CN213232359U - 一种机械外置式氧枪防坠落装置 - Google Patents

一种机械外置式氧枪防坠落装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种机械外置式氧枪防坠落装置,包括滑轮组、装置底座、弹簧组、防坠钩、外部框架和氧枪小车,所述外部框架的内部设有防坠落支架,所述氧枪小车的顶端与外部框架通过钢丝绳连接固定,所述滑轮组的底端设有弹簧组,所述滑轮组和弹簧组的两侧设有装置底座,所述装置底座上活动安装有第一销轴,所述装置底座通过第一销轴活动连接有防坠钩,所述防坠钩上设有第二销轴,所述防坠钩通过第二销轴限位安装在氧枪小车上。本实用新型采用内外结合的方式,工作时防坠钩在框架内部,支撑支架在氧枪框架立柱外部,两者无任何交集;一旦钢丝绳断裂,防坠钩会随滑轮一块旋转,进而打开伸出,与立柱外部的防坠支架接触,达到氧枪防坠目的。

Description

一种机械外置式氧枪防坠落装置
技术领域
本发明涉及转炉炼钢技术领域,具体为一种机械外置式氧枪防坠落装置。
背景技术
转炉炼钢生产过程中,氧枪在转炉中的位置及它的上升或下降是决定冶炼质量及降低消耗的因素之一。在转炉的冶炼过程中,氧枪需频繁进入转炉炉内对铁水进行冶炼,带动氧枪上升或下降的传动机构由于长期上下运行很难避免不出现故障,尤其是与氧枪直接相连的钢丝绳,在长期高温环境下运行很容易出现断裂现象。钢丝绳断裂后,坠落的氧枪浸在钢水中,极容易破损,使枪内的高压水漏出与钢水发生剧烈爆炸,造成不可估量的损失;坠落的巨大冲击力使氧枪机构损坏,高压水管和高压氧气管的断裂,会造成严重的次生事故。
为了解决因钢丝绳突然断裂导致氧枪掉入炉内的问题,在氧枪防坠问题的设计与制造上有不同结构形式的装置,如早期的断电事故保护装置、双绳保护装置及近期的制动装置等,但以上装置均存在不同的问题,效果不佳。
目前转炉炼钢的氧枪止坠有以下两种常见的方式。
一、是采用两套钢丝绳。但从设计的角度来看,似乎很保险,但在实际生产的过成中,由于氧枪小车位置高且活动范围大,加上产过程中产生的大量烟雾粉尘,使氧枪小车成为监视的盲区,许多厂家采用了钢丝绳传感器进行监视,但实际效果并不理想。只能起到事后的报警,不能起到事前的预防。
二、是氧枪小车与立柱之间采用楔铁装置止坠。它是在升降氧枪钢丝绳断裂后,利用弹簧原理(通过氧枪小车定滑轮的复位过程),在氧枪小车和氧枪立柱之间塞进一块楔铁来制止氧枪小车的下滑,继而达到止坠枪的目的。但在设计上存在极大的缺陷,楔铁塞紧程度无法控制和调试,如果太紧,则在正常冶炼过程中时常会出现卡死现象,影响生产,太松,则又无法实现氧枪小车的止坠。然而炼钢在生产的过程中,会产生大量金属粉尘、石墨粉,成为氧枪止坠系统楔铁的润滑剂,因为在这样恶劣的环境下,要想达到制动几乎是不可能的。其次原有的氧枪防坠落装置在发生氧枪坠落事故后基本损坏,极难修复。
综上所述,现有的氧枪防坠装置弊端主要表现为:监控难度大,未制动时,可能发生卡轨现象,制动时,制动不可靠,有时成功有时不成功,若制动成功,则可能因卡轨太紧而拆除困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机械外置式氧枪防坠落装置,该防坠落装置采用内外结合的方式,工作时防坠钩在框架内部,支撑支架在氧枪框架立柱外部,两者无任何交集;一旦钢丝绳断裂,防坠钩会随滑轮一块旋转,进而打开伸出,与立柱外部的防坠支架接触,达到氧枪防坠目的,解决了现有的氧枪防坠装置弊端主要表现为:监控难度大,未制动时,可能发生卡轨现象,制动时,制动不可靠,有时成功