TWI519751B - 用於將爐料分配至豎爐中的裝置 - Google Patents

Description

用於將爐料分配至豎爐中的裝置

本發明總體上涉及一種用於豎爐的加料設備，且具體涉及一種裝配有用於將爐料沿周向和徑向分配至爐子中的斜槽(chute，溜槽，料斗)的分配裝置。更具體地，本發明涉及一種用於操作此類型裝置中的斜槽的驅動系統。

可從美國專利3,693,812中獲知一種用於將爐料分配至豎爐中的裝置。根據US 3,693,812的裝置具有懸掛轉子(suspension rotor)和斜槽調節轉子，這兩個轉子被支撐在主殼體中，以便可圍繞基本垂直的旋轉軸線(通常對應於豎爐軸線)旋轉。以典型的方式，斜槽懸掛在懸掛轉子上，從而圍繞該懸掛轉子旋轉以沿周向分配爐料。此外，在根據US 3,693,812的裝置中，斜槽被懸掛成圍繞基本水準的軸線可樞轉地調節，以便沿徑向分配爐料。懸掛轉子和調節轉子由裝配有主旋轉驅動裝置(即電動機)和調節驅動裝置(即電動機)的差速驅動單元驅動。該調節驅動裝置允許在懸掛轉子與調節轉子之間產生差速旋轉。在根據US 3,693,812的裝置中，提供了一個樞轉機構以用於調節斜槽。將斜槽連接至調節轉子並由調節轉子致動的此機構，將懸掛轉子與調節轉子之間由於差速旋轉而產生的角位移的變化轉化成樞轉位置的變化，即斜槽在兩個極限位置之間的傾斜角的變化。

如圖1所示，根據US 3,693,812的用於分配爐料的裝置裝配有用於驅動兩個轉子的緊湊型驅動單元。此單元裝入佈置在主殼體(支撐轉子和斜槽)的頂部上的齒輪箱1中。齒輪箱1具有主輸入軸2；副輸入軸3；第一輸出軸4(在下文中稱作旋轉軸)；以及第二輸出軸5(在下文中稱作調節軸)。主輸入軸2由主旋轉驅動裝置6驅動。在齒輪箱內，減速機構7將主輸入軸2連接至在主殼體內垂直延伸的旋轉軸4，在主殼體內，旋轉軸設置有與懸掛轉子的齒圈嚙合的齒輪。調節軸5也垂直地延伸至主殼體內，在主殼體內，調節軸設置有與調節轉子的齒圈嚙合的齒輪。在驅動單元的齒輪箱內，旋轉軸4和調節軸5通過周轉差速齒輪(epicyclic differential gear)(即太陽行星齒輪系8)互相連接。該周轉差速機構主要包括：水準環輪(annulus)(環形齒輪)，具有與旋轉軸4上的齒輪相嚙合的外齒；中心齒輪，連接至副輸入軸3；以及行星齒輪架(planet gear carrier)，帶有至少兩個與環輪的內齒嚙合及與中心齒輪嚙合的行星齒輪。如圖1所示，行星齒輪架通過中間齒輪驅動調節軸5。

圖1的太陽行星齒輪系8形成差速機構，該差速機構是根據US 3,693,812的可旋轉且可樞轉斜槽型的分配裝置的主要部件。將差速機構8的尺寸構造為使得：只要副輸入軸3靜止(即當連接至副輸入軸3的調節驅動裝置9停止時)，旋轉軸4和調節軸5便同步旋轉，即具有由主旋轉驅動裝置6所提供(impart，傳遞)的相同的轉速。通過差速機構8，調節驅動裝置9允許以比旋轉軸4的轉速更快及更慢的轉速來驅動調節軸5，由此在懸掛轉子與調節轉子之間產生相對旋轉，即差速旋轉。上述樞轉機構(圖1中未示出)將這種差速旋轉轉化成斜槽(圖1中未示出)的樞轉運動。

具有差速驅動系統的分配裝置在工業上被證明是非常成功的。然而，如將理解的，箱1中的齒輪部件的適當操作，尤其是太陽行星齒輪系8的適當操作，需要箱1的高精度製造。事實上，多個旋轉軸線：主輸入軸2的軸線A2、與行星差速齒輪8的主軸線重合的副輸入軸3的軸線A3、第一輸出軸4和第二輸出軸5各自的軸線A4和A5、以及減速齒輪7的軸線A7，都必須平行並且在它們之間應盡可能精確地以合適的距離隔開，以便確保齒輪的最小程度的磨損。因此，驅動單元的製造(特別是由於箱1的高精度加工)相對地趨於昂貴，以便避免任何過早磨損的危險，尤其是避免行星差速機構8的過早磨損，行星差速機構本身是重型部件，因而是相對昂貴的部件。然而，典型的高精度鑽孔操作以及其他高精度製造方法仍會引入與軸承的定位和定向(限定各個軸線A2、A3、A4、A5和A7)有關的微小的誤差，從而不能以成本優化的方式將磨損減到最小。此外，經驗表明，雖然行星差速機構8的失效很少發生，但是這也是驅動系統運轉中斷的主要原因之一。

鑒於上述內容，本發明的第一個目的是提供一種用於將爐料分配至帶有差速驅動系統的豎爐中的裝置，該差速驅動系統的設計使得對於製造精度的要求不那麼嚴格，同時不會增加驅動系統部件(尤其是差速齒輪)過早磨損的危險。

