CN113857174A - 一种炉体的自动清焦机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种炉体的自动清焦机构，包括内连杆，内连杆的右端与第五球铰连接，第五球铰与外连杆的左端连接，外连杆的中部穿设在第三球铰内，外连杆的右端与撬块连杆的中部铰接，撬块连杆的下端穿设在第四球铰内，撬块连杆的上端与驱动组件连接。本发明的有益效果：运动驱动侧采用活塞和电机相结合，以保证既能在水平方向圆周运动，也能上下运动；通过运动输出侧和驱动侧的对称设计，将清焦棒的运动轨迹等比例地缩放到驱动端，实现始端和终端保持相同的运动轨迹，便于操作控制和调整。
Description
技术领域
本发明属于天然气化工领域，具体为一种炉体的自动清焦机构，适用于高温乙炔裂解炉反应道内部定期自动清焦。
背景技术
乙炔裂解炉是天然气部分氧化法制乙炔的核心关键设备，该裂解反应是在常压高温下的快速反应，副反应产物为炭，这些焦炭附着在乙炔裂解炉反应室内壁上，需要定期清理。
目前的清焦机构分为手动清焦、半自动清焦和自动清焦。最早方法是人工从设备侧面通过摇臂敲打反应室来进行清焦，半自动清焦则需要有人值守，必要时进行人为干预，自动清焦又分为机器人清焦和多活塞伺服机构清焦，目前的生产装置中主要是半自动清焦和自动清焦。
半自动清焦采用清焦头在耐火砖砌筑的反应室内上下运动，达到清焦的目的，虽然采用了液压实现自动运行，但由于设计本身的原因，半自动清焦的清焦头与反应室直径接近，且耐火砖结构受旋焰湍流的高温冲刷，清焦操作往往不能达到完全自动操作的效果，需要有人长期值守。
如申请号为CN201521003197.0的发明专利，多活塞伺服机构清焦采用空间方向三个活塞在伺服机构控制下的来回运动达到清焦的目的，而机器人清焦则可实现远程控制。
乙炔裂解炉因其反应速度快，且副反应难以避免，清焦周期很短，因此，手动清焦和半自动清焦势必将遭到淘汰，而机器人清焦虽然可实现远程控制，但其造价相当昂贵，而三活塞自动清焦机构的活塞数量相对较多，一旦其中一个活塞损坏，将不能正常清焦，这增加了检修成本和损坏概率。
发明内容
本发明的目的在于：本发明提供了一种炉体的自动清焦机构，解决了现有清焦机构成本高、自动化程度差、可靠性差的问题。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种炉体的自动清焦机构，包括内连杆，内连杆的右端与第五球铰连接，第五球铰与外连杆的左端连接，外连杆的中部穿设在第三球铰内，外连杆的右端与撬块连杆的中部铰接，撬块连杆的下端穿设在第四球铰内，撬块连杆的上端与驱动组件连接。在撬块上设置对称结构，然后利用驱动组件驱动撬块连杆上端的运动，实现清焦棒上端同步运动，原理简单、设计方便。
进一步的，所述的第三球铰设在撬块的侧部，第四球铰设在撬块下部的撬块支架上。利用撬块实现第三、四球铰的安装固定。
进一步的，所述的外连杆通过铰支与撬块连杆连接。铰支用于实现外连杆与撬块连杆的活动连接，以铰支为中心实现外连杆与撬块连杆之间的多自由度的相对运动。
进一步的，所述的撬块连杆上设有挡设第四球铰的限位块，限位块对撬块连杆的上下穿设进行限位。
进一步的，还包括炉体下部的第一球铰和炉体侧部的第二球铰，炉体内设有清焦棒，清焦棒的下端穿设在第一球铰内，清焦棒的中部与内连杆的左端铰接，内连杆的中部穿设在第二球铰内。清焦棒以第一球铰实现水平旋转摆动和上下运动，内连杆通过连接清焦棒的中部，带动其进行运动。
进一步的，所述的第一球铰设在炉体下部的炉内支架上，第二球铰设在炉体侧部的炉壁上，以炉体结构实现第一、二球铰的安装固定。
进一步的，所述的内连杆通过铰支与清焦棒连接。
进一步的，所述的清焦棒上设有挡设第一球铰的限位块。
进一步的，所述的撬块连杆的上端与驱动组件连接，驱动组件驱动撬块连杆的上端进行水平圆周运动和上下运动。通过驱动组件实现撬块连杆的水平旋转和上下运动，驱动组件可采用保证上述运动功能的多种结构类型的装置或设备。
