CN1141654A - 用于布松散料的装置 - Google Patents

Abstract

用于布松散料的装置包括自第一转动体(18)悬垂下来的溜槽(10)，从而使该溜槽由此转动体驱动，并能绕着枢轴(33)枢转。回转环(38)连接到溜槽(10)上，以便能绕着垂直于溜槽(10)的水平枢轴(33)的轴线(36)转动。导向构件最好包括一大直径的吊悬轴承(52)，此导向构件由第二转动体(40)吊住。在附属于第二转动体(40)的参照系内确定回转环(38)的转动斜面，此斜面与水平参照面形成一α角。回转环(33)在转动斜面内相对转动时，使溜槽(10)绕枢轴(33)枢转。

Description

用于布松散料的装置

本发明涉及用具有可变倾斜角的旋转溜槽布松散料的装置。尤其涉及这样一种布松散料的装置，即它包括松散料的卸料溜槽；具有基本垂直的转动轴的第一转动体，此溜槽自所述第一转动体悬垂下来，因此它能绕着一基本水平的枢轴枢转；以及与所述第一转动体的转动轴基本共轴的第二转动体。

例如，这样的布松散料的装置可用作竖炉(shaft furnace)尤其是高炉(blastfurnace)的装料设备。溜槽将炉料布在竖炉内部的料层表面上。

在如上所述的装置中，第一转动体使溜槽基本绕竖直轴旋转。第二转动体与溜槽互相配合，以使溜槽与竖直方向形成一倾斜角。为此目的，第二转动体通过一旋转机构连接到溜槽上，将两个转动体之间角偏差的变化变成溜槽在竖直旋转平面内倾斜角的变化。

对于这种旋转机构，已经提出了各种不同的实施方案，此机构产生使溜槽绕水平枢轴枢转所需的转矩，并将该转矩传给溜槽。

美国专利A-3766868号中提出了上述类型的装置，其中位于溜槽旋转平面内的杆一端铰接在溜槽背面上。此杆的另一端在第二转动体的正弦导向槽中导向。

美国专利A-3814403号中提出了上述类型的装置，其中第二转动体形成一与竖直转动轴共轴的齿环。该齿环通过第一小齿轮驱动蜗杆，蜗杆通过第二小齿轮作用在扇形齿轮上。后者侧面固定在溜槽的吊悬轴承上。

美国专利A-4368813号中提出了上述类型的装置，其中转动体也包括与溜槽的竖直转动轴共轴的齿环。该齿环与由第一转动体支撑的连杆和曲柄机构的具有竖直轴线输入齿轮相配合。该机构的连杆位于溜槽的旋转平面内，并且连杆的自由端铰接在此溜槽的背面。

美国专利A-4941792号中提出了上述类型的装置的两个实例，在第一实例中，使用由第一转动体支撑的一回转杆，以使它可在溜槽的旋转平面内转动。此回转杆通过一带有球窝节的杆连接到第二转动体上。溜槽包括两个侧吊悬轴承，每个轴承上装配一曲柄。叉头杆(镫形件)把回转杆连接到溜槽的两个曲柄上。在第二实例中，第二转动体支撑内扇形齿轮，此内扇形齿轮与固定到溜槽侧吊悬轴承上的扇形齿轮相配合。

美国专利A-5002806号中提出了上述类型的装置，其中第二转动体连接到一曲柄上，该曲柄通过一带有球窝节的杆固定到一侧吊悬轴承上。

美国专利A-5022806号中提出了上述类型的装置，其中溜槽包括一侧臂，此侧臂借助于该臂上的铰接点在导沟中滑动。该导沟由受第二转动体支撑的弯曲件形成。形成导沟的弯曲件的曲率中心位于溜槽的枢轴和转动轴的交点处。

