专利名称：用在冶金反应器的装料设备中的分配装置的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种用于分配块体材料(bulk material)的分配装置。更具体而言，本发明涉及这样一种装置，其使分配斜槽围绕第一大致竖直轴线旋转并且使分配斜槽围绕第二大致水平轴线枢转。这种分配装置典型地用在冶金反应器(尤其是鼓风炉)的装料设备中，例如，用在众所周知的无料钟炉顶 型的装料设备中。本发明还涉及一种相应的分配斜槽。
背景技术：
例如，从美国专利号3’ 814’ 403中已知上述类型的具有槽形旋转并枢转的分配斜槽的分配装置的一个早期实例。当暴露在冶金反应器(例如，在鼓风炉的情况下)的典型较高内部温度中时，这种分配装置通常必须设置有有效的冷却设备，以避免损坏，并且尤其但并非唯一地，用于保护用于使斜槽倾斜所需要的齿轮部件。欧洲专利EP0116142提出了一种合适的冷却系统，其已经广泛地用在鼓风炉的分配装置中。由于转子的典型构造，即，支持分配斜槽的旋转结构，所以这种装料装置包括一定数量的需要冷却的水平表面。实际上，根据EP0116142的分配装置的转子尤其具有带椭圆孔的下部水平护罩以及形成椭圆空腔的上限的椭圆水平盖，斜槽的上部可枢转到该空腔中。显然，水平表面尤其暴露在来自反应器内部的热中，这尤其是因为其直接暴露在辐射热中。因此，在上述类型的冷却设备内的转子上需要相当大的冷却能力。然而，与固定部件相反，转子上的冷却能力受到低产量、将冷却剂(来回地)传输到旋转的转子上所需要的适当旋转接头的使用寿命和/或成本的固有限制。因此，期望减小转子上的暴露水平表面的总面积。例如，从PCT申请W000/20646中已知一种具有减小的量的暴露旋转水平表面的分配装置。本专利申请提出了一种尤其为小型反应器而设计的分配装置。然而，顺便提一下，W000/20646还提出了这样一种设计，其中，转子具有很小的水冷水平表面，如果有的话。实际上，W000/20646提出了一种具有固定外壳的分配装置，该固定外壳在底部处具有固定下护罩，该固定下护罩具有与斜槽的旋转轴线共轴的中心开口。固定护罩覆盖熔炉的炉口的一定范围，并且因此从开口向外延伸。其装配有用于保护外壳的内部免受热的冷却盘管(cooling serpentine)。如将理解的,护罩为固定的,甚至在高容量下,其也可容易地冷却。转子可旋转地支撑在外壳内部，并且分配斜槽安装在转子上，另一方面，转子具有下端，该下端具有小的水平圆盘状保护轴环，该轴环在下表面处提供有绝热。在转子的轴环内部，具有空腔，该空腔可从轴环的外部边缘接近，从而可从固定护罩中注入冷却气体。因此，W000/20646的设计在转子上需要很少的(如果有的话)冷却剂容量。与EP0116142 (其中，转子需要具有某些水平表面，从而斜槽可枢转到如典型地所要求的(对于中心装料)大致竖直的位置中)相比，W000/20646的设计避免了斜槽枢转到由支撑转子限定的旋转包络内。这通过从槽形斜槽本体的上部延伸至枢轴的相对长的弯曲悬挂臂来实现，这种在该枢轴处，斜槽枢转地安装至转子。然而，W000/20646的构造的一个主要缺点在于，斜槽在枢转齿轮上施加相对高的力矩，并且反之亦然。因此，这种设计不容易适合于现代的大直径反应器，尤其是鼓风炉，这些反应器通常需要3m到5m长的斜槽长度。日本专利申请59031807涉及一种竖炉装料设备，其装配有具有弯曲形状的分配斜槽。法国专利2230246公开了一种竖炉装料设备，其包括固定外壳、由外壳支撑以可围绕旋转轴线旋转的转子、以及安装至转子的分配斜槽。固定外壳包括固定下护罩，该固定下护罩具有内边界，该内边界界定中心位于旋转轴线上的中心开口，护罩从中心开口向外延伸，以用于保护外壳的内部免受反应器内部的热。