CN111486710B - 一种能够精确控制破拆深度的回转窑残余耐火砖破拆装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种能够精确控制破拆深度的回转窑残余耐火砖破拆装置及方法，属于破拆装备技术领域。该装置包括机架系统、破拆系统及控制系统；该装置通过主轴电机带动钻头旋转，同时手持把手作进给运动，当钻头穿过残余耐火砖触及回转窑钢制的窑体，控制系统中电路形成闭合回路，报警灯闪烁报警，两端产生电压带动控制器工作，使主轴电机的电路方向接通反转，钻头在外力带动下缓慢退出。本发明通过弱电系统精确控制钻头进给量，防止钻头在破拆过程中损伤到钢制的窑体，有效地保护了回转窑窑体在维修过程中不被钻头损伤，极大地延长窑体的使用寿命。

Description

一种能够精确控制破拆深度的回转窑残余耐火砖破拆装置及 方法

技术领域：

本发明属于破拆装备技术领域，具体涉及一种能够精确控制破拆深度的回转窑残余耐火砖破拆装置及方法。本发明通过弱电的电路来控制驱动反转来控制残余耐火砖破拆深度，防止破拆工具伤及钢制窑体，以保护昂贵窑体。

背景技术：

在水泥等材料熟料煅烧过程中，物料温度高达1100℃，窑内气体温度比物料温度还要高得多，钢制的窑体难以承受如此高温。为了保护窑体不受高温物料和窑内气体的热损害,通常用在窑体内表面铺上一层热的不良导体的耐火砖而形成窑衬。在物料煅烧过程中，回转窑每旋转一圈，耐火砖的窑衬表面受到周期性的热冲击，温度变化幅度为150℃～250℃，在窑衬10mm～20mm表层范围内产生热应力。同时窑衬还承受由于窑的旋转而产生的砖砌体交替变化的径向和轴向机械应力，以及煅烧物料的冲刷作用。高温煅烧的物料将产生硅酸盐熔体，在高温环境下很容易与窑衬耐火砖表面相互作用形成窑皮初始层，并同时沿耐火砖的孔隙渗入到耐火砖的内部，与耐火砖黏结在一起，使耐火砖表层10mm～20mm范围内的化学成分和物相组成发生变化，形成一种致密的表层。当物料的烧结范围较窄，或者形成短焰急烧产生局部高温时，会使窑皮表面的最低温度高于物料液相凝固温度，窑皮表面层从固态变为液态而脱落，并且由表及里深入到窑皮的初始层连同耐火砖表面薄层一起脱落，随后又形成新的窑皮初始层。当这种情况反复出现时，窑内耐火砖磨损到一定厚度时，耐火砖的隔热性能变差，难以有效阻挡高温对窑体侵害，此时耐火砖达到使用极限，残余的耐火砖就必须要拆除，再进行重新铺设。耐火砖表层在高温下形成的致密层冷却后，强度很高，异常坚固，给破拆工作带来较大的难度。

目前，回转窑残余耐火砖破拆方式主要存在两种方式，机械化破拆和人工破拆。在机械化破拆过程中，主要使用机载的液压破碎锤。将破拆机械开进维修的窑体内，液压破碎锤依靠液压回路间隙式驱动冲击锤芯打击钎杆来破拆残余耐火砖。在窑体破拆作业环境下，不仅噪音大，而且冲击锤芯不易控制。有的残余耐火砖表面在钎杆冲击下已经产生微裂纹，但不易观察到，依然收到钎杆的后续冲击作用，这样钎杆会失速，其尖端不可避免地撞击到窑体表面上，使窑体内表面产生损伤，随后冲击锤芯才能停止打击。在破拆过程中，不同位置的耐火砖磨损程度不同，强度也不一样，钎杆受到的打击力很难做到随残余耐火砖的不同而精确调整，这也大大增加了钎杆对窑体损伤的几率。这些损伤点，在循环热应力和机械应力的作用下，容易成为疲劳裂纹源，微裂纹在循化应力的作用下不断长大，最终造成窑体的破裂而无法使用，给企业造成了无法估量的经济损失。因此，正是由于液压打击力难以精确控制，破拆深度难以精确控制，企业一般对采用机械化破拆方式非常谨慎，另外，机械化破拆的适用对象的窑体直径较大，而实际中存在数量众多、直径较小窑体，大型机械也无法驶入，无法开展机械化作业。人工破拆就是依靠工人手持撬杠等工具破拆残余耐火砖，由于耐火砖在煅烧过程中表面材料固结在一起，破拆的难度大，劳动强度大，作业环境恶劣，破拆效率不高，致使窑体的维修时间很长，直接影响企业的经济效益。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有破拆技术的不足，提供一种能够精确控制破拆深度的回转窑残余耐火砖破拆装置及方法。该装置包括机架系统、破拆系统及控制系统。