总之，重要的是应注意，为使溜槽绕其水平枢轴枢转必须传给它的转矩可能变得很大，尤其是当溜槽属于大型构件(例如用于高炉的情况)，和/或枢转幅度大时。由此得出，连接在第二转动体上的旋转机构必须将很大的力传给溜槽。

本发明的目的是对上述类型的装置中力在第二转动体和溜槽之间的传递进行改进。

根据本发明，此目的通过一用于布松散料的装置实现，该装置包括：

一个用于卸松散的溜槽；

一个具有基本上铅直的转动轴的第一转动体，此溜槽自所述第一转动体悬垂下来，从而使该溜槽由此转动体驱动，并能绕着一个基本上水平的枢轴枢转；

一个与所述的第一转动体的转动轴基本上同轴的第二转动体；

一个回转环，其在相对于溜槽的枢轴彼此径向相对的两个点处连接到溜槽上，从而，它自身可绕着垂直于溜槽的水平枢轴的一轴线转动；以及

一个导向构件，其由第二转动体吊住，并且与回转环的接触点不少于三个，以便在附属于第二转动体的坐标系内确定所述回转环的转动斜面，此斜面与水平参照面形成一α角。

回转环在由第二转动体的所述导向构件确定的转动面内相对转动时，它会使溜槽绕着其水平枢轴枢转。事实上，当两个转动体彼此相对转动时，导向构件迫使装有万向悬架的回转环严格地在连接于第二转动体的坐标系内确定的转动斜面中运动。因此导向构件迫使回转环的悬轴的倾斜角在附属于第一转动体的坐标系内在-α和+α之间变化；这样就使得溜槽在旋转平面内的倾斜角发生变化。尤其应指出，随着两个转动体之间的角偏差由0°逐渐增加到360°，在溜槽返回到初始位置之前，所提及的装置使溜槽在旋转平面内以2α的角幅枢转。

首先，可以理解，用于使溜槽在旋转平面内以2α的枢转辐角和360℃的周期形成这种枢转的机构在原理上是很简单的。

从力的传递来看，首先应注意，溜槽产生了绕其枢轴的转矩，此转矩将称为溜槽的“枢转矩”，它与溜槽的重量成正比，并与溜槽重心与含有枢轴的垂直平面之间的水平距离成正比。当然，该距离与在旋转平面内溜槽的倾斜角有关。

溜槽的枢转矩应完全由第二转动体承受。为此，第二转动体的导向构件在所述转动斜面内至少与回转环有三个接触点。这些接触点的反作用力与所述的溜槽枢转矩相反。

回转环由简单、结实的部件构成，以便最佳地承受环绕溜槽的所述导向构件的反作用力，因此为所述的溜槽枢转矩提供了反转矩。就此而言，将会意识到，回转环和溜槽之间的接触点数可大于三个。当然，这些接触点也可以是接触面。此外，这些环绕溜槽的接触点的分布可以是随意的，只要满足与所述转动斜面有关的动态约束条件即可。结果，为使所述接触点最佳化，特别是就必须传递的压力而言，将会有许多可能的事情出现。最后，为使第二转动体承受溜槽的所述枢转矩，回转环成了溜槽和第二转动体之间的理想连接装置。

就力的传递而言，还应注意到，在本发明的装置中，在承受溜槽的所述枢转矩时，回转环包括一特长杆臂。这自然对装置中传递的力的大小具有很好的效果。

应注意到，例如，所述的导向构件可包括环绕第二转动体圆周的间隔分布的独立支撑件。这些支撑件再与回转环的支撑面相配合，从而在附属于第二转动体的参照系内确定所述的转动斜面。例如，这些独立的支撑件为垫片或板支撑件。

然而，所述的导向构件还可包括支承面，这些面与独立的支撑件(例如垫片或板)或回转环的相应支承面相配合。

还应注意到，第二转动体的所述导向构件以及其与回转环的接触点最好设计成使力沿着垂直于转动斜面的两个相反的方向传递。例如，情况是这样，即确定两个支承面，从而确定导向槽以使元件在此槽内相对转动。

