在高炉的加料面上方获取气体试样和测量温度的探测器的制作方法

文档序号:6086511阅读:161来源:国知局
专利名称:在高炉的加料面上方获取气体试样和测量温度的探测器的制作方法
技术领域
本发明涉及一种用于在高炉的加料面上方获取气体试样和测量温度的探测器,它包括一根带有用于在加料面的不同位置同时获取气体试样和测量温度的一系列探孔的探臂,该探臂的长度大于高炉的半径,探臂设置成从高炉的中央区穿过炉壁中的一个开孔伸到高炉的外侧。
至今为止,实质上已知有两种上述的探测器,即一种是固定式的,另一种是可通过炉壁伸缩的。对于那种固定式的而不能在加料面上方运动的探测器来说,它的缺点是阻断了加料的下落路线并与加料发生冲撞,这会导致非常迅速的磨损。那种能径向移动的探测器可以在两次加料循环之间伸到炉中,而在进行下次加料循环时从炉中缩回。这种探测器不具有那种固定式探测器的缺点,但它需要有用来移动它的机构以及用来密封它穿过炉壁的通道的机构,而且操作时要浪费时间。
美国专利第4,061,036号提出了一种可枢转的改进的探测器。这种探测器的探臂固定到一根垂直杆上,该垂直杆穿过炉顶壁的倾斜部并具有一个使它绕自身的垂直轴线枢转的机构。在这种运动的影响下,水平的探臂在加料面的上方作扫动。这种探测器的优点是能够在其整个的扫动面上获取测量结果,而其它的探测器只能在一条径向线上取得测量结果。另外,这种探臂能迅速地运动到靠近炉壁的一个避让位置,在此避让位置,探臂不会阻断加料,即它不处在加料的下落路线上。然而,这种探测器的维护,特别是在更换热电偶和疏通获取气体试样的管子时,需要拆卸整个探测器,这种拆卸工作是非常困难的,因为要通过炉壁倾斜部上的开孔垂直地进行。
至今所有已知的探测器还都具有不能适应加料轮廓的缺点,而加料轮廓是可以视不同炉子而变化的。加料轮廓改变的结果是,获取气体试样和测量温度的高度就会从一个探孔变到另一个探孔,这样在分析测量结果方面就会产生差错。
本发明的目的就是提供一种本文开头所述类型的新式探测器,对它能容易地更换热电偶和迅速地疏通获取气体试样的管子,而不需要拆卸探测器,它还能使探臂的倾斜度适应于加料轮廓,并能使探臂在不中断加料过程的情况下迅速地运动到一个避让位置。
为了实现这个目的,本发明提出一种本文开头所述类型的探测器,它的实质性特征是所述开孔由一个整体连接到炉壁上的支承箍围绕,该支承箍带有两个径向相对的外轴颈,在两外轴颈上铰接着两根其间支承着探臂的平行臂,所述探臂可以在至少一个安装在所述支承箍和探臂外端之间的致动器的作用下,绕支承箍的中心运动,所述探臂具有一个在支承箍的内表面上密封地运动的圆弧形滑动面。
探臂的外端最好由一个整体连接到所述两平行臂上的悬挂套承载,并且所述致动器铰接在该悬挂套上。
根据第一个实施例,支承箍是一个滚动接触式轴承座,它包括一个整体连接到炉壁上的固定环和一个活动环,活动环包括所述的轴颈并能在一个马达的带动下绕固定环旋转。当探臂处于一个与旋转轴线不一致的角位置上时,这种旋转能使探臂向前运动而描划出一个双曲面。这能使探臂倾斜到与流料斜坡相平行,以获取测量结果;当探臂向前运动时,还能使探臂侧向移开并到达一个避让位置,以脱离加料的下落路线。
根据流料斜坡的角度,滚动接触式轴承座可以相对于炉子的径向以不同的方式取向。轴承座可这样设置,使它的旋转轴线相对于炉子处于水平的径向位置;它还可设置成使它的轴线处于水平位置,但却与穿过轴承座中心的炉子的径向轴线形成一个锐角。