转子包括与旋转轴线共轴地设置的管状支撑件。倾斜机构允许分配斜槽围绕与旋转轴线垂直的倾斜轴线倾斜。具有弯曲形状的斜槽具有上入口部，该上入口部设置在管状支撑件内。为了允许斜槽的倾斜，管状支撑件具有相对大的直径。技术问题因此，本发明的一个目的在于提供一种最初提及的类型的分配装置的可替代设计，并非唯一地但尤其是当用在大直径的鼓风炉内时，该设计允许可靠的操作，并且减小转子侧上(即，该装置的可旋转部件上)的冷却剂容量。这个目的通过如权利要求1所要求保护的装置来实现。本发明的概述为了克服上述问题，本发明提出了一种用于装料设备的分配装置，该分配装置具有旋转并枢转的分配斜槽。装置 具有可旋转地支撑可旋转结构(下文中转子)的外壳，斜槽安装至该可旋转结构。外壳在其下端处具有固定防热护罩。护罩具有由内边界界定的中心开口。护罩径向向外地延伸，并且保护外壳的内部免受热。另一方面，转子具有与用于使斜槽枢转的倾斜轴共轴在其旋转轴线上的大致管状支撑件。倾斜轴限定与旋转轴线垂直的倾斜轴线。根据本发明，管状支撑件以其下边缘到达护罩内的开口的边界，S卩，到达固定防热护罩的内边界。而且，斜槽安装成使得其上部位于管状支撑件内部，其入口位于支撑件的下边缘上方。为了能够将斜槽入口这样直接安装在转子内部，并且不减小径向装料范围，斜槽被提供有弯曲形状。因此，斜槽本体具有上部和下部，在上部中材料沿着第一方向流动，在下部中材料沿着具有不太陡峭的斜坡的转向的第二方向流动。斜槽本体的上部包括环形封闭安装头，该安装头形成入口并且具有两个沿直径相对的安装件。倾斜轴每个具有与一个安装件配合的相应底座。环形封闭安装头具有第一纵向轴线并且形成入口。下部包括周向封闭外罩(jacket)，该外罩具有第二纵向轴线并且终止在出口处，纵向轴线以与第一和第二方向之间的角度大致对应的角度设置。在斜槽本体中设置有凹槽，该凹槽允许斜槽倾斜至升高位置，在该升高位置中，管状支撑件的下边缘进入凹槽。如将理解的是，所提出的外壳设计、转子设计以及斜槽形状的组合允许大幅减小在转子上需要的冷却容量，同时可与大型站点反应器兼容，即，实现足够大的分配半径。还要注意的是，由于斜槽的上部到达装料装置的冷却段中，所以减少了斜槽的热负荷。值得注意的是，凹槽允许在斜槽不与管状支撑件的下边缘邻接且特别地不与固定护罩的内边界邻接的情况下，使分配斜槽枢转至相对于竖直线更大的角度。因此，固定护罩中的开口的直径可制造得与传统分配装置(例如，FR2230246中的分配装置)中的小。由于与转子相比更容易冷却固定护罩，所以高度重视直接暴露在冶金反应器中的熔料的热中的旋转水平表面的任何减小。装料装置的优选实施例在所附从属权利要求中限定。附图的简述从以下参照附图对一个优选实施例的非限制性详细描述中，本发明的进一步的细节和优点将是显而易见的，其中
图1为示意性示出根据本发明的装料装置和分配斜槽的装料装置的第一竖直剖视图；图2为示意性示出用于使分配斜槽枢转的枢转机构、与图1的平面成直角地截取的第二竖直剖视图；图3为示出移除一个枢转机构、与图2相对应的竖直剖视图。在这些图中，相同的参考标号用于表不相同的部件。关于附图的详述图1-图3示意性示出了总体上以10标出的分配装置。分配装置设计成用在冶金反应器(特别是鼓风炉)的装料设备中。典型地，分配装置10设置成封闭反应器的顶部开口(例如在炉喉(未示出)上)。分配装置10被供给有来自一个或多个中间储料斗的炉料，例如，根据如在W02007/082633中公开的构造。分配装置10具有固定外壳12，该固定外壳在其下外周向处具有环形周向安装凸缘14，通过该安装凸缘，外壳12典型地固定至例如炉口的边缘。