在最佳实施例中，所述导向构件包括一大直径的吊悬轴承。此吊悬轴承包括两个彼此能相互转动的环，同时能沿两个方向传递轴向力和传递倾复力矩。第一个环连接到溜槽的回转环上，而第二个环连接到第二转动体上，因而确定了回转环的转动斜面的所述角α。本实施例的方法在保证摩擦和磨损最小的同时，使得在第二转动体和回转环之间传递的力接近于最佳分布。此外，应注意到，位于两个轴承环之间的滚动体可比作分布在溜槽周围的多个支撑件，并且整体有助于使力沿着垂直于所述的转动斜面的两个方向传递。从这一点将会意识到，轴承的所有滚动体均参与承受溜槽的枢转矩。本实施例的另一优点在于轴承比独立的支撑垫片或板以及与其结合的支承面更容易防止烟尘污染。

溜槽与支撑板的连接最好是刚性的，但是可拆卸式，该支撑板具有一中心孔，以使将由溜槽布的炉料通过。然后，此支撑板通过第一对轴销连接到回转环上，从而确定了回转环可绕其旋转的悬轴，支撑板还用第二对轴销连接到第一转动体上，以确定溜槽的枢轴。这是悬挂溜槽的一种简单方法，它允许回转环的所述枢转矩很好地传给溜槽。此外，支撑板在溜槽以上形成一环形保护罩。最后，溜槽可拆除，但不需要拆除溜槽的悬架和回转环的悬架。

所述第一转动体和第二转动体最好悬在一外壳中，该外壳以密封形式安装在一封闭空间(例如竖炉)内。然后，中心加料通道以密封形式引入外壳内，并沿轴向通过所述的第一、第二转动体以及溜槽支撑板内的中心孔。

根据本发明，为减少粉尘、烟雾、热气等进入到装置的外壳中，最好提供一些隔离件和/或隔开件。

因此，回转环最好吊住一隔离罩，此罩与转动轴共轴，并与外壳的环形面形成了环状气密接合或间隙。

此外，中心加料通道最好装有球面套环，它与已设置的支撑板的中心孔相配合，从而与支撑板形成了环状气密接合或间隙。

最后，支撑板最好是一边缘为球面形环连接的圆盘，它与已设置的回转环的中心孔相配合，从而与其形成环状接合。

应当注意，如果将外壳连接到气源上对其内部加压，那么会大大提高这些方法的隔离和隔开效果。

就本发明装置的几何形状设计而言，应注意，在旋转平面内，溜槽最好与回转环绕其旋转的轴线形成一β角，其满足β＝90°－α。由此可见，溜槽可在铅直位置和相对于铅直方向倾斜角最大为2α的位置之间枢动。

本发明的其他特殊特征和特点将以参照附图对优选实施例进行的详述看得更加清楚，其中：

图1表示根据本发明用于布松散料的装置的剖面图；

图2至图4表示图1的装置中溜槽的不同倾斜位置。

图1表示根据本发明用于布松散料的装置的剖面图。如图所示，在下面仅作为例示而描述的实施例中，该装置是一个用于向竖炉，特别是高炉布料的装置。

该装置包括一溜槽(或称斜槽或卸料口)10，它可绕大致上竖直的轴线12转动，并且在转动过程中，其倾斜角可变化。换句话说，在溜槽绕轴线12转动时，溜槽与竖直方向的倾斜角θ可变化。

参考标号14表示加料通道，松散料加入其内以便由溜槽10来布料。该加料通道14由一个外壳16支撑。为了集中思路，假设外壳16以密封形式支撑在竖炉上，并且加料通道14以密封形式连接到一漏斗上，此漏斗作为布料或加料装置上游的批料进料装置(在该图中未示出竖炉和批料漏斗)。来自批料漏斗的进料经过加料通道14，以便落到溜槽10上，并经溜槽导向竖炉中的料层表面。通过使溜槽绕转动轴12转动和/或变化溜槽的倾斜角θ可变化炉料在料层表面上的落点。

