专利名称：高炉无料钟布料器溜槽α角倾动机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高炉无料钟布料设备，尤其是一种高炉无料钟布料器溜槽a角倾动机构。
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，该设备安装在炉壳的钢圈上，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a角和P角进行控制，其中a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a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P角。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。国产炉顶设备一般采用开路水冷，氮气辅助密封，结构采用连杆形式或液压缸形式，设备结构简单，其溜槽改变角度的原理是通过安装有下回转支承的拖圈上下移动带动溜槽曲柄而实现，或者通过曲柄滑槽形式来实现。其中布料器a角倾动机构中的下传动机构为:一种是采用拖圈上下 移动带动溜槽曲柄而实现布料过程中a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a角的变化。这两种下传动机构拖圈都会承受侧向力，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a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，开发一种新型的驱动a角倾动的机构以解决拖圈侧向力问题成为亟待解决的问题。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种可使拖圈在上、下运动过程中无侧向力、且结构简单的高炉无料钟布料器溜槽a角倾动机构。为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是:一种高炉无料钟布料器溜槽a角倾动机构，其包括拖圈、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、旋转套筒、溜槽悬挂装置、溜槽以及通过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:所述下传动机构为行星轮直线机构。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；所述溜槽悬挂装置包括设置于旋转套筒两侧的耳轴以及与耳轴连接的溜槽悬挂架；所述行星轮直线机构通过耳轴与溜槽悬挂架连接。所述行星轮直线机构分以下几种:1、所述行星轮直线机构包括固定于旋转套筒的固定齿轮、与固定齿轮内啮合的行星轮以及设于行星轮和耳轴之间的行星连杆；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，所述耳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、另一端与耳轴固定连接，所述中心轴与行星轮固定连接。2、所述行星轮直线机构包括固定于旋转套筒的固定齿轮、与固定齿轮内啮合的行星轮以及设于行星轮和耳轴之间的行星连杆；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，所述耳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、另一端与耳轴固定连接。3、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以及设于行星轮和耳轴之间的行星连杆；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，所述耳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、另一端与耳轴固定连接，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以及设于行星轮和耳轴之间的行星连杆；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，所述耳轴的轴线通过固定齿轮的圆心；所述行星连杆与耳轴、中心轴为一体结构，所述中心轴与行星轮上的轴承配合。5、将上述1、2和3这三种结构中的行星连杆与耳轴制作成一体成型结构。6、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以及设于行星轮和耳轴之间的行星连杆；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，所述耳轴的轴线通过固定齿轮的圆心；所述行星连杆的一端与耳轴固定连接、另一端与行星轮上的中心轴为一体结构，所述中心轴与行星轮上的轴承配合。7、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以及设于行星轮和耳轴之间的行星连杆；所述固定齿轮的节圆直径是行星轮节圆直径的2倍，所述行星齿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或轴套配合，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，所述耳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、另一端与耳轴固定连接，所述中心轴与行星轮固定连接。以上所述耳轴与固定于旋转套筒上的轴承配合。所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。作为另一种实施方案，以上所述溜槽悬挂装置还可为下述结构:包括设置于旋转套筒两侧的受行星轮直线机构驱动的异型的溜槽曲柄，所述异型的溜槽曲柄直接与溜槽通过至少一个销轴固定连接，设置的转轴与布料器上的旋转套筒铰接、并且转轴位于溜槽的侧部，所述异型的溜槽曲柄带动溜槽沿转轴转动。采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本实用新型为行星直线运动机构，这种结构的原理是卡尔登行星齿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)，a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，增加了设备的竞争能力。
