CN104451010B - 钻具精确定位机构及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于炼铁工艺中高炉钻孔钻具设备领域，具体涉及一种钻具精确定位机构及使用方法。一种钻具精确定位机构，其特征在于：它主要由吊挂架、铰接底座、轨道梁和冲钻进退机构构成；所述吊挂架前后两端各自铰接一个铰接底座，铰接底座的下端通过螺栓与轨道梁固定连接，并且相互垂直；所述冲钻进退机构安装在轨道梁上，冲钻进退机构上安装有钻具，所述钻具的钻头与轨道梁相互平行。该机构结构简单可靠，调整手段丰富且方便，实现了钻具的空间精确定位。

Description

钻具精确定位机构及使用方法

技术领域

本发明属于炼铁工艺中高炉钻孔钻具设备领域，具体涉及一种钻具精确定位机构及使用方法。

背景技术

炼铁工艺中，适宜稳定的高炉铁口角度十分重要。铁口角度是指出铁时铁口孔道中心线（图1中KP）与水平面间的夹角，而对钻具的精确定位是保证稳定的铁口角度的必要条件。如果钻具相对于铁口孔道中心线有偏离（包括平移偏离和角度偏离）尤其是角度偏离，由于铁口孔道的深度可达四五米，那么就会放大定位误差，这样钻出来的铁口孔道就会严重偏离高炉炉体中心，喷射出来的高温铁水会直接冲蚀铁水沟，甚至偏离铁水沟，造成重大事故；同时，随着高炉炉龄的增加，炉底衬砖被逐渐侵蚀，最低铁水液面下移，在这种情况下就需要适当增加铁口角度以出净渣铁，维护好铁口；另外，钻机是在高温的环境下工作，各机构之间可能会有一定的相对形变，这就要求对于钻具的定位具有一定的调整能力和富裕量，这样才能使钻具长期精确定位。

发明内容

针对于上述问题，本发明的目的在于提供一种钻具精确定位机构及使用方法，该机构结构简单可靠，调整手段丰富且方便，实现了钻具的空间精确定位。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种钻具精确定位机构，其特征在于：它主要由吊挂架、铰接底座、轨道梁和冲钻进退机构构成；所述吊挂架前后两端各自铰接一个铰接底座，铰接底座的下端通过螺栓与轨道梁固定连接，并且相互垂直；所述冲钻进退机构安装在轨道梁上，冲钻进退机构上安装有钻具，所述钻具的钻头与轨道梁相互平行；

所述铰接底座上端设有轴孔，轴孔内设有连接轴，连接轴位于轴孔一侧部分的直径大于轴孔直径；位于轴孔另一侧的连接轴上套设有轴端套筒，轴端套筒开口端抵在铰接底座上；所述吊挂架由两块相互平行且对称的翼板构成，每块翼板的前后两端都开设有圆孔，所述铰接底座的上端位于两块翼板之间，并且其连接轴的两端分别从对应圆孔内穿出；每块翼板外侧圆孔处都设有一个定位套筒，定位套筒套在连接轴上，所述定位套筒底壁通过调节锁紧螺栓与连接轴的端部面相连。

所述吊挂架上两个铰接底座之间的正中间处通过轴承连接有一个轴接底座，两个铰接底座和一个轴接底座的支点都位于同一条直线上；所述轴接底座上端设有关节轴承，关节轴承内设有连接轴；所述每块翼板的正中间处都开设有圆孔，轴接底座的上端位于两块翼板之间，并且其连接轴的两端分别从对应圆孔内穿出；每块翼板外侧圆孔处都设有一个定位套筒，定位套筒套在连接轴上，所述定位套筒底壁通过调节锁紧螺栓与连接轴的端部面相连。

所述连接轴位于关节轴承一侧部分的直径大于关节轴承的内径，位于关节轴承另一侧的连接轴上套设有轴端套筒，轴端套筒开口端抵在关节轴承上。

所述轨道梁的质心位于轴接底座轴线的延长线上。

所述定位套筒底壁中心处开设有圆形孔，圆形孔内插有调节锁紧螺栓，调节锁紧螺栓的端部固定连接在连接轴的端部面上；所述调节锁紧螺栓上设有调节螺母，调节螺母位于定位套筒底壁外侧。

