专利名称：高炉炉顶无料钟布料器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于冶金设备中的高炉布料装置，是一种可消除拖圈上下运动过程中由于下传动而引起侧向分力的高炉炉顶无料钟布料器。
背景技术：
目前高炉无料钟炉顶包括布料器、波纹管、下密封阀、料流调节阀、料罐、上密封阀、挡料阀和料斗，其中布料器是整套设备的核心部件，该设备安装在炉壳上，其布料溜槽工作位置在高炉，该处正常工作温度200°C左右，在炉料异常时瞬时温度可达700°C，工作环境恶劣，荒煤气粉尘含量高，设备布料时高炉各批次的炉料从料流调节阀经过若干米的高度差冲向布料溜槽，同时还要精确的控制溜槽的倾动角度和旋转速度，对设备的可靠性、 稳定性要求极高，正常情况为一代炉龄。目前布料器的结构可参见申请公开号为CN102363823A，专利名称为叉臂式无料钟高炉布料器，和授权公告号为CN202099298U，专利名称为高炉无料钟炉顶布料器的在先专利，以及卢森堡保尔 沃特(P· W)公司的制作的高炉设备。其中溜槽的位置都是通过其相对于布料器轴线的α角和β角进行控制，其中α角为溜槽的轴线与布料器轴线之间的夹角，为了达到布料均匀的目的，在布料过程中溜槽需要进行两个方向的运动，一种运动是改变其与布料器轴线之间的夹角的摆动，目的是改变溜槽的α角，另外一种是借助驱动装置驱动溜槽绕布料器轴线产生的圆周运动，目的在于改变溜槽的β角。它们都是通过改变α角和β角实现布料均勻，达到高产，节约焦炭等目的。进口 P · W公司的无料钟炉顶设备布料器采用行星差速结构，设备采用闭路水冷、氮气密封，寿命长、动作可靠，但结构复杂、维护成本高，生产成本居高不下。P*w公司在α角倾动机构上不断改进，其α角机构主要为行星差速+蜗轮蜗杆结构，无拖圈上下移动，结构无明显缺陷，其缺点是要求精度高，材料要求高，因为实际使用过程中α角变化小，使用齿数少。而国产炉顶设备目前设备大部分采用拖圈上下移动改变α角，没有解决侧向分力的问题，无论是连杆形式、液压缸形式和钢丝绳形式的布料器，其溜槽改变角度的α角下传动机构一般分两种一种是通过安装有下回转支承的拖圈上下移动带动溜槽曲柄转动而实现布料过程中α角的变化，另一种是通过带动曲柄滑槽形式实现布料过程中α角的变化。溜槽曲柄或者曲柄滑槽在溜槽角度变化时为弧线运动，而拖圈为上下直线运动，因此拖圈承受侧向力，通用的办法为增加轨道和滚轮控制拖圈受侧向力而产生的位移，实际使用过程中α角变化很小，频率高，轨道和滚轮局部磨损，造成布料精度降低，影响设备的正常使用，由于结构存在缺陷拖圈受侧向力造成设备精度差，寿命短，无法与国外设备竞争。综上所述，研究一种新型布料器结构以解决下传动引起的侧向力问题成为亟待解决的问题
实用新型内容
[0007]本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构较简单、且拖圈在上、下运动过程中无侧向力的高炉炉顶无料钟布料器。为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是一种高炉炉顶无料钟布料器，其包括布料器箱体、溜槽、用于控制溜槽的β角旋转驱动机构以及α角倾动机构；所述α角倾动机构包括拖圈、安装在拖圈上的回转支承、驱动拖圈上下运动的上传动系统以及将拖圈上下直线运动转换为溜槽倾动的下传动机构；其关键技术在于所述下传动机构包括一套行星轮直线机构，所述行星轮直线机构中的双输出轴通过连接于其两端的曲柄连杆机构与带动溜槽转动的转轴连接。 