CN107270717B - 一种电炉炉门机械结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电炉炉门机械结构，设置在用于核材料制造加工的电炉的炉门上，将传送核材料的密封箱室与炉门连接，炉门垂直于地面，包括密封笼罩设置在炉门上、设有与炉门的位置相对应的物料出入口的壳体，设置在壳体上、位于炉门上方、平行于炉门的气缸，连接在气缸的推杆一端的施力座，与施力座相连的门板，门板能够随推杆的上升下降而完成对炉门的密封关闭和开启，推杆、施力座、门板均位于壳体内，密封箱室与物料出入口密封连接。该机械结构具有体积小、炉门开启关闭快捷的优点，避免了炉内放射性物质的泄漏，减轻了工作人员吸收的辐射剂量。

Description

一种电炉炉门机械结构

技术领域

本发明属于核材料加工设备领域，具体涉及一种电炉炉门机械结构。

背景技术

在核材料的制造加工行业中，电炉设备一般用于对物料进行干燥、煅烧等，为了满足工艺要求，电炉在进行升温加热过程中，炉胆内需要持续通入工艺气体，以便维持炉胆内稳定的气氛。对于炉门机构提出的要求是：可靠的气体密封，升和降操作方便(电炉炉门需要提升，以便执行进出料操作)，整个机构需要在封闭空间内(对核材料的操作一般在密封空间内进行)，依靠机械机构进行开门和密封操作(炉门必须实现可靠气密，防止炉胆内过程气体外泄到密封箱室内)，由于被密封的对象温度较高，实现可靠密封一直是困扰此类电炉设备制作的一个难题，一般工业电炉的炉门机构也不能实现核材料加工电炉炉门所需实现的另外特殊要求。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种电炉炉门结构。该装置能够满足操作人员防护要求，实现电炉炉门的机械提升及炉门关闭后保证可靠密封，所有机构部件被包容在封闭空间内，防止任何沾染了核材料的内部部件与工作人员接触。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种电炉炉门机械结构，设置在用于核材料制造加工的电炉的炉门上，将传送所述核材料的密封箱室与所述炉门连接，所述炉门垂直于地面，其中，包括密封笼罩设置在所述炉门上、设有与所述炉门的位置相对应的物料出入口的壳体，设置在所述壳体上、位于所述炉门上方、平行于所述炉门的气缸，连接在所述气缸的推杆一端的施力座，与所述施力座相连的门板，所述门板能够随所述推杆的上升下降而完成对所述炉门的密封关闭和开启，所述推杆、施力座、门板均位于所述壳体内，所述密封箱室与所述物料出入口密封连接。

进一步，所述壳体上设有止挡笋，所述门板上设有与所述止挡笋相对应的止挡板，当所述门板下降至所述止挡板、止挡笋相接触时，所述门板被所述止挡笋拦住，不再下降，且所述门板停止的位置与所述炉门的位置一致。

进一步，所述门板通过连杆与所述施力座相连，所述门板向下运动关闭所述炉门时，当所述施力座向下运动到所述门板被所述止挡笋拦住后，所述连杆随所述施力座继续下降并向上转动，从而将所述门板向所述炉门方向顶紧，使得所述炉门被所述门板关闭；当开启所述炉门时，所述施力座向上运动，所述连杆随所述施力座向上运动而向下转动，从而不再将所述门板向所述炉门方向顶紧，使得所述门板、炉门相互脱离。

进一步，所述炉门边沿密封设置炉门法兰，所述壳体通过所述炉门法兰设置在所述炉门上，所述门板边沿设有密封圈，当所述门板关闭所述炉门时，所述密封圈被压紧在所述炉门边沿的所述炉门法兰上，实现所述门板、炉门之间的密封。

进一步，当所述门板被顶紧于所述炉门上时，通过所述推杆、连杆产生的力持续施加在所述密封圈上，保证所述密封圈得到所需的压力，平衡所述炉门内气体压力，所述压力在所述炉门关闭期间持续保持，实现所述门板和所述炉门之间的可靠密封。

更进一步，在所述炉门法兰不与所述门板接触的一侧设有外水冷套，在所述门板不与所述炉门法兰接触的一侧的边沿设有内水冷套，所述外水冷套、内水冷套与所述密封圈的位置相对应，当所述炉门被所述门板关闭时，所述密封圈位于所述外水冷套、内水冷套之间，所述外水冷套、内水冷套能够对所述密封圈进行冷却。