在外壳12内部，总体上以16标出的转子通过滚柱轴承18支撑在外壳12上，更具体而言，支撑在固定外壳12的顶板上。转子16因此可围绕旋转轴线A旋转，该旋转轴线对应于例如鼓风炉轴线。如图1中所示，总体上以20标出的分配斜槽安装至转子16，以与转子一致地围绕轴线A旋转。如图1-图3中进一步所示，固定外壳12具有固定下护罩22，该下护罩具有限制中心开口 26的内边界24，该中心开口的中心位于旋转轴线A上。为了避开，即，保护外壳12的内部免受来自反应器内部的热，护罩22包括冷却回路28，例如，用于液体冷却剂的螺旋形的管。护罩22在径向方向上在很大的范围上从中心开口 26延伸至安装凸缘14。此外，护罩22的下侧可提供有热绝缘。由于不排除其他设计，例如，朝着中心升高的截头锥形状，所以固定下护罩22优选地大致水平并且为圆盘状。图1-图3进一步示出了转子16具有管状支撑件30，该管状支撑件与旋转轴线A共轴地设置。虽然不排除具有单个倾斜齿轮以及两个枢转杠杆的实施例，但是如例如在欧洲专利EP1001039中提出的，转子16优选地具有用于使斜槽枢转的两个沿直径相对的倾斜齿轮32。每个倾斜齿轮32具有以34示意性示出的相应倾斜轴，该倾斜轴穿过管状支撑件30。倾斜齿轮32以悬臂方式支撑在管状支撑件30上。因此，管状支撑件30也承受所安装的斜槽20的重量。以传统方式，倾斜轴34共线(即，共轴)并且限定与旋转轴线A垂直的倾斜轴线B。每个倾斜轴34具有以36示意性示出的相应底座，该底座与分配斜槽20的两个安装件(未示出)中的相应一个配合。如在图1中清晰地示出的，管状支撑件30向下延伸到下护罩22内的开口 26中，并且具有与护罩22的内边界24相邻地设置的下边缘38。如将理解的是，无论下边缘38确切地终止在哪个位置，在护罩22上方不远、正好在开口 26中还是在护罩22下方不远，下边缘38和边界24之间的最小间隙都是理想的。管状支撑件30具有大致为圆环形的上连接凸缘40，通过该上连接凸缘，该支撑件安装至轴承18的旋转沟槽(race)。下边缘38也通常为圆形。因此，如图1-图3中所示，管状支撑件30以恒定的圆柱形剖面从连接凸缘40延伸至圆形下边缘38。当然，管状支撑件30也可略微偏离这个形状，例如，向下略微变宽，但是该支撑件优选地仅仅存在从竖直下方看到的最小热侵袭表面(在仰视图中看到的表面)。从下方观看时，主要隔热表面设置在固定护罩22上。为此，护罩22呈现出至少为管状支撑件30的半径的40%的径向范围(即，从开口 26至安装凸缘14的径向尺寸)。因此，护罩22的暴露表面至少为转子16在管状支撑件30内部的任何可能暴露表面的125%。下护罩22从管状支撑件30的下边缘朝着底部凸缘14延伸所经的径向距离优选地至少为底部凸缘的半径的20%。如图1-图3中进一步所示，固定外壳12进一步包括供料器喷嘴42，该供料器喷嘴与旋转轴线A共轴，并且例如通过可拆卸的凸缘以典型方式固定至外壳12的顶板。为了保护关键元件免受热，特别是保护滚柱轴承18，固定外壳12进一步具有固定冷却罩44，该冷却罩设置在供料器喷嘴42和管状支撑件30之间。冷却罩44成形为向下变宽，例如，以截头锥的方式从与供料器喷嘴42相邻地设置的小上部半径朝着与管状支撑件30相邻的相对大下部半径变宽。在图1-图3的优选实施例中，冷却罩44具有大致为圆柱形的上部，其后为截头锥形的下部。根据本发明，并且如图1-图3中所示，分配斜槽20具有斜槽本体，该斜槽本体在纵向剖面中具有大致弯曲的形状。斜槽20优选地是成角度的(锐利地弯曲)，但是也可为弧形的(缓和地弯曲)。因此，斜槽本体具有上部46和下部48，这两部分分别具有不同的纵向轴线，如图1中所示。