有时不成功,若制动成功,则可能因卡轨太紧而拆除困难的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种机械外置式氧枪防坠落装置,包括滑轮组、装置底座、弹簧组、防坠钩、外部框架和氧枪小车,所述外部框架的内部设有防坠落支架,所述外部框架之间设有氧枪小车,所述氧枪小车的顶端与外部框架通过钢丝绳连接固定,所述氧枪小车的内部设有滑轮组,所述滑轮组的底端设有弹簧组,所述滑轮组和弹簧组的两侧设有装置底座,所述装置底座上活动安装有第一销轴,所述装置底座通过第一销轴活动连接有防坠钩,所述防坠钩上设有第二销轴,所述防坠钩通过第二销轴限位安装在氧枪小车上。
优选的,所述钢丝绳未断裂情况下,所述滑轮组在钢丝绳的提升下,不与弹簧组接触。
优选的,所述钢丝绳未断裂情况下,所述防坠钩在第二销轴和第一销轴的作用下收纳在氧枪小车的内部,不与氧枪小车相接触。
优选的,所述防坠落支架在外部框架上均匀分布,且所述防坠落支架之间的距离为1.5m,所述防坠落支架采用600*200*11*7的H型钢。
优选的,所述装置底座和防坠钩分别设有两个,且一个装置底座和防坠钩为一组在氧枪小车的两侧对称分布。
优选的,所述第一销轴穿插于装置底座与防坠钩的开孔处,通过端部焊接的方式将两者连接为一体,并通过第二销轴固定在氧枪小车上,形成整体,所述第一销轴起连接作用,所述第二销轴起杠杆作用。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、该氧枪防坠落装置完全通过第一销轴和第二销轴连接,并且第一销轴和第二销轴与装置底座之间有5mm的间隙,足够满足其运转的自由,无需润滑油,完全符合富氧区设备标准;
2、该氧枪防坠落装置在正常生产状态下,不会发生作用,只有在钢丝绳断裂情况下才会使用,不存在日常运转造成的机械磨损,只要调试好后便可处于备用状态,无任何使用难点,无运转机构,仅靠销轴的杠杆作用,便可完成使用,该防坠落机构使用后自然恢复,即使使用后,装置发生局部变形,也只需要更换变形部位即可,成本相当有限,再无其它后续成本;
3、本套装置是无电、无油的纯机械设备,结构简单可靠,且结构紧凑、设计合理,该机构是独立存在使用的,不与氧枪系统有任何联系,对氧枪系统没有任何影响,该装置在氧枪小车和外部框架立柱上新增安装,不对原有的氧枪提升系统结构做任何改变,也不与原有运动机构发生干涉,是独立存在的。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意图;
图2为本发明的钢丝绳断裂时主视结构示意图;
图3为本发明的防坠钩制动受力分析图;
图4为本发明的防坠钩承受力T受力分析图;
图5为本发明的防坠钩每边承受T的力力分析图。
图中:1、滑轮组;2、装置底座;3、第二销轴;4、防坠落支架;5、弹簧组;6、第一销轴;7、防坠钩;8、外部框架;9、氧枪小车;10、钢丝绳。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置有”、“连接”等,应做广义理解,例如“连接”,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1至图2,本发明提供的一种实施例:一种机械外置式氧枪防坠落装置,包括滑轮组1、装置底座2、弹簧组5、防坠钩7、外部框架8和氧枪小车9,外部框架8的内部设有防坠落支架4,防坠落支架4在外部框架8 上均匀分布,且防坠落支架4之间的距离为1.5m,防坠落支架4采用 