进一步，在所述壳体上还设置有锁止机构，所述锁止机构用于所述炉门被所述门板关闭时锁紧所述门板，防止所述门板从所述炉门上脱开。

更进一步，所述门板上靠近所述出入口一侧设置有保温结构，当所述门板封闭所述炉门时，所述保温结构能够防止所述炉门内的热量进入所述壳体中。

进一步，所述壳体内还设有直线运动机构，所述施力座能够在所述直线运动机构的引导下在所述壳体内做上下直线运动。

更进一步，所述直线运动机构采用球体与面接触、圆柱与面接触的运动副。

本发明的有益效果有以下几点：

1.通过气缸1与门板6的连接，实现了门板的上下提升，使得炉门的开启关闭非常快捷，外形紧凑，占用空间小，对安装空间要求低，不显著增加电炉送/取料结构的设计行程；本发明将直线运动机构17、连杆5巧妙集成，并充分减少各个机构沿炉胆12轴向的尺寸，整体的轴向尺寸仅相当于门板6的厚度+保温结构10的厚度+施力座4的厚度+机构间隙的尺寸开销；核材料制造加工的电炉所在的厂房空间十分有限，因此本发明能够减少占用宝贵的厂房空间；

2.通过将门板6通过连杆5与施力座4相连，以及在门板6上设置止挡板7、在壳体2上设置止挡笋8，使得门板6能够停在炉门13的位置上，并且能够将气缸1竖直向下的推力转变为水平方向的推力，将门板6压紧在炉门13上，实现对炉门13的关闭；本发明的另外巧妙之处是将连杆5设计为增力机构，合理选取压力角，使气缸1的一份出力，可以增益为门板6的3倍左右压紧力，是为增力机构，保证密封圈11被充分压缩。又在增力倍数方面有所取舍，未选取过大(5倍左右)的增力系数，降低了对机械加工精度的要求，又不过分对壳体2刚度提出过高要求。同时所有运动副均为球体与面接触、圆柱与面接触运动副，避免采用面面接触滑动运动副，极大减少了摩擦力开销，使机构运动可靠，寿命较长，比较有保证。

3.通过在门板6上设置密封圈11，实现了对门板6和炉门13之间的密封，保证了电炉内部的工艺气氛的稳定，也避免了炉内放射性物质的泄漏，减轻了工作人员吸收的辐射剂量；

4.通过设置外水冷套、内水冷套实现了对密封圈11的冷却，保证了密封圈11在炉门13上的材料温度保持在材料的劣化温度以下，保证了密封圈11的寿命和密封性；

5.通过设置锁止机构14，能够防止门板6对炉门13进行密封关闭时不会因为气缸1失压、人为误操作炉门提升等情况下炉门被错误开启而发生严重事故；

6.通过在炉门法兰18上设置壳体2，以及各个运行部件都位于壳体2内，能够防止任何沾染了核材料的内部部件与工作人员接触；

7.检修维护工作量小，自动化程度高，显著减轻了劳动强度。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中所述一种电炉炉门机械结构的结构图；

图2是本发明具体实施方式中所述一种电炉炉门机械结构的俯视图；

图3是本发明具体实施方式中所述一种电炉炉门机械结构处于提升状态时的示意图；连杆(沿顺时针方向)向下摆动一定角度后，门板脱离炉门，并靠近施力座且被施力座停止住，门板和施力座同步向上运动；

图4是本发明具体实施方式中所述一种电炉炉门机械结构处于完全打开状态的示意图；气缸提升至上停止位置，炉门完全打开；

图5是本发明具体实施方式中所述一种电炉炉门机械结构处于检修状态的示意图；打开壳体上方的检修门，可以完成更换密封圈、检查水冷管道、为连杆的轴承注油等操作；

图中：1-气缸，2-壳体，3-推杆，4-施力座，5-连杆，6-门板，7-止挡板，8-止挡笋，9-物料出入口，10-保温结构，11-密封圈，12-炉胆，13-炉门，14-锁止机构，15-外水冷套，16-内水冷套，17-直线运动机构，18-炉门法兰，19-密封箱室。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

如图1、图2所示，一种电炉炉门机械结构，设置在用于核材料制造加工的电炉的炉门13上，通过该电炉炉门机械结构将密封箱室19与炉门13连接(密封箱室19用于向炉门13内传送核材料、以及从炉门13内出料)，炉门13垂直于地面，用于对电炉的炉门13进行快速的开启和关闭，并保证炉门13关闭后的密封性。电炉炉门机械结构包括气缸1、壳体2、施力座4、连杆5、门板6、锁止机构14、炉门法兰18等部件。