为使溜槽绕轴线12旋转，溜槽自第一转动体18悬垂下来，该转动体形成了一种借助于外壳16内的第一吊悬轴承20悬挂的转动罩。从图中可以看到，吊悬轴承20是一个环绕加料通道14的大直径轴承。连接到第一转动体18上并与轴线12同轴的齿环22由小齿轮24驱动。该小齿轮24可使第一转动体18以Ω1的转速绕轴线12转动。应当注意，转动体18环绕加料通道14，并且在其下部装有两个悬架28、28′，以吊住溜槽10。

溜槽10与支撑板30的连接最好刚性固接，但容易拆卸，此支撑板30有一中心孔32，以使加料通道14经过。然后，该支撑板30通过一对轴销32′、32″连接到悬架28上，从而确定了溜槽10的枢轴33。此枢轴33最好是水平的，因此与转动轴12垂直。在图1中，此枢轴33垂直于图面。

使溜槽10枢转的回转环38借助于第二对轴销或轴承34、34′机械地连接到支撑板30上。轴承有两点位于溜槽的旋转平面内，这两点相对于溜槽10的枢轴33径向相对。它们确定了回转环38的枢轴36，枢轴36与溜槽10的枢轴33垂直，并与其在同一平面内，在溜槽10的旋转平面内，枢轴36与溜槽10形成一夹角β。现在应注意到回转环可以：(1)绕轴线36旋转；(2)绕轴线33旋转；(3)绕轴线12转动。换句话说，回转环38装有一万向悬架，以绕轴线12转动。然而，以下将会看到某些运动受由第二转动体吊住的导向构件限制，第二转动体整体由参考标号40表示。

第二转动体40以类似于第一转动体18所述的方式进行悬挂和驱动。事实上，此第二转动体包括一大直径吊悬轴承42和齿环44。该齿环44由第二小齿轮46驱动，从而使第二转动体40以Ω2的转速绕轴线12转动。应注意，Ω1和Ω2最好能单独改变。

第二转动体40自吊悬轴承42悬垂下来，并环绕第一转动体18。在与水平参照面形成α角的斜面内安装一环形托架50。在图1中应注意，所述的斜面垂直于图面。

第三大直径吊悬轴承52的两个环之一(例如其外环)安装在托架50上。另一方面，另外一个轴承环52(图1中示出内环)固定在回转环38上。应注意，轴承52的这两个环在能够沿两个方向传递相当大的轴向力和倾复力矩的同时，能彼此相对转动。这样，在与水平参照面形成α角的转动平面内，轴承52对回转环38导向。在图1所示的装置中，α角约为25°。

在描述图1中装置的其他结构细节之前，首先用图2至图4叙述其操作。

图2大体上与图1相同。从图中能看到，溜槽与轴线12形成的θ角约为50°。对于所述装置，此角是最大的倾斜角。只要第一转动体18和第二转动体40以相同转速转动，即只要两个转动体18、40之间无角偏差，那么溜槽的此倾斜角θ将保持不变。

另一方面，为了减小溜槽10的倾斜角θ，在第一转动体18和第二转动体40之间产生角偏差即可实现。图3与图2相比，角偏差为90°。从中可看到现在θ为25°。事实上，回转环38的轴36此时是水平的，这意味着θ＝90°－β。

为进一步减小倾斜角θ，必须进一步增大两个转动体18和40之间的角偏差。图4与图1中的情况相比，角偏差为180°。从中可看到此时θ为0°，即溜槽是垂直的。应注意，通过选择β角可达到垂直位置，这时，β＝90°－α。还应注意，α角由以下公式确定，即α＝θ_max/2，式中θ_max是溜槽所需的枢转辐值范围。在β＝90°－α的特殊情况下，此最大枢转范围当然也是溜槽相对于转动轴12的最大倾斜角。