图1是本实用新型的安装位置示意图；图2是图1去掉布料器箱体后的结构示意图；图3是本实用新型的结构示意图；图4是本实用新型的原理示意图；其中，1、减速机；2、旋转电机；3、上传动系统；4、上回转支承；5、顶盖；6、溜槽悬挂架；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、耳轴，8-8、销轴；9、旋转套筒；10、拖圈；11、布料器箱体；12、旋转齿轮；13、回转支承。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。参见附图1和附图2，本实用新型采用了行星轮直线机构，其可以将现有布料器中拖圈10的上下直线运动转换为溜槽a角的倾动。其包括拖圈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、旋转套筒9、溜槽7、溜槽悬挂装置以及通过带动溜槽悬挂装置来驱动溜槽7的a角倾动的下传动机构；所述回转支承13的动圈上设有驱动杆8-2，关键改进是所述下传动机构为可将拖圈10的上下直线运动转换为溜槽悬挂装置转动的行星轮直线机构。这里的溜槽悬挂装置包括溜槽悬挂架6和耳轴8-7，工作时行星轮直线机构8带动耳轴8-7转动，耳轴8-7带动溜槽悬挂架6倾动，溜槽悬挂架6再带动溜槽7倾动，实现了其a角倾动。使用时，一般在旋转套筒9的两侧对称设置两套行星轮直线机构，这样效果最好；当然也可单侧仅设置一套本行星轮直线机构，另一侧设置为从动支撑结构。下面详细介绍行星轮直线机构的几种形式:实施例1:参见附图3和附图4，在回转支承13的动圈上固定有驱动杆8-2，驱动杆8_2与拖圈10垂直。所述行星轮直线机构包括固定于布料器的旋转套筒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以及设于行星轮8-4和耳轴8-7之间的行星连杆8_5 ;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，在行星轮8-4的节圆处固定有销轴8-8，即该销轴8-8的轴线位于行星轮的节圆上，所述驱动杆与所述销轴铰接，所述驱动杆8-2的中心线应通过固定齿轮8-1的圆心，并与拖圈10垂直，所述耳轴8-7的中心线通过固定齿轮8-1的圆心；所述行星连杆8-5的一端安装有轴承，该轴承与行星轮8-4的中心轴8-3配合转动，行星连杆8-5的另一端与耳轴8-7固定连接，所述中心轴8-3与行星轮8-4通过键固定连接。实施例2:其与实施例1的结构基本相同，不同的是:行星轮8-4上固定有轴承，所述行星连杆8-5的一端与行星轮8-4的中心轴8-3固定连接，中心轴8-3与行星轮8_4上的轴承配合，行星连杆8-5的另一端与耳轴8-7固定连接。实施例3:其与实施例1基本相同，不同的是:行星连杆8-5的一端固定有轴承，行星轮8-4中心位置也安装有一盘轴承，定位在行星轮8-4上的中心轴8-3两端均与相应的轴承配合，行星连杆8-5的另一端与耳轴8-7固定连接。上述的三种结构的发明构思均是对轴承不同安装位置的变形，即不同连接部件之间连接方式的简单变形。针对上述几种实施例的行星轮直线机构8还可进一步变形，不同方案的选择是根据耳轴8-7、行星连杆8-5以及中心轴8-3之间的关系，如下所示:实施例4:所述行星轮直线机构包括定位于旋转套筒9的固定齿轮8-1、与固定齿轮内啮合的行星轮8-4以及设于耳轴8-7和行星轮8-4之间的行星连杆8-5 ;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；将所述行星连杆8-5与耳轴8-7、中心轴8-3做成一体结构，其可通过整体锻造或轧制一体成型，所述中心轴8-3与行星轮8-4上的轴承配合。实施例5-7:这三种实施例是对上述实施例1 实施例3中行星连杆8-5与耳轴8-7之间固定连接方式的变形，即将这三个实施例中的行星连杆8-5与耳轴8-7制作为一体结构。实施例8:与上述结构4基本相同，不同的是:行星连杆8-5与耳轴8-7之间为固定连接，并将行星连杆8-5与中心轴8-3做成一体结构。实施例9:与上述结构I基本相同，不同的是:驱动杆8-2与下端的行星轮8-4的连接方式进行了变形，在行星齿轮8-4的节圆上安装固定一个轴承或轴套，在驱动杆8-2的下端设置销轴，使销轴与轴承或轴套配合，同样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。参见附图1和附图2，布料器的整体结构包括拖圈10、回转支承13、旋转套筒9、驱动拖圈10上下运动的上传动系统3 ;所述回转支承13安装在拖圈10上，回转支承13的动圈上设有驱动杆8-2，并通过驱动溜槽7倾动的行星轮直线机构8与旋转套筒9连接；旋转套筒9上固定有轴承座,轴承座上固定有轴承8-6,轴承8-6可选用滚动轴承,轴承8-6支撑耳轴8-7转动。驱动拖圈10上下运动的上传动系统3为已有的技术，其采用现有高炉无料钟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作上下直线运动。本实用新型还可采用其它的直线机构，只要能消除拖圈10的侧向力即可。本实用新型的溜槽悬挂装置结构还可以是:包括两根定位于旋转套筒9上的转轴、与该转轴连接的一个异型的溜槽曲柄以及与溜槽曲柄通过两个销轴连接的溜槽，所述转轴与旋转套筒9铰接、并穿设于溜槽曲柄上，行星轮直线机构8中的行星连杆8-5与溜槽曲柄铰接，工作时由行星轮直线机构8带动溜槽曲柄沿转轴转动，这种结构中没有了传动溜槽托架，直接通过溜槽曲柄与溜槽连接。这种结构的悬挂装置类似于P W公司布料器的悬挂结构。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1.一种高炉无料钟布料器溜槽a角倾动机构，其包括拖圈(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)、旋转套筒(9)、溜槽悬挂装置、溜槽(7)以及通过拖圈(10)上下直线运动转换为溜槽倾动的下传动机构，其特征在于:所述下传动机构为行星轮直线机构(8)。
