CN106194287B - 一种高炉煤气透平首级导叶的调整机构 - Google Patents

Abstract

一种高炉煤气透平首级导叶的调整机构，它涉及一种调整机构。本发明为了解决现有的高炉煤气透平机组的静叶非调整形式的结构就不能随着高炉冶炼容量的变化而动态改造机组的功率，存在透平的效率低和变相能量损失的问题。本发明的首级导叶穿过套筒并并锁在转柄上，第一调整垫片安装在套筒的上部外侧壁，通过调整第一调整垫片的高度调整转柄的工作位置；上半环和下半环上下设置并通过连接块连接，转动环Q安装在气缸的轴向槽道里；轴竖直穿设在转柄上，位于转柄下端的轴端部通过连接挡圈固定，连接筒套装在位于转柄上部的轴上，关节轴承套装在轴的上部。本发明用于冶金行业的高炉煤气透平机组首级导叶的控制。

Description

一种高炉煤气透平首级导叶的调整机构

技术领域

本发明涉及冶金行业的高炉煤气透平机组首级导叶的控制机构，具体涉及一种高炉煤气透平首级导叶的调整机构，能够匹配高炉熔炼容量动态变化。

背景技术

最初冶金行业高炉炼钢产生的高炉煤气只是经过除尘设备后，再通过减压阀组，将高炉产生煤气的压力和温度降到常温常压后装入储存容器中使用(或传输给相应的煤气用户)，其中高炉煤气带有的压力能和热能被白白的浪费掉。通过高炉煤气透平将这部分损失的能量进行回收。详见图2高炉煤气系统图所示；一般常规高炉煤气透平机组的静叶均为非调整形式，非调整形式的结构就不能随着高炉冶炼容量的变化而动态改造机组的功率，超出机组容量的部分高炉煤气的能量还是被浪费，被排到减压阀组消耗掉，高炉冶炼容量减少部，透平又不能高效的运行，也使透平的效率发挥不出来，变相的也是在损失能量。

综上所述，现有的高炉煤气透平机组的静叶非调整形式的结构就不能随着高炉冶炼容量的变化而动态改造机组的功率，存在透平的效率低和变相能量损失的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的高炉煤气透平机组的静叶非调整形式的结构就不能随着高炉冶炼容量的变化而动态改造机组的功率，存在透平的效率低和变相能量损失的问题。进而提供一种高炉煤气透平首级导叶的调整机构。

本发明的技术方案是：

一种高炉煤气透平首级导叶的调整机构包括转柄机构、转动环和连接件，转动环安装在转柄机构上方并通过连接件连接；转柄机构包括转柄、套筒、第一调整垫片、第一挡圈和定位销，首级导叶穿过套筒并通过定位销定位并由第一挡圈锁在转柄上，第一调整垫片安装在套筒的上部外侧壁，通过调整第一调整垫片的高度调整转柄的工作位置；转动环包括连接块、上半环和下半环，上半环和下半环上下设置并通过连接块连接，转动环安装在气缸的轴向槽道里；连接件包括轴、连接筒、关节轴承和连接挡圈，轴竖直穿设在转柄上，位于转柄下端的轴端部通过连接挡圈固定，连接筒套装在位于转柄上部的轴上，关节轴承套装在轴的上部，且关节轴承位于连接筒的上端并与转动环的上半环或下半环连接。

进一步地，转柄为一侧带有开口的弹性转柄。转柄的开口侧通过螺栓可拆卸连接。

进一步地，转动环还包括多组轴向限制组件，多组轴向限制组件呈环形阵列安装在上半环和下半环围合的圆环上。

进一步地，每组轴向限制组件均包括万向轴承、轴向限制螺钉和轴向限定调整垫片，万向轴承通过轴向限制螺钉和轴向限定调整垫片安装在上半环和下半环的轴向方向上的两个侧面上，万向轴承与其配合的外缸之间可滑动连接。