进一步的，所述的驱动组件包括水平旋转驱动件，水平旋转驱动件的旋转轴与驱动连杆的上端连接，驱动连杆的下端与第六球铰连接，第六球铰与撬块连杆的上端连接，上下伸缩件与水平旋转驱动件直接连接为一个整体，通过水平旋转驱动件带动驱动连杆同步旋转，同时上下伸缩件带动水平旋转驱动件及驱动连杆上下伸缩运动，实现撬块连杆上端的运动。
进一步的，所述的旋转轴和驱动连杆上端设在支撑框内，支撑框通过驱动支架支撑在撬块上，支撑框内对旋转的部件进行防护。
进一步的，所述的驱动连杆上端通过可变力弹簧及导轮结构支撑在支撑框上，从而撬块连杆可以上下运动和水平旋转。
进一步的，所述的旋转轴通过过渡连杆与驱动连杆上端连接，过渡连接实现旋转轴与驱动连杆上端之间的连接传力。
进一步的，所述的水平旋转驱动件为电机，同样的水平旋转驱动件也可以采用其它能够实现旋转的设备或装置。
进一步的，所述的上下伸缩件为活塞杆，活塞杆与气缸连接，同样的，上下伸缩件也可以采用其它能够实现上下运动的设备或装置。
进一步的，所述的水平旋转驱动件和上下伸缩件均与控制器连接。
本发明的有益效果：
1.清焦平台上设置一台伺服电机，用以驱动上部的连杆在水平方向圆周运动，运动速度根据清焦棒的高度以及运动输出侧与驱动侧的比例进行设计。
2.采用一个活塞，通过驱动连杆将清焦棒和驱动机构连接，避免复杂的编程以及实施难度。
3.运动驱动侧采用活塞和电机相结合，以保证既能在水平方向圆周运动，也能上下运动。
4.运动驱动侧在水平方向的圆周运动主要由电机的圆周运动完成，通过调整活塞的行程实现在高度方向的运动。
5.通过运动输出侧和驱动侧的对称设计，将清焦棒的运动轨迹等比例地缩放到驱动端，实现始端和终端保持相同的运动轨迹，便于操作控制和调整。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1-第一球铰，2-第二球铰，3-第三球铰，4-第四球铰，5-第五球铰，6-第六球铰，7-驱动支架，8-电机，9-控制器，10-活塞杆，11-气缸，12-支撑框，13-过渡连杆，14-清焦棒，15-炉壁，16-炉内支架，17-内连杆，18-外连杆，19-撬块连杆，20-限位块，21-撬块支架，22-撬块，23-铰支。
具体实施方式
下列非限制性实施例用于说明本发明。
实施例1：
参考图1所示，一种炉体的自动清焦机构，包括炉体、第一球铰1、第二球铰2、第三球铰3、第四球铰4、第五球铰5、第六球铰6、清焦棒14、内连杆17、外连杆18、撬块连杆19、撬块22和驱动组件，驱动组件包括电机8、控制器9、气缸11、支撑框12和过渡连杆13。
第一球铰1设在炉体下部的炉内支架16上，第二球铰2设在炉体侧部的炉壁15上，炉体内设有清焦棒14，清焦棒14的下端穿设在第一球铰1内，清焦棒14的中部通过铰支23与内连杆17的左端铰接，内连杆17的中部穿设在第二球铰2内。
通过作用力驱动内连杆17的右端，能够控制清焦棒14的上端进行水平摆动旋转和上下运动，清焦棒14的上端与炉壁15的内侧进行清焦操作。
内连杆17的右端与第五球铰5连接，第五球铰5与外连杆18的左端连接，第五球铰5实现内连杆17与外连杆18之间的球铰连接，以第五球铰5为撬点，能够将外连杆18右端的运动等比例传递给内连杆17的左端。
第三球铰3设在撬块22的侧部，第四球铰4设在撬块下部的撬块支架21上，外连杆18的中部穿设在第三球铰3内，外连杆18的右端通过铰支23与撬块连杆19的中部铰接，撬块连杆19的下端穿设在第四球铰4内，撬块连杆19的上端与驱动组件连接。
第一球铰1、第二球铰2、第三球铰3和第四球铰4的安装方式相同，均为球体套设在固定的球罩内，杆体穿设在球体上，然后杆体能够带动球体在球罩内多自由度旋转，同时杆体也能够相对球体伸缩运动。