2.根据权利要求1所述的高炉无料钟布料器溜槽a角倾动机构，其特征在于:所述行星轮直线机构(8)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；所述溜槽悬挂装置包括设置于旋转套筒(9)两侧的耳轴(8-7)以及与耳轴(8-7)连接的溜槽悬挂架(6);所述行星轮直线机构通过耳轴(8-7 )与溜槽悬挂架(6 )连接。
3.根据权利要求2所述的高炉无料钟布料器溜槽a角倾动机构，其特征在于:所述上传动系统(3)包括液压缸式、双连杆式、四连杆式、丝杠传动式、钢丝绳式或齿轮齿条式。
4.根据权利要求3所述的高炉无料钟布料器溜槽a角倾动机构，其特征在于:所述行星轮直线机构(8)包括固定于布料器的旋转套筒(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)以及设于行星轮(8-4)和耳轴(8-7)之间的行星连杆(8-5)；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，所述耳轴(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、另一端与耳轴(8-7)固定连接，所述中心轴(8-3)与行星轮(8-4)固定连接。
5.根据权利要求3所述的高炉无料钟布料器溜槽a角倾动机构，其特征在于:所述行星轮直线机构(8 )包括固定于 布料器的旋转套筒(9 )上的固定齿轮(8-1)、与固定齿轮内啮合的行星轮(8-4)以及设于行星轮(8-4)和耳轴(8-7)之间的行星连杆(8-5);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，所述耳轴(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、另一端与耳轴(8-7)固定连接。
6.根据权利要求3所述的高炉无料钟布料器溜槽a角倾动机构，其特征在于:所述行星轮直线机构(8 )包括固定于布料器的旋转套筒(9 )的固定齿轮(8-1)、与固定齿轮内啮合的行星轮(8-4)以及设于行星轮(8-4)和耳轴(8-7)之间的行星连杆(8-5);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，所述耳轴(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、另一端与耳轴(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。
7.根据权利要求3所述的高炉无料钟布料器溜槽a角倾动机构，其特征在于:所述行星轮直线机构(8 )包括固定于布料器的旋转套筒(9 )的固定齿轮(8-1)、与固定齿轮内啮合的行星轮(8-4)以及设于行星轮(8-4)和耳轴(8-7)之间的行星连杆(8-5);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，所述耳轴(8-7)的轴线通过固定齿轮(8-1)的圆心；所述行星连杆(8-5 )与耳轴(8-7 )、中心轴(8-3 )为一体成型结构，所述中心轴(8-3)与行星轮(8-4)上的轴承配合。
8.根据权利 要求4或5所述的高炉无料钟布料器溜槽a角倾动机构，其特征在于:所述行星连杆(8-5)与耳轴(8-7)固定连接形式是两者为一体成型结构。
9.根据权利要求3所述的高炉无料钟布料器溜槽a角倾动机构，其特征在于:所述行星轮直线机构(8 )包括固定于布料器的旋转套筒(9 )上的固定齿轮(8-1)、与固定齿轮内啮合的行星轮(8-4)以及设于行星轮(8-4)和耳轴(8-7)之间的行星连杆(8-5);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，所述耳轴(8-7)的轴线通过固定齿轮(8-1)的圆心；所述行星连杆(8-5)的一端与耳轴(8-7)固定连接、另一端与行星轮(8-4)上的中心轴(8-3)为一体成型结构，所述中心轴(8-3)与行星轮(8-4)上的轴承配合。
10.根据权利要求3所述的高炉无料钟布料器溜槽a角倾动机构，其特征在于:所述行星轮直线机构(8)包括固定于布料器的旋转套筒(9)上的固定齿轮(8-1)、与固定齿轮内啮合的行星轮(8-4)以及设于行星轮(8-4)和耳轴(8-7)之间的行星连杆(8-5);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，所述行星齿轮(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或轴套配合，所述销轴的轴线通过行星轮(8-4)的节圆、且驱动杆的中心线通过固定齿轮(8-1)的圆心，所述耳轴(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、另一端与耳轴(8-7)固定连接，所述中心轴(8-3)与行星轮(8-4)固定连接。
11.根据权利要求2-7、9或10任一项所述的高炉无料钟布料器溜槽a角倾动机构，其特征在于:所述耳轴(8-7)与固定于旋转套筒(9)上的轴承(8-6)配合。
12.根据权利要求8所述的高炉无料钟布料器溜槽a角倾动机构，其特征在于:所述耳轴(8-7 )与固定于旋转套筒(9 )上的轴承(8-6 )配合。
13.根据权利要求2_7、9或10任一项所述的高炉无料钟布料器溜槽a角倾动机构，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。
专利摘要本实用新型公开了一种高炉无料钟布料器溜槽α角倾动机构，其包括拖圈、回转支承、驱动拖圈上下运动的上传动系统、旋转套筒、溜槽悬挂装置、溜槽以及通过拖圈上下直线运动转换为溜槽倾动的下传动机构，下传动机构为行星轮直线机构。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，驱动杆设于回转支承的动圈上；溜槽悬挂装置包括设置于旋转套筒两侧的耳轴以及与耳轴连接的溜槽悬挂架；行星轮直线机构通过耳轴与溜槽悬挂架连接。本实用新型为行星直线运动机构，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，省去了轨道和滚轮，整体结构大大简化，并能够保证设备的精度，实现长寿命。
文档编号C21B7/20GK202912985SQ20122045480
公开日2013年5月1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