其中，炉门法兰18设置在炉门13的边沿(炉门13与炉门法兰18之间为密封连接)。壳体2通过炉门法兰18笼罩设置在炉门13上，壳体2与炉门法兰18之间为密封连接。壳体2上设有与炉门13的位置相对应的物料出入口9。气缸1设置在壳体2上(气缸1在壳体2的外部)、位于炉门13上方、平行于炉门13，气缸1的推杆3位于壳体2的内部。施力座4连接在推杆3一端(远离气缸1的一端)，门板6与施力座4相连，门板6能够随推杆3的上升下降而完成对炉门13的密封关闭和开启，推杆3、施力座4、门板6均位于壳体2内。密封箱室19与物料出入口9密封连接。炉门13本身具有壳体2保证自身密封，密封箱室19为气密箱室，炉门13与密封箱室19连接后形成气氛相通的密封空间，从而保证核材料进出炉门13时不会发生泄漏。

壳体2上固定设有止挡笋8，门板6上设有与止挡笋8相对应的止挡板7，当门板6下降至止挡板7、止挡笋8相接触时，门板6被止挡笋8拦住，不再下降，且门板6停止的位置与炉门13的位置一致。

门板6通过连杆5与施力座4相连(连杆5为4个，均匀设置在门板6的两侧)，当施力座4向下运动到门板6被止挡笋8拦住时，连杆5随施力座4继续下降并向上转动，从而将门板6向炉门13方向顶紧(水平方向顶紧)，使得炉门13被门板6关闭；图1所示状态为炉门13关闭并保持密封状态。门板6在止挡板7、止挡笋8作用下，保持在图示所示意位置，通过4个连杆5传递的横向力保持门板6(上的密封圈11)的压紧状态；

如图3、图4所示，当门板6向上运动开启炉门13时(气缸1向上提升)，施力座4向上运动，连杆5随施力座4向上运动而向下转动，从而不再将门板6向炉门13方向顶紧，在门板6自身的重力作用下使得门板6、炉门13相互脱离。

门板6边沿设有密封圈11，当门板6关闭炉门13时，密封圈11被压紧在炉门13边沿的炉门法兰18上，实现门板6、炉门13之间的密封。当门板6被顶紧于炉门13上时，通过推杆3、连杆5所产生的力持续施加在密封圈11上，保证密封圈11得到所需的压力，平衡炉门13内气体压力(来自炉胆12的气体压力)，并且(推杆3、连杆5产生)的压力在炉门13关闭期间持续保持，实现门板6和炉门13之间的可靠密封。

在炉门法兰18不与门板6接触的一侧设有外水冷套15，在门板6不与炉门法兰18接触的一侧的边沿设有内水冷套16，外水冷套15、内水冷套16与密封圈11的位置相对应，当炉门13被门板6关闭时，密封圈11位于外水冷套15、内水冷套16之间，外水冷套15、内水冷套16能够对密封圈11进行冷却。

锁止机构14用于炉门13被门板6关闭时锁紧门板6，防止门板6从炉门13上脱开。例如防止炉胆12内部压力波动或偶然气源泄压导致炉门13被顶开或压紧力减小而导致密封失效。锁止机构14是通过手柄控制的手动凸轮，炉门13需要开启时，首先使手动凸轮位于松开位，然后操纵气缸1提升门板6；炉门13关闭时，先操纵气缸1下压门板6，然后使手动凸轮位于锁止位。

如图1所示，门板6上设置有保温结构10，具体是设置在门板6上靠近出入口9一侧，当门板6封闭炉门13时，保温结构10能够防止炉门13内的热量经门板6进入壳体2中。如图1所示，整个炉门的右侧为高温区，左侧为常温区，保温结构10的作用是防止右侧的高温透过门板6传输到施力座4及壳体2内腔。

壳体2内还设有直线运动机构17，施力座4安装在直线运动机构17上，施力座4能够在直线运动机构17的引导下在壳体2内做上下直线运动(仅可以上下运动)，并在气缸1的压紧下和连杆5的反力作用下，保持上下位置。整个机构处于静力平衡状态。直线运动机构17全部采用球体与面接触、圆柱与面接触的运动副。

本发明所提供的电炉炉门机械结构能够直接应用在设计温度小于400度的电炉上。另外，还可以在密封圈11的位置增加迷宫密封，进一步防止电炉内的高温辐射直接作用于密封圈11。增加迷宫密封后，可以防止热辐射对密封圈11的直接加热，修改相关结构尺寸后可以应用在设计温度为900度的电炉上。