滚动接触式轴承座还可倾斜设置成使它的旋转轴线在轴承座朝着高炉中心抬起时,在一个垂直平面内与水平面形成一个锐角。
根据另一个实施例,支承箍是一个具有万向接头功能的双箍,它包括一个装在所述一对外轴颈上的外箍,外箍上还设有一对与外轴颈成,交叉布置的内轴颈,外箍可在一个整体连接在炉壁上的内箍上枢转。
通过结合附图对几个实施例的详细说明,将会理解本发明的其它特点和特征。


图1a示意性地表示了本发明的探测器的第一个实施例,图示了探测器的两个不同的倾斜位置;
图1b示出了探测器在垂直平面内的悬挂系统的细节;
图2是表示探测器的外部及它的悬挂系统的透视图;
图3a表示了本发明的第二个实施例;
图3b为沿图3中B-B平面截取的剖面图;
图4为示意性表示第一个工作方式的垂直投影图;
图5为示意性表示第一个工作方式的轴向投影图;
图6为示意性表示第一个工作方式的水平投影图;
图7为表示第一工作方式的透视图;
图8-11是分别与图4-7相对应的视图,它们表示了第二个工作方式;
图12-15是分别与图4-7相对应的视图,它们表示了第三个工作方式;
图16为示意性表示第四个工作方式的水平投影图;
图17为沿图16中箭头C所示方向的垂直投影图;
图18是沿16中箭头B所示方向的垂直投影图;
图19是沿图16中箭头A所示方向的垂直投影图;
图20是表示图16所示工作方式的透视图。
图1a表示了本发明的探测器22的第一个实施例,该探测器安装在高炉24的加料面的上方。这种高炉特别具有V形的加料轮廓,即具有锥形的流料斜坡,它从加料面的中央向炉壁隆起。探测器22实质上包括直线型的探臂26,特别是从拆卸的角度来考虑,探臂26设计成在不拆卸的情况下可以从高炉的外部触及到热电偶和采取试样的机动管。
根据本发明,探测器包括一个悬挂系统,悬挂系统可以根据流料斜坡将探臂26斜置到取样或测温位置,在图1a中表示了探臂26的两个不同的角位置。
探臂26经开孔30穿过高炉24的炉壁28,并延伸到高炉的中央区。利用一个整体连接在开孔30的边缘上和炉壁28上的支承箍32,来确保对探臂26的支承。
在图1a所示的实施例中,支承箍32包括一个滚动接触式的轴承座,轴承座具有一个整体连接在开孔30的边缘上的固定环34和一个通过象滚珠和滚柱这样的已知的滚动接触轴承机构围绕固定环34旋转的活动环36。活动环36由一个未示出的机构驱动,以便绕固定环34转动。为此,活动环36可带有一个齿圈,用于和一个未示出的驱动齿轮相啮合。外侧的活动环36包括两个径向对置的横向轴颈38和40,其上铰接着两根臂42和44,这两根臂在探臂26的两侧平行延伸,并通过一个套在探臂26外部的悬挂套46整体地连接到探臂26上。安装在悬挂套46和活动环36之间的液压致动器48使探臂26绕轴颈38和40的轴线倾转(如图1a所示),由此来调整探臂26在高炉中的倾斜度。
高炉24内侧和外侧之间的密封是利用一个球-承窩型接头来保证的。在本例中,该接头具有一个球截体50,球截体整体连接到探臂26上,其曲率中心与活动环36的转动中心相对应,其中心位于两轴颈38和40的轴线上。轴承座32的固定环34的内表面设计成具有相同的曲率中心的球形滑动面,使得当活动环36转动和当探臂26绕轴颈38和40的轴线转动时,球截体50能在此滑动面上密封地运动。为此,固定环34的滑动面可带有已知的压盖填料。应该注意的是,球截体50仅起导向和密封作用,而无支承作用,支承作用完全由滚动接触轴承座32结合载带探臂26的两根臂42和44来实现。