600*200*11*7的H型钢,外部框架8之间设有氧枪小车9,本套装置是无电、无油的纯机械设备,结构简单可靠,且结构紧凑、设计合理,该机构是独立存在使用的,不与氧枪系统有任何联系,对氧枪系统没有任何影响,该装置在氧枪小车9和外部框架8立柱上新增安装,不对原有的氧枪提升系统结构做任何改变,也不与原有运动机构发生干涉,是独立存在的,氧枪小车9的顶端与外部框架8通过钢丝绳10连接固定,氧枪小车9的内部设有滑轮组1,钢丝绳10未断裂情况下,滑轮组1在钢丝绳10的提升下,不与弹簧组5接触,该氧枪防坠落装置在正常生产状态下,不会发生作用,只有在钢丝绳10 断裂情况下才会使用,不存在日常运转造成的机械磨损,只要调试好后便可处于备用状态,无任何使用难点,无运转机构,仅靠销轴的杠杆作用,便可完成使用,该防坠落机构使用后自然恢复,即使使用后,装置发生局部变形,也只需要更换变形部位即可,成本相当有限,再无其它后续成本。
滑轮组1的底端设有弹簧组5,滑轮组1和弹簧组5的两侧设有装置底座 2,装置底座2上活动安装有第一销轴6,装置底座2通过第一销轴6活动连接有防坠钩7,装置底座2和防坠钩7分别设有两个,且一个装置底座2和防坠钩7为一组在氧枪小车9的两侧对称分布,钢丝绳10未断裂情况下,防坠钩7在第二销轴3和第一销轴6的作用下收纳在氧枪小车9的内部,不与氧枪小车9相接触,防坠钩7上设有第二销轴3,防坠钩7通过第二销轴3限位安装在氧枪小车9上,第一销轴6穿插于装置底座2与防坠钩7的开孔处,通过端部焊接的方式将两者连接为一体,并通过第二销轴3固定在氧枪小车9 上,形成整体,第一销轴6起连接作用,第二销轴3起杠杆作用,该氧枪防坠落装置完全通过第一销轴6和第二销轴3连接,并且第一销轴6和第二销轴3与装置底座2之间有5mm的间隙,足够满足其运转的自由,无需润滑油,完全符合富氧区设备标准。
请参阅图3至图5,根据生产技术要求,使用中的氧枪的最大运行速度为 40m/min,氧枪小车、氧枪、水管、氧管等加一起总重量在5T以下,当氧枪钢丝绳断裂后,滑轮突然降落,由于销轴二的杠杆作用,防坠落钩逐步伸出,下降行程到极限100mm时,防坠钩成水平状态,从开始制动到制动结束,行程最大不会超过1500mm。如图3所示。
(1)F为氧枪装置突然下落,防坠钩与两侧防坠落支架撞击时产生的力 (重力)。
(2)T为两边防坠钩承受的力。
(3)撞击作用时,两边承受力T的合力向上,为T合。
(4)该装置的撞击类型为刚性撞击,一般刚性撞击作用时间为0.1s~ 0.3s,时间越短,作用力越大,在这里取最短时间0.1s,也就是选择最大撞击力。
氧枪装置整体质量不超过5T,也就是m=5T=5000Kg
因物体坠落行程越大撞击力越大,该装置每个防坠落支架的最大间距为 1.5m,因此我们取1.5m的最大距离。
①、根据自由落体公式
Figure DEST_PATH_GDA0002912617430000061
υ=gt
得出:撞击时的速度
Figure DEST_PATH_GDA0002912617430000062
②、撞击作用后,速度为反向的υ'
υ'=-υ(假定为弹性碰撞,碰后速度≥反向)。
③、由动量定理:F·Δt=m·Δυ见图4
即(T-mg)·Δt=m·(2υ)
因Δt=0.1S
得:T=5.92*105N(相当于59200kg重物的压力)
④、每边承受的力T=T·COSθ见图5
Figure DEST_PATH_GDA0002912617430000071
(相当于41800kg重物的压力)
(6)根据抗剪力公式
Figure DEST_PATH_GDA0002912617430000072
V:剪力,A:剪力面积,FV:抗剪强度,FY:屈服强度