优选的，所述曲柄连杆机构包括与双输出轴的两端分别连接的两个曲柄、与曲柄铰接的两个连杆以及与连杆铰接的两个溜槽曲柄。溜槽曲柄带动溜槽倾动的结构分两种一种是没有溜槽托架的，其中溜槽曲柄直接与溜槽通过至少一个销轴固定连接，所述转轴与布料器上的旋转套筒铰接、并位于溜槽的侧部，所述溜槽曲柄带动溜槽沿转轴转动；所述双输出轴与转轴平行设置。另一种是传动的带溜槽托架的，其中所述溜槽曲柄与转轴连接，所述转轴铰接于布料器上的旋转套筒上，所述转轴通过溜槽托架与溜槽连接、并驱动溜槽沿转轴转动；所述双输出轴与转轴平行设置。作为现有技术的一种优选方案，所述β角旋转驱动机构包括旋转电机、减速机、旋转齿轮、与旋转齿轮啮合的上回转支承以及与上回转支承连接的旋转套筒，所述减速机通过旋转齿轮驱动上回转支承。优选的，上述行星轮直线结构分为以下几种方案I、所述行星轮直线机构固定于旋转套筒上并通过驱动杆与回转支承的动圈连接，所述驱动杆设于回转支承的动圈上；所述行星轮直线机构包括固定于旋转套筒上的固定齿轮、与固定齿轮内啮合的行星轮、与行星轮连接的行星连杆以及与行星连杆连接的双输出轴；所述固定齿轮的节圆直径是行星轮节圆直径的2倍，所述驱动杆与固定于行星轮节圆上的销轴铰接、且其中心线通过固定齿轮的圆心，所述双输出轴的轴线通过固定齿轮的圆心；所述行星连杆的一端通过设置的轴承与行星轮的中心轴配合、另一端与双输出轴固定连接，所述中心轴与行星轮固定连接。2、所述行星轮直线机构固定于旋转套筒上并通过驱动杆与回转支承的动圈连接，所述驱动杆设于回转支承的动圈上；所述行星轮直线机构包括固定于旋转套筒上的固定齿轮、与固定齿轮内啮合的行星轮、与行星轮连接的行星连杆以及与行星连杆连接的双输出轴；所述固定齿轮的节圆直径是行星轮节圆直径的2倍，所述驱动杆与固定于行星轮节圆上的销轴铰接、且其中心线通过固定齿轮的圆心，所述双输出轴的轴线通过固定齿轮的圆心；所述行星连杆的一端通过与其固定连接的中心轴与设于行星轮上的轴承配合、另一端与双输出轴固定连接。3、所述行星轮直线机构固定于旋转套筒上并通过驱动杆与回转支承的动圈连接，所述驱动杆设于回转支承的动圈上；所述行星轮直线机构包括固定于旋转套筒上的固定齿轮、与固定齿轮内啮合的行星轮、与行星轮连接的行星连杆以及与行星连杆连接的双输出轴；所述固定齿轮的节圆直径是行星轮节圆直径的2倍，所述驱动杆与固定于行星轮节圆上的销轴铰接、且其中心线通过固定齿轮的圆心，所述双输出轴的轴线通过固定齿轮的圆心；所述行星连杆的一端通过设置的轴承与行星轮上的中心轴配合、另一端与双输出轴固定连接，所述中心轴与设置在行星轮上的轴承配合。4、所述行星轮直线机构固定于旋转套筒上并通过驱动杆与回转支承的动圈连接，所述驱动杆设于回转支承的动圈上；所述行星轮直线机构包括固定于旋转套筒上的固定齿轮、与固定齿轮内啮合的行星轮、与行星轮连接的行星连杆以及与行星连杆连接的双输出轴；所述固定齿轮的节圆直径是行星轮节圆直径的2倍，所述行星轮上设有轴承或轴套，所述驱动杆通过设置于其下端的销轴与轴承座配合，所述销轴的轴线通过行星轮的节圆、且驱动杆的中心线通过固定齿轮的圆心，所述双输出轴的轴线通过固定齿轮的圆心；所述行星连杆的一端通过设置的轴承与行星轮的中心轴配合、另一端与双输出轴固定连接，所述中心轴与行星轮固定连接。优选的，上述双输出轴与固定于旋转套筒上的轴承配合，通过轴承来支撑双输出 轴。