进一步地，转动环还包括多组径向限制组件，多组径向限制组件呈环形阵列安装在上半环和下半环围合的圆环上。

进一步地，每组径向限制组件包括滚轮、辅助衬套、径向限制调整垫片、芯轴和两个偏心衬套，上半环或下半环上靠近外圆周处开设‘十’字形凹槽，两个偏心衬套分别安装在‘十’字形凹槽的水平槽内，辅助衬套套装在两个偏心衬套之间，滚轮套装在辅助衬套上，且滚轮位于‘十’字形凹槽的竖直槽内并与外缸滑动配合，辅助衬套与两个偏心衬套之间均设有径向限制调整垫片，芯轴穿设在辅助衬套和两个偏心衬套上。

进一步地，每组径向限制组件与每组轴向限制组件相互交错排布。

进一步地，转动环还包括两个转动环搭板，上半环和下半环的水平中分面外侧各安装有一个转动环搭板，每个转动环搭板通过一个组对中连接件与油动机连接。

进一步地，每组对中连接件均包括对中圆柱销、衬套、左调整环、右调整环、对中螺钉、对中螺栓、对中垫圈和钢丝，

进一步地，转动环搭板上开设有‘U’形槽，对中圆柱销穿设在‘U’形槽内，衬套套装在对中圆柱销上，左调整环和右调整环分别卡夹在‘U’形槽的内侧壁与衬套的侧端面之间，且左调整环和右调整环通过对中螺钉连接，转动环搭板与油动机之间通过对中螺栓、对中垫圈和钢丝固定。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1、本发明的目的就是为了解决随着高炉熔炼容量动态变化时高炉透平机组还能安全高效的运行。在高炉煤气透平的首级导叶上，使得首级导叶能够根据高炉容量的变化而动态的改变首级导叶的转角，进而控制进入高炉煤气透平的进气量，使机组达到最高效的运行方式。使透平能高效的匹配高炉冶炼容量的变化，减少变相能量损失。

在高炉冶炼容量发生变化时，从高炉排出的高炉煤气就会发生变化，高炉透平的首级导叶通过调整其转角，使透平适应这种变化，并能安全高效的运行。

为了使首级导叶旋转时稳定，采用透平两侧由两台同步油动机一推一拉的方式进行工作，这样会使转动环Q旋转时不发生中心偏移，同时推拉方式也使首级导叶高速机构受力均匀稳定。

透平两侧的油动机通过油动机拉杆与首级导叶的转动环Q相联接，油动机推拉运行，带动首级导叶的转动环Q进行周向旋转，穿在首级导叶的转动环Q槽道中的关节轴承与其同步旋转，这样就带动首级导叶的转柄机构P进行同步的旋转，首级导叶也就随油动的推拉运行而进行沿自身轴心线的周向旋转运动，使得首级导叶的转角发生相应的变化。

首级导叶的调整机构中首级导叶的转动环Q则安装于高炉透平的外缸N中，首级导叶的转柄机构P安装于高炉透平的内缸M上，通过相关部套将其调整到理论位置，并将导叶固定在内缸上；将控制导叶转动的转柄安装于导叶端部处(非叶片端)，并将其与导叶进行相应的固定，使其能带动导叶自由的旋转而不发生任何松动，同时将关节轴承安装于导叶转柄的另一端，使关节轴承固定在设计确定的位置处(有效静叶柄尺寸A)，当导叶转柄带动静叶旋转α角时，关节轴承中心位置移动的水平距离则为B(见公式一)，距离B的移动则需要首级导叶的转动环Q转过的角度β(见公式二)而产生(公式二中的C值是关节轴承中心定位位置至机组中心线尺寸)，首级导叶的转动环Q转柄的尺寸L(见公式三，此位置是与油动机活塞杆连接处。)由结构设计时确定，则油动机最终带动导叶转α角度时的行程为H(见公式四)。

