本实用新型涉及一种炼焦煤饼捣固机，特别是涉及一种炼焦煤饼捣固机用捣固锤组件。
背景技术：
现有的炼焦煤饼捣固机，无论是国产的还是国外引进的，其捣固锤组件几乎都采用的是摩擦传动的结构。其传动路线为：三相异步电动机→联轴器→减速机→联轴器→两根平行轴及固定在轴上的两个大直径同步齿轮→另外两根平行轴及固定在轴上的两个大直径齿轮及两个大直径摩擦轮→捣固锤。除此之外，各轴都有相应的轴承及轴承座，另有夹紧力调节装置，捣固锤上还粘接固定有摩擦板。摩擦轮的结构也比较复杂，含有芯轮、两个夹持轮、6根芯轴、6个弹性套、一个弧形摩擦板等主要零件。其结构比较复杂，加工制造的成本费用都比较高。另外，其中的弹性套、摩擦板都属于易耗品，因此使用及维护保养的成本费用也高。
针对上述摩擦传动捣固锤组件的缺点，近几年国内提出了利用直线电机做动力的捣固锤组件方案，如公告号为CN203794833.U、公告日为2014.08.27、申请号为201420218477.2的实用新型专利。
这种利用直线电机做动力的捣固锤组件方案，相对于前述摩擦传动的方案有了很大进步。但是经过实践检验，发现仍然存在着缺点。其主要表现就是直线电机和捣固锤杆发热比较严重，在短时间内温度上升过高，以致几分钟后捣固锤的运动就停止而不能工作了。而发热的根本原因在于电能的有效利用不高，即效率较低，而无效成分都用来发热了。而深究其效率低的原因，是因为直线电机每只线圈的形状为跑道形，而跑道形两端的圆弧处是位于铁芯之外，其磁场不能被铁芯聚拢和利用，而且其电流方向有很大的无效分量；这部分位于铁芯之外的边端线圈，不仅是造成效率降低的主要因素，也是发热的主要因素。
另外，任何设备的效率不可能百分之百，发热是不可避免的，只是多少而已。但是，如果热量不能及时散出，则温度的升高是必然的。上述方案的另一个缺点就是没有散热措施。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题，就是上面提到的利用直线电机做动力的捣固锤组件方案中所存在的效率低和没有散热措施的问题。
本实用新型的技术方案如下所述。
1、本炼焦煤饼捣固机用捣固锤组件，主要由捣固锤、动力单元、导向单元、冷却单元、控制单元组成；其中动力单元、导向单元、冷却单元均安装在炼焦煤饼捣固机的机架上；控制单元安装在炼焦煤饼捣固机的机架上或者安装在炼焦煤饼捣固机之外的控制台上。
2、捣固锤由锤杆(1)和锤底(8)所组成；锤杆(1)为正四棱柱状，由基体(9)和导电层(10)构成；基体(9)为由低碳钢或者工业纯铁制成的横截面为正方形的正四棱柱状空心管；导电层(10)为由铝或者铜制成的板状材料；导电层(10)通过焊接或者粘接或者铆接的手段覆盖并固定在基体(9)的四个侧面上，而且各相邻两个侧面的导电层(10)在基体(9)的四个棱角处，也是被焊接而连通在一起的。
锤底(8)为矩形钢板制作，焊接在锤杆(1)的下端；锤底(8)矩形的短边尺寸大于锤杆(1)横截面正方形边长的尺寸，并且锤底(8)矩形的各边平行于锤杆(1)横截面正方形的相应边。
捣固锤正常工作时的状态为竖直状态。
3、动力单元由一组电磁元件(4)构成；电磁元件(4)的数量为3的倍数，该倍数根据捣固锤所需的向上的提升力而确定，并且正比于捣固锤所需的向上的提升力。
电磁元件(4)的形状为：方框形有两条对边出头；其四条框均与水平面平行。