本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (9)

1.一种电炉炉门机械结构，设置在用于核材料制造加工的电炉的炉门(13)上，将传送所述核材料的密封箱室(19)与所述炉门(13)连接，所述炉门(13)垂直于地面，其特征是：包括密封笼罩设置在所述炉门(13)上、设有与所述炉门(13)的位置相对应的物料出入口(9)的壳体(2)，设置在所述壳体(2)上、位于所述炉门(13)上方、平行于所述炉门(13)的气缸(1)，连接在所述气缸(1)的推杆(3)一端的施力座(4)，与所述施力座(4)相连的门板(6)，所述门板(6)能够随所述推杆(3)的上升下降而完成对所述炉门(13)的密封关闭和开启，所述推杆(3)、施力座(4)、门板(6)均位于所述壳体(2)内，所述密封箱室(19)与所述物料出入口(9)密封连接；所述壳体(2)上设有止挡笋(8)，所述门板(6)上设有与所述止挡笋(8)相对应的止挡板(7)，当所述门板(6)下降至所述止挡板(7)、止挡笋(8)相接触时，所述门板(6)被所述止挡笋(8)拦住，不再下降，且所述门板(6)停止的位置与所述炉门(13)的位置一致。

2.如权利要求1所述的电炉炉门机械结构，其特征是：所述门板(6)通过连杆(5)与所述施力座(4)相连，所述门板(6)向下运动关闭所述炉门(13)时，当所述施力座(4)向下运动到所述门板(6)被所述止挡笋(8)拦住后，所述连杆(5)随所述施力座(4)继续下降并向上转动，从而将所述门板(6)向所述炉门(13)方向顶紧，使得所述炉门(13)被所述门板(6)关闭；当开启所述炉门(13)时，所述施力座(4)向上运动，所述连杆(5)随所述施力座(4)向上运动而向下转动，从而不再将所述门板(6)向所述炉门(13)方向顶紧，使得所述门板(6)、炉门(13)相互脱离。

3.如权利要求2所述的电炉炉门机械结构，其特征是：所述炉门(13)边沿密封设置炉门法兰(18)，所述壳体(2)通过所述炉门法兰(18)设置在所述炉门(13)上，所述门板(6)边沿设有密封圈(11)，当所述门板(6)关闭所述炉门(13)时，所述密封圈(11)被压紧在所述炉门(13)边沿的所述炉门法兰(18)上，实现所述门板(6)、炉门(13)之间的密封。

4.如权利要求3所述的电炉炉门机械结构，其特征是：当所述门板(6)被顶紧于所述炉门(13)上时，通过所述推杆(3)、连杆(5)产生的力持续施加在所述密封圈(11)上，保证所述密封圈(11)得到所需的压力，平衡所述炉门(13)内气体压力，所述压力在所述炉门(13)关闭期间持续保持，实现所述门板(6)和所述炉门(13)之间的可靠密封。

5.如权利要求3所述的电炉炉门机械结构，其特征是：在所述炉门法兰(18)不与所述门板(6)接触的一侧设有外水冷套(15)，在所述门板(6)不与所述炉门法兰(18)接触的一侧的边沿设有内水冷套(16)，所述外水冷套(15)、内水冷套(16)与所述密封圈(11)的位置相对应，当所述炉门(13)被所述门板(6)关闭时，所述密封圈(11)位于所述外水冷套(15)、内水冷套(16)之间，所述外水冷套(15)、内水冷套(16)能够对所述密封圈(11)进行冷却。

6.如权利要求1所述的电炉炉门机械结构，其特征是：在所述壳体(2)上还设置有锁止机构(14)，所述锁止机构(14)用于所述炉门(13)被所述门板(6)关闭时锁紧所述门板(6)，防止所述门板(6)从所述炉门(13)上脱开。

7.如权利要求1所述的电炉炉门机械结构，其特征是：所述门板(6)上靠近所述出入口(9)一侧设置有保温结构(10)，当所述门板(6)封闭所述炉门(13)时，所述保温结构(10)能够防止所述炉门(13)内的热量进入所述壳体(2)中。

8.如权利要求1所述的电炉炉门机械结构，其特征是：所述壳体(2)内还设有直线运动机构(17)，所述施力座(4)能够在所述直线运动机构(17)的引导下在所述壳体(2)内做上下直线运动。

9.如权利要求8所述的电炉炉门机械结构，其特征是：所述直线运动机构(17)采用球体与面接触、圆柱与面接触的运动副。