所述机架系统包括把手1、护罩2、第一螺栓3、第二螺栓4及机体5；所述把手1通过第一螺栓3固定在所述机体5端面上，所述护罩2通过第二螺栓4固定在所述机体5端面上。

所述破拆系统包括第三螺栓6、法兰7、电机8、联轴器9、第四螺栓10、上轴承盖11、第一密封圈12、第一圆锥滚子轴承13、主轴14、第二圆锥滚子轴承15、第五螺栓16、下轴承盖17、第二密封圈18及绝缘纸19；所述电机8安装在所述法兰7上，所述法兰7通过所述第三螺栓6固定在所述机体5上端，所述主轴14通过所述联轴器9连接所述电机8，所述主轴14依次穿过所述上轴承盖11、第一密封圈12、第一圆锥滚子轴承13、第二圆锥滚子轴承15、下轴承盖17及所述第二密封圈18，所述主轴14的下端设有莫氏锥孔，所述钻头22的锥柄覆盖一层所述绝缘纸19，所述钻头22插入到所述主轴14下端的所述莫氏锥孔中；所述上轴承盖11一端通过所述第四螺栓10固定在所述机体5上，所述上轴承盖11的另一端安装在所述第一圆锥滚子轴承13上，所述第一圆锥滚子轴承13抵住所述主轴14上端，所述上轴承盖11的环形槽内安装有所述第一密封圈12，所述第二圆锥滚子轴承15安装在所述主轴14下端，所述下轴承盖17一端抵住所述第二圆锥滚子轴承15，所述下轴承盖17的另一端通过所述第五螺栓16固定在所述机体5下端，所述主轴14与所述第一圆锥滚子轴承13及所述第二圆锥滚子轴承15的内圈为过盈配合，所述机体5与所述第一圆锥滚子轴承13及所述第二圆锥滚子轴承15的外圈为过渡配合。

所述控制系统包括回转窑窑体21、钻头22、电源23、报警灯24、转向控制器25、螺钉26、检测杆27、安装筒28、弹簧29、安装板30、绝缘垫31、第六螺栓32及第七螺栓33；所述安装板30呈L形，所述安装板30上端通过所述第七螺栓33安装在所述机体5上，所述第六螺栓32依次将所述绝缘垫31、所述安装筒28安装在所述安装板30的一侧；所述弹簧29及所述检测杆27安装在所述安装筒28内部，所述检测杆27是中部带有台阶的杆件，所述检测杆27的一端穿过所述安装筒28端部的小孔与所述钻头22上的环形槽接触，所述检测杆27的另一端安装在所述弹簧29内部，所述螺钉26安装在所述安装筒28上，所述螺钉26的端部伸入所述检测杆27的轴向槽内，所述弹簧29的一端与所述检测杆27中部的台阶端面接触，所述弹簧29的另一端与所述绝缘垫31接触；用导线依次将所述检测杆27、报警灯24、电源23及所述回转窑窑体21串联起来，所述转向控制器25通过导线并联在所述报警灯24的两端，所述电机8的动力电源接线通过所述转向控制器25后连接在外部动力线路上，所述转向控制器25控制所述电机8的正反转，所述报警灯24在形成闭合回路时发出闪烁的灯光。