上述驱动杆的中心线与行星轮的圆心、固定齿轮的圆心三者不能位于同一直线上，这样是为了避免产生死点。所述的双输出轴还可采用下述结构将所述双输出轴替换为左、右两根输出轴，左、右两根输出轴分别与行星连杆连接。采用上述技术方案所产生的有益效果在于本实用新型布料器的α角下传动机构采用一套行星直线运动机构和两套曲柄连杆机构来实现，其中行星轮直线机构的原理是卡尔登行星轮直线机构的逆用和变形(参见机械工业出版社出版的《机械设计手册》第32篇机构部分第二章直线机构)，行星轮直线机构通过连杆将动力输出到溜槽曲柄处，从而带动溜槽绕转轴倾动；溜槽α角变化过程中，驱动杆在拖圈的驱动下始终做直线运动，拖圈无侧向力，产品结构无缺陷，同时省去了控制拖圈的轨道和滚轮，使整体结构大大简化，并能够保证设备的精度，实现长寿命，在大型高炉炉顶设备国产化实现了重大突破，与国外产品行星差速布料器相比制造成本仅为其1/3。
图I是本实用新型的结构示意图；图2是去掉布料器箱体后的结构示意图；图3是图2的左侧结构示意图；图4是行星轮直线机构的原理示意图；其中，I、减速机；2、旋转电机；3、上传动系统；4、上回转支承；5、顶盖；6、销轴；7、溜槽；8、行星轮直线机构，8-1、固定齿轮，8-2、驱动杆，8-3、中心轴，8-4、行星轮，8-5、行星连杆，8-6、轴承，8-7、双输出轴；9、旋转套筒；10、拖圈；11、布料器箱体；12、旋转齿轮；13、回转支承；14、曲柄；15、连杆；16、溜槽曲柄；17、转轴。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细的说明参见附图1-4，本实施例包括布料器箱体11、位于布料器箱体11上方的顶盖5、溜槽7、用于控制溜槽7的β角旋转驱动机构以及α角倾动机构这几大部分。其中，所述β角旋转驱动机构采用现有无料钟布料器上的结构即可，其主要包括旋转电机2、减速机I、旋转齿轮12、与旋转齿轮12啮合的上回转支承4以及与上回转支承4连接的旋转套筒9，所述减速机I与旋转齿轮12固定连接，旋转齿轮12与上回转支承4啮合，从而驱动上回转支承4转动，上回转支承4带动旋转套筒9旋转，实现了溜槽7的β角变化。 其中，我们主要针对所述的α角倾动机构的部分结构进行了改进，所述α角倾动机构主要包括拖圈10、安装在拖圈10上的回转支承13、驱动拖圈10上下运动的上传动系统3以及将拖圈10上下直线运动转换为溜槽7倾动的α角下传动机构；所述上传动系统3采用现有布料器上的结构即可，其主要结构形式为液压缸形式、双连杆形式、四连杆形式、丝杠传动形式、钢丝绳形式、齿轮齿条形式等结构，其主要功能为带动拖圈10作上下直线运动。关键改进在于所述溜槽α角的下传动机构包括位于旋转套筒9 一侧的一套行星轮直线机构8，以及位于旋转套筒9两侧的两套曲柄连杆，其中每套曲柄连杆机构均包括曲柄14、与曲柄14铰接的连杆15以及与连杆15铰接的溜槽曲柄16，在溜槽曲柄16上穿设有转轴17，转轴17铰接定位于旋转套筒9上，两侧的两个曲柄14分别与行星轮直线机构8中输出端的一个双输出轴8-7的两端铰接，两个连杆15的另一端与溜槽曲柄16铰接，动作时通过溜槽曲柄16带动溜槽7沿转轴17转动。以上所述溜槽曲柄16带动溜槽7的α角倾动的结构又分两种一种结构参见本实施例附图2和附图3，这里溜槽曲柄16直接与溜槽7通过两个销轴6固定连接，省去了溜槽托架，所述转轴17—端铰接于旋转套筒9上，另一端穿过溜槽曲柄16，并托住溜槽7的侧下部，这样工作时，所述溜槽曲柄16带动溜槽7沿转轴17转动；其中，所述双输出轴8-7与转轴17平行设置。