CN101173321A - 一种高炉无料钟炉顶布料装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于冶金工业技术领域，公开了一种高炉无料钟炉顶布料装置，采用闭式冷却，有埋管的水冷喉管和水冷底盘，溜槽的旋转与倾动均由电机驱动。其中溜槽的倾动是由电机带动滚珠丝杠副的螺母旋转，再带动丝杠和与之相连的升降回转机架上下运动，从而实现溜槽α角倾动。本发明同心度高、传动精度高、关键部件寿命长、制造加工容易、重量轻、成本低，本发明装置能在高炉生产过程中靠肉眼查看溜槽倾动α角数值和检查判断溜槽倾动运行平稳性能，本发明可用于高炉炉顶装料作业，它同时适用于需要从顶部向密闭空间内加料、并按规律进行布料的竖炉或者熔融还原炉。

Description

一种高炉无料钟炉顶布料装置

技术领域

本发明属于冶金工业技术领域，公开了一种高炉无料钟炉顶布料装置，是用于高炉炉顶装料作业的一种机械设备，它同时适用于需要从顶部向密闭空间内加料、并按规律进行布料的竖炉或者熔融还原炉。

背景技术

在中国专利CN98217856.5、CN99815290.0和CN200510006349.7中，公布了三种与本发明直接相关的装置。其中CN98217856.5、CN99815290.0专利公布的装置，在其溜槽α角的倾动方式是由电机带动齿轮使三根丝杠转动，丝杠的转动带动螺母和与螺母固定在一起的溜槽升降回转机架上下运动，由此通过倾动臂带动溜槽实现α角的倾动。此两种装置的问题在于：其一是丝杠始终暴露在箱体中，易受煤气带入箱体内的粉尘污染，并且无法对它实施有效的保护，使其易受磨损，降低了使用寿命；其二是位于中心的下料喉管无水冷却，其外壁与排料溜槽支架的内壁或者耳轴之间的间隙过大，使溜槽倾动轴的一端暴露于炉内，其结果是：这即不能降低喉管的温度和提高喉管的耐磨寿命，也不能对溜槽倾动轴形成有效的保护；其三是驱动溜槽α角的力矩为向上的拉力，当该拉力大于溜槽回转体的总重量时，用于溜槽旋转的回转支承会出现运动失稳、产生晃动；其四是溜槽倾动轴线通过喉管水平截面的圆心，使得CN98217856.5公布装置的倾动臂短，倾动臂架和耳轴转套间的受力大、磨损快，最终造成α角可控精度的劣化趋势加快；而CN99815290.0公布的装置，为增大力臂，又使倾动溜槽的铰接部件的旋转半径增大，造成溜槽升降回转机架内的回转支承和传动丝杠的齿轮直径增大，提高了装置的重量、增加了制造成本；除此之外，CN99815290.0公布的装置将溜槽旋转回转机构设置在箱体外壳下部，造成用于溜槽旋转传动的齿轮直径增加很大，不仅使设备重量增加，而且使得用于溜槽α角传动的齿轮和用于溜槽旋转传动的齿轮不在同一平面和固定点上，其同心度降低，确保两齿轮同心的制造加工要求高、装配难度大。

在CN200510006349.7专利公布的类似装置中，下料喉管的外侧设置了水冷却管路，并采用了溜槽倾动的连杆直接与溜槽悬挂臂铰接的设计，但其缺陷是：其一，所设置的冷却水管路是围绕在喉管的散热壁外侧，而没有将水管铸入喉管内部，其传热效果差，不能有效的降低喉管的温度；其二，用于溜槽倾动的连杆直接与溜槽悬挂臂铰接，造成溜槽悬挂臂伸进箱体内部空间，由于该空间要求与炉内环境隔离，因此，溜槽悬挂臂转动所必需的间隙增加了箱体内部空间与炉内环境相通的面积，会增加煤气窜入箱体内的可能性，同时由于悬挂臂大部分悬在炉内高温环境中，其温度很高，这会造成连接杆与溜槽悬挂臂铰接点长期处于高温情况下工作，必然降低该点所配工作部件的使用寿命，成为该专利装置中的薄弱环节。