本发明同时提供一种能够精确控制破拆深度的回转窑残余耐火砖破拆装置的破拆方法，该方法具体步骤如下：

将所述破拆装置中导线连接到钢制的所述回转窑窑体21后，接通所述电机8的动力电源，所述电机8通电后带动所述主轴14及所述钻头22旋转；同时维修工人手持所述把手1对所述残余耐火砖20作破拆进给运动，当所述钻头22破拆完所述残余耐火砖20后，所述钻头22与钢制的所述回转窑窑体21刚接触时，所述钻头22、检测杆27、报警灯24、电源23及所述回转窑窑体21通过导线形成一个闭合回路，回路中的电流通过所述报警灯24，所述报警灯24闪烁，闭合回路中的电压的脉冲信号传递到所述转向控制器25，所述转向控制器25控制所述电机8反转，所述主轴14、所述钻头22反向旋转不再继续破拆切削，所述钻头22在所述把手1的带动下远离所述回转窑窑体21，控制电路断路，所述报警灯24熄灭；然后将所述破拆装置移到残余耐火砖的另一位置进行破拆。

相比现有的钻削回转窑残余耐火砖的钻头，本发明具有以下技术特点：本发明装置的体积小、重量轻，便于作业和运输时的提携；该装置利用接通电路，报警灯报警，通过转向控制器来及时调整主轴电机与正反转，不受残余耐火砖厚度影响，不仅提高了工作效率，而且精确有效的控制了钻头的钻削深度，防止钻头切削到回转窑的窑体；采用平稳的连续钻削取代液压锤间歇式冲击，不仅噪音小，而且减少了对窑体的冲击，有效保护了回转窑窑体的滚道，有利于延长窑体寿命。

附图说明：

图1为本发明破拆装置的结构示意图。

图中：1：把手；2：护罩；3：第一螺栓；4：第二螺栓；5：机体；6：第三螺栓；7：法兰；8：电机；9：联轴器；10：第四螺栓；11：上轴承盖；12：第一密封圈；13：第一圆锥滚子轴承；14：主轴；15：第二圆锥滚子轴承；16：第五螺栓；17：下轴承盖；18：第二密封圈；19：绝缘纸；20：残余耐火砖；21：回转窑窑体；22：钻头；23：电源；24：报警灯；25：转向控制器；26：螺钉；27：检测杆；28：安装筒；29：弹簧；30：安装板；31：绝缘垫；32：第六螺栓；33：第七螺栓。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明装置包括机架系统、破拆系统及控制系统。

机架系统包括把手1、护罩2、第一螺栓3，第二螺栓4，机体5。把手1通过第一螺栓3固定在机体5端面上，把手1的存在便于运输和破拆作业时提供着力点，对于侧壁上破拆，操作工人可以一只手握住把手1，另一只手握住机体5的中部。机体5下端的外伸出的凸起还可以为破拆的工人使用脚力帮助的部位，以增加向下破拆力。护罩2通过第二螺栓4固定在机体5端面上，它主要防止在作业时电机被意外损坏，造成漏电而发生事故。