电磁元件(4)从下至上依次安装在炼焦煤饼捣固机的机架上，并且各电磁元件(4)上下之间并不紧挨，而是留有通风冷却用的空隙；所有电磁元件(4)方框形的几何中心位于同一铅垂线上，且对应边框都相互平行，形成一个内空的正四棱柱状的空间，锤杆(1)则置于其中，并且锤杆(1)的四个外侧面与电磁元件(4)方框的四个相应的内侧面均有0.5mm～1mm的空气间隙。
每个电磁元件(4)由两个长条铁芯(11)，两个短条铁芯(12)和一个线圈(13)组成。
长条铁芯(11)由硅钢片(14)和短底板(15)组成；硅钢片(14)的形状为凹字形，先将其叠压并焊接固定成端面为凹字形的条状，再将其凹字形条状底部焊接固结在短底板(15)上，便构成长条铁芯(11)；长条铁芯(11)上所叠压成的硅钢片条的长度与短底板(15)长度平齐。
短条铁芯(12)也是先由硅钢片(14)叠压并焊接固定成端面为凹字形的条状，再将其凹字形条状底部焊接固结在长底板(16)上，便构成短条铁芯(12)；短条铁芯(12)上所叠压成的硅钢片条的长度比长底板(16)的长度要短；长底板(16)两端长出的部分上制作有联结孔，并且还制作有两个漆包导线引出孔。
短底板(15)与长底板(16)都是由钢板制成。
线圈(13)是由一个玻璃钢材质的、方框形的、周边向外开有凹形槽口的线圈骨架和绕在其凹形槽中的漆包导线所组成。
长条铁芯(11)与短条铁芯(12)之间的联结采用已知的螺钉联结或者焊接的手段；具体相对位置为：两个长条铁芯(11)的端面各自紧挨两个短条铁芯(12)两端伸出的长底板(16)，并且两个长条铁芯(11)其凹字形开口一面靠近两端的部分也紧挨短条铁芯(12)两端的硅钢片(14)，联结在一起组成方框形有两条对边出头的铁芯；而方框形的线圈(13)则过盈配合镶嵌在方框形有两条对边出头的铁芯的内圈凹字形开口所形成的方框形槽中。
4、导向单元由上部导向组(2)和下部导向组(7)构成，两者均安装在炼焦煤饼捣固机的机架上。
上部导向组(2)的主要零部件有：八个滚动轴承(17)、四个导向辊(18)、四个芯轴(19)、一个辊座(20)；其中四个导向辊(18)由尼龙材料制作；每个导向辊(18)通过两个滚动轴承(17)安装在芯轴(19)上，可以相对于芯轴(19)灵活转动；芯轴(19)再安装在辊座(20)上，辊座(20)最终安装在炼焦煤饼捣固机的机架上；四个导向辊(18)的轴线呈正方形安装，并且位于同一水平面内，使四个导向辊(18)围成一个正方形的空间，恰使横截面为正方形的锤杆(1)置于其内，并与锤杆(1)的四个外侧面相接触。
下部导向组(7)的零部件组成、结构、尺寸、材料、以及安装方向，均与上部导向组(2)完全相同，并且两者的几何中心位于同一铅垂线上；上部导向组(2)安装于动力单元的上方，下部导向组(7)安装于动力单元的下方。
5、冷却单元由八只水膜涂覆刷(3)和一付冷却风罩(5)组成。
水膜涂覆刷(3)由刷体、刷毛、刷架和带有进水接口的滴水横管构成；刷毛被并列固定在刷体上；刷毛并列的宽度也即是水膜涂覆刷(3)的宽度，与锤杆(1)横截面正方形的边长一致；滴水横管的长度与刷毛并列的宽度相同，沿着刷毛并列的方向固定在刷毛的根部；滴水横管上沿着其长度方向在背部管壁斜下方制作有一排滴水孔；水膜涂覆刷(3)通过刷架安装在炼焦煤饼捣固机的机架上，但其刷毛斜向下接触在锤杆(1)的四个侧面；其中有四只水膜涂覆刷(3)围绕着锤杆(1)安装在动力单元以上的部位，另有四只水膜涂覆刷(3)围绕着锤杆(1)安装在动力单元以下的部位。