发明内容

本发明的目的是：针对上述技术状况，提出一种全面克服上述问题和缺陷的高炉无料钟炉顶布料装置，该装置具有同心度高、关键部件寿命长、制造加工容易、重量轻、成本低等特点。本发明同时公布了一种在高炉生产过程中靠肉眼查看溜槽倾动α角数值、检查判断溜槽倾动运行平稳性能的方法。

实现上述发明目的的技术方案是：

在箱盖上面，水冷喉管垂直吊装在中心，环绕水冷喉管外围座装有两个电机和三个密封罩，三个密封罩成120°分布在与水冷喉管共中心的圆周上；在三个密封罩内，各有一个小回转轴承分别与其同心安装，它们的外圈均与箱盖固定，而内圈则分别与一个滚珠丝杠副的螺母上端部固定，三个滚珠丝杠副相同，它们通过箱盖的开孔伸入箱体；

在箱盖下面，有两个外齿型回转支承上下重叠、与水冷喉管同心安装，它们的内圈一起固定在箱盖下表面；在上回转支承的外齿上，有四个小齿轮与之啮合，其中一个小齿轮是安装在上述一个电机的轴上，另外三个相同的小齿轮分别安装在滚珠丝杠副的螺母中部；在下回转支承的外齿上，另有一个小齿轮与之啮合，它安装在上述另一个电机的轴上；

在下回转支承下面，一个与水冷喉管共轴的回转体固定在外齿圈上，回转体的外壁分布有三根导轨，回转体的下部水平安装了一对倾动轴，倾动轴中心线是与回转体的轴线呈空间垂直；在倾动轴上，固定着一个悬挂臂和一对倾动臂，本发明装置伸在炉内、用于布料作业的溜槽，是安装在悬挂臂上；

在箱体中部，有一隔板大致水平的设置在回转体与外齿圈结合部对应的箱体上，将箱内空间分割成上下两部分；上述三个滚珠丝杠副的丝杠穿过隔板开孔伸到箱体下部，共同固定在升降回转机架上；在隔板的每个开孔处，固定着一个伸缩节，它套装每个丝杠周围，伸缩节的可伸缩一端固定在升降回转机架上；在升降回转机架内，嵌入了一个回转支承；它的外圈是与升降回转机架固定，而在内圈上安装了三组导轮机构和两个连杆吊挂；该三组导轮机构分别夹持在上述回转体外壁布置的三根导轨上，该两个连杆吊挂分别与两个连杆的一端铰接，而两个连杆的另一端分别与上述固定在倾动轴上的两个倾动臂铰接。

上述水冷底盘和水冷喉管为铸件，其内部均埋设了铸入水管。

上述回转体下部两侧安装倾动轴处，为特殊设计的两个夹层空间。它由回转体的部分筒体和向外凸起的异形保护罩构成。在夹层内的筒体壁上开有孔，它使得夹层空间与回转体内壁和水冷喉管外壁的间隙相通。

本发明同时公布一种在高炉生产过程中靠肉眼准确判断溜槽α角数值和检查溜槽升降机架运行平稳性能的方法是：在箱盖上安装的三个密封罩上，分别设置一个透明的观察窗，在观察窗上相应设置滚珠丝杠上升高程对应的溜槽倾动角度的刻度线，在高炉生产过程中，通过肉眼查看任意一个观察窗内滚珠丝杠的上端面位置，就可以直接读出溜槽倾动的α角度数值；通过同时查看三个观察窗内滚珠丝杠的上端面位置，就可以检查升降回转机架运行的同步情况，从而判断溜槽倾动运行的平稳性能。

本发明的有益效果体现在：

1.将箱体内空间分割成上下两部分，且在丝杠外套装了伸缩节，可使丝杠在运动过程中被伸缩节保持与箱体的下部空间分隔。当采取从上部空间通N2进行密封的情况下，箱体上部空间与炉内空间可完全隔离，因此，箱盖下安装的回转支承和滚珠丝杠副等传动部件可被有效保护，不被炉内煤气污染，提高了传动关键部件的使用寿命。此外，在密封罩内盛有润滑油的情况下，三根丝杠每上升一次，便可得以充分地润滑。

2.采用埋管式水冷喉管和水冷底盘，将原有开式冷却变成闭路冷却，因此可取消现有无钟炉顶布料器必须配备的水冷站，节约系统投资。同时，水冷喉管的工作温度低寿命长，可对溜槽倾动轴内侧进行有效保护，降低了倾动轴的工作温度，延长了使用寿命。

