CN109095412B - 一种用于高温融体的拉线式自动升降装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于高温融体的拉线式自动升降装置，属于高温熔体测量领域，包括拉线式自动升降机构和探杆；所述拉线式自动升降机构包括机箱；所述机箱的上侧板上设置有收线器，所述收线器连接有高温线；所述机箱的右侧板外设置有驱动轮，所述驱动轮同轴设置有位置编码器和驱动装置；所述机箱的基板底部设置有导向刮渣筒，所述探杆的下部设置在所述导向刮渣筒内，所述探杆的上部设置有带槽吊耳，所述探杆的顶部与所述高温线连接；所述带槽吊耳一方面通过缓冲弹簧、上钢丝绳和第一常温滑轮与所述驱动轮的上部连接，另一方面通过下钢丝绳、高温滑轮和第二常温滑轮与所述驱动轮的下部连接。本发明解决了现有机构不适用高温熔体探杆升降的问题。

Description

一种用于高温融体的拉线式自动升降装置

技术领域

本发明涉及高温熔体测量领域，尤其是涉及一种可重复浸入高温融体内进行参数测量的拉线式自动升降装置。

背景技术

在铝电解槽、铜熔池等冶炼反应器中，定期地在高温融体中插入探杆以测量温度、液位、成份等工艺数据，对掌握物料平衡及热平衡、保证冶炼质量、节能、减排具有重要意义。

目前上述行业的探杆插拔普遍由人工实施。例如，对铝电解槽液面、电解槽温度、铜熔池液面，都由人工日常巡回测量，逐台记录数据之后再转录到计算机管理系统。由于一个厂的铝电解槽往往达到数百台，这种巡回测量是耗时且枯燥的；对铜熔池探杆的操作更为复杂，需要人员站到熔池顶端，手持数米长的探杆从探孔内插入或拔出，费力且不安全。

冶金生产的信息化、智能化升级改造，迫切需要数据测量的自动化，以便能够增加测量频次，提高测量精度，实现数据的自动采集。作为自动测量系统的一部分，安装在现场的探杆自动升降机是保障系统长期、可靠运行的关键。

而常温下的升降机多采用活塞机构、蜗轮蜗杆结构或重块单向提升机构，但在冶炼行业将面临诸多负面因素。

其一，受融体高温腐蚀的探杆必需能够被便捷地更换。融体温度一般在1000摄氏度左右，高温矿渣又具有很强的腐蚀性，频繁进、出融体的探杆既要耐强烈的高温腐蚀，又要耐极大的温度冲击(典型值是500摄氏度/秒)。因此，探杆即使采用昂贵的高温合金材质，也必须定期更换。受更换环境的限制，升降机与探杆之间的连接机构必须是快速、便捷的。

其二，升降机的安装顶高受限。反应器顶部空间往往也是天车通道，所以顶高被严格限制。一般来说，升降机收缩状态下的长度不会小于最大行程。所以，在顶高受限的情况下，升降机必须足够长、底端位置必须足够低，否则无法提供足够的探杆行程。

其三，升降机的底端环境十分恶劣。鉴于第二条，升降机底端无法避免地遭受到融体的高温辐射，区域温度经常在500摄氏度左右，炉门开启、打壳作业时的温度还会更高，并呈现极大的不稳定性。这个区域的运动部件存在着严重的热胀冷缩，且润滑油也会迅速板结而失效。同时，注入反应器的原料矿粉还会在这个区域产生大量粉尘，容易在底端内部堆积。这两方面都将导致升降机底端的可动部件卡死，因此这里不宜采用复杂、精密的啮合面，可动部件越少、越简单越好。

其四，升降机的测控部件必须能够与本体分离而灵活布置。测量的自动化必然要求升降机行程可测、可控，这就需要光电编码、控制器件，而这类器件都无法耐受80摄氏度以上高温，即使瞬间超温也会造成永久损坏，所以驱动、测量器件应该能够与本体分离，配置在环境较好的顶端附近区域。

其五，升降机要有足够的双向力矩。当探杆下移时，能够刺透漂浮板结的矿渣；探杆上移时，能够强力刮除粘附的矿渣。

受上述因素限制，自动升降机不适合采用活塞机构、蜗轮蜗杆机构或重块单向提升机构。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的活塞机构、蜗轮蜗杆机构或重块单向提升机构并不适合用于重复浸入高温融体内进行参数测量。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于高温融体的拉线式自动升降装置，其特征在于，包括拉线式自动升降机构和探杆，所述拉线式自动升降机构与所述探杆连接；其中，