图3a示出了探臂26的悬挂系统的第二个实施例。如在第一个实施例中那样,探臂26由两根臂42和44支承着,臂42和44铰接在整体连接到开孔边缘上的支承箍52的横向轴颈38和40上,导向和密封作用同样由在支承箍52的内部球形滑动面上运动的球截体50来提供。然而与图1a所示实施例不同的是,支承箍52不是设计成滚动接触轴承座,而是设计成一个万向接头。如图3b所示,支承箍由一个外箍54和一个内箍56组成,外箍带有轴颈38和40,内箍是固定的且整体连接到开孔30的边缘上。外箍54通过两个与轴颈38和40成正交形布置的轴颈58和60连接到内箍56上。因此,外箍54能相对于内箍56绕轴颈58和60的轴线枢转,如箭头62所示。与此无关地,探臂26能绕轴颈38和40枢转,如箭头64所示。这两个枢转运动由类似于图1a中的致动器48的液压致动器(未示出)来产生。为了使外箍54能相对于内箍56枢转,它们的接触表面必须是球形的,而且它们的曲率中心处于四根轴颈的两条轴线的交点上。因此这种枢转能力使得探臂26能在高炉内占据任意倾斜的、水平的或垂直的位置。
现在结合图1a所示的两个角度位置对图1a所示的探测器的实施例的第一使用工况进行说明。图4所示的位置66对应于一种具有非常陡的流料斜坡的加料轮廓。为了取样或测量,探臂26通过在致动器48的作用下绕其悬挂轴颈38和40枢转,而布置成与流料斜坡平行。在取样或测量结束时,探臂26运动到一个避让位置,以让开加料路线并免受高炉中央的剧热。为此,支承箍32的活动环36在不改变探臂26相对于其悬挂轴颈的角位置的情况下转动四分之一圈。借助于活动环36绕其轴线X的这种转动,探臂26对应于一个双曲面绕轴线X描绘出一种锥形旋进运动,如图7所示。如图5所示,探臂26的鼻部划出四分之一圈圆弧68,直到探臂26到达与图6所示的避让位置66′相对应的一个水平位置。图4中的探臂26在处于取样或测温位置时的倾斜度越大,则图6中的避让位置越靠近炉壁,这是因为,如图5所示,由探臂26的鼻部划出的圆弧68的半径是与探臂的倾斜角成比例地增大的。
为了在具有不太陡的流料斜坡的加料面上取样或测温,可以抬起探臂26,例如抬到图4中标号70所示的位置。然而,如图5所示,若将探臂抬起到一个不太陡的位置,如位置70,则当探臂绕轴线X枢转时,探臂的鼻部所划出的圆弧72的半径减小了。这意味着,如图6所表明的那样,避让位置70′距炉壁太远。但这并不会造成任何问题,因为一旦探臂26处于避让位置70′,为了加大它相对于轴线X的角度,只需利用致动器48使探臂26绕轴颈38、40的轴线水平枢转,直到将探臂26转到充分地靠近炉壁为止,例如转到图6所示的位置66′。
在图1所示的实施例中,探臂26既可作枢转也可作旋转,它特别设计成用于那种以不同的加料轮廓(也即具有较陡和不太陡的流料斜坡)运行的高炉。不过,当高炉总是以同样的流料斜坡运行时,就不必使探臂26可绕轴颈38和40枢转。那么这样就可将探臂26整体地连到活动环36上,并使它相对于轴线X具有和流料斜坡的角度相一致的指定倾斜角。
事实上,如结合图4至7所描述的那样,当流料斜坡陡峭且探臂26处于位置66时,为了将探臂从取样或测温位置运动到避让位置(或从避让位置运动到取样或测温位置),不用使探臂26绕轴颈38和40枢转。相反,当探臂26处于不太陡的位置,如图4中位置70时,探臂26仅仅绕轴线X的转动将不足以把它带到充分靠近炉壁的避让位置,而必须依靠将探臂26绕支承轴颈38和40枢转,以此增大它相对于轴线X的夹角。