3.将驱动溜槽α角的力矩变为向下压力，克服了向上拉时回转支承会出现运动失稳、产生晃动的情况发生，提高了装置运行的平稳性能。

4.将水平倾动轴设置在回转体旋转轴线的偏心位置上，同时采用另一倾动臂与连杆相连，这即减小了倾动臂与连杆铰接点的受力，使升降回转支架的直径变小、重量减轻、节约了制造成本；又使悬挂臂与箱体内的空间隔离，降低了连杆铰接点的工作温度，使铰接点部件的使用寿命延长。

5.将放置悬挂臂的回转体下部设计成夹层结构，通过在回转体内壁设置开孔，使夹层空间和回转体内壁与水冷喉管外壁之间的间隙相通，因此可以将通入该间隙的N2气引入夹层空间中，可起到对悬挂臂的冷却和保护作用。

6.将用于旋转和倾动的外齿型回转支承重叠放置，其同心度高，制造加工装配容易。

7.在三个密封罩上设置透明的观察窗，使本发明装置可在高炉生产过程中，靠肉眼准确判断溜槽倾动的α角数值和检查升降回转机架运行的同步情况，从而判断溜槽倾动运行的平稳性能，方便了设备的使用与维护。这是区别于现有无料钟布料器专利技术的独特功能。

附图说明

附图1为本发明装置的侧向剖视图；

附图2为本发明装置的俯视图；

附图3为A-A断面视图；

附图4为B-B断面视图：

附图5为C-C断面视图。

图中，件1为溜槽，件2、2’、2”为悬挂臂，件3为水冷底板，件4为安装法兰，件5为箱体，件6为回转支承，件7为伸缩节，件8为隔板，件9为箱盖，件10为小齿轮，件11为丝杠，件12、12’、12”为密封罩，件13为螺母，件14为小回转轴承，件15为回转体，件16为外齿型回转支承，件17为外齿型回转支承，件18为水冷喉管，件19为水管，件20为电机，件21为小齿轮，件22为导轨，件23、23’为连杆吊挂，件24为导轮机构，件25为升降回转机架，件26为水管，件27为销轴，件28、28’为连杆，件29、29’为销轴，件30为倾动臂，件31为倾动轴，件32为电机，件33为小齿轮，件34为夹层，件35为孔，件36为保护罩，件37为观察窗。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作具体说明：

如图2所示，在装置箱盖9上面，水冷喉管18垂直吊装在中心，环绕水冷喉管18外围座装有两个电机20、32和三个密封罩12、12’、12”。其中：一个电机32用于溜槽的旋转驱动，即旋转电机；另一个电机20用于溜槽α角的倾动驱动，即倾动电机。三个密封罩12、12’、12”成120°分布在与水冷喉管18共中心的圆周上。如图1所示，在三个密封罩12、12’、12”内，各有一个小回转轴承14分别与其同心安装，它们的外圈与箱盖9固定，而内圈则分别与一个滚珠丝杠副11的螺母13上端部固定，因此，各螺母13可围绕各自的中心自由转动。三个滚珠丝杠副是相同的，通过箱盖9的开孔伸入箱体5内。

如图1所示，在箱盖9下面，有两个外齿型回转支承16、17上下重叠、与水冷喉管18同心安装，它们的内圈一起固定在箱盖9下表面。因此，其外圈可互不干扰、能各自自由地转动。在上回转支承17的外齿上，有四个小齿轮10、21与之啮合，其中一个小齿轮21是安装倾动电机20的轴上，另外三个相同的小齿轮10分别安装在滚珠丝杠副的螺母13中部。因此，当倾动电机20启动时，电机轴上的小齿轮21可以驱动上回转支承17的外齿，并由此驱动另外三个小齿轮10和与之相连的三个螺母13一起同步转动，从而使三个滚珠丝杠副的丝杠11实现了同步升降运动。如图3所示，在下回转支承16的外齿上，另有一个小齿轮33与之啮合，它安装在旋转电机32的轴上。当旋转电机32启动时，通过小齿轮33可以驱动下回转支承16的外齿转动。