当两个转动体之间的角偏差增大到180°以上时，溜槽10的倾斜角θ再次增大。当角偏差为270°时，溜槽处于图3所示的位置，当角偏差为360°时，溜槽10处于图2所示的位置。

由此得出，如果第一转动体18不动，而第二转动体40转动，那么，溜槽在转动平面(不转动)内在0-2α角之间以Ω2/60的频率枢转，其中Ω2是第二转动体40的转速(转/分)。类似地，如果第二转动体40不动，而第一转动体18转动，那么溜槽在旋转平面内在0-2α角之间以Ω1/60的频率枢转(这次随第一转动体18转动)，其中Ω1是第一转动体18的转速(转/分)。如果两个转动体18、40以相同的转速(即Ω1＝Ω2)进行转动，那么，溜槽10的倾斜角不变。另一方面，如果两个转动体18、40的转速不同，那么，两个转动体18、40之间的角偏差会发生变化，从而导致溜槽10的倾斜角θ变化。

如果转速Ω1和Ω2之差一直是同号(或者是正号，或者是负号)，那么，两个转动体18和40之间的角偏差有规律地增加，同时，溜槽10在最大倾斜角(θ_max)的位置和最小倾斜角(θ_min)的位置之间周期性枢转。

应注意，溜槽常常这样平衡，即当θ＝θ_max时，枢转矩最大。在此文中应指出，即使转速Ω1和Ω2之差不变，那么溜槽倾斜角α随之变化的角速度也按正弦变化。尤其是，当θ位于θ_max和θ_min中间时角速度最大，然后下降，在θ_max处，它变成零。由此得出，以恒定转速绕轴线12转动的两个转动体18、40使用的功率与溜槽的所述枢转矩并不成正比地增加。就用于驱动两个转动体18和40的部件的尺寸而言，这自然是一优点。

还应注意，并不是必须通过最大倾斜角θ_max位置和/或最小倾斜角θ_min的位置，这在机械结构上是可行的。因此，不是采用两个转动体18和40之间的角偏差从0°到360°变化的周期性枢转，而是使两个转动体18和40之间的此角偏差在两个预定值(与实践中所需的最大和/或最小倾斜角相对应)之间随意地增大和减小。换句话说，两个转动体18，40的相对转速可在正值和负值之间周期性变化。

所述及装置的其他显著特征将重新参照图1进行描述。从图中会看到，回转环38吊住圆柱形隔离罩54。此隔离罩54与转动轴12同轴，并与外壳16的环形区域56形成了环状气密接合(或间隙)。由见可见，外壳16内的环状空间58形成了一个通过注入气体保持稍高压力的空间。箭头60示意地表示注入气体的部件(例如导管)。这样可减少烟尘进入到环形空间58内，尤其是轴承20、42、52，齿环22、44以及小齿轮24、26处。此外，这种注入气体可用于冷却装置。应当注意，隔离罩54最好装有绝热材料，同时环状区域56最好由冷却液冷却，例如在高炉情况下涂覆有保护层防止料层表面的热辐射。在回转环38和支撑板30以下最好也采用这种防热辐射的措施。

为进一步对该装置提供烟尘渗入的防护，加料通道14装有一球面套环62，它与支撑板30的中心孔32相配合。此孔32包括收缩截面，套环62与其形成环状气密接合(或间隙)。此外，支撑板30最好是一圆盘，其侧表面64是球面环，此环在回转环38内限定一环状气密接合(或间隙)。然而，通常支撑板30也可以是矩形的，它与回转环38的矩形开口相配合。在此情况下，有两个侧边与轴线36平行即可满足与圆柱体(与轴线36共轴)的形状匹配。由于这些附加的隔离措施，在加料通道14和第二转动体40之间形成了一环状空间66，通过将加压气体注入外壳16内该空间可被加压。通常，环状空间58、66是相通的，从而避免了外壳16内部形成压差。事实上，这种压差对以上所述的环状气密接合(或间隙)的效果有不利影响。