进一步如图1中所示，上部46大致为圆柱形，并且在其上游端处形成斜槽入口 50。上部46限制块体材料在撞击在斜槽20上之后在上部46内部沿着第一方向Dl流动。另一方面，在其下游端处形成斜槽出口 52的下部48限制块体材料沿着不同的第二方向D2从上部46流至出口 52，该第二方向在竖直平面内相对于第一方向Dl成一个角度。更具体而言，在竖直平面中，相对于如图1中所示的竖直线(轴线A)，方向D2处于比方向Dl小的陡峭角度。为了充分的效果(见下文)，在竖直平面中，第一和第二方向Dl、D2之间的角度a优选地不大于165°，例如，在135° -160°的范围内。进一步根据本发明，如图1中最佳所示，斜槽本体的上部46在倾斜轴34的轴线B上安装在管状支撑件30内部，从而其入口 50设置在管状支撑件30的下边缘38上方。因此，使斜槽20倾斜所需要的力矩大幅减小，并且如与在转子内具有椭圆形凹槽的传统装料装置相比时将理解的，转子16中的开口(如由管状支撑件30内部的敞开剖面所限定的)可保持相对小。为了尽管在管状支撑件30内部可用于上部46的倾斜角度受限制也确保足够大的装料半径，斜槽20被提供有上述弯曲形状。因此，即使在围绕轴线B的枢转角度相对小时，由于方向Dl和D2之间的偏差角a，所以实现相当大的径向偏移。作为另一个益处，从供料器喷嘴42下落在斜槽20上的材料的加速距离减小。实际上，如图1中所示，斜槽本体的上部46优选地安装在管状支撑件30内部，从而供料器喷嘴42到达斜槽本体的入口 50中。为了为弯曲的斜槽20提供机械刚度，斜槽本体的上部46包括环形封闭安装头54，该安装头形成入口 50并且具有任何合适已知形状(例如，鸭嘴形)的两个沿直径相对的安装件(未示出)，以允许将斜槽20可靠地安装至齿轮32的底座36。实际上，已发现，当安装头54在入口 50处具有大约为管状支撑件30的内径的65%-75%的外径时，并且优选地，供料器喷嘴42具有为管状支撑件30的内径的35%-50%的外径时，可实现无阻碍且充足的枢转范围。反之亦然，供料器喷嘴42所需要的直径决定管状支撑件30和安装头54的合适尺寸。如图1中进一步所示，环形封闭安装头54后面是大致圆柱形外壳。安装头和外壳都具有第一纵向轴线，对于圆柱形上部46，该第一纵向轴线与方向Dl平行。下部48又优选地具有用于额外的稳定性的周向封闭外罩(jacket)。如图1中所示，形成下部48的外罩优选地朝着出口 52例如以锥形渐缩，以用于流动的额外集中。然而，在后一种情况中，下部的纵向轴线并非与下部48内部的流动方向D2完全平行。然而，纵向轴线必然以与第一和第二方向D1、D2之间的角度a大致对应的角度设置，如图1中所示。为了能够使斜槽20枢转至更大的倾斜位置(为了以更大的半径装料)，如图1中所示，斜槽20具有凹槽56，该凹槽能够使斜槽20倾斜至管状支撑件30的下边缘38进入凹槽56中的位置。换言之,在下边缘38位于斜槽部分46、48的一个或两个包络内的位置处,斜槽20具有凹槽56。由于下面变得显而易见的原因，装料装置10优选地构造成使得由齿轮32及其轴34的位置限定的倾斜轴线B竖直地设置在安装凸缘14上方。轴线B位于例如安装凸缘上方的至少为外壳12的总高度的10%、更优选地至少为20%的竖直高度处。实际上，如图1中所示，平的下护罩22设置在安装凸缘14的水平面上方。因此，倾斜齿轮32设置在安装凸缘14的水平面上方。更具体而言，斜槽20可安装至其上的底座36也设置在安装凸缘14的水平面上方。因此，作为一个益处，通过比较图2和图3最佳地示出，例如在维修干预期间，每个齿轮32可使用具有大致水平导轨的导轨单元58以简单的方式移除或安装。因此，每个倾斜齿轮32具有相关的永久地安装或可移除的辊子60，这些辊子与导轨单元58配合，以用于从外壳12中移除倾斜齿轮32。最后，如将理解的是，所提出的构造允许转子16上的暴露水平表面最小化或者甚至完全消除。而且，这在无需增大必须据此设计齿轮32的额定转矩的情况下实现。相反，通过使斜槽20的上部46升高至支撑底座36的高度，甚至大幅减小转矩。说明10分配装置12固定外壳14安装凸缘16 转子18滚柱轴承20分配斜槽22固定下护罩24内边界26中心开口