所述定位套筒和轴端套筒的底壁中心处都开设有圆形孔，所述连接轴两端端面中心处均开设有内螺纹孔；所述调节锁紧螺栓穿过定位套筒和轴端套筒上的圆形孔拧在连接轴端面的内螺纹孔内。

所述铰接底座下端开设有弧形孔，轨道梁上与弧形孔相对应处设有螺栓孔，螺栓穿过弧形孔拧在螺栓孔内，将铰接底座和轨道梁固定连接。

所述铰接底座和轴接底座与轨道梁之间均设有垫片，垫片数量可调整。

钻具精确定位机构调整水平方向角度的方法，其特征在于它包括以下步骤：

S1、首先，拆卸下或者松开两个铰接底座与轨道梁之间的螺栓；

S2、其次，轴接底座与轨道梁的连接保持不变，并且以关节轴承为轴转动轨道梁至所需角度；

S3、最后，用螺栓将分别两个铰接底座与轨道梁固定连接。

钻具精确定位机构调整水平方向平移的方法，其特征在于它包括以下步骤：

S1、首先分别松开两个铰接底座和一个轴接底座上的两个调节锁紧螺栓；

S2、再同时向一侧平移两个铰接底座和一个轴接底座，直至达到需要的位移量；

S3、最后分别拧紧两个铰接底座和一个轴接底座上的两个调节锁紧螺栓，完成水平方向的平移。

本发明的有益效果是：

（1）本发明的机构结构简单可靠，调整手段丰富且方便，实现了钻具的空间精确定位；而且在不增加整机动力源的情况下就可以实现钻具的空间精确定位的目的，在铁口角度在初次安装定位完毕后，一般不予调整，一般以年为单位时间进行调整，调整幅度为1°或2°，因此没有必要为实现铁口角度的调整而设置单独的动力源，以免增加整机的故障点，降低了故障率；

（2）本发明中通过垫片可以对铰接底座及轴接底座进行长度的微调，方便调节竖直方向的平移和角度偏转；

（3）本发明的机构中轨道梁的质心位于轴接底座轴线的延长线上，这样可以使整个机构的受力状况达到最佳；

（4）本发明中增加了轴接底座，提高了整个机构的稳定性，而且在使用中轴接底座与轨道梁保持连接，无需拆卸，节省了人力和物力，提高了安全性。

附图说明

图1是钻具精确定位机构的整体结构示意图（使用状态）。

图2是图1中钻具精确定位机构的俯视示意图。

图3是图2中钻具精确定位机构水平方向角度变化后的示意图。

图4是铰接底座铰接处的剖面示意图一。

图5是轴接底座轴接处的剖面示意图一。

图6是铰接底座铰接处的剖面示意图二。

图7是轴接底座轴接处的剖面示意图二。

图中：1-吊挂架，2-铰接底座，3-轴接底座，4-垫片，5-轨道梁，6-冲钻进退机构，7-钻具，8-弧形孔，9-翼板，10-连接轴，11-轴端套筒，12-定位套筒，13-调节锁紧螺栓，14-调节螺母，15-关节轴承；KP-铁口孔道中心线。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例和附图对本发明的技术方案做进一步的说明（如图1-7）。

如图1所示，一种钻具精确定位机构，它主要由吊挂架1（所述吊挂架1固定连接在悬臂的一端，所述悬臂为现有外部固定支撑设备，其另一端通过回转机构与固定在地面上的底座相连接；本结构工作时悬臂始终保持固定不动）、铰接底座2、轨道梁5和冲钻进退机构6构成；所述吊挂架1前后两端各自铰接一个铰接底座2，铰接底座2的下端通过螺栓与轨道梁5（的上表面）固定连接，并且相互垂直（即铰接底座2的中轴线与轨道梁5的中轴线垂直）；所述冲钻进退机构6安装在轨道梁5（下表面的轨道）上，冲钻进退机构6上安装有钻具7，所述钻具7的钻头与轨道梁5相互平行（所述冲钻进退机构6由冲击器和进退机构构成，所述进退机构可以在轨道梁5的轨道上作前进后退运动，所述冲击器固定安装在进退机构上，跟随进退机构一起运动，所述钻具7就安装在冲击器上）；