通過如申請專利範圍第1項所述之裝置實現此目的。

以本身已知的方式，所提出的用於分配爐料的裝置包括主殼體、分配斜槽、懸掛轉子和調節轉子。兩個轉子都安裝在主殼體中，以便可圍繞基本垂直的旋轉軸線(通常是豎爐的爐子軸線)旋轉，並且兩個轉子都具有用於驅動轉子的相應齒圈。此外，也以已知的方式，分配斜槽懸掛於懸掛轉子以便隨其旋轉，從而用於爐料的周向分配，同時，分配斜槽還可在相對於懸掛轉子的方向上調節，具體地是圍繞基本水準的樞轉軸線可樞轉地調節。通過調節轉子相對於懸掛轉子的差速旋轉來實現針對徑向分配爐料的調節。因此，作為該裝置的一個重要部件，該裝置具有差速機構，更具體地具有將懸掛轉子與調節轉子互相連接的差速齒輪，以便允許調節轉子相對於懸掛轉子的差速的且當然同步的旋轉。為了驅動這些轉子，該裝置包括：連接至懸掛轉子以將旋轉提供給懸掛轉子的主旋轉驅動裝置(具體為電動機)、以及用於將差速旋轉提供給調節轉子的調節驅動裝置(具體為電動機)。

差速齒輪將兩個驅動裝置(即旋轉驅動裝置和調節驅動裝置)都連接至調節轉子。更具體地，差速齒輪被構造為：在旋轉驅動裝置的作用時使調節轉子和懸掛轉子同步旋轉，當通過調節驅動裝置的作用時實現不同步旋轉。換句話說，差速齒輪將與主旋轉驅動裝置提供給懸掛轉子的轉速相同的轉速傳輸給調節轉子，除非調節驅動裝置為了使調節轉子相對於懸掛轉子不同步地旋轉而提供差速旋轉。

根據本發明，為了實現其第一目的，該裝置進一步包括：第一齒輪箱，佈置在主殼體上，並包圍連接至第一輸出軸(即伸入主殼體的軸)的齒輪機構，在主殼體中，第一輸出軸連接至與懸掛轉子的齒圈嚙合的齒輪；第二齒輪箱，佈置在主殼體上，並包圍上述差速機構，差速齒輪連接至第二輸出軸(即伸入主殼體的軸)，在主殼體中，第二輸出軸連接至與調節轉子的齒圈嚙合的齒輪；軸裝置，裝配有補償聯軸器(compensating coupling)，也稱為可縮性聯軸器(yielding coupling)，並將第二齒輪箱中的差速齒輪連接至第一齒輪箱中的齒輪機構。

兩個分離的齒輪箱形成了獨立的固定安裝框架，該框架使得兩組齒輪部件之間能夠獨立定位且平行，這些齒輪部件是：也就是差速齒輪所需要的齒輪部件(即從主驅動裝置到調節轉子的差速扭矩傳輸裝置)、以及那些從主旋轉驅動裝置到懸掛轉子的直接扭矩傳輸裝置所需要的齒輪部件。因此，第二箱僅需包含那些軸，並由此適當地定位和定向必需的最小數量的軸線(由差速齒輪限定)、加上一單根軸線(用於將軸裝置連接至差速齒輪)，從而減少會影響差速齒輪的耐用性的未對準或定位配合不當的潛在的原因。提出的設計排除了(轉子一側上的)第一輸出軸與第二輸出軸之間以及(驅動裝置一側上的)第一輸入軸與第二輸入軸之間各自存在的任何微小的不平行或定位偏差而增加磨損的情況。如將理解的，提出的構造尤其排除了這種不平行或定位偏差會減少差速齒輪的使用壽命的情況。

眾所周知，補償聯軸器(也成為可縮性聯軸器)是具有在部件之間傳遞扭矩期間允許其連接的部件之間運動或永久不匹配的裝置的聯軸器。在本申請中，術語“補償聯軸器”意味著包括柔性聯軸器和基於萬向接頭的聯軸器，這些聯軸器是已知的，例如從J. A. Collins等人(作者)以及John Wiley和Sons(出版商：ISBN9780470413036)的手冊“機械零件和機械的機械設計”可知的。因此，通過補償聯軸器，即被構造為補償其連接的軸之間的徑向、軸向和/或角度不匹配的聯軸器，當傳輸扭矩時在齒輪部件的兩個上述組之間會產生對於未對準和不合適定位的額外容差(tolerance，公差)。原則上，可使用任何適當類型的補償聯軸器(德語是：“Ausgleichskupplung”或“bewegliche Kupplung”)來實現此效果，尤其是扭轉剛性(torsionally rigid)但是徑向、軸向和/或角度柔性的聯軸器。例子是襯套銷型(bushed-pin)聯軸器，諸如萬向聯軸器的通用聯軸器、十字滑塊(Oldham)聯軸器、波紋管聯軸器、爪式聯軸器、電磁聯軸器等。聯軸器是在操作過程中不可分離的類型，即與離合器相反的“固定式聯軸器”。換句話說，當傳遞扭矩時，聯軸器不能被分離，這對於系統安全性和可靠性是有利的。扭轉剛性柔性聯軸器的特別優選的例子是柔性盤式聯軸器(德語是：“Federscheibenkupplung”)或齒輪聯軸器，具體地是具有彎曲齒的齒輪聯軸器(德語是：“Bogenzahnkupplung”)。優選地，使用徑向、軸向和角度柔性聯軸器，例如對於所有三種不匹配提供容差的聯軸器。