所述拉线式自动升降机构包括机箱，所述机箱包括基板、侧板和盖板，所述侧板包括上侧板、左侧板、右侧板和下侧板；

所述上侧板上设置有收线器，所述收线器连接有用于传递信号的高温线；

所述右侧板的上部从上到下依次开设有上通孔和下通孔，所述上通孔和所述下通孔对应的右侧板外设置有驱动轮，所述驱动轮同轴设置有位置编码器和驱动装置；

所述基板的底部设置有导向刮渣筒，所述探杆的下部设置在所述导向刮渣筒内，所述探杆的上部水平设置有带槽吊耳，所述探杆的顶部与所述高温线连接；

所述带槽吊耳上连接有用于将所述探杆升降的钢丝绳，所述钢丝绳包括上侧钢丝绳和下侧钢丝绳；

所述上侧钢丝绳的一端通过缓冲弹簧与所述带槽吊耳的上部连接，所述上侧钢丝绳的另一端通过第一常温滑轮并穿过所述上通孔与所述驱动轮的上部连接；

所述下侧钢丝绳的一端通过高温滑轮与所述带槽吊耳的下部连接，所述下侧钢丝绳的另一端通过第二常温滑轮并穿过所述下通孔与所述驱动轮的下部连接。

优选地，所述探杆设置在所述导向刮渣筒和由所述上侧钢丝绳及所述下侧钢丝绳约束的所述带槽吊耳之间。

优选地，所述机箱的盖板与侧板之间设置有用于预防外界灰尘进入的弹性密封面。

优选地，所述带槽吊耳为矩形方块，靠近所述探杆的一侧开设有第一矩形凹槽，并在远离所述探杆的一侧开设有用于分别与所述上侧钢丝绳和所述下侧钢丝绳连接的孔道。

优选地，所述探杆上部垂直于所述基板的两侧分别开设有相互平行的第二矩形凹槽，所述第一矩形凹槽和所述第二矩形凹槽卡插连接。

优选地，所述钢丝绳为高温、高强度钢丝绳。

优选地，所述高温滑轮为高温不锈钢材质的定滑轮。

优选地，所述驱动装置为电动马达、气动马达或液压马达。

一种安装于高温反应器上的拉线式自动升降装置，所述高温反应器包括反应的高温熔体，保温罩罩设在所述高温反应器的上方，所述拉线式自动升降装置设置在所述高温熔体的上方；

所述拉线式自动升降装置包括拉线式自动升降机构和探杆，所述拉线式自动升降机构与所述探杆连接，所述拉线式自动升降机构的顶部设置在所述保温罩顶端外侧，所述拉线式自动升降机构的底端设置在所述保温罩的中下部，并与所述探杆的顶端连接，所述探杆的底端延伸到所述高温熔体中。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明用于高温熔体参数的重复精准测量，可避免热胀冷缩、滑轮磨损、钢丝绳的变形磨损、外界灰尘等因素影响，解决了矿渣的难以破开和易黏连、探杆高温更换困难、探杆难以垂直上下移动的问题。

附图说明

图1是本发明的用于高温融体的拉线式自动升降装置整体结构示意图；

图2是本发明的用于高温融体的拉线式自动升降装置部分结构示意图；

图3是本发明的探杆和带槽吊耳结合的结构示意图；

图4是本发明的安装于高温反应器上的拉线式自动升降装置结构示意图；

图5是本发明的用于高温融体的拉线式自动升降装置的运行机理示意图。

[主要元件符号说明]

1、拉线式自动升降机构；

11、机箱；

111、基板；

1111、导向刮渣筒；

112、侧板；

1121、上通孔；

1122、下通孔；

113、盖板；

12、收线器；

13、高温线；

14、驱动轮；

15、位置编码器；

16、驱动装置；

17、带槽吊耳；

171、第一矩形凹槽；

172、孔道；

18、钢丝绳；

181、上侧钢丝绳；

1811、缓冲弹簧；

1812、第一常温滑轮；

182、下侧钢丝绳；

1821、高温滑轮；

1822、第二常温滑轮；

2、探杆；

21、第二矩形凹槽；

G、高温反应器；

R、高温熔体；

B、保护罩。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明要解决的技术问题是现有的难变形金属薄板在等温轧制过程中，堆叠板坯边缘和中心的热处理状态相差较大，单层铺放轧制效率低，生产成本高，轧制方式不合理。