图8至15表示了安装探测器的两种方法,采用这两种方法能消除上述问题,并能将探臂运动到一个位于加料的下落路线外侧的避让位置,而不必使探臂枢转。
图8示出了处于位置74的探臂26,探臂的倾斜角与图4中处于位置70的探臂的倾斜角基本上是一致的。在图8至11所示的实施例中,为将图6中的探臂从位置70′运动到位置66′而提供的枢转,由支承箍32以下述方式的相应取向来代替,即如图10所示,使旋转轴线X和一个垂直径向平面形成一个锐角α。其结果是,当探臂26在取样或测温位置74和避让位置76之间枢转时,探臂的鼻部划出一段大于90°的圆弧78(见图9),而探臂26仍划出一个双曲面(如图11所示)。在此实施例中,流料斜坡越陡,则角度α越小。
利用图12至15所示的结构能够获得与图8至11所示结构相似的结果。事实上,根据图12,探臂的取样或测温位置80与图8中的位置74基本上是一致的,同样,避让位置82与图10中的避让位置76是基本一致的。然而,如图14所示,与图10相反的是,旋转轴线X保持在径向平面内,但是如图12所示,支承箍32是以下述方式取向的,即当支承箍朝中心抬起时,旋转轴线X和水平面在径向平面内形成一个β角。这种轴线X的取向作用从图13中清楚可见,图13示出,由探臂26鼻部划出的圆弧84的半径是随着角度β的大小按比例增大的。这意味着,在图14中的避让位置82,探臂更远离垂直径向平面。如图8至11所示的那样,角度β可以随着流料斜坡的陡度下降而按比例加大。
无需对图3a所示实施例的运动性能再作解释,事实上,图3b中采用的万向接头能使探臂26运动到任意的角度位置,而不管流料斜坡的斜度如何。
当高炉始终在同样的加料轮廓下运行时,可以按照图1的实施例,用仅绕轴颈38和40枢转的悬挂系统取代图3中的万向接头,从而简化图3所示的实施例,换句话说,就是省去轴颈58和60,并只提供一个悬挂箍而代替原来的两个箍。图16至20就是表示这种简化了的实施例的探臂26的运动情况的工作原理图。这些图表示了处于取样或测温位置86和处于避让位置88的探臂,其中的避让位置88是一个水平位置。在此简化的实施例中,探臂26的悬挂系统是这样设计的,绕轴颈38和40的枢转轴线以和流料斜坡的陡度为函数的关系倾斜于水平面。其结果是,探臂26通过绕轴颈38和40枢转在取样或测温位置86和避让位置88之间运动,并扫出一个如透视图20所示的倾斜面。
图19示出了处于取样或测温位置的探臂的倾斜度以及流料斜坡的角度。由于图17和18分别为沿方向C和B的斜视图,因此所示出的这些角度都较大。
权利要求
1.用于在高炉的加料面上方获取气体试样和测量温度的探测器,包括一根带有用于在加料面的不同位置同时获取气体试样和测量温度的一系列探孔的探臂(26),所述探臂的长度大于高炉的半径,且探臂设置成从高炉的中央区穿过炉壁(28)中的开孔(30)伸到高炉的外侧,其特征是所述开孔(30)由一个整体连接到炉壁(28)上的支承箍(32,52)围绕,所述支承箍(32,52)带有两个径向相对的外轴颈(38,40),在所述外轴颈(38,40)上铰接着两根其间支承着所述探臂(26)的平行臂(42,44),所述探臂(26)可以在至少一个安装在所述支承箍(32,52)和所述探臂(26)外端之间的致动器(48)的作用下,绕所述支承箍(32,52)的中心运动,所述探臂(26)具有一个在所述支承箍(32,52)内表面上密封地运动的圆弧形滑动面。