為了便於製造，軸裝置包括連接至齒輪機構並從第一齒輪箱橫向伸出的第一連接軸和連接至差速齒輪並從第二齒輪箱橫向伸出的第二連接軸。為了便於維修，補償聯軸器有利地佈置在第一齒輪箱與第二齒輪箱之間，以便將第一連接軸連接至第二連接軸。與後一種措施結合，這些連接軸可以各自通過一對安裝至箱側壁的滾柱軸承而可旋轉地由相應的齒輪箱支撐。

只要這些分離的箱的放置和定向不是關鍵的，這些箱之間的連接軸能基本對準，在此情況中，補償聯軸器可以是節省成本的十字滑塊聯軸器或是提供了足夠容差的爪式聯軸器。然而，當需要這些分離的箱的放置和定向具有進一步柔性時，補償聯軸器優選地是相同動力通用接頭裝置(homokinetic universal joint)，尤其是包括兩個萬向接頭且確保相同動力傳輸的雙萬向軸。更優選地，具有長度補償的雙萬向軸(例如，雙萬向軸長度可延長的中間軸)用來提供進一步的定位容差。為了便於製造並避免與雙萬向軸的安裝有關的其他需求，兩個萬向接頭中的每個都優選地是居中(centered，中心)雙萬向接頭。

儘管主旋轉驅動裝置和調節驅動裝置可以其它方式佈置，例如都佈置在第二齒輪箱上，但在一個優選實施例中，主旋轉驅動裝置被第一齒輪箱支撐。在這種情況下，主驅動裝置通過齒輪機構連接至第一輸出軸，以使懸掛轉子旋轉，同時主驅動裝置還通過齒輪機構、軸裝置進而通過差速齒輪連接至第二輸出軸，以使調節轉子同步旋轉。因此，調節驅動裝置由另一齒輪箱(即第二齒輪箱)支撐，並通過差速齒輪連接至第二輸出軸，以便將相對於懸掛轉子的差速旋轉(即不同步旋轉)提供給調節轉子。

例如可以通過相應的錐齒輪對將軸裝置連接至第一箱中的齒輪機構並連接至分離的第二箱中的差速齒輪。用於懸掛轉子和調節轉子的相應輸出軸可各自通過一對軸向間隔開的滾柱軸承分別支撐於第一箱和第二箱中。

在一個實踐證明很實用的構造中，差速齒輪包括周轉太陽行星齒輪系，其優選地具有連接至調節驅動裝置的中心齒輪，並具有固定至第二輸出軸的行星齒輪架，以及通過帶有補償聯軸器的軸裝置而連接至第一箱中的主旋轉驅動裝置的環輪。但是不排除其他實施方式，驅動系統典型地包括將分配斜槽連接至調節轉子的樞轉裝置。該樞轉裝置優選地被構造為將調節轉子相對於懸掛轉子的差速旋轉轉化成斜槽圍繞基本水準的樞轉軸線的樞轉位置的變化，以調節斜槽相對於懸掛轉子的傾斜角。

如將理解的，本發明在工業上可具體應用於裝配或升級豎爐加料設備，尤其是高爐爐頂加料設備。

圖2示出了用於將散裝爐料(“爐料(burden)”)分配至豎爐(特別是分配在高爐的料線上)的裝置10。裝置10被設計為是加料設備(未完全示出)的一部分。該裝置包括佈置在爐喉上的主殼體12，該主殼體包括限定出垂直進料道16的固定進料管口14。懸掛轉子18通過第一大直徑環狀滾柱軸承20而懸掛在主殼體12內，從而可圍繞基本垂直的旋轉軸線旋轉。懸掛轉子18包括大體為圓柱形的本體，該圓柱形本體在其下部設置有盤形水準保護凸緣24，該凸緣形成了主殼體12的內部與爐子的內部之間的遮罩物。第二轉子(在下文中稱作調節轉子)26圍繞懸掛轉子18，並通過第二大直徑環狀滾柱軸承28懸掛在主殼體12內，該環狀滾柱軸承佈置成使得調節轉子26的旋轉軸線與懸掛轉子18的旋轉軸線基本同軸。

參考標號32表示用於通過進料道16供應散裝爐料的分配斜槽。該斜槽32具有兩個側懸臂34、34’，該斜槽通過這兩個側懸臂懸掛在懸掛轉子18上。由調節轉子26驅動的樞轉裝置允許調節斜槽32相對於懸掛轉子18的方向，更具體地，允許調節斜槽圍繞基本水準的軸線的樞轉位置或傾斜角。為此目的，樞轉裝置將分配斜槽32連接至調節轉子26，以便將調節轉子26的差速旋轉轉化成斜槽32的樞轉位置的變化。在示出的裝置10中，樞轉裝置對於斜槽32的每個懸臂34、34’均包括樞轉機構36、36’，這兩個樞轉機構在沿直徑相對的位置上由懸掛轉子18支撐於其上。每個樞轉機構36、36’均具有各自的垂直輸入軸38、38’，內齒輪系統和水準懸掛耳軸44、44’。輸入軸38、38’平行於兩個轉子18、26的旋轉軸線，並連接至與調節轉子26的下齒圈42嚙合的相應齒輪40、40’。每個齒輪系統將相應的輸入軸38、38’的旋轉轉化成相應的懸掛耳軸44、44’的旋轉。如將要指出的，兩個樞轉機構36、36’相對於斜槽32的中心平面對稱，也就是說，由於調節轉子26的下齒圈42而產生的輸入軸38、38’旋轉導致了兩個懸掛耳軸44、44’在相反方向(從正中平面看)上的旋轉，以使斜槽32樞轉。如圖2所示，側懸臂34、34’安裝至耳軸44、44’，從而它們限定了斜槽32的基本水準的樞轉軸線。

