滚子链条某一点的直线运动，再转化为开工烧嘴的往复运动，实现开工烧嘴的插入拔出动作过程，在满足工作要求的同时，具有结构紧凑、重量轻、性价比高等特点。

2、本发明的移动托架通过设置在直线导轨上面、下面和侧面的多组滚动轴承实现定位和支撑，并沿着直线导轨的方向往复运动，确保了开工烧嘴移动中定位的准确性，实现了开工烧嘴与气化炉预留口的可靠准确联接。

3、本发明的开工烧嘴被夹持固定在万向锁紧单元中心，该万向锁紧单元由夹持部件和弹簧顶杆模块组成，具有四个方向的自由度，可确保烧嘴在移动中能准确插入到气化炉中；同时当烧嘴随着气化炉热胀冷缩而上下浮动时，万向锁紧单元可以带动烧嘴上下浮动，补偿气化炉引起的热变形。

4、本发明在从动链轮处设置有链条张紧单元，一方面补偿因长时间工作后链条的磨损，另一方面，可对链轮传动单元在炉壁温度变化时引起的热胀冷缩进行补偿，确保链轮传动的有效性和可靠性。

附图说明

图1为本发明插拔驱动传动装置的俯视图；

图2为本发明插拔驱动传动装置的主视图；

图3为本发明移动托架支撑滚动示意图；

图4为本发明移动托架的结构示意图；

图5为本发明万向锁紧单元的结构示意图；

图6为本发明链条张紧单元的结构示意图；

附图标记如下：

1-防爆电机，2-减速器，3-主驱动轴，4-主动链轮，5-传动链条，6-移动托架，7-从动链轮，8-链条张紧单元，9-开工烧嘴，10-万向锁紧单元，11-滚轮轴承，15-直线导轨，16-烧嘴接口，20-托架连接体，21-万向锁紧支撑架，22-U型连接体，23-U型上压盖，24-烧嘴夹紧块Ⅰ，25-烧嘴夹紧块Ⅱ，26-螺纹轴，27-压缩弹簧，28-浮动轴，29-连接压套，30-压缩弹簧，31-弹簧压盖，32-压缩弹簧。

具体实施方式

如图1和图2所示，结合设备的工作环境和技术要求，本发明选用滚子链传动方式实现烧嘴的大跨距直线运动，由于化工行业要求防爆，根据防爆等级的选择要求，确定ⅡCT4防爆电机结合减速器将运动通过链轮传递到滚子链条上，整个烧嘴通过移动托架连接到滚子链上，实现将滚子链条某一点的直线运动转化到开工烧嘴上，实现开工烧嘴的插入拔出动作过程。

其中驱动传动装置包括链条传动单元、移动托架6、万向锁紧单元10和直线导轨15。链条传动单元包括防爆电机1、减速器2、主动链轮4、从动链轮7和传动链条5，工作中防爆电机1和减速机2通过安装支架将其固定到直线导轨15上，主动链轮4安装在直线导轨15靠近气化炉一端，从动链轮7及链条张紧单元8安装在直线导轨15另一端，通过螺栓将其安装在直线导轨15内侧。开工烧嘴9被夹持固定在万向锁紧单元10中心，万向锁紧单元10和移动托架6通过螺栓连接成一个整体，并与传动链条5相固联，从而将滚子链条的直线运动转化到移动托架6上。

如图3和图4所示，移动托架6上设置有若干只滚动轴承11，滚动轴承11分布在直线导轨15的上面、下面和侧面，对移动托架6的移动方向进行限位，并使得开工烧嘴9在链条传动单元的驱动下，沿着直线导轨15的长度方向移动。