28冷却回路30管状支撑件32倾斜齿轮34倾斜轴36 底座38下边缘40连接凸缘42供料器喷嘴44冷却罩46 上部48 下部50 入口52 出口54安装头56 四槽58拆装导轨单元60 辊子
权利要求
1.一种用在冶金反应器且特别是鼓风炉的装料设备中的分配装置，所述装置构造成用于使分配斜槽旋转并枢转，并且所述装置包括 固定外壳、由所述外壳支撑以能围绕旋转轴线旋转的转子、以及安装至所述转子的分配斜槽； 所述固定外壳包括固定下护罩，所述固定下护罩具有界定中心开口的内边界，所述中心开口的中心位于所述旋转轴线上，所述护罩从所述中心开口向外延伸，以用于保护所述外壳的内部免受来自所述反应器内部的热； 所述转子包括管状支撑件，所述管状支撑件与所述旋转轴线共轴地布置并且具有至少一个倾斜齿轮和两个倾斜轴，所述倾斜轴穿过所述支撑件并且限定与所述旋转轴线垂直的倾斜轴线；其中 -所述管状支撑件向下延伸至所述下护罩并且具有布置在所述下护罩的所述内边界处的下边缘； -所述斜槽本体具有弯曲形状并且包括 上部，所述上部具有入口并且限制块体材料沿着第一方向流动，以及下部，所述下部具有出口并且限制块体材料沿着第二方向流动，所述第二方向在竖直平面中相对于所述第一方向成一角度； -所述斜槽本体的所述上部在所述管状支撑件内部安装至所述倾斜轴，并且所述上部的入口布置在所述管状支撑件的所述下边缘上方； -所述斜槽本体的所述上部包括环形封闭安装头，所述环形封闭安装头形成所述入口并且具有两个沿直径相对的安装件； -所述倾斜轴每个具有与一个所述安装件配合的相应底座； -所述环形封闭安装头具有第一纵向轴线并且形成所述入口， -所述下部包括周向封闭外罩，所述周向封闭外罩具有第二纵向轴线并且终止在所述出口处，所述纵向轴线以与所述第一方向和所述第二方向之间的所述角度大致对应的角度布置；并且 -所述斜槽本体中设置有凹槽，所述凹槽允许所述斜槽倾斜至升高位置，在所述升高位置中，所述管状支撑件的所述下边缘进入所述凹槽。
2.根据权利要求1所述的分配装置，其特征在于，所述管状支撑件具有环形上连接凸缘、圆形下边缘，并且以柱形从所述连接凸缘延伸至所述圆形下边缘。
3.根据权利要求1所述的分配装置，其特征在于，所述固定外壳包括供料器喷嘴，所述供料器喷嘴在所述管状支撑件内部与所述旋转轴线共轴地布置，以用于将装料供给到所述分配斜槽上，所述斜槽本体的所述上部安装在所述管状支撑件内部，以使所述供料器喷嘴到达所述斜槽本体的所述入口中。
4.根据权利要求3所述的分配装置，其特征在于，所述固定外壳包括固定冷却罩，所述固定冷却罩布置在所述供料器喷嘴与所述管状支撑件之间，并且成形为在向下方向上从相邻的所述供料器喷嘴向相邻的所述管状支撑件变宽。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的分配装置，其特征在于，所述环形封闭安装头在所述入口处具有大约为所述管状支撑件的内径的65-75%的外径。
6.根据权利要求5所述的分配装置，其特征在于，所述供料器喷嘴具有为所述管状支撑件的内径的35-50%的外径。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的分配装置，其特征在于，所述安装头大致为柱形，并且所述周向封闭外罩大致为锥形以朝着所述出口渐缩。