如图4、6所示，所述铰接底座2上端（耳板上）设有轴孔，轴孔内设有连接轴10，连接轴10位于轴孔一侧部分的直径大于轴孔直径；位于轴孔另一侧的连接轴10上套设有轴端套筒11（轴端套筒11的底壁与连接轴10的轴端面之间通过螺栓固定连接），轴端套筒11开口端抵在（轴孔周边的）铰接底座2上；所述吊挂架1由两块相互平行且对称的翼板9构成（两块翼板9之间通过连接件固定连接），每块翼板9的前后两端都开设有圆孔（圆孔的位置与铰接底座2的位置相匹配），所述铰接底座2的上端位于两块翼板9之间，并且其连接轴10的两端分别从对应圆孔内穿出；每块翼板9外侧圆孔处都设有一个定位套筒12（定位套筒12的开口端与翼板9圆孔周边接触），定位套筒12套在连接轴10（的端部）上，所述定位套筒12底壁通过调节锁紧螺栓13与连接轴10的端部面相连。

如图5、7所示，所述吊挂架1上两个铰接底座2（连线）之间的正中间处通过轴承连接有一个轴接底座3，两个铰接底座2和一个轴接底座3的支点（即指转动连接点）都位于同一条直线上；所述轴接底座3上端（耳板上）设有关节轴承15（关节轴承15内圈与连接轴10是过盈配合，其外圈与铰接底座2的对应安装槽是过盈配合，其两侧还设有挡圈，挡圈的目的是用来限位关节轴承15外圈的轴向窜动），关节轴承15内设有连接轴10；所述每块翼板9的正中间处都开设有圆孔，轴接底座3的上端位于两块翼板9之间，并且其连接轴10的两端分别从对应圆孔内穿出；每块翼板9外侧圆孔处都设有一个定位套筒12（定位套筒12的开口端与翼板9圆孔周边接触），定位套筒12套在连接轴10（的端部）上，所述定位套筒12底壁通过调节锁紧螺栓13与连接轴10的端部面相连。

如图5、7所示，所述连接轴10位于关节轴承15一侧部分的直径大于关节轴承15（内圈）的内径，位于关节轴承15另一侧的连接轴10上套设有轴端套筒11（轴端套筒11的底壁与连接轴10的轴端面之间通过螺栓固定连接），轴端套筒11开口端抵在关节轴承15（的内圈）上。

所述轨道梁5的质心位于轴接底座3轴线的延长线上。

如图4、5所示，所述定位套筒12底壁中心处开设有圆形孔，圆形孔内插有调节锁紧螺栓13，调节锁紧螺栓13（位于定位套筒12内的一端）的端部固定连接在连接轴10的端部面上（吊挂架1两侧的调节锁紧螺栓13分别固定连接在连接轴10的粗端端面上和轴端套筒11的底壁上）；所述调节锁紧螺栓13上设有调节螺母14，调节螺母14位于定位套筒12底壁外侧。

如图6、7所示，所述定位套筒12和轴端套筒11的底壁中心处都开设有圆形孔，所述连接轴10两端端面中心处均开设有内螺纹孔；所述调节锁紧螺栓13穿过定位套筒12和轴端套筒11上的圆形孔拧在连接轴10端面的内螺纹孔内。

如图2、3所示，所述铰接底座2下端（的底板上）开设有（4个）弧形孔8，轨道梁5上与弧形孔8相对应处设有螺栓孔（当轨道梁5以两个铰接底座2连线的中点为中心在一定范围内转动时，螺栓孔始终与弧形孔8相对应），螺栓穿过弧形孔8拧在螺栓孔内，将铰接底座2和轨道梁5固定连接。