2.根据权利要求1的探测器,其特征是所述探臂(26)的外端由一个整体连接到所述两平行臂(42,44)上的悬挂套(46)承载,并且所述致动器(48)铰接在所述悬挂套(46)上。
3.根据权利要求1的探测器,其特征是所述支承箍(32)是一个滚动接触式轴承座,它包括一个整体连接到所述炉壁(28)上的固定环(34)和一个活动环(36),所述活动环(36)包括所述的外轴颈(38,40)并能在一个马达的带动下绕所述固定环(34)旋转。
4.根据权利要求3的探测器,其特征是所述滚动接触式轴承座设置成使它的旋转轴线X相对于所述高炉处于水平的径向位置。
5.根据权利要求1的探测器,其特征是所述支承箍(52)是一个具有万向接头功能的双箍,它包括一个装在所述两外轴颈(38,40)上的外箍(54),所述外箍(54)还带有两个与所述外轴颈(38,40)成交叉布置的内轴颈(58,60),并且所述外箍(54)能在一个整体连接到所述炉壁(28)上的内箍(56)上枢转。
6.用于在高炉的加料面上方获取气体试样和测量温度的探测器,包括一根带有用于在加料面的不同位置同时获取气体试样和测量温度的一系列探孔的探臂(26),所述探臂(26)的长度大于所述高炉的半径,且探臂设置成从高炉的中央区穿过炉壁(28)中的开孔(30)伸到高炉的外侧,其特征是所述开孔(30)由一个滚动接触式轴承座(32)围绕,所述滚动接触式轴承座(32)包括一个整体连接到所述炉壁(28)上的固定环(34),一个可在马达的带动下绕所述固定环(34)旋转的活动环(36),一个用于将所述探臂(28)固定在所述活动环(36)上的机构,和一个整体连接在所述探臂(26)上的球截体(50),所述球截体(50)具有一个可在所述固定环(34)的球形内表面上密封地运动的球形滑动面。
7.根据权利要求6的探测器,其特征是所述滚动接触式轴承座(32)设置成使它的旋转轴线X处于水平位置,并与穿过所述滚动接触式轴承座(32)中心的所述高炉的径向轴线形成一个锐角α。
8.根据权利要求6的探测器,其特征是所述滚动接触式轴承座(32)倾斜设置成使它的旋转轴线X在所述滚动接触式轴承座(32)朝着所述高炉的中心抬起时,在一个垂直平面内和水平面形成一个锐角β。
9.根据权利要求1至8中任意一项的探测器的用途是在具有V形加料轮廓的高炉中的加料面上进行取样或测温。
10.根据权利要求9的用途,其中将所述探臂(26)倾斜到与流料斜坡相平行的取样或测温位置。
全文摘要
探测器包括一根带有用于在加料面的不同位置同时获取气体试样和测量温度的一系列探孔的探臂26,探臂通过一开孔30伸入高炉中。开孔30由一个整体连到炉壁28上的支承箍(32、52)围绕,支承箍具有两个径向相对的外轴颈(38,40),轴颈上铰接着两根其间支承着探臂的平行臂(42,44)。探臂能在至少一个装在支承箍和探臂外端之间的致动器48的带动下,绕支承箍的中心运动。该探臂具有一个可在支承箍的内表面上密封运动的圆弧形滑动面。
文档编号G01N1/22GK1054662SQ91101288
公开日1991年9月18日 申请日期1991年3月4日 优先权日1990年3月7日
发明者马里艾特·皮埃尔, 罗纳狄·艾米尔, 维斯·乔治 申请人:保罗·伍尔恩公司
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