冷却风罩(5)安装在炼焦煤饼捣固机的机架上，但同时也围绕在动力单元的四周；它由一块前面板、两块侧面板、一块后面板联结成一个四棱筒状，上端和下端是敞开的；后面板上开有圆孔并带有风筒，风筒内安装有排风扇(6)；前面板上开有竖向长条状进风口。
6、组成控制单元的主要元器件有无线遥控器、遥控接收器、可编程控制器或者单片机、接在主工作电路上的三只正相序固态无触点继电器(21)、三只逆相序固态无触点继电器(22)，并且可以配备或者不配备三相交流变频器。
从上述技术方案可以看出，相对于现有技术，本实用新型的捣固锤，其四个侧面都覆盖有导电层(10)，靠近四个侧面都对应的有电磁元件(4)的边框，因此其四个侧面都是工作面，而且理论上讲四个工作面都百分之百的被有效利用。同样，电磁元件(4)的四个边框及其内的线圈都被百分之百的有效利用。这样一来，捣固锤的提升力就显著提高，电磁效率也显著提高，原材料的利用率也显著提高。另外，由于冷却单元的存在，可使捣固锤和电磁元件(4)的温升得到有效控制，不至于因导电层(10)温度过高而使得电阻显著增加、电流显著减小而使电磁力减小造成不能提锤工作。
本炼焦煤饼捣固机用捣固锤组件的工作原理及工作过程如下。
电磁元件(4)的数量为3的倍数，通过主工作电路中的三只正相序固态无触点继电器(21)，从下至上每三个分别接入三相交流电的U相V相W相、U相V相W相、......；当可编程控制器或者单片机按预定程序发出信号并触发主工作电路中的三只正相序固态无触点继电器(21)导通时，在由各电磁元件(4)组成的动力单元中就形成了从下往上的移动磁场。在某一瞬间，各电磁元件(4)沿着平行于锤杆(1)某一个侧面的纵向剖面的磁路如图35所示。由于磁场的移动，锤杆(1)表面所覆盖的导电层(10)就相对切割了磁力线，于是在导电层(10)中就产生了感生电流；该感生电流的方向既垂直于磁场移动的方向，又垂直于穿过导电层(10)的磁力线的方向；亦即在锤杆(1)横截面的导电层(10)部位形成了正方形的环状电流。产生此环状电流的实质或原因，也可用法拉弟电磁感应定律解释，即：“当通过一闭合回路所包围的面积的磁通量发生变化时，回路中就产生电流”。该电流在磁场中要受到安培力的作用，于是捣固锤便产生了与磁场移动方向一致的向上提升的动作。当捣固锤提升到预定高度，可编程控制器或者单片机按预定程序发出信号并触发主工作电路中的三只正相序固态无触点继电器(21)断电，于是捣固锤失去向上的动力并在重力的作用下逐渐停止向上的惯性运动后，开始向下的自由落体运动。此时可编程控制器或者单片机按预定程序发出信号并触发主工作电路中的另外三只逆相序固态无触点继电器(22)导通，各电磁元件(4)便产生了从上往下的移动磁场，进而捣固锤在受到重力作用的同时，还受到向下的电磁力作用，使捣固锤加速向下运动。在捣固锤将要触及煤饼之前，可编程控制器或者单片机按预定程序发出信号并触发主工作电路中的三只逆相序固态无触点继电器(22)断电，捣固锤靠重力和惯性继续向下冲去，对锤底(8)之下的潮湿煤粉进行将其捣固夯实成煤饼的作用。之后捣固锤会静止停留在煤饼表面。至此，捣固锤便完成了一次“提升-冲击”的循环。之后，可编程控制器或者单片机按预定程序再次触发主工作电路中的三只正相序固态无触点继电器(21)重新导通，开始又一次的“提升-冲击”、“提升-冲击”、......，直至煤饼捣固完成。其间若人为、或按工作进程自动切换至其它工作程序，则捣固锤的“提升-冲击”循环可以按工作需要随时停止。