所述铰接底座2和轴接底座3与轨道梁5之间均设有垫片4，垫片4数量可调整（所述垫片4与铰接底座2和轴接底座3可以看作成一体，调整垫片4数量相当于调整铰接底座2和轴接底座3的长度）。

钻具精确定位机构调整水平方向角度的方法，它包括以下步骤：

S1、首先，拆卸下或者松开两个铰接底座2与轨道梁5之间的螺栓（使铰接底座2与轨道梁5之间可以相对运动）；

S2、其次，轴接底座3与轨道梁5的连接保持不变，并且以关节轴承15为轴转动轨道梁5至所需角度（在铰接底座2上设置弧形孔8，保证轨道梁5旋转后可以与铰接底座2相连接，相关螺栓可不完全拆去，可在弧形孔8内滑动）；

S3、最后，用螺栓将分别两个铰接底座2与轨道梁5固定连接。

所述钻具精确定位机构调整水平方向角度的方法中步骤S2后还可以：先调整其中一个铰接底座2的两个调节锁紧螺栓13，使该铰接底座2向其连接轴10的一端平移，直至该铰接底座2上的弧形孔8与轨道梁5上（相对应）的螺栓孔相对应（在铰接底座2上设置弧形孔8，保证轨道梁5旋转后可以与铰接底座2相连接，相关螺栓可不完全拆去，可在弧形孔8内滑动）；用同样的方式反方向调整另一个铰接底座2。

钻具精确定位机构调整水平方向平移的方法，它包括以下步骤：

S1、首先分别松开两个铰接底座2和一个轴接底座3上的两个调节锁紧螺栓13；

S2、再同时向一侧平移两个铰接底座2和一个轴接底座3，直至达到需要的位移量；

S3、最后分别拧紧两个铰接底座2和一个轴接底座3上的两个调节锁紧螺栓13，完成水平方向的平移。

钻具精确定位机构调整竖直方向角度的方法，包括以下步骤：

S1、首先调整两个铰接底座2和一个轴接底座3的角度：分别转动两个铰接底座2和一个轴接底座3，使之与竖直方向（即铅垂方向）的角度与铁口角度相等；

S2、再调整两个铰接底座2和一个轴接底座3的长度：通过调整两个铰接底座2和一个轴接底座3上的垫片4数量来实现；

S3、最后安装轨道梁5：用螺栓分别将两个铰接底座2和一个轴接底座3与轨道梁5垂直固定连接。

钻具精确定位机构调整竖直方向平移的方法，包括以下步骤：

S1、首先将轨道梁5从两个铰接底座2和一个轴接底座3上拆卸下来，并且保证两个铰接底座2和一个轴接底座3与竖直方向（即铅垂方向）的角度不变；

S2、再同时增加或减少两个铰接底座2和一个轴接底座3与轨道梁5之间垫片4的数量；

S3、最后再用螺栓分别将两个铰接底座2和一个轴接底座3与轨道梁5垂直固定连接。

当适当改变两个铰接底座2的垫片4数量时，轨道梁8还可在垂直平面内绕着轴接底座3的关节轴承15旋转摆动。

以上说明仅为本发明的应用实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种钻具精确定位机构，其特征在于：它主要由吊挂架(1)、铰接底座(2)、轨道梁(5)和冲钻进退机构(6)构成；所述吊挂架(1)前后两端各自铰接一个铰接底座(2)，铰接底座(2)的下端通过螺栓与轨道梁(5)固定连接，并且相互垂直；所述冲钻进退机构(6)安装在轨道梁(5)上，冲钻进退机构(6)上安装有钻具(7)，所述钻具(7)的钻头与轨道梁(5)相互平行；