8.根据前述权利要求中任一项所述的分配装置，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向之间的所述角度在竖直平面中不大于165°。
9.根据前述权利要求中任一项所述的分配装置，其特征在于，所述固定下护罩大致水平且为圆盘形，并且包括冷却回路。
10.根据权利要求9所述的分配装置，其特征在于，所述固定下护罩具有至少为所述管状支撑件的径向范围的40%的径向范围。
11.根据前述权利要求中任一项所述的分配装置，其特征在于，所述外壳具有圆形底部凸缘，以用于将所述外壳安装至冶金反应器的顶部开口，特别是安装至鼓风炉的炉喉，并且所述倾斜轴线竖直地布置在所述安装凸缘上方。
12.根据权利要求11所述的分配装置，其特征在于，所述倾斜轴线布置在所述安装凸缘上方的至少为所述外壳的总高度的10%的竖直高度处。
13.根据权利要求11所述的分配装置，其特征在于，所述倾斜轴线布置在所述安装凸缘上方的至少为所述外壳的总高度的20%的竖直高度处。
14.根据权利要求11所述的分配装置，其特征在于，所述下护罩布置在所述安装凸缘上方，并且所述转子具有两个倾斜齿轮，每个齿轮具有带底座的相应倾斜轴，所述底座与所述斜槽本体的安装件配合，所述齿轮在所述下护罩上方支撑在所述管状支撑件上，以使所述底座布置在所述安装凸缘上方。
15.根据权利要求14所述的分配装置，其特征在于，每个所述倾斜齿轮包括辊子，以用于在大致水平的导轨上从所述外壳中移除所述倾斜齿轮。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的分配装置，其特征在于，所述下护罩从所述管状支撑件的所述下边缘朝着所述底部凸缘延伸。
17.根据权利要求16所述的分配装置，其特征在于，所述下护罩在至少为所述底部凸缘的半径的20%的径向范围内从所述管状支撑件的所述下边缘朝着所述底部凸缘延伸。
18.一种鼓风炉，包括根据前述权利要求中任一项所述的分配装置。
全文摘要
本发明提出了一种用于装料设备的分配装置，该分配装置具有旋转并枢转的分配斜槽。装置具有可旋转地支撑可旋转结构(下文中转子)的外壳，斜槽安装至该可旋转结构。外壳在其下端处具有固定防热护罩。护罩具有由内边界界定的中心开口。护罩径向向外地延伸，并且保护外壳的内部免受热。另一方面，转子具有与用于使斜槽枢转的倾斜轴共轴在其旋转轴线上的大致管状支撑件。根据本发明，管状支撑件以其下边缘到达护罩内的开口的边界。而且，斜槽安装成使得其上部位于管状支撑件内部，其入口位于支撑件的下边缘上方。为了能够将斜槽入口这样直接安装在转子内部，并且不减小径向装料范围，斜槽被提供有弯曲形状。因此，斜槽本体具有上部和下部，在该上部中，材料沿着第一方向流动，在该下部中，材料沿着转向的第二方向流动。斜槽本体的上部包括环形封闭安装头，该安装头形成入口并且具有两个沿直径相对的安装件。倾斜轴每个具有与一个安装件配合的相应底座。环形封闭安装头具有第一纵向轴线并且形成入口。下部包括周向封闭外罩，该外罩具有第二纵向轴线并且终止在出口处，纵向轴线以与第一和第二方向之间的角度大致对应的角度布置。斜槽本体中设置有凹槽，该凹槽允许斜槽倾斜至升高位置，在该升高位置中，管状支撑件的下边缘进入凹槽。
文档编号F27D3/10GK103069241SQ201180038693
公开日2013年4月24日 申请日期2011年7月28日 优先权日2010年8月6日
发明者埃米尔·洛纳尔迪, 居伊·蒂伦, 多米尼克·罗切基, 泽格·德维莱特, 杰夫·万迪威尼 申请人:保尔伍斯股份有限公司