得知:选择600*200*11*7的H型钢完全能够满足41800kg重物的抗剪力。
选择厚度为40mm,高度为180mm的Q355钢板做挂钩完全能够满足使用要求。
选择直径φ60的圆钢做销轴,完全能够满足使用要求
(7)为进一步增加安全性能,在防坠支架上安全缓冲装置,延长刚性撞击作用时间,可降低撞击力,进而实现安全的目的。
工作原理:在钢丝绳10未断裂情况下,滑轮组1在钢丝绳10的提升下,不与下部弹簧组5接触,在第一销轴6和第二销轴3作用下,防坠钩7收在氧枪小车9内部,不与外部框架8的防坠落支架4接触,在转炉冶炼过程中,当氧枪钢丝绳10在高温及恶劣环境中经过长时间运行突然断裂时,滑轮组1 在氧枪小车9的带动下受重力和运动惯性的双重作用,继续下行,滑轮组1 压住弹簧组5并且不断下降,同时防坠钩7随销轴不断旋转,弹簧组5与下部框体间隙为100mm,随弹簧组5的不断压缩下降,由于第二销轴3的杠杆作用,防防坠钩7逐步旋转,当行程满100mm时,防坠钩7正好成水平角度,并且伸出氧枪小车9最外侧,正好压在外部框架8上的防坠落支架4上,通过两者的作用与反作用力配合共同完成止动,最终阻止氧枪小车9的下落,达成防坠落目的,确保了氧枪的安全;当更换新的钢丝绳10,并且受力上升,防坠钩7不断下落内收,最终回落到氧枪小车9内部,自动恢复设备生产状态。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种机械外置式氧枪防坠落装置,包括滑轮组(1)、装置底座(2)、弹簧组(5)、防坠钩(7)、外部框架(8)和氧枪小车(9),其特征在于:所述外部框架(8)的内部设有防坠落支架(4),所述外部框架(8)之间设有氧枪小车(9),所述氧枪小车(9)的顶端与外部框架(8)通过钢丝绳(10)连接固定,所述氧枪小车(9)的内部设有滑轮组(1),所述滑轮组(1)的底端设有弹簧组(5),所述滑轮组(1)和弹簧组(5)的两侧设有装置底座(2),所述装置底座(2)上活动安装有第一销轴(6),所述装置底座(2)通过第一销轴(6)活动连接有防坠钩(7),所述防坠钩(7)上设有第二销轴(3),所述防坠钩(7)通过第二销轴(3)限位安装在氧枪小车(9)上。
2.根据权利要求1所述的一种机械外置式氧枪防坠落装置,其特征在于:所述钢丝绳(10)未断裂情况下,所述滑轮组(1)在钢丝绳(10)的提升下,不与弹簧组(5)接触。
3.根据权利要求1所述的一种机械外置式氧枪防坠落装置,其特征在于:所述钢丝绳(10)未断裂情况下,所述防坠钩(7)在第二销轴(3)和第一销轴(6)的作用下收纳在氧枪小车(9)的内部,不与氧枪小车(9)相接触。
4.根据权利要求1所述的一种机械外置式氧枪防坠落装置,其特征在于:所述防坠落支架(4)在外部框架(8)上均匀分布,且所述防坠落支架(4)之间的距离为1.5m,所述防坠落支架(4)采用600*200*11*7的H型钢。
5.根据权利要求1所述的一种机械外置式氧枪防坠落装置,其特征在于:所述装置底座(2)和防坠钩(7)分别设有两个,且一个装置底座(2)和防坠钩(7)为一组在氧枪小车(9)的两侧对称分布。
6.根据权利要求1所述的一种机械外置式氧枪防坠落装置,其特征在于:所述第一销轴(6)穿插于装置底座(2)与防坠钩(7)的开孔处,通过端部焊接的方式将两者连接为一体,并通过第二销轴(3)固定在氧枪小车(9)上,形成整体,所述第一销轴(6)起连接作用,所述第二销轴(3)起杠杆作用。
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