另一种结构是所述溜槽曲柄16与转轴17连接，所述转轴17再与一个溜槽托架连接(图中没有示出)，溜槽托架带动溜槽7倾动，其中转轴17铰接于布料器上的旋转套筒9上，工作时，溜槽曲柄16带动转轴17转动，转轴17带动溜槽托架转动，进而通过溜槽托架带动溜槽7倾动，实现α角的变化，所述双输出轴8-7与转轴17平行设置。此结构中的转轴17相当于一个耳轴。以上所述行星轮直线机构8定位于旋转套筒9上、并通过驱动杆8-2与回转支承13的动圈连接，所述驱动杆8-2设于回转支承13的动圈上。行星轮直线机构8的结构分为以下几种I、其包括固定于旋转套筒9上的固定齿轮8-1、与固定齿轮8-1内啮合的行星轮8-4、与行星轮8-4连接的行星连杆8-5以及与行星连杆8-5连接的双输出轴8_7 ;所述固定齿轮8-1的节圆直径是行星轮8-4节圆直径的2倍，所述驱动杆8-2与固定于行星轮8-4节圆上的销轴铰接、且其中心线通过固定齿轮8-1的圆心，所述双输出轴8-7的轴线通过固定齿轮8-1的圆心；所述行星连杆8-5的一端装设有轴承，行星轮8-4上固定有中心轴8-3，中心轴8-3与行星连杆8-5上的轴承配合，行星连杆8-5的下端与双输出轴8-7固定连接，所述的双输出轴8-7为异型轴，这是为了节省空间，给行星轮8-4让位，双输出轴8-7通过左、右两套固定于旋转套筒9上的轴承8-6支撑并转动。所述驱动杆8-2的中心线与行星轮8-4的圆心、固定齿轮8-1的圆心三者不能位于同一直线上，这样就排除了死点的产生。[0041]2、与上述第一种行星轮直线机构8的结构基本相同，不同的是在行星轮8-4上装有轴承，设置的中心轴8-3通过轴承与行星轮8-4配合，而中心轴8-3的另一端与行星连杆8-5的上端固定连接，行星连杆8-5与双输出轴8-7固定连接。3、与上述第一种行星轮直线机构8的结构基本相同，不同的是在行星连杆8-5以及行星轮8-4上均设有一盘轴承，中心轴8-3的两端分别通过轴承与行星连杆8-5和行星轮8-4配合。4、与上述第一种行星轮直线机构8的结构基本相同，不同的是所述驱动杆8-2与下部的行星轮8-4铰接的方式进行了变化，其是在行星轮8-4的节圆上设置了一个轴承或轴套，在驱动杆8-2的下端设置销轴，该销轴与节圆上的轴承或轴套配合；这种结构的行星连杆8-5与中心轴8-3的连接方式可参见上述结构1-3的方式。上述几种行星轮直线机构8的原理是一样的，只不过是几个部件之间的连接方式和连接关系进行了变形。以上所述双输出轴8-7可以为一根整体的轴，也可以由固定在行星连杆8-5两侧的两根输出轴来实现传动功能，只要满足使用要求即可。具体实施时，还可根据需要只采用一套曲柄连杆机构，旋转套筒9的另一侧设置为从动支撑结构，此时双输出轴8-7为普通的单输出结构；或者将双输出轴8-7断开，一侧为输出驱动结构，另一侧为从动支撑结构。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种高炉炉顶无料钟布料器，其包括布料器箱体(11)、溜槽(7)、用于控制溜槽(7)的β角旋转驱动机构以及α角倾动机构； 所述ct角倾动机构包括拖圈(10)、安装在拖圈(10)上的回转支承(13)、驱动拖圈(10)上下运动的上传动系统(3)以及将拖圈(10)上下直线运动转换为溜槽(7)倾动的下传动机构； 其特征在于所述下传动机构包括一套行星轮直线机构(8)，所述行星轮直线机构(8)中的双输出轴(8-7)通过连接于其两端的曲柄连杆机构与带动溜槽(7)转动的转轴(17)连接。