如图1所示，在下回转支承16下面，一个与水冷喉管18共轴的回转体15固定在其外齿圈下，因此，该回转体15可随下回转支承16的外齿圈一起转动。如图4所示，在回转体15的外壁分布有三根导轨22。在回转体15下部的两侧，水平安装了一对倾动轴31。倾动轴31的中心线与回转体15的轴线呈空间垂直。在倾动轴31上，固定着一个悬挂臂2和一对倾动臂30，本发明装置伸在炉内、用于布料作业的溜槽1是安装在悬挂臂2上。因此，在倾动轴31随回转体15做旋转运动的同时，如果转动倾动臂30，则可带动倾动轴31和悬挂臂2转动，从而使溜槽1实现自由的倾翻运动。这即是本发明装置的基本功能：在溜槽1旋转的同时，其溜槽1可自由地实现α角的倾动运动。

如图3所示，上述悬挂臂2呈U形，有两个臂2’、2”，它们被置于回转体15下部特殊设计的两侧夹层34中。上述的倾动轴31，各有一端伸入夹层34分别与悬挂臂2’、2”固定，而另一端则伸在夹层34之外与倾动臂30固定。该夹层34是由回转体15的下部筒体和向外凸起的异形保护罩36构成。向外凸起的异形保护罩36起到了将夹层31与箱体内空间相隔离的作用。在夹层34内的筒体壁上开有孔35，使得夹层34与回转体15内壁和水冷喉管18外壁之间的间隙相通，因此通入该间隙内的氮气，可通过该孔35进入夹层34内部，从而对悬挂臂2’、2”起到冷却和保护作用。

如图1所示，在箱体5中部，有一隔板8大致水平的设置在回转体15与下回转支承16外齿圈结合部位对应的箱体5上，把箱内空间分割成上下两部分。在上下空间之间，仅有隔板8与回转体15之间的装配间隙相通。上述伸入箱体5内的三个滚珠丝杠副的丝杠11穿过隔板8开孔伸到箱体5下部空间，共同固定在一个升降回转机架25上。因此，升降回转机架25可随三根丝杠11一起被倾动电机20驱动，可实现同步、平稳的上下运动。在隔板8的每个开孔处，固定着一个伸缩节7，它套装在丝杠11外，可伸缩的一端被固定在升降回转机架25上。为此，丝杠11上下运动过程中可被伸缩节7保护，并使之与箱体5的下部空间保持分隔。在采取从箱体5上部空间通N2进行密封的情况下，上部空间可与炉内隔离，这对箱盖9下安装的回转支承16、17和滚珠丝杠11、螺母13及小齿轮10、21同时起到有效地保护作用。在升降回转机架25内嵌入了一个回转支承6，它的外圈是与升降回转机架固定，而在内圈上安装了三组导轮机构24和两个连杆吊挂23。所以，该回转支承6的外圈在随升降回转机架25上下运动的同时，其内圈和三组导轮机构24、两个连杆吊挂23能同时围绕回转体15的轴线做自由转动。该三组导轮机构24分别夹持在上述回转体15外壁布置的三根导轨22上，而两个连杆吊挂23、23’(见图5所示)分别通过一对销轴27与两对连杆28的上端铰接，如图4所示，该两对连杆28、28’的下端通过另一对销轴29、29’分别与上述固定在倾动轴31、31’上的两个倾动臂30、30’铰接。

由此可见，在旋转电机32驱动回转体15及其下部安装的倾动轴31、倾动臂30、悬挂臂2、溜槽1旋转的过程中，由回转体15上的导轨22带动与之接触的导轮机构同步旋转，并使回转支承25的内圈和连杆吊挂与之同步转动，此时，如果启动倾动电机20，则由滚珠丝杠副11、13带动升降回转机架25及其内圈上安装的导轮机构24及连杆吊挂23同步做上下运动，而连杆吊挂23通过连杆28带动倾动臂30使倾动轴31实现转动，因此倾动轴的31转动使悬挂臂2带动溜槽1实现倾翻运动。

如图1、3所示，本发明采用的水冷喉管18为一整体铸件，其内部埋设了一根铸入水管19。

如图1、3所示，本发明采用的水冷底板3安装在安装法兰4内，其内部买设了一根一根铸入水管26。

如图1所示，在每个密封罩12上均设置了一个透明的观察窗37，在观察窗37上相应设置了滚珠丝杠上升高程对应的溜槽倾动α角数值的刻度线。在高炉生产过程中，通过肉眼查看任意一个观察窗37内滚珠丝杠11的上端面位置，就可以直接读出溜槽1倾动的α角数值；通过同时查看三个观察窗37内滚珠丝杠11的上端面位置，就可以检查升降回转机架25运行的同步情况，从而判断溜槽倾动运行的平稳性能。