如將理解的，本發明不限於使用如上所述的樞轉機構。本發明可使用各種其他調節機構來調節斜槽32相對於懸掛轉子18的位置。例如，美國專利No. 4,941,792披露了一種樞轉機構，其具有將兩個懸掛耳軸連接至調節轉子26的叉狀樞轉杆，以及分別與固定至兩個斜槽耳軸中的任意一個上的扇形齒輪(toothed sector)相配合的環狀扇形齒輪(annular toothed segment)。另一方面，美國專利No. 5,002,806提出通過具有球形接頭的杆聯接(rod linkage)將調節轉子26連接至其中一個斜槽耳軸上的曲軸。儘管上述調節機構被設計為將調節轉子26相對於懸掛轉子18的差速旋轉轉化成斜槽32的傾斜角的變化，但不排除其他調節方式的可能性。在另一替代方案中，斜槽不是可樞轉的斜槽，而是一種具有上部和下部的兩件式斜槽，上部由懸掛轉子形成並隨懸掛轉子一起一致地圍繞爐子中心軸線旋轉，下部圍繞自中心軸線橫向偏移的第二垂直旋轉軸線旋轉。日本專利申請申請No. JP 63 096205或No. JP 02 022409或者蘇聯發明人證書SU 1669988中披露了這種分配裝置以及相應的用於驅動偏移的下部斜槽部件的調節機構的一些實例。

在圖2中，參考標號50表示佈置在主殼體12的頂部上的第一齒輪箱。第一齒輪箱50中包圍齒輪機構52，並為該齒輪機構設置有一固定框架。齒輪機構52連接至基本垂直的第一輸出軸54，該第一輸出軸從齒輪箱50向下延伸至主殼體12中。齒輪機構52將第一輸出軸54連接至水準的第一連接軸56，該第一連接軸相對於輸出軸54成直角地從第一齒輪箱50橫向伸出。此外，齒輪機構52將輸出軸54連接至支撐在第一齒輪箱50上的主旋轉驅動裝置60(優選地是電動機，但是不排除諸如液壓或氣壓驅動裝置的其他驅動裝置)。輸出軸54的下端設置有與懸掛轉子18上的第一齒圈64嚙合的齒輪62。因此，輸出軸54用作將扭矩從主旋轉驅動裝置60通過齒輪機構52提供至懸掛轉子18的旋轉驅動軸。

在圖2中，參考標號70表示佈置在主殼體12的頂部上的分離的第二齒輪箱。此第二齒輪箱70包圍差速機構，具體地包圍差速齒輪72並形成該差速齒輪的固定框架。差速齒輪72將基本垂直的第二輸出軸74連接至基本水準的第二連接軸76，該第二連接軸在第一齒輪箱50的那一側上從第二齒輪箱70橫向地伸出。此外，差速將第二輸出軸74連接至分離地支撐在第二齒輪箱70上的調節驅動裝置80。應當理解，從第二齒輪箱70伸入主殼體12中的第二輸出軸74由第二齒輪箱70支撐且進而獨立於第一輸出軸54地被支撐。輸出軸74的下端承載與第二齒圈84嚙合的齒輪82，該第二齒圈固定至調節轉子26的上部區域，並位於下齒圈42之上。因此，調節驅動裝置80通過差速齒輪72連接至調節轉子26，以向調節轉子提供差速旋轉。

如圖2進一步示出的，軸裝置90將位於第二齒輪箱70內的差速齒輪72連接至位於第一齒輪箱50內的齒輪機構52。如將理解的，軸裝置90裝配有適當類型補償聯軸器，其被構造為補償第一連接軸56與第二連接軸76之間的徑向、軸向及角度不匹配。例如，在圖2示意性示出的實施例中，軸裝置90包括一個相同動力通用接頭裝置(具體是具有兩個萬向接頭92、94的雙萬向軸)，以便形成補償聯軸器，但是也可使用任何其他合適類型的補償聯軸器，優選地使用扭轉剛性補償聯軸器。

圖3更詳細地示出了圖2的驅動系統。第一輸出軸54通過一對安裝在第一齒輪箱50中的孔內的軸向隔開的滾柱軸承96而由第一齒輪箱50支撐。第一輸出軸54承載大直徑齒輪98，該大直徑齒輪與由輔助軸104承載的下部小直徑齒輪102嚙合。輔助軸104承載上部小直徑齒輪106，該上部小直徑齒輪與主驅動電動機60的驅動軸110上的驅動齒輪108嚙合。輔助軸104還通過一對軸向隔開的滾柱軸承112而由第一齒輪箱50支撐。第一齒輪箱50中的齒輪機構52進一步包括將輔助軸104連接至軸裝置90的第一連接軸56的錐齒輪對。該錐齒輪對由固定至輔助軸104的大直徑第一錐齒輪114和固定至連接軸56並與第一錐齒輪114嚙合的第二錐齒輪116形成。如圖3進一步看出的，第一連接軸56通過一對滾柱軸承118而可旋轉地被支撐，這對滾柱軸承安裝在第一齒輪箱50的通常面向第二齒輪箱70的側壁中的孔內。因此，第一齒輪箱50包圍齒輪機構52，該齒輪機構一方面將主旋轉驅動裝置60連接至懸掛轉子18上的第一齒圈，以便向斜槽32提供旋轉，另一方面將上述主旋轉驅動裝置連接至軸裝置90，其實現了主旋轉驅動裝置60與差速齒輪72之間的連接，這將在下文詳細描述。