如图1-2所示，为解决上述技术问题，本发明提供用于高温融体的拉线式自动升降装置，其特征在于，包括拉线式自动升降机构1和探杆2，拉线式自动升降机构1与探杆2连接；其中，

拉线式自动升降机构1包括机箱11，机箱11包括基板111、侧板112和盖板113，侧板112包括上侧板、左侧板、右侧板和下侧板；

所述上侧板上设置有收线器12，收线器12连接有用于传递信号的高温线13；

所述右侧板的上部从上到下依次开设有上通孔1121和下通孔1122，上通孔1121和下通孔1122对应的所述右侧板外设置有驱动轮14，驱动轮14同轴设置有位置编码器15和驱动装置16；

基板111的底部设置有导向刮渣筒1111，探杆2的下部设置在导向刮渣筒1111内，探杆2的上部水平设置有带槽吊耳17，探杆2的顶部与高温线13连接；

带槽吊耳17上连接有用于将所述探杆升降的钢丝绳18，钢丝绳18包括上侧钢丝绳181和下侧钢丝绳182；

上侧钢丝绳181的一端通过缓冲弹簧1811与带槽吊耳17的上部连接，上侧钢丝绳181的另一端通过第一常温滑轮1812并穿过上通孔1121与驱动轮14的上部连接；

下侧钢丝绳182的一端通过高温滑轮1821与带槽吊耳17的下部连接，下侧钢丝绳182的另一端通过第二常温滑轮1822并穿过下通孔1122与驱动轮14的下部连接。

探杆2设置在导向刮渣筒1111和由上侧钢丝绳181及下侧钢丝绳182约束的带槽吊耳17之间。

机箱11的盖板113与侧板112之间设置有用于预防外界灰尘进入的弹性密封面。

如图3所示，带槽吊耳17为矩形方块，靠近探杆2的一侧开设有第一矩形凹槽171，并在远离探杆2的一侧开设有分别与上侧钢丝绳181和下侧钢丝绳182连接的孔道172；探杆2上部垂直于基板111的两侧分别开设有相互平行的第二矩形凹槽21，第一矩形凹槽171和第二矩形凹槽21卡插连接。

钢丝绳18为高温、高强度钢丝绳。

高温滑轮1821为高温不锈钢材质的定滑轮。

驱动装置16为电动马达、气动马达或液压马达。

如图4所示，一种安装于高温反应器上的拉线式自动升降装置，高温反应器G包括反应的高温熔体R，保温罩B罩设在高温反应器G的上方，所述拉线式自动升降装置设置在高温熔体R的上方；

所述拉线式自动升降装置包括拉线式自动升降机构1和探杆2，拉线式自动升降机构1与探杆2连接，拉线式自动升降机构1的顶部设置在保温罩B顶端外侧，拉线式自动升降机构1的底端设置在保温罩B的中下部，并与探杆2的顶端连接，探杆2的底端延伸到高温熔体R中。

所述用于高温融体的拉线式自动升降装置的运行机理如图5所示：

首先是探杆2下降：

驱动装置16驱动驱动轮14逆时针转动，下侧钢丝绳182收紧，经由第二常温滑轮1822、高温滑轮1821向下拉动带槽吊耳17，卡插在带槽吊耳17上的探杆2沿着导向刮渣筒1111垂直向下运动；同时，上侧钢丝绳181等量放松，不仅不妨碍探杆2下移，还起到探杆2顶端的导向作用；受热胀冷缩、滑轮磨损等因素影响，可能出现上侧钢丝绳181释放量、下侧钢丝绳182收紧量不严格相等的问题，为避免阻碍探杆2移动，在带槽吊耳17附近设置了缓冲弹簧1811，起到协调上侧钢丝绳181和下侧钢丝绳182长度的作用；

探杆2的下移行程由以下公式1计算得出：

h＝k n (1)

式1中，h是探杆下移的行程；k是与驱动轮直径有关的常数；n是位置编码器11的脉冲数。

探杆2的向下推力由以下公式2计算得出：

f＝m/c (2)

式2中，f是探杆向下的推力，用于拨开漂浮的矿渣；m是驱动轮的力矩；c是与驱动轮直径有关的常数。

其次是探杆2提升：

完成探杆2测量后，驱动装置16驱动驱动轮14顺时针转动。收紧的上侧钢丝绳181经第一常温滑轮1812、缓冲弹簧1811、带槽吊耳17的将探杆2向上拉起，从外观看是探头收缩。同时，探杆2的底端粘连的矿渣将被导向刮渣筒1111锋利的下边缘所清除，以备下次测量使用。