在捣固锤进行“提升-冲击”的捣固工作时，导向单元的八个导向辊(18)对锤杆(1)的前后左右位置进行了限制，使其四个侧面与所有电磁元件(4)的四个内侧面始终保持着0.5mm～1mm的空气间隙，更不能有绕着几何中心铅垂线的旋转运动，避免产生碰撞或摩擦。而在上下方向却能自由轻松的运动。
在捣固锤组件的工作过程中，八只水膜涂覆刷(3)的进水接口通过水管与设在炼焦煤饼捣固机的机架上的水箱连通，因此滴水横管的滴水孔内始终有冷却水流出，并通过刷毛将冷却水均匀的涂覆在锤杆(1)侧面的导电层(10)上，形成一层水膜。冷却水量的大小可通过水泵或阀门调节。通过冷却水膜的吸热和蒸发，导电层(10)上的温升会得到有效控制。
与此同时，由于排风扇(6)的作用，从冷却风罩(5)敞开的上部和下部以及前面板上竖向长条状进风口，将抽进大量的冷却空气。该冷却空气途经动力单元的各电磁元件(4)后从排风扇(6)排出，将电磁元件(4)所产生的热量带走，从而使其温升得到有效控制。该冷却空气也流经处于各电磁元件(4)围绕中的锤杆(1)及导电层(10)的侧面，有助于加快其上冷却水膜的蒸发和降温。
本实用新型是炼焦煤饼捣固机用捣固锤组件，是实现炼焦煤饼捣固机主要功能的组件。至于炼焦煤饼捣固机的其它功能、构成及工作过程，如走行或移动、收锤或放锤、安全钩、机架等，则不属于本实用新型的范围，故不作介绍。
附图说明
图1是本实用新型的正面视图。
图2是将图1中冷却风罩(5)隐去后的视图。
图3是本实用新型将冷却风罩(5)沿左右对称面剖开后的左侧视图。
图4是本实用新型的背面视图。
图5是捣固锤的正面视图。
图6是图5沿A-A面的剖视图。
图7是图6沿B-B面的剖视图。
图8是图6的放大视图。
图9是图7中所示局部A的放大视图。
图10是锤杆(1)与电磁元件(4)位置关系及其间隙的俯视示意图。
图11、图12、图13分别是电磁元件(4)的主视图、俯视图、左视图。
图14、图15分别是图12沿B-B面和A-A面剖开的视图。
图16和图17分别是长条铁芯(11)的主视图和左视图。
图18、图19和图20分别是短条铁芯(12)的主视图、左视图和俯视图。
图21是图22沿B-B面的剖视图。
图22是线圈(13)的俯视图。
图23是图22沿A-A面的剖视图。
图24和图25是线圈骨架的主视图和俯视图。
图26是图24的左视图旋转90°后的视图。
图27是上部导向组(2)的主视图。
图28是图27沿A-A面的剖视图。
图29是图30沿A-A面的剖视图。
图30是辊座(20)的俯视图。
图31和图32分别是水膜涂覆刷(3)的主视图和左视图。
图33是图31中滴水横管背后斜下方分布的滴水孔的示意图。
图34是控制原理示意图。
图35是电磁元件(4)通电后某一时刻沿着平行于锤杆(1)某一个侧面的纵向剖面的磁路示意图。
图36是用4根空心方管拼成锤杆(1)的俯视示意图。
图37是长条铁芯(11)或短条铁芯(12)组拼时的焊缝位置示意图。
具体实施方式
在前面
技术实现要素：
部分，已经对具体实施方式作了基本的介绍。下面再就一些细节和其它可选的实施方式做进一步的介绍。