如圖3進一步看出的，第二齒輪箱70包圍差速齒輪72，更具體地，該差速機構是周轉太陽行星齒輪機構(也叫做“行星齒輪”)。因此，以本質上已知的方式，行星差速齒輪72包括中心齒輪120、行星齒輪架122和環輪124。行星齒輪架122承載與中心齒輪120嚙合以及與環輪124的內齒輪裝置嚙合的至少兩個行星齒輪，以便圍繞中心齒輪120和環輪124的共用中心軸線旋轉，從而驅動行星齒輪架122。中心齒輪120固定至輔助軸128，通過減速齒輪130而由調節電動機80驅動該輔助軸，該減速齒輪在圖3中僅示意性地被示出並且其將調節電動機80的驅動軸132連接至輔助軸128。如圖3進一步看出的，行星齒輪架122固定至第二輸出軸74的上端。而環輪124又設置有與固定至第二連接軸76的錐齒輪136嚙合的周緣錐齒輪裝置(peripheral bevel gearing)134，以便形成將軸裝置90、進而將主旋轉驅動裝置60連接至周轉太陽行星齒輪機構72的錐齒輪對。與第一齒輪箱50的第一連接軸56類似，第二連接軸76通過一對滾柱軸承138可旋轉地由第二齒輪箱70支撐，這對滾柱軸承安裝至第二齒輪箱70的通常面向第一齒輪箱50的側壁上。如圖3所示，第二輸出軸74通過一對軸向隔開的滾柱軸承142而可旋轉地由分離的第二齒輪箱70支撐，這對滾柱軸承安裝在第二齒輪箱70中的孔內。輔助軸128被安裝在軸套144內的滾柱軸承支撐，該軸套安裝在第二齒輪箱70中的孔內。第二齒輪箱70還通過一對向外地安裝在軸套144上的滾柱軸承來支撐上述環輪。

將第二齒輪箱70中的差速太陽行星齒輪機構72的尺寸構造成使得：只要輔助軸128(即調節驅動裝置80的驅動軸)不旋轉，即當輔助軸靜止(N3=0)時，則第一輸出軸54的轉速N1(由主旋轉驅動裝置60經由齒輪機構52提供)等於第二輸出軸74的轉速N2。換句話說，差速齒輪72被構造為向調節轉子26提供同由主旋轉驅動裝置60提供給懸掛轉子18的轉速相同的轉速，除非調節驅動裝置80向調節轉子26提供相對於懸掛轉子18的差速旋轉。因此，當操作調節驅動裝置80以使輔助軸128在第一方向上以轉速N3(≠0)旋轉時，第二輸出軸74的轉速N2將相當於第一輸出軸54的轉速N1與輔助軸128的轉速N3乘以適當的齒輪比後相加的和，該齒輪比取決於差速太陽行星齒輪機構72的設計。另一方面，當調節驅動裝置80使輔助軸128沿相反方向上以轉速N3(≠0)旋轉時，第二輸出軸74的轉速N2將相當於第一輸出軸54的轉速N1減去(減法)轉速N3乘以適當的齒輪比後的差。由此，通過使調節驅動裝置80按照期望的方式操作，差速太陽行星齒輪機構72允許增加、減小或消除懸掛轉子18與調節轉子26之間的角位移。因此，差速齒輪72以允許懸掛轉子18相對於調節轉子26差速旋轉的方式將二者相互連接。另一方面，在不操作調節驅動裝置80的情況下，即當調節驅動裝置靜止時，差速齒輪72允許兩個轉子18、26保持相同的轉速。然後，如上所述的任何適當的調節機構將懸掛轉子18與調節轉子26之間的角位移的變化轉化成斜槽32的位置的相應變化，在圖2的情況下，具體是轉化成樞轉位置/傾斜角的變化。如將理解的，調節驅動裝置80的轉速決定了斜槽32的調節(即，樞轉)速度。當斜槽32保持在適當的位置時(相對於懸掛轉子18)，其足以使調節驅動裝置80停止。能夠以電氣方式實現調節驅動裝置80的暫停(breaking)。在調節驅動裝置80停止(靜止)之後，後者可通過例如減速齒輪130的自阻斷(self-blocking)構造機械地停止旋轉。在上述功能性描述中，假設第一齒圈64與齒輪62之間的齒輪比與第二齒圈84與齒輪82之間的齒輪比相同。在後一齒輪比不同的情況下，差速太陽行星齒輪機構72的內齒輪比相應地被調整，以便通過主旋轉驅動裝置60的單獨作用來實現轉子18、26的同步旋轉，並通過輔助驅動裝置80的作用來允許它們之間的差速旋轉。