破拆系统包括第三螺栓6、法兰7、电机8、联轴器9、第四螺栓10、上轴承盖11、第一密封圈12、第一圆锥滚子轴承13、主轴14、第二圆锥滚子轴承15、第五螺栓16、下轴承盖17、第二密封圈18及绝缘纸19。电机8通过所述法兰7安装机体5上，所述电机8通过联轴器9与所述主轴14连接，这样电机的扭矩和角速度就传递供给了主轴14，主轴14通过下端的莫氏锥度带动钻头22旋转。上轴承盖11和主轴14上端的台阶将实现第一圆锥滚子轴承13的轴向固定。第一密封圈12是橡胶制作而成的，安装在上轴承盖11的环形槽内，以阻挡灰尘等进入机体5的中孔内部而污染轴承等零件。下轴承盖17和主轴14下端的台阶将实现第二圆锥滚子轴承15的轴向固定，第二密封圈18安装在下轴承盖17的环形槽内，以阻挡灰尘等进入机体5内。第一密封圈12和第二密封圈18都是橡胶制作而成的，它们与主轴14间有一定的压缩量，以保证它们与主轴能够紧密接触。主轴14与机体5的中孔间隙配合，主轴14与第一圆锥滚子轴承13、第二圆锥滚子轴承15的内圈为过盈配合，机体5的中孔与所述第一圆锥滚子轴承13、第二圆锥滚子轴承15的外圈为过渡配合。第一圆锥滚子轴承13和第二圆锥滚子轴承15配对使用，可承受转轴的径向载荷和轴向载荷。

控制系统包括回转窑窑体21、钻头22、电源23、报警灯24、转向控制器25、螺钉26、检测杆27、安装筒28、弹簧29、安装板30、绝缘垫31、第六螺栓32及第七螺栓33。安装板30安装在机体5的下端，安装筒28安装在安装板30的一侧，安装筒28由绝缘材料制成。弹簧29的刚度很软，弹簧29和检测杆27放置在安装筒28内部，螺钉26通过螺纹安装在安装筒28上，螺钉26的端部伸入检测杆27的轴向长槽内以防止测量时检测杆27的旋转，但不限制检测杆27的轴向移动，检测杆27在弹簧29作用下始终与钻头22上的环形槽始终密切接触。报警灯24，电源23以及转向控制器25都可安装在机体5上，报警灯24在通电时发出闪烁的灯光，对破拆工人有提醒作用。由于绝缘垫31和绝缘纸19的阻隔，导线依次把检测杆27、报警灯24、电源23、回转窑窑体21串联起来后，并与钻头22一起形成一个闭合回路。电源23的电压为3伏，报警灯24的电阻为10欧，报警灯24的两端用导线并联着转向控制器25。电机8的接线通过转向控制器25后再连接在外部的动力线路上，转向控制器25采用一个电压脉冲信号的PLC程序控制电机8的正转或反转。

当电机8带动主轴14、钻头22旋转，同时破拆工人手持把手1等处对残余耐火砖20作破拆运动，钻头22破拆完残余耐火砖一旦与回转窑窑体21接触，钻头22、检测杆27、报警灯24、电源23、回转窑窑体21通过导线形成一个独立的闭合回路，回路中就有电流通过报警灯24，报警灯24亮起，同时在报警灯两端产生电压，电压信号传递到转向控制器25中PLC，PLC使电机8电路中的反转开关接通，正转开关断开，电机8带动主轴14、钻头22反向旋转不再继续破拆切削，钻头22在把手1外力带动下，退出到所破拆的耐火砖外面，控制电路不再有电流，报警灯24熄灭。

Claims (2)