2.根据权利要求I所述的高炉炉顶无料钟布料器，其特征在于所述曲柄连杆机构包括与双输出轴(8-7)的两端分别连接的两个曲柄(14)、与曲柄(14)铰接的两个连杆(15)以及与连杆(15)铰接的两个溜槽曲柄(16)。
3.根据权利要求2所述的高炉炉顶无料钟布料器，其特征在于所述溜槽曲柄(16)直接与溜槽(7)通过至少一个销轴(6)固定连接，所述转轴(17)与布料器上的旋转套筒(9)铰接、并位于溜槽(7)的侧部，所述溜槽曲柄(16)带动溜槽(7)沿转轴(17)转动； 所述双输出轴(8-7 )与转轴(17 )平行设置。
4.根据权利要求2所述的高炉炉顶无料钟布料器，其特征在于所述溜槽曲柄(16)与转轴(17)连接，所述转轴(17)铰接于布料器上的旋转套筒(9)上，所述转轴(17)通过溜槽托架与溜槽(7 )连接、并驱动溜槽(7 )沿转轴(17 )转动； 所述双输出轴(8-7 )与转轴(17 )平行设置。
5.根据权利要求3或4所述的高炉炉顶无料钟布料器，其特征在于所述β角旋转驱动机构包括旋转电机(2)、减速机(I)、旋转齿轮(12)、与旋转齿轮(12)啮合的上回转支承(4)以及与上回转支承(4)连接的旋转套筒(9)，所述减速机(I)通过旋转齿轮(12)驱动上回转支承(4)。
6.根据权利要求5所述的高炉炉顶无料钟布料器，其特征在于所述行星轮直线机构固定于旋转套筒(9)上并通过驱动杆(8-2)与回转支承(13)的动圈连接，所述驱动杆(8-2)设于回转支承(13)的动圈上； 所述行星轮直线机构包括固定于旋转套筒(9)上的固定齿轮(8-1)、与固定齿轮(8-1)内啮合的行星轮(8-4)、与行星轮(8-4)连接的行星连杆(8-5)以及与行星连杆(8-5)连接的双输出轴(8-7);所述固定齿轮(8-1)的节圆直径是行星轮(8-4)节圆直径的2倍，所述驱动杆(8-2)与固定于行星轮(8-4)节圆上的销轴铰接、且其中心线通过固定齿轮(8-1)的圆心，所述双输出轴(8-7)的轴线通过固定齿轮(8-1)的圆心；所述行星连杆(8-5)的一端通过设置的轴承与行星轮(8-4)的中心轴(8-3)配合、另一端与双输出轴(8-7)固定连接，所述中心轴(8-3)与行星轮(8-4)固定连接。
7.根据权利要求5所述的高炉炉顶无料钟布料器，其特征在于所述行星轮直线机构固定于旋转套筒(9)上并通过驱动杆(8-2)与回转支承(13)的动圈连接，所述驱动杆(8-2)设于回转支承(13)的动圈上； 所述行星轮直线机构包括固定于旋转套筒(9)上的固定齿轮(8-1)、与固定齿轮(8-1)内啮合的行星轮(8-4)、与行星轮(8-4)连接的行星连杆(8-5)以及与行星连杆(8-5)连接的双输出轴(8-7);所述固定齿轮(8-1)的节圆直径是行星轮(8-4)节圆直径的2倍，所述驱动杆(8-2)与固定于行星轮(8-4)节圆上的销轴铰接、且其中心线通过固定齿轮(8-1)的圆心，所述双输出轴(8-7)的轴线通过固定齿轮(8-1)的圆心；所述行星连杆(8-5)的一端通过与其固定连接的中心轴(8-3)与设于行星轮(8-4)上的轴承配合、另一端与双输出轴固定连接。