还将注意，轴承52最好放入到例如由隔离罩54、回转环38以及第二转动体40的环状凸缘38形成的环形腔中。这样，轴承52得到了更好的保护，防止更多的烟尘渗入和与热气体或腐蚀性气体直接接触。

当所提及的装置必须装配到炉子上在高温下操作时，第一、第二转动体18、40最好通过旋转接头连接到冷却回路(未示出)上。因此，连接到第一或第二转动体上的主要机械部件可有效地得到冷却。

Claims (11)

1、用于布松散料的装置包括：

一个用于卸松散料的溜槽(10)；

一个具有一基本上铅直的转动轴(12)的第一转动体(18)，此溜槽(10)自所述第一转动体(18)悬垂下来，从而使该溜槽由此转动体驱动，并能绕着一个基本上水平的枢轴(33)枢转；

一个与所述的第一转动体(18)的转动轴基本上同轴的第二转动体(40)，

其特征在于，一个回转环(38)，其在相对于溜槽(10)的枢轴(33)径向彼此相对的两个点(34、34′)处连接到溜槽(10)上，从而所述的回转环(38)可绕着垂直于溜槽的枢轴(33)的一轴线(36)转动，以及

一个导向构件(52)，其由第二转动体(40)吊住，并且与回转环(38)的接触点不少于三个，以便在连接于第二转动体(40)的坐标系内确定所述回转环的转动斜面，此斜面与水平参照面形成一α角。

2、根据权利要求1所述的装置，其中，所述的导向构件包括一大直径的吊悬轴承(52)，此吊悬轴承包括两个彼此能相互转动的环，第一个环构成了溜槽(10)的回转环(38)的转动支撑件，而第二个环连接到所述第二转动体(40)上，因此确定了回转环(38)的所述转动斜面的角α。

3、根据权利要求1或2所述的装置，其中，该溜槽(10)固定在一个支撑板(30)上，该支撑板具有一中心孔(32)，以作为由溜槽布散的材料的通路。

4、根据权利要求3所述的装置，其中，回转环(38)通过第一对轴销(34、34′)连接到支撑板(30)上，从而确定了回转环(38)可绕其旋转的轴(33)。

5、根据权利要求3或4所述的装置，其中，支撑板(30)通过第二对轴销(32′、32″)连接到第一转动体(18)上，从而限定溜槽的枢轴(33)。

6、根据权利要求3、4或5所述的装置，其中，所述的第一转动体(18)和第二转动体(40)悬在一外壳(16)中，该外壳以密封形式安装在一封闭空间内，以及

加料通道(14)以密封形式伸入外壳(16)内，并沿轴向通过所述的第一、第二转动体(18和40)以及支撑板(30)内的所述中心孔(32)。

7、根据权利要求6所述的装置，其中，回转环(38)吊住一圆柱形并与转动轴(12)同轴的隔离罩(54)，该隔离罩(54)与外壳(16)的环形区域(56)形成了环状气密接合。

8、根据权利要求6或7所述的装置，其中，加料通道(14)装有一个球面套环(62)，该套环(62)与支撑板(30)的中心孔(32)相配合，从而在支撑板上形成了环状气密接合。

9、根据权利要求6、7或8所述的装置，其中，支撑板(30)是一边缘为球面环(64)的圆盘，它与回转环(38)的中心孔相配合，从而与其形成环状气密接合。

10、根据权利要求6到9中任何一项所述的装置，其中，外壳(16)连接到气源(60)上。

11、根据权利要求1到9中任何一项所述的装置，其中，溜槽(10)与回转环(38)的枢轴(36)形成一β角，满足β＝90°－α。

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