1.一种能够精确控制破拆深度的回转窑残余耐火砖破拆装置，其特征在于该装置包括机架系统、破拆系统及控制系统；所述机架系统包括把手(1)、护罩(2)及机体(5)；所述把手(1)通过第一螺栓(3)固定在所述机体(5)端面上，所述护罩(2)通过第二螺栓(4)固定在所述机体(5)端面上；所述破拆系统包括法兰(7)、电机(8)、联轴器(9)、上轴承盖(11)、第一圆锥滚子轴承(13)、主轴(14)、第二圆锥滚子轴承(15)、下轴承盖(17)、第二密封圈(18)及绝缘纸(19)，所述电机(8)安装在所述法兰(7)上，所述法兰(7)通过第三螺栓(6)固定在所述机体(5)上端，所述主轴(14)通过所述联轴器(9)连接所述电机(8)，所述主轴(14)依次穿过所述上轴承盖(11)、第一密封圈(12)、第一圆锥滚子轴承(13)、第二圆锥滚子轴承(15)、下轴承盖(17)及所述第二密封圈(18)，所述主轴(14)的下端设有莫氏锥孔，钻头(22)的锥柄覆盖一层所述绝缘纸(19)，所述钻头(22)插入到所述主轴(14)下端的所述莫氏锥孔中，所述上轴承盖(11)一端通过第四螺栓(10)固定在所述机体(5)上，所述上轴承盖(11)的另一端安装在所述第一圆锥滚子轴承(13)上，所述第一圆锥滚子轴承(13)抵住所述主轴(14)上端，所述上轴承盖(11)的环形槽内安装有第一密封圈(12)，所述第二圆锥滚子轴承(15)安装在所述主轴(14)下端，所述下轴承盖(17)一端抵住所述第二圆锥滚子轴承(15)，所述下轴承盖(17)的另一端通过第五螺栓(16)固定在所述机体(5)下端，所述主轴(14)与所述第一圆锥滚子轴承(13)及所述第二圆锥滚子轴承(15)的内圈为过盈配合，所述机体(5)与所述第一圆锥滚子轴承(13)及所述第二圆锥滚子轴承(15)的外圈为过渡配合；所述控制系统包括回转窑窑体(21)、钻头(22)、电源(23)、报警灯(24)、转向控制器(25)、螺钉(26)、检测杆(27)、安装筒(28)、弹簧(29)、安装板(30)、绝缘垫(31)、第六螺栓(32)及第七螺栓(33)；所述安装板(30)呈L形，所述安装板(30)上端通过所述第七螺栓(33)安装在所述机体(5)上，所述第六螺栓(32)依次将所述绝缘垫(31)、所述安装筒(28)安装在所述安装板(30)的一侧；所述弹簧(29)及所述检测杆(27)安装在所述安装筒(28)内部，所述检测杆(27)是中部带有台阶的杆件，所述检测杆(27)的一端穿过所述安装筒(28)端部的小孔与所述钻头(22)上的环形槽接触，所述检测杆(27)的另一端安装在所述弹簧(29)内部，所述螺钉(26)安装在所述安装筒(28)上，所述螺钉(26)的端部伸入所述检测杆(27)的轴向槽内，所述弹簧(29)的一端与所述检测杆(27)中部的台阶端面接触，所述弹簧(29)的另一端与所述绝缘垫(31)接触；用导线依次将所述检测杆(27)、报警灯(24)、电源(23)及所述回转窑窑体(21)串联起来，所述转向控制器(25)通过导线并联在所述报警灯(24)的两端，所述电机(8)的动力电源接线通过所述转向控制器(25)后连接在外部动力线路上，所述转向控制器(25)控制所述电机(8)的正反转，所述报警灯(24)在形成闭合回路时发出闪烁的灯光。

2.如权利要求1所述的一种能够精确控制破拆深度的回转窑残余耐火砖破拆装置的破拆方法，其特征在于该方法具体步骤如下：将所述破拆装置中导线连接到钢制的所述回转窑窑体(21)后，接通所述电机(8)的动力电源，所述电机(8)通电后带动所述主轴(14)及所述钻头(22)旋转；同时维修工人手持所述把手(1)对所述残余耐火砖(20)作破拆进给运动，当所述钻头(22)破拆完所述残余耐火砖(20)后，所述钻头(22)与钢制的所述回转窑窑体(21)刚接触时，所述钻头(22)、检测杆(27)、报警灯(24)、电源(23)及所述回转窑窑体(21)通过导线形成一个闭合回路，回路中的电流通过所述报警灯(24)，所述报警灯(24)闪烁，闭合回路中的电压的脉冲信号传递到所述转向控制器(25)，所述转向控制器(25)控制所述电机(8)反转，所述主轴(14)、所述钻头(22)反向旋转不再继续破拆切削，所述钻头(22)在所述把手(1)的带动下远离所述回转窑窑体(21)，控制电路断路，所述报警灯(24)熄灭；然后将所述破拆装置移到残余耐火砖的另一位置进行破拆。

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