所述铰接底座(2)上端设有轴孔，轴孔内设有连接轴(10)，连接轴(10)位于轴孔一侧部分的直径大于轴孔直径；位于轴孔另一侧的连接轴(10)上套设有轴端套筒(11)，轴端套筒(11)开口端抵在铰接底座(2)上；所述吊挂架(1)由两块相互平行且对称的翼板(9)构成，每块翼板(9)的前后两端都开设有圆孔，所述铰接底座(2)的上端位于两块翼板(9)之间，并且其连接轴(10)的两端分别从对应圆孔内穿出；每块翼板（9）外侧圆孔处都设有一个定位套筒（12），定位套筒（12）套在连接轴（10）上，所述定位套筒（12）底壁通过调节锁紧螺栓（13）与连接轴（10）的端部面相连。

2.根据权利要求1所述的钻具精确定位机构，其特征在于：所述吊挂架(1)上两个铰接底座(2)之间的正中间处通过轴承连接有一个轴接底座(3)，两个铰接底座(2)和一个轴接底座(3)的支点都位于同一条直线上；所述轴接底座(3)上端设有关节轴承(15)，关节轴承(15)内设有连接轴(10)；所述每块翼板(9)的正中间处都开设有圆孔，轴接底座(3)的上端位于两块翼板(9)之间，并且其连接轴(10)的两端分别从对应圆孔内穿出；每块翼板（9）外侧圆孔处都设有一个定位套筒（12），定位套筒（12）套在连接轴（10）上，所述定位套筒（12）底壁通过调节锁紧螺栓（13）与连接轴（10）的端部面相连。

3.根据权利要求2所述的钻具精确定位机构，其特征在于：所述连接轴(10)位于关节轴承(15)一侧部分的直径大于关节轴承(15)的内径，位于关节轴承(15)另一侧的连接轴(10)上套设有轴端套筒(11)，轴端套筒(11)开口端抵在关节轴承(15)上。

4.根据权利要求2或3所述的钻具精确定位机构，其特征在于：所述轨道梁(5)的质心位于轴接底座(3)轴线的延长线上。

5.根据权利要求1或3所述的钻具精确定位机构，其特征在于：所述定位套筒（12）底壁中心处开设有圆形孔，圆形孔内插有调节锁紧螺栓（13），调节锁紧螺栓（13）的端部固定连接在连接轴（10）的端部面上；所述调节锁紧螺栓（13）上设有调节螺母（14），调节螺母（14）位于定位套筒（12）底壁外侧。

6.根据权利要求1或3所述的钻具精确定位机构，其特征在于：所述定位套筒(12)和轴端套筒(11)的底壁中心处都开设有圆形孔，所述连接轴(10)两端端面中心处均开设有内螺纹孔；所述调节锁紧螺栓(13)穿过定位套筒(12)和轴端套筒(11)上的圆形孔拧在连接轴(10)端面的内螺纹孔内。

7.根据权利要求1所述的钻具精确定位机构，其特征在于：所述铰接底座(2)下端开设有弧形孔(8)，轨道梁(5)上与弧形孔(8)相对应处设有螺栓孔，螺栓穿过弧形孔(8)拧在螺栓孔内，将铰接底座(2)和轨道梁(5)固定连接。

8.根据权利要求2或3所述的钻具精确定位机构，其特征在于：所述铰接底座(2)和轴接底座(3)与轨道梁(5)之间均设有垫片(4)，垫片(4)数量可调整。

9.钻具精确定位机构调整水平方向角度的方法，其特征在于它包括以下步骤：

S1、首先，拆卸下或者松开两个铰接底座（2）与轨道梁（5）之间的螺栓；

S2、其次，轴接底座(3)与轨道梁(5)的连接保持不变，并且以关节轴承(15)为轴转动轨道梁(5)至所需角度；

S3、最后，用螺栓将分别两个铰接底座(2)与轨道梁(5)固定连接。

10.钻具精确定位机构调整水平方向平移的方法，其特征在于它包括以下步骤：

S1、首先分别松开两个铰接底座(2)和一个轴接底座(3)上的两个调节锁紧螺栓(13)；

S2、再同时向一侧平移两个铰接底座(2)和一个轴接底座(3)，直至达到需要的位移量；

S3、最后分别拧紧两个铰接底座(2)和一个轴接底座(3)上的两个调节锁紧螺栓(13)，完成水平方向的平移。