探杆向上的行程及刮渣力的表达式分别同探杆2的下移行程公式1和向下推力公式2。

再次是探杆2的高温更换：

当探杆2消耗到一定程度后，就需要更换新的探杆2。考虑到本机构位于高温融体R上方，必需方便快捷操作以缩短更换时间，避免人员灼伤。

首先控制驱动装置16驱动驱动轮14将探杆2收缩到最高位置。然后拉开盖板113，利用夹钳将探杆2从带槽吊耳17的侧槽中取出，高温线13同时被拉长。最后拔掉探杆2顶端的高温线13接头，即可完全取出旧探杆2。

安装新探杆的次序与上述拆除过程恰好相反。

综上可见，本发明用于高温熔体参数的重复精准测量，可避免热胀冷缩、滑轮磨损、钢丝绳的变形磨损、外界灰尘等因素影响，解决了矿渣的难以破开和易黏连、探杆高温更换困难、探杆难以垂直上下移动的问题。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于高温融体的拉线式自动升降装置，其特征在于，包括拉线式自动升降机构和探杆，所述拉线式自动升降机构与所述探杆连接；其中，

所述拉线式自动升降机构包括机箱，所述机箱包括基板、侧板和盖板，所述侧板包括上侧板、左侧板、右侧板和下侧板；

所述上侧板上设置有收线器，所述收线器连接有用于传递信号的高温线；

所述右侧板的上部从上到下依次开设有上通孔和下通孔，所述上通孔和所述下通孔对应的右侧板外设置有驱动轮，所述驱动轮同轴设置有位置编码器和驱动装置；

所述基板的底部设置有导向刮渣筒，所述探杆的下部设置在所述导向刮渣筒内，所述探杆的上部水平设置有带槽吊耳，所述探杆的顶部与所述高温线连接；

所述带槽吊耳上连接有用于将所述探杆升降的钢丝绳，所述钢丝绳包括上侧钢丝绳和下侧钢丝绳；

所述上侧钢丝绳的一端通过缓冲弹簧与所述带槽吊耳的上部连接，所述上侧钢丝绳的另一端通过第一常温滑轮并穿过所述上通孔与所述驱动轮连接；

所述下侧钢丝绳的一端通过高温滑轮与所述带槽吊耳的下部连接，所述下侧钢丝绳的另一端通过第二常温滑轮并穿过所述下通孔与所述驱动轮连接；

所述探杆设置在所述导向刮渣筒和由所述上侧钢丝绳及所述下侧钢丝绳约束的所述带槽吊耳之间；

所述机箱的盖板与侧板之间设置有用于预防外界灰尘进入的弹性密封面。

2.根据权利要求1所述用于高温融体的拉线式自动升降装置，其特征在于，所述带槽吊耳为矩形方块，靠近所述探杆的一侧开设有第一矩形凹槽，并在远离所述探杆的一侧开设有用于分别与所述上侧钢丝绳和所述下侧钢丝绳连接的孔道。

3.根据权利要求2所述用于高温融体的拉线式自动升降装置，其特征在于，所述探杆上部垂直于所述基板的两侧分别开设有相互平行的第二矩形凹槽，所述第一矩形凹槽和所述第二矩形凹槽卡插连接。

4.根据权利要求1所述用于高温融体的拉线式自动升降装置，其特征在于，所述钢丝绳为高温、高强度钢丝绳。

5.根据权利要求1所述用于高温融体的拉线式自动升降装置，其特征在于，所述高温滑轮为高温不锈钢材质的定滑轮。

6.根据权利要求1所述用于高温融体的拉线式自动升降装置，其特征在于，所述驱动装置为电动马达、气动马达或液压马达。

7.一种安装于高温反应器上的如权利要求1-6任一所述的拉线式自动升降装置，所述高温反应器包括反应的高温熔体，保温罩罩设在所述高温反应器的上方，所述拉线式自动升降装置设置在所述高温熔体的上方；

所述拉线式自动升降装置包括拉线式自动升降机构和探杆，所述拉线式自动升降机构与所述探杆连接，所述拉线式自动升降机构的顶部设置在所述保温罩顶端外侧，所述拉线式自动升降机构的底端设置在所述保温罩的中下部，并与所述探杆的顶端连接，所述探杆的底端延伸到所述高温熔体中。

Images