当防爆电机1带动传动链条5运动时，整个移动托架6通过链条连接板在直线导轨15上作直线运动，导轨上方设置的一组滚动滚轮轴承11在导轨上运动，导轨侧面和底部的其他滚轮轴承11承担支撑和限位的作用，并作为辅助运动件，减少了上方滚轮轴承11所承受的载荷，因此整个运动过程中传动链条5只是将直线运动传递到移动托架6上，这种通过过渡链板将链条5和移动托架6相固连的方案，保证了开工烧嘴9运动的可靠性，确保开工烧嘴接口16能够准确地插入气化炉内部。

图4中移动托架6包括托架连接体20和万向锁紧单元10两部分。作为一种优选方式，本发明的开工烧嘴插拔机构驱动传动装置包含两根平行直线导轨15，每根导轨的上面、下面和侧面分别设置有2只滚动轴承，故托架连接体20上共安装12只滚轮轴承11，其中4个沿直线导轨15上方运动，4个沿移动导轨下方面运动，4个沿导轨侧面运动。

如图5所示，万向锁紧单元包括烧嘴夹紧块Ⅰ24、烧嘴夹紧块Ⅱ25、U型连接体22、U型上压盖23和相配套的四只弹簧顶杆模块，四只弹簧顶杆模块分别设置在U型连接体22的底部、两个侧板和U型上压盖23的顶部，烧嘴夹紧块Ⅰ24和烧嘴夹紧块Ⅱ25的中部为与开工烧嘴9外圈相匹配的半圆，二者在弹簧顶杆模块作用下将开工烧嘴9夹紧；U型连接体22和U型上压盖23设置在烧嘴夹紧块Ⅰ24和烧嘴夹紧块Ⅱ25的外周，并通过弹簧顶杆模块对烧嘴夹紧块Ⅰ24和烧嘴夹紧块Ⅱ25进行限位。如图5所示，安装在U型连接体22两个侧板的弹簧顶杆模块由浮动轴28、连接压套29、压缩弹簧30以及其他配套零件组成；安装U型上压盖23顶部的弹簧顶杆模块由螺纹轴26、压缩弹簧27以及其他配套零件组成；安装U型连接体22底部的弹簧顶杆模块则省去了压缩弹簧，仅依靠固定在万向锁紧支撑架21上螺纹轴26进行限位。实际工作中，整套装置采用可靠的链传动完成烧嘴插拔动作，采用万向夹紧装置保证烧嘴在插拔过程中定位精确，同时采用柔性连接实时补偿气化炉的热胀冷缩引起的变形，保证了一体化烧嘴在插拔过程安全、可靠、精准。

在安装调试阶段，整个开工烧嘴9在弹簧顶杆模块的作用下具有4个自由度，分别是两个方向的旋转运动和上下、左右两个方向的移动，由此可见保证了开工烧嘴9能准确插入到气化炉中；当烧嘴随着气化炉热胀冷缩而上下浮动时，整个万向锁紧单元10可以在弹簧顶杆模块的作用下带着烧嘴上下浮动，补偿气化炉引起的热变形。

如图6所示，开工烧嘴插拔机构驱动传动装置中，在从动链轮7处设置有链条张紧单元8，链条张紧单元8包括螺杆、压缩弹簧32和调节螺母，螺杆从远端拉紧从动链轮7实现对传动链条5张紧力的调节，此处压缩弹簧主要用来补偿链传动工作中的微小位移量，利于整个插拔机构的调整。一方面补偿因长时间工作后链条5磨损引起的链条松动，另一方面，可对链轮传动单元在炉壁温度变化时引起的热胀冷缩进行补偿，确保链轮传动的有效性和可靠性。

整个插拔机构相关参数如下：设计中根据已知载荷情况确定电机功率1.19KW，考虑不确定因素及安全系数，选择2.2KW防爆电机；减速机输出转速2.06r/min，链条传动比取1:1，属于中等冲击载荷；根据链传动的速度关系可知：烧嘴的直线运动速度即链速为