B＝A×sinα 公式一

因此，通过本首级导叶的调整机构可精确的控制首级导叶旋转的角度。

附图说明

图1为高炉煤气透平的纵剖面图；图2为高炉煤气透平系统图；图3为高炉煤气透平首级导叶的调整机构；图4为转柄机构P和连接件的结构示意图；图5是图4的B向视图；图6是转柄机构P和连接件的原理示意图；图7是图6在A处的向视图；图8是转动环Q的整体结构示意图；图9是图8在A-A处的剖视图；图10是图8在B-B处的剖视图；图11是图8在C-C处的剖视图；图12是图8在D-D处的剖视图；图13是本发明的调整关系图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图2-图13说明本实施方式，本实施方式的一种高炉煤气透平首级导叶的调整机构，它包括转柄机构P、转动环Q和连接件，转动环Q安装在转柄机构P上方并通过连接件连接；转柄机构P包括转柄3、套筒13、第一调整垫片7、第一挡圈5和定位销8，首级导叶穿过套筒13并通过定位销8定位并由第一挡圈5锁在转柄3上，第一调整垫片7安装在套筒13的上部外侧壁，通过调整第一调整垫片7的高度调整转柄3的工作位置；转动环Q包括连接块23、上半环和下半环，上半环和下半环上下设置并通过连接块23连接，转动环Q安装在气缸的轴向槽道里；连接件包括轴1、连接筒2、关节轴承13和连接挡圈4，轴1竖直穿设在转柄3上，位于转柄3下端的轴1端部通过连接挡圈4固定，连接筒2套装在位于转柄3上部的轴1上，关节轴承13套装在轴1的上部，且关节轴承13位于连接筒2的上端并与转动环Q的上半环或下半环连接。

高炉煤气透平主要由外缸、内缸、转子、静叶、动叶、进口整装置、首级导叶调整机构、轴承箱、轴承、基架等部件及系统管道等组成。见图1所示。当高炉煤气由高炉经除尘过滤装置后，由管道送入高炉透平进气腔室，经进口整流装置将气流进行稳定后，进入透平的通流部分(首级导叶、首级动叶、第二级导叶、第二级动叶)做功后，由排气腔室进入排气管道，最后由管道送入煤气的回收容器中(或煤气的用户)，本发明由于高炉透平工作条件较为恶劣，本发明中的一些部件都具有自润滑的功能，不用定期进行高炉透平的停机检修润滑，使机组工作时间大为增加。

具体实施方式二：结合图5说明本实施方式，本实施方式的转柄3为一侧带有开口的弹性转柄。如此设置，便于转柄的拆装。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图5说明本实施方式，本实施方式的转柄3的开口侧通过螺栓可拆卸连接,使用时通过常规的螺栓、螺母和垫圈进行连接即可。如此设置，便于将转柄牢固的夹紧，其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图8说明本实施方式，本实施方式的转动环Q还包括多组轴向限制组件，多组轴向限制组件呈环形阵列安装在上半环和下半环围合的圆环上。如此设置，连接方便，便于与外缸对接。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图10说明本实施方式，本实施方式的每组轴向限制组件均包括万向轴承14、轴向限制螺钉15和轴向限定调整垫片16，万向轴承14通过轴向限制螺钉15和轴向限定调整垫片16安装在上半环和下半环的轴向方向上的两个侧面上，万向轴承14与其配合的外缸之间可滑动连接。如此设置，便于防止转动环在轴向方向转动。其它组成和连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图8说明本实施方式，本实施方式的转动环Q还包括多组径向限制组件，多组径向限制组件呈环形阵列安装在上半环和下半环围合的圆环上。如此设置，对转动环的径向运动进行限制，保证转动精度。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图9说明本实施方式，本实施方式的每组径向限制组件包括滚轮18、辅助衬套19、径向限制调整垫片20、芯轴21和两个偏心衬套17，上半环或下半环上靠近外圆周处开设‘十’字形凹槽，两个偏心衬套17分别安装在‘十’字形凹槽的水平槽内，辅助衬套19套装在两个偏心衬套17之间，滚轮18套装在辅助衬套19上，且滚轮18位于‘十’字形凹槽的竖直槽内并与外缸滑动配合，辅助衬套19与两个偏心衬套17之间均设有径向限制调整垫片20，芯轴21穿设在辅助衬套19和两个偏心衬套17上。如此设置，限制转动环的径向运动。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