如將理解的，軸裝置90提供了機械連接件，其用於將扭矩從第一齒輪箱50傳輸至第二齒輪箱70，更具體地，從主旋轉驅動裝置60經由齒輪機構52傳輸至處於分離的第二齒輪箱70中的差速齒輪72，以便實現懸掛轉子18和調節轉子26的同步旋轉。除了連接軸56、76以外，軸裝置包括補償聯軸器(例如圖3中示出的萬向軸)，以便一方面為差速齒輪72的軸74、128之間可能的不精確對準和定位提供額外容差，另一方面為齒輪機構52的軸54、104之間可能的不精確對準和定位提供容差，尤其是在第一輸出軸54與第二輸出軸74之間提供容差。分離的齒輪箱50、70以及由於補償聯軸器而產生的額外容差所提供的另一優點在於，輸出軸54、74能夠平行於轉子18、26的旋轉軸線獨立地安裝，以使齒輪62、82分別與相關的齒圈64、84適當地接合。另外，軸裝置90使得第一輸出軸54能夠相對於第二輸出軸74獨立定位，而主旋轉驅動裝置60能夠相對於調節驅動裝置80獨立定位，從而有利於適應結構空間的限制。

圖3示出了軸裝置90，其中，補償聯軸器由雙萬向軸形成，該雙萬向軸由兩個萬向接頭92、94和長度可延長的中間軸95形成。長度可延長的中間軸95是具有第一部件和第二部件的扭轉剛性的兩件式軸，其中第一部件和第二部件通過直接配合連接裝置(positive fit connection)(例如，與第二部件中的共軛孔接合的花鍵型(profile-splined)第一部件)而可伸縮地連接。每個相應的萬向接頭92、94均優選地是居中雙萬向接頭，不管第一連接軸56與中間軸95之間或第二連接軸56與中間軸95之間存在什麼樣的角度不匹配，居中雙萬向接頭都能保持相同動力傳輸。不管所使用的是什麼類型的補償聯軸器，聯軸器都應是扭轉剛性的，以保證能通過軸裝置90傳輸均勻的扭矩。

圖4示出了用在根據圖2的分配裝置10中的替換驅動系統。在圖4中，相同的參考標號表示與圖3中的部件相同的部件，主要的差別在於使用了不同的軸裝置190。在圖4的實施例中，替換的軸裝置190包括相對於水準軸線基本同軸佈置(不過不必精確地同軸佈置)的第一連接軸156和第二連接軸176。如圖4進一步看出的，軸裝置190包括更便宜的、相對更簡單的補償聯軸器192，例如爪式聯軸器或十字滑塊聯軸器。儘管十字滑塊聯軸器能夠適應更大的徑向不匹配，但是爪式聯軸器被認為是失效保險的，因為在中間部件失效的情況下，爪式聯軸器的軸轂193、194自身能接合。對於任一種類型的聯軸器，相應的聯軸器軸轂193、194都設置在每個連接軸156、176的相鄰端上。兩個聯軸器軸轂193、194都通過直接鎖定接合(“形狀配合”)與稍帶彈性的中間部件(未詳細地示出，典型地稱作十字軸(spider)或中間盤)接合。儘管這些更簡單的補償聯軸器補償連接軸156、176之間的軸向、角度和徑向不匹配的能力較小，但對於可應用於齒輪箱50、70的典型的製造公差而言，與圖3的萬向接頭裝置相反，只要齒輪箱50、70的放置和定向不需要額外的自由度，則該補償聯軸器的能力通常是足夠的。此外，十字滑塊聯軸器或爪式聯軸器類型的補償聯軸器192(正如其被選擇為在技術上是扭轉剛性的且相同動力的)能夠在用於旋轉和樞轉的兩個扭矩傳輸路徑之間提供一定程度的阻尼。

在本發明的優選變型(未詳細說明)中，補償聯軸器192扭轉剛性柔性聯軸器。柔性聯軸器的特別優選的例子是柔性盤式聯軸器或齒輪聯軸器。柔性盤式聯軸器包括一個或多個彈性件，例如由金屬或合成材料(典型地是特種鋼)製成的盤形薄片或類似物。典型地徑向於聯軸器軸線和剪切載入(shear-loaded)佈置的彈性件由於它們的柔性而提供徑向、軸向和角度容差。在另一個優選實施例中，補償聯軸器192可以包括兩個柔性盤式聯軸器，這兩個柔性盤式聯軸器以雙萬向軸的方式串聯連接。另一方面，柔性齒輪聯軸器包括具有外部齒輪齒的兩個安裝輪軸(hub)、和配合於這兩個輪軸上的套筒。套筒具有與輪軸的外部齒接合的內部齒。具有位於輪軸上的彎曲外部齒的齒輪聯軸器的使用優選地用於適應較大的角度不匹配。當齒輪聯軸器提供較大的角度不匹配容差和通常足夠的軸向不匹配容差時，齒輪聯軸器典型地在徑向不匹配方面提供較小的容差。