$v=\frac{n_1{z}_{1}p}{60\×1000}=\frac{2.06\×15\×38.1}{60\×1000}=0.019m/s$

传动链条5选用双排滚子链，其中主动链轮4采用剖分式轴承座支承，从动链轮7处设置链条张紧单元8实现整个链传动的张紧。本发明的插拔机构驱动传动装置在满足工作精度的同时，为整个插拔机构提供了动力和传动保障，并具有结构紧凑，可靠性高等、重量轻、性价比高等优点。

Claims (9)

1.一种开工烧嘴插拔机构驱动传动装置，其特征在于：包括链条传动单元、移动托架(6)、万向锁紧单元(10)和直线导轨(15)；

所述的链条传动单元包括电机驱动系统、主动链轮(4)、从动链轮(7)和传动链条(5)；

所述的开工烧嘴(9)被夹持固定在万向锁紧单元(10)中心，所述的万向锁紧单元(10)和移动托架(6)固为一体，并与传动链条(5)相固联；

所述的移动托架(6)上设置有若干只滚动轴承(11)，所述的滚动轴承(11)分布在直线导轨(15)的上面、下面和侧面，对移动托架(6)的移动方向进行限位，并使得开工烧嘴(9)在链条传动单元的驱动下，沿着直线导轨(15)的长度方向移动；

所述的万向锁紧单元(10)包括烧嘴夹紧块Ⅰ(24)、烧嘴夹紧块Ⅱ(25)、U型连接体(22)、U型上压盖(23)和相配套的四只弹簧顶杆模块，所述的四只弹簧顶杆模块分别设置在U型连接体(22)的底部、两个侧板和U型上压盖(23)的顶部，所述的烧嘴夹紧块Ⅰ(24)和烧嘴夹紧块Ⅱ(25)的中部加工有与开工烧嘴(9)外圈相匹配的半圆，二者在弹簧顶杆模块作用下将开工烧嘴(9)夹紧；所述的U型连接体(22)和U型上压盖(23)设置在烧嘴夹紧块Ⅰ(24)和烧嘴夹紧块Ⅱ(25)的外周，并通过弹簧顶杆模块对烧嘴夹紧块Ⅰ(24)和烧嘴夹紧块Ⅱ(25)进行限位。

2.根据权利要求1所述的开工烧嘴插拔机构驱动传动装置，其特征在于：所述安装在U型连接体(22)两个侧板的弹簧顶杆模块包括浮动轴(28)、连接压套(29)和压缩弹簧(30)。

3.根据权利要求1所述的开工烧嘴插拔机构驱动传动装置，其特征在于：所述安装U型上压盖(23)顶部的弹簧顶杆模块包括螺纹轴(26)和压缩弹簧(27)。

4.根据权利要求1所述的开工烧嘴插拔机构驱动传动装置，其特征在于：所述安装U型连接体(22)底部的弹簧顶杆模块为固定在万向锁紧支撑架(21)上的螺纹轴(26)。

5.根据权利要求1所述的开工烧嘴插拔机构驱动传动装置，其特征在于：还包括设置在从动链轮(7)处的链条张紧单元(8)，所述的链条张紧单元(8)包括螺杆、压缩弹簧(32)和调节螺母，使得螺杆从远端拉紧从动链轮(7)实现对传动链条(5)张紧力的调节。

6.根据权利要求1所述的开工烧嘴插拔机构驱动传动装置，其特征在于：该开工烧嘴插拔机构驱动传动装置还包含两根平行设置的所述直线导轨(15)，所述每根直线导轨(15)的上面、下面和侧面分别设置有两只滚动轴承(11)。

7.根据权利要求1所述的开工烧嘴插拔机构驱动传动装置，其特征在于：所述的电机驱动系统包括防爆电机(1)和与之相联的减速器(2)。

8.根据权利要求1所述的开工烧嘴插拔机构驱动传动装置，其特征在于：所述的传动链条(5)为双排滚子链。

9.根据权利要求1所述的开工烧嘴插拔机构驱动传动装置，其特征在于：所述的链条传动传动比为1：1。