8.根据权利要求5所述的高炉炉顶无料钟布料器，其特征在于所述行星轮直线机构固定于旋转套筒(9)上并通过驱动杆(8-2)与回转支承(13)的动圈连接，所述驱动杆(8-2)设于回转支承(13)的动圈上； 所述行星轮直线机构包括固定于旋转套筒(9)上的固定齿轮(8-1)、与固定齿轮(8-1)内啮合的行星轮(8-4)、与行星轮(8-4)连接的行星连杆(8-5)以及与行星连杆(8-5)连接的双输出轴(8-7);所述固定齿轮(8-1)的节圆直径是行星轮(8-4)节圆直径的2倍，所述驱动杆(8-2)与固定于行星轮(8-4)节圆上的销轴铰接、且其中心线通过固定齿轮(8-1)的圆心，所述双输出轴(8-7)的轴线通过固定齿轮(8-1)的圆心；所述行星连杆(8-5)的一端通过设置的轴承与行星轮(8-4)上的中心轴(8-3)配合、另一端与双输出轴(8-7)固定连接， 所述中心轴(8-3)与设置在行星轮(8-4)上的轴承配合。
9.根据权利要求5所述的高炉炉顶无料钟布料器，其特征在于所述行星轮直线机构固定于旋转套筒(9)上并通过驱动杆(8-2)与回转支承(13)的动圈连接，所述驱动杆(8-2)设于回转支承(13)的动圈上； 所述行星轮直线机构包括固定于旋转套筒(9)上的固定齿轮(8-1)、与固定齿轮(8-1)内啮合的行星轮(8-4)、与行星轮(8-4)连接的行星连杆(8-5)以及与行星连杆(8-5)连接的双输出轴(8-7);所述固定齿轮(8-1)的节圆直径是行星轮(8-4)节圆直径的2倍，所述行星轮(8-4)上设有轴承或轴套，所述驱动杆(8-2)通过设置于其下端的销轴与轴承座配合，所述销轴的轴线通过行星轮(8-4)的节圆、且驱动杆(8-2)的中心线通过固定齿轮(8-1)的圆心，所述双输出轴(8-7)的轴线通过固定齿轮(8-1)的圆心；所述行星连杆(8-5)的一端通过设置的轴承与行星轮(8-4)的中心轴(8-3)配合、另一端与双输出轴(8-7)固定连接，所述中心轴(8-3)与行星轮(8-4)固定连接。
10.根据权利要求1-4、或者6-9任一项所述的高炉炉顶无料钟布料器，其特征在于所述双输出轴(8-7)与固定于旋转套筒(9)上的轴承(8-6)配合。
11.根据权利要求6-9任一项所述的高炉炉顶无料钟布料器，其特征在于所述驱动杆(8-2)的中心线与行星轮(8-4)的圆心、固定齿轮(8-1)的圆心三者不能位于同一直线上。
12.根据权利要求1-4、或者6-9任一项所述的高炉炉顶无料钟布料器，其特征在于将所述双输出轴(8-7)替换为左、右两根输出轴,左、右两根输出轴分别与行星连杆(8-5)连接。
专利摘要本实用新型公开了一种高炉炉顶无料钟布料器，其包括布料器箱体、溜槽、控制溜槽的β角旋转驱动机构以及α角倾动机构；α角倾动机构包括拖圈、回转支承、上传动系统以及将拖圈上下直线运动转换为溜槽倾动的下传动机构，下传动机构包括一套行星轮直线机构，行星轮直线机构中的双输出轴通过其两侧的两套曲柄连杆机构与带动溜槽转动的转轴连接。其中曲柄连杆机构包括与双输出轴连接的曲柄、与曲柄铰接的连杆以及与连杆铰接的溜槽曲柄。布料器的α角下传动机构采用行星直线运动机构和曲柄连杆机构，溜槽α角变化过程中，驱动杆在拖圈的驱动下始终做直线运动，拖圈无侧向力，并省去了控制拖圈的轨道和滚轮，整体结构简化，使用精度和寿命均提高。
文档编号C21B7/00GK202786287SQ201220454799
公开日2013年3月13日 申请日期2012年9月8日 优先权日2012年9月8日
发明者李玉清, 贾卫东 申请人:李玉清