A2、A3、A4、A5、A7．．．軸線

1．．．齒輪箱

10．．．分配裝置

102．．．齒輪

104．．．輔助軸

106．．．齒輪

108．．．驅動齒輪

110．．．驅動軸

112．．．滾柱軸承

114．．．第一錐齒輪

116．．．第二錐齒輪

118．．．滾柱軸承

12．．．主殼體

120．．．中心齒輪

122．．．行星齒輪架

124．．．環輪

128．．．輔助軸

130．．．減速齒輪

132．．．驅動軸

134．．．錐齒輪裝置

136．．．錐齒輪

138．．．滾柱軸承

14．．．進料管口

142．．．滾柱軸承

144．．．軸套

156．．．連接軸

16．．．進料道

176．．．連接軸

18．．．懸掛轉子

190．．．軸裝置

192．．．補償聯軸器

193．．．聯軸器軸轂

194．．．聯軸器軸轂

2．．．主輸入軸

20．．．滾柱軸承

24．．．保護凸緣

26．．．調節轉子

28．．．滾柱軸承

3．．．副輸入軸

32．．．分配斜槽

34．．．懸臂

34’．．．懸臂

36．．．樞轉機構

36’．．．樞轉機構

38．．．輸入軸

38’．．．輸入軸

4．．．第一輸出軸

40．．．齒輪

40’．．．齒輪

42．．．下齒圈

44．．．懸掛耳軸

44’．．．懸掛耳軸

5．．．第二輸出軸

50．．．第一齒輪箱

52．．．齒輪機構

54．．．第一輸出軸

56．．．第一連接軸

6．．．主旋轉驅動裝置

60．．．主旋轉驅動裝置

62．．．齒輪

64．．．第一齒圈

7．．．減速機構

70．．．第二齒輪箱

72．．．差速齒輪

74．．．第二輸出軸

76．．．第二連接軸

8．．．差速機構、太陽行星齒輪系

80．．．調節驅動裝置

82．．．齒輪

84．．．第二齒圈

9．．．調節驅動裝置

90．．．軸裝置

92．．．萬向接頭

94．．．萬向接頭

95．．．中間軸

96．．．滾柱軸承

98．．．齒輪

從下面參照附圖對幾個非限制性實施例的詳細描述中，本發明的其他細節和優點將變得顯而易見，在附圖中：

圖1是根據美國專利3,693,812的現有技術的用於將爐料分配至豎爐中的裝置的緊湊型驅動單元的垂直橫截面圖；

圖2是示出了裝配有驅動系統的第一實施例的分配裝置的示意性垂直橫截面圖；

圖3是更詳細地示出了圖2的驅動系統的局部放大橫截面圖；

圖4是示出了用於裝配根據圖2的分配裝置的驅動系統的第二實施例的局部放大橫截面圖；

在這些附圖中，相同的參考標號表示相同或相似的部件，而在結構不同的實施例中，帶有增加的百位元數字的參考標號表示功能類似的部件。

102．．．齒輪

104．．．輔助軸

106．．．齒輪

108．．．驅動齒輪

110．．．驅動軸

112．．．滾柱軸承

114．．．第一錐齒輪

116．．．第二錐齒輪

118．．．滾柱軸承

12．．．主殼體

120．．．中心齒輪

122．．．行星齒輪架

124．．．環輪

128．．．輔助軸

130．．．減速齒輪

132．．．驅動軸

134．．．錐齒輪裝置

136．．．錐齒輪

138．．．滾柱軸承

142．．．滾柱軸承

144．．．軸套

50．．．第一齒輪箱

52．．．齒輪機構

54．．．第一輸出軸

56．．．第一連接軸

60．．．主旋轉驅動裝置

62．．．齒輪

64．．．第一齒圈

70．．．第二齒輪箱

72．．．差速齒輪

74．．．第二輸出軸

76．．．第二連接軸

80．．．調節驅動裝置

82．．．齒輪

84．．．第二齒圈

90．．．軸裝置

92．．．萬向接頭

94．．．萬向接頭

95．．．中間軸

96．．．滾柱軸承

98．．．齒輪

Claims (18)