具体实施方式八：结合图8说明本实施方式，本实施方式的每组径向限制组件与每组轴向限制组件相互交错排布。如此设置，便于对转动环的轴向和径向进行限制，保证转动精度。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。

具体实施方式九：结合图12说明本实施方式，本实施方式的转动环Q还包括两个转动环搭板24，上半环和下半环的水平中分面外侧各安装有一个转动环搭板24，每个转动环搭板24通过一个组对中连接件与油动机L连接。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七或八相同。

具体实施方式十：如图12所示，本实施方式的每组对中连接件均包括对中圆柱销25、衬套26、左调整环27、右调整环28、对中螺钉29、对中螺栓30、对中垫圈31和钢丝32，转动环搭板24上开设有‘U’形槽，对中圆柱销25穿设在‘U’形槽内，衬套26套装在对中圆柱销25上，左调整环27和右调整环28分别卡夹在‘U’形槽的内侧壁与衬套26的侧端面之间，且左调整环27和右调整环28通过对中螺钉29连接，转动环搭板24与油动机之间通过对中螺栓30、对中垫圈31和钢丝32固定。便于实现转动环搭板24与油动机L的连接与固定。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、八或九相同。

首级导叶的调整机构中的首级导叶转柄机构P和首级导叶的转动环Q的工作原理如下：

关节轴承12穿在轴1上，并由连接筒2调整其到转柄3的工作位置，连接挡圈4将轴1固定往，防止轴1发生窜动，套筒13通过调整第一调整垫片7，使其将转柄3固定到设计位置，首级导叶穿过套筒13由定位销8将其定位住，通过调整第二调整垫片6使首级导叶末端由第一挡圈5锁住，转柄3由把紧件螺栓、垫圈、螺母将首级导叶转柄牢固的夹紧，防止首级导叶与转柄3发生滑动运动。这样通过转动转柄3即可带动首级导叶旋转。

转动环Q由上下半两部分组成，上下两件连接在一起，成为一个整环；转动环Q装在气缸的周向槽道里，为防止其轴向的串动，由万向轴承14(带自润滑功能)、轴向限制螺钉15和轴向限定调整垫片16将其轴向限制住，并通过轴向限定调整垫片16调整其与气缸间的轴向间隙值，防止其在槽道内卡死不能转动；为防止转动环Q在气缸槽道内径向串动，通过偏心衬套17、滚轮18、辅助衬套19、径向限制调整垫片20和芯轴21将其径向限制住，并通过径向限制调整垫片20调整滚轮18在槽道中的位置；在转动环Q两则近水平中分面处由转动环搭板24与油动机联接，通过销栓22、对中圆柱销25、衬套26、左调整环27、右调整环28和对中螺钉29将转动环搭板24与转动环Q连接在一起，其中左调整环27和右调整环28用来调整转动环搭板24的轴向位置，以便与油动机拉杆对中联接。将油动机拉杆联接好后用对中螺栓30、对中垫圈31和钢丝32进行固定。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明的，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其他变化，以及应用到本发明未提及的领域中，当然，这些依据本发明精神所做的变化都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种高炉煤气透平首级导叶的调整机构，其特征在于：它包括转柄机构(P)、转动环(Q)和连接件，转动环(Q)安装在转柄机构(P)上方并通过连接件连接；

转柄机构(P)包括转柄(3)、套筒(13)、第一调整垫片(7)、第一挡圈(5)和定位销(8)，首级导叶穿过套筒(13)并通过定位销(8)定位并由第一挡圈(5)锁在转柄(3)上，第一调整垫片(7)安装在套筒(13)的上部外侧壁，通过调整第一调整垫片(7)的高度调整转柄(3)的工作位置；