①、如图36所示，锤杆1的基体9除可由横截面为正方形的正四棱柱状单根空心方管制成外，也可由横截面边长是单根空心方管横截面边长一半的四根空心方管相并而焊在一起作为基体9，材料仍然为低碳钢或工业纯铁，最后再在其四个侧面覆盖导电层10，成为捣固锤的锤杆1。这样，捣固锤的锤杆1刚性会更好。
②、如图37所示，在将硅钢片14叠压并焊接固定成端面为凹字形的条状时，焊缝位于凹字形外侧两边靠近上部。而将端面为凹字形的条状底部往短底部15或长底板16上焊接固定时，焊缝则位于两者接触面边缘的两条长接触线处。
③、长条铁芯11与短条铁芯12之间的联结，若采用螺钉联结，则螺钉穿过长底板16上的联结孔后旋紧在短底板15端部的螺纹孔内；如果是焊接，则如图12所示，焊缝位于短底板15端部与长底板16接触后形成的直角处。长条铁芯11与短条铁芯12之间的联结，要结合线圈13的安装同时进行；即先将线圈13卡进长条铁芯11与短条铁芯12的凹字形槽中，并将漆包导线头从长底板16上的引出孔穿出，最后再对长条铁芯11与短条铁芯12进行联结。
④、线圈骨架的材质，可以是玻璃钢的，也可以根据加工制造的工艺需要，采用工程塑料或其它材料。但对材质的性能要求是绝缘、导热、耐热的综合性能要好。
⑤、导向单元可根据动力单元的总高度以及适应不同规格炼焦煤饼的捣固锤高度，不仅可以有上部导向组2和下部导向组7，也可以设置中部导向组；并且也可以将上部导向组2的位置设置的更高，下部导向组7的位置设置的更低。
⑥、水膜涂覆刷3不仅可以在动力单元的上方和下方各布置4只，也可以在动力单元的中部酌情再布置4只或8只。
⑦、冷却风罩5可根据动力单元的总高度酌情布置一套或多套；或者其后面板上的排风扇6可以设置多台。另外，排风扇6的转速可以设置为多档，以适应不同的季节所特有的环境温度。
⑧、如图34所示为控制单元的原理示意图。无线遥控器可对整台炼焦煤饼捣固机的所有动作发出指令信号，但此处只介绍与本实用新型有关的部分，即与捣固锤组件有关的部分。
遥控器上设有“捣固启动”、“捣固停止”、“水量调节”、“风量调节”按钮。各按钮每按动一次，都对应的有各自的一串编码信号发出。遥控接收器接收到各自的信号，会将其放大并触发相应的继电器导通，或送入可编程控制器或者单片机进一步处理，再由可编程控制器或者单片机进一步触发各工作主电路中固态无触点继电器的导通或断开。“水量调节”和“风量调节”按钮每按一次，依“停-小-中-大”的顺序循环调节对应的冷却水的水量和排风扇6的风量。按下“捣固启动”按钮，捣固锤开始“提升-冲击”的连续不断的工作循环；同时“水量调节”和“风量调节”联动对应在“小”的档位上同步运行。按下“捣固停止”按钮后，捣固锤停止“提升-冲击”的工作循环，等待下一个指令；但“水量调节”和“风量调节”并不回到“停”，而是继续进行冷却工作，直到手动调节使其回到“停”才会停止工作。
以上是利用无线遥控器进行的控制和调节。而捣固锤在工作过程中的提升高度、冲击速度或力量、捣固锤在煤饼表面的停留时间，则可以通过可编程控制器或者单片机调节主工作电路中固态无触点继电器的导通或断开时间长短来进行调节。如果主工作电路中再接入三相交流变频器，则还可以对动力单元中移动磁场的移动速度进行调节，进而对捣固锤向上提升的速度进行调节。
针对炼焦煤饼捣固机不同的生产任务，将可编程控制器或者单片机对主工作电路中固态无触点继电器的导通或断开时间长短的调节与三相交流电频率的调节相结合，可使捣固锤组件的各项工作参数匹配在一个较佳状态。