第五球铰5和第六球铰6的安装方式相同，均为球体与一侧的杆体连接，球罩与另一侧的杆体连接，然后通过球体与球罩的套设配合，实现两个杆体之间的球铰连接。
在炉体内和撬块上布置结构相同的能够旋转摆动并伸缩的杆体结构，然后通过中间的内、外连杆进行传递，实现清焦棒14和撬块连杆19的等比例同步运动。
撬块连杆19上设有挡设第四球铰4的限位块20，清焦棒14上设有挡设第一球铰1的限位块20，通过限位块对撬块连杆19和清焦棒14的穿设伸缩运动进行限位，避免穿设过度。
撬块连杆19的上端与驱动撬块连杆19的上端进行水平圆周运动和上下运动的驱动组件连接，通过驱动组件提供动力，实现撬块连杆19的旋转摆动和上下伸缩，从而等比例同步传递给清焦棒14。
驱动组件包括水平旋转驱动件和上下伸缩件，水平旋转驱动件为电机8，上下伸缩件为活塞杆10，活塞杆10与气缸11连接，活塞杆10与电机8连接。电机8的旋转轴通过过渡连杆13与驱动连杆的上端连接，驱动连杆的下端与第六球铰6连接，第六球铰6与撬块连杆19的上端连接。
旋转轴和驱动连杆设在支撑框12内，支撑框12通过驱动支架7设在撬块22上，对旋转运动进行罩设保护。电机8和气缸11均与控制器9连接，通过控制器9控制各个动力件的动作。
本发明的关键点：
一、采用对称结构实现始端与终端的运动轨迹一致，便于现场控制和调整。
二、清焦棒的水平圆周运动和上下运动各自拆分为电机的旋转和活塞的上下运动。
本发明的优势：
此工法(运动驱动侧的结构)具有原理简单，结构精巧的特点，能实现简单操作和长周期自动操作，同时相对于复杂的智能机器人具有很大的经济性，模仿难度相对较大。
前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种炉体的自动清焦机构，包括内连杆(17)，其特征在于：所述的内连杆(17)的右端与第五球铰(5)连接，第五球铰(5)与外连杆(18)的左端连接，外连杆(18)的中部穿设在第三球铰(3)内，外连杆(18)的右端与撬块连杆(19)的中部铰接，撬块连杆(19)的下端穿设在第四球铰(4)内，撬块连杆(19)的上端与驱动组件连接。
2.根据权利要求1所述的自动清焦机构，其特征在于：所述的外连杆(18)通过铰支(23)与撬块连杆(19)连接。
3.根据权利要求1或2所述的自动清焦机构，其特征在于：所述的撬块连杆(19)上设有挡设第四球铰(4)的限位块(20)。
4.根据权利要求1所述的自动清焦机构，其特征在于：还包括炉体下部的第一球铰(1)和炉体侧部的第二球铰(2)，炉体内设有清焦棒(14)，清焦棒(14)的下端穿设在第一球铰(1)内，清焦棒(14)的中部与内连杆(17)的左端铰接，内连杆(17)的中部穿设在第二球铰(2)内。
5.根据权利要求4所述的自动清焦机构，其特征在于：所述的内连杆(17)通过铰支(23)与清焦棒(14)连接。
6.根据权利要求4或5所述的自动清焦机构，其特征在于：所述的清焦棒(14)上设有挡设第一球铰(1)的限位块(20)。
7.根据权利要求1所述的自动清焦机构，其特征在于：所述的撬块连杆(19)的上端与驱动撬块连杆(19)的上端进行水平圆周运动和上下运动的驱动组件连接。
8.根据权利要求7所述的自动清焦机构，其特征在于：所述的驱动组件包括水平旋转驱动件，水平旋转驱动件的旋转轴与驱动连杆的上端连接，驱动连杆的下端与第六球铰(6)连接，第六球铰(6)与撬块连杆的上端连接，上下伸缩件与水平旋转驱动件连接。
9.根据权利要求8所述的自动清焦机构，其特征在于：所述的旋转轴和驱动连杆设在支撑框(12)内，支撑框(12)通过驱动支架(7)设在撬块(22)上。
10.根据权利要求8所述的自动清焦机构，其特征在于：所述的旋转轴通过过渡连杆(13)与驱动连杆连接。
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