转动环(Q)包括连接块(23)、上半环和下半环，上半环和下半环上下设置并通过连接块(23)连接，转动环(Q)安装在气缸的轴向槽道里；

连接件包括轴(1)、连接筒(2)、关节轴承和连接挡圈(4)，轴(1)竖直穿设在转柄(3)上，位于转柄(3)下端的轴(1)端部通过连接挡圈(4)固定，连接筒(2)套装在位于转柄(3)上部的轴(1)上，关节轴承套装在轴(1)的上部，且关节轴承位于连接筒(2)的上端并与转动环(Q)的上半环或下半环连接。

2.根据权利要求1所述一种高炉煤气透平首级导叶的调整机构，其特征在于：转柄(3)为一侧带有开口的弹性转柄。

3.根据权利要求2所述一种高炉煤气透平首级导叶的调整机构，其特征在于：转柄(3)的开口侧通过螺栓可拆卸连接。

4.根据权利要求1或3所述一种高炉煤气透平首级导叶的调整机构，其特征在于：转动环(Q)还包括多组轴向限制组件，多组轴向限制组件呈环形阵列安装在上半环和下半环围合的圆环上。

5.根据权利要求4所述一种高炉煤气透平首级导叶的调整机构，其特征在于：每组轴向限制组件均包括万向轴承(14)、轴向限制螺钉(15)和轴向限定调整垫片(16)，万向轴承(14)通过轴向限制螺钉(15)和轴向限定调整垫片(16)安装在上半环和下半环的轴向方向上的两个侧面上，万向轴承(14)与其配合的外缸之间可滑动连接。

6.根据权利要求5所述一种高炉煤气透平首级导叶的调整机构，其特征在于：转动环(Q)还包括多组径向限制组件，多组径向限制组件呈环形阵列安装在上半环和下半环围合的圆环上。

7.根据权利要求6所述一种高炉煤气透平首级导叶的调整机构，其特征在于：每组径向限制组件包括滚轮(18)、辅助衬套(19)、径向限制调整垫片(20)、芯轴(21)和两个偏心衬套(17)，上半环或下半环上靠近外圆周处开设‘十’字形凹槽，两个偏心衬套(17)分别安装在‘十’字形凹槽的水平槽内，辅助衬套(19)套装在两个偏心衬套(17)之间，滚轮(18)套装在辅助衬套(19)上，且滚轮(18)位于‘十’字形凹槽的竖直槽内并与外缸滑动配合，辅助衬套(19)与两个偏心衬套(17)之间均设有径向限制调整垫片(20)，芯轴(21)穿设在辅助衬套(19)和两个偏心衬套(17)上。

8.根据权利要求7所述一种高炉煤气透平首级导叶的调整机构，其特征在于：每组径向限制组件与每组轴向限制组件相互交错排布。

9.根据权利要求1或8所述一种高炉煤气透平首级导叶的调整机构，其特征在于：转动环(Q)还包括两个转动环搭板(24)，上半环和下半环的水平中分面外侧各安装有一个转动环搭板(24)，两个转动环搭板(24)通过两组对中连接件与油动机连接。

10.根据权利要求9所述一种高炉煤气透平首级导叶的调整机构，其特征在于：每组对中连接件均包括对中圆柱销(25)、衬套(26)、左调整环(27)、右调整环(28)、对中螺钉(29)、对中螺栓(30)、对中垫圈(31)和钢丝(32)，转动环搭板(24)上开设有‘U’形槽，对中圆柱销(25)穿设在‘U’形槽内，衬套(26)套装在对中圆柱销(25)上，左调整环(27)和右调整环(28)分别卡夹在‘U’形槽的内侧壁与衬套(26)的侧端面之间，且左调整环(27)和右调整环(28)通过对中螺钉(29)连接，转动环搭板(24)与油动机之间通过对中螺栓(30)、对中垫圈(31)和钢丝(32)固定。