1. 一種用於將爐料分配至豎爐中的裝置，所述裝置包括：主殼體；用於分配爐料的分配斜槽；懸掛轉子，安裝在所述主殼體中以便能夠圍繞基本垂直的旋轉軸線旋轉，所述懸掛轉子設置有第一齒圈；調節轉子，安裝在所述主殼體中以便能夠圍繞基本垂直的旋轉軸線旋轉，所述調節轉子設置有第二齒圈；所述分配斜槽懸掛於所述懸掛轉子以便隨其旋轉，從而用於爐料的周向分配，並且所述分配斜槽能夠通過所述調節轉子進行傾斜角的調節，從而用於爐料的徑向分配；差速齒輪，將所述懸掛轉子與所述調節轉子互相連接，以便允許所述調節轉子相對於所述懸掛轉子的差速旋轉；主旋轉驅動裝置，具體地電動機，連接至所述懸掛轉子以便向所述懸掛轉子提供旋轉，並通過所述差速齒輪連接至所述調節轉子以便向所述調節轉子提供旋轉；調節驅動裝置，具體地電動機，通過所述差速齒輪連接至所述調節轉子，以便向所述調節轉子提供相對於所述懸掛轉子的差速旋轉；所述差速齒輪被構造為將與所述主旋轉驅動裝置提供給所述懸掛轉子的轉速相同的轉速傳輸給所述調節轉子，除非所述調節驅動裝置通過差速齒輪向所述調節轉子提供相對於所述懸掛轉子的差速旋轉；其特徵在於， 第一齒輪箱，佈置在所述主殼體上並包圍一齒輪機構，所述齒輪機構將所述主旋轉驅動裝置連接至伸入所述主殼體中的第一輸出軸，在所述主殼體中，所述第一輸出軸連接至與所述懸掛轉子的所述第一齒圈嚙合的齒輪；第二齒輪箱，佈置在所述主殼體上並包圍所述差速齒輪，所述差速齒輪將所述調節驅動裝置連接至伸入所述主殼體中的第二輸出軸，在所述主殼體中，所述第二輸出軸連接至與所述調節轉子的所述第二齒圈嚙合的齒輪；以及軸裝置，裝配有補償聯軸器，並將所述第二齒輪箱中的所述差速齒輪連接至所述第一齒輪箱中的所述齒輪機構。
2. 如申請專利範圍第1項所述之用於將爐料分配至豎爐中的裝置，其中，所述補償聯軸器是扭轉剛性的柔性聯軸器。
3. 如申請專利範圍第2項所述之用於將爐料分配至豎爐中的裝置，其中，所述柔性聯軸器是柔性盤式聯軸器。
4. 如申請專利範圍第2項所述之用於將爐料分配至豎爐中的裝置，其中，所述聯軸器是齒輪聯軸器，具體地，是包括彎曲外部齒輪齒的齒輪聯軸器。
5. 如申請專利範圍第1項所述之用於將爐料分配至豎爐中的裝置，其中，所述軸裝置包括：連接至所述齒輪機構並從所述第一齒輪箱橫向伸出的第一連接軸、和連接至所述差速齒輪並從所述第二齒輪箱橫向伸出的第二連接軸、以及佈置在所述第一齒輪箱與所述第二齒輪箱之間以將所述第一連接軸連接至所述第二連接軸的補償聯軸器。
6. 如申請專利範圍第5項所述之用於將爐料分配至豎爐中的裝置，其中，所述第一連接軸通過安裝至所述第一齒輪箱的側壁的一對滾柱軸承而可旋轉地由所述第一齒輪箱支撐；並且所述第二連接軸通過安裝至所述第二齒輪箱的側壁的一對滾柱軸承而可旋轉地由所述第二齒輪箱支撐。
7. 如申請專利範圍第5項所述之用於將爐料分配至豎爐中的裝置，其中，所述第一連接軸和所述第二連接軸基本對準，並且所述補償聯軸器是十字滑塊聯軸器或爪式聯軸器。
8. 如申請專利範圍第6項所述之用於將爐料分配至豎爐中的裝置，其中，所述第一連接軸和所述第二連接軸基本對準，並且所述補償聯軸器是十字滑塊聯軸器或爪式聯軸器。
9. 如申請專利範圍第1項所述之用於將爐料分配至豎爐中的裝置，其中，所述補償聯軸器是相同動力通用接頭裝置，具體地是包括兩個萬向接頭的雙萬向軸，優選地是具有長度補償的雙萬向軸。
10. 如申請專利範圍第9項所述之用於將爐料分配至豎爐中的裝置，其中，所述補償聯軸器是包括兩個萬向接頭和將所述兩個萬向接頭互相連接的長度可延長的中間軸的雙萬向軸，所述兩個萬向接頭中的每個萬向接頭是雙萬向接頭，優選地是居中雙萬向接頭。
11. 如前述申請專利範圍第1項所述之用於將爐料分配至豎爐中的裝置，其中， 所述主旋轉驅動裝置由所述第一齒輪箱支撐；並且所述調節驅動裝置由所述第二齒輪箱支撐。
12. 如前述申請專利範圍第1項所述之用於將爐料分配至豎爐中的裝置，其中，所述第一齒輪箱包括滾柱軸承裝置，所述滾柱軸承裝置支撐所述第一輸出軸，使得所述第一輸出軸從所述第一齒輪箱伸入所述主殼體中；並且所述第二齒輪箱包括滾柱軸承裝置，所述滾柱軸承裝置支撐獨立於所述第一輸出軸的所述第二輸出軸，並且使得所述第二輸出軸從所述第二齒輪箱伸入所述主殼體中。
13. 如前述申請專利範圍之第1至12項中任一項所述之用於將爐料分配至豎爐中的裝置，其中，所述差速齒輪包括周轉太陽行星齒輪系，所述周轉太陽行星齒輪系包括環輪、中心齒輪和行星齒輪架，所述行星齒輪架承載與所述環輪和所述中心齒輪嚙合的至少兩個行星齒輪。
14. 如申請專利範圍第13項所述之用於將爐料分配至豎爐中的裝置，其中，所述中心齒輪連接至所述調節驅動裝置；所述行星齒輪架固定至所述第二輸出軸，並且所述環輪通過具有所述補償聯軸器的所述軸裝置並通過所述第一齒輪箱中的所述齒輪機構而連接至所述主旋轉驅動裝置。
15. 如前述申請專利範圍第1項所述之用於將爐料分配至豎爐中的裝置，其中，所述第一輸出軸具體地通過安裝在所述第一齒輪箱中的孔內的一對軸向隔開的滾柱軸承而可旋轉地由所述第一齒輪箱支撐，並且所述第一輸出軸從所述第一齒輪箱伸入所述主殼體內；並且其中所述第二輸出軸具體地通過安裝在所述第二齒輪箱中的孔內的一對軸向隔開的滾柱軸承而可旋轉地由所述第二齒輪箱支撐，並且所述第二輸出軸從所述第二齒輪箱伸入所述主殼體內。
16. 如前述申請專利範圍第1項所述之用於將爐料分配至豎爐中的裝置，進一步包括將所述分配斜槽連接至所述調節轉子的樞轉裝置，所述樞轉裝置被構造為將所述調節轉子相對於所述懸掛轉子的差速旋轉轉化成所述斜槽圍繞基本水準的樞轉軸線的樞轉位置的變化，以便調節所述斜槽相對於所述懸掛轉子的傾斜角。
17. 一種豎爐加料設備，具體地是高爐加料設備，其包括如前述申請專利範圍中第1至12項中任一項所述之用於將爐料分配至豎爐中的裝置。
18. 一種高爐，包括如申請專利範圍第17項所述之豎爐加料設備。