本发明具有同心度高、关键部件寿命长、制造加工容易、重量轻、成本低等特点；本发明同时在高炉生产过程中靠肉眼查看溜槽倾动α角数值，检查判断溜槽倾动运行平稳性能。本发明可用于高炉炉顶装料作业，它同时适用于需要从顶部向密闭空间内加料、并按规律进行布料的竖炉或者熔融还原炉。

Claims (4)

1.一种高炉无料钟炉顶布料装置，由安装法兰、箱体、水冷底盘、水冷喉管、电机、滚珠丝杠副、隔板、伸缩节、回转支承、齿轮、回转体、导轮机构、升降回转机架、连杆、倾动臂、悬挂臂和溜槽组成，其特征在于：在箱盖上面，水冷喉管垂直吊装在中心，环绕水冷喉管外围座装有两个电机和三个密封罩，三个密封罩成120°分布在与水冷喉管共中心的圆周上；在三个密封罩内，各有一个小回转轴承分别与其同心安装，它们的外圈与箱盖固定，而内圈则分别与一个滚珠丝杠副的螺母上端部固定；三个滚珠丝杠副相同，它们通过箱盖的开孔伸入箱体；在箱盖下面，有两个外齿型回转支承上下重叠、与水冷喉管同心安装，它们的内圈一起固定在箱盖下表面；在上回转支承的外齿上，有四个小齿轮与之啮合，其中一个小齿轮是安装在上述一个电机的轴上，另外三个相同的小齿轮分别安装在滚珠丝杠副的螺母中部；在下回转支承的外齿上，另有一个小齿轮与之啮合，它安装在上述另一个电机的轴上；在下回转支承下面，一个与水冷喉管共轴的回转体固定在外齿圈下，回转体的外壁分布有三根导轨，回转体下部的两侧水平安装了一对倾动轴，倾动轴中心线与回转体的轴线呈空间垂直；在倾动轴上，固定着一个悬挂臂和一对倾动臂，本发明装置伸在炉内、用于布料作业的溜槽是安装在悬挂臂上；在箱体中部，有一隔板大致水平的设置在回转体与外齿圈结合部位对应的箱体上，将箱内空间分割成上下两部分；上述三个滚珠丝杠副的丝杠穿过隔板开孔伸到箱体下部，共同固定在一个升降回转机架上；在隔板的每个开孔处，固定着一个伸缩节，它套装在丝杠外，伸缩节的可伸缩一端固定在升降回转机架上；在升降回转机架内嵌入了一个回转支承，它的外圈是与升降回转机架固定，而在内圈上安装了三组导轮机构和两个连杆吊挂；该三组导轮机构分别夹持在上述回转体外壁布置的三根导轨上，两个连杆吊挂分别与两个连杆的一端铰接，而两个连杆的另一端分别与上述固定在倾动轴上的两个倾动臂铰接。

2.上述权利要求1所述的一种高炉无料钟炉顶布料装置，其特征在于：水冷底盘和水冷喉管它们为铸件，其内部埋设了铸入水管。

3.上述权利要求1所述的一种高炉无料钟炉顶布料装置，其特征在于：回转体下部两侧安装倾动轴处，设计了两个夹层空间，它由回转体的部分筒体和向外凸起的异形保护罩构成；在夹层内的筒体壁上开有孔，它使得夹层空间和回转体内壁与水冷喉管外壁之间的间隙相通。

4.一种在高炉生产过程中靠肉眼查看溜槽倾动α角数值、检查判断溜槽倾动运行平稳性能的方法，其特征在于：在上述三个密封罩上，分别设置一个透明的观察窗，在观察窗上相应设置滚珠丝杠上升高程对应的溜槽倾动α角数值的刻度线；在高炉生产过程中，通过肉眼查看任意一个观察窗内滚珠丝杠的上端面位置，就可以直接读出溜槽倾动的α角数值；通过同时查看三个观察窗内滚珠丝杠的上端面位置，就可以检查和判断升降回转机架运行的同步情况和运行的平稳性能。

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