专利名称：用于将吹枪连接于收集器的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及将吹枪连接于收集器的装置。
例如，为了将氧气吹向转炉金属熔池而使生铁转化成钢，需要使用吹枪。为了避免转炉中的高温过早地损坏吹枪，一般要使用在冷却回路中循环的冷却流体如水来冷却吹枪。为此目的，吹枪一般具有两个环形腔，它们围绕吹枪中的氧气通道共轴布置并在吹枪的喷嘴区域相连接以形成冷却流体的一个供应通道和一个返回通道，这两个通道都是环形的。因此，在工作中，这种吹枪必须连接于至少三条载送流体的管道以便进行冷却和吹送。
在使用一定时间以后，由于磨损，吹枪必须更换。为了用新吹枪迅速、简易地更换损坏的吹枪，人们已经提出了多种装置，以便部分自动地将吹枪连接于其工作所必需的管道，即，可以相应地连接于所有需要的管道。这种装置包括一个带有第一连接表面的连接头部和一个用于以不渗透的方式将第一连接表面压紧在吹枪的第二连接表面上的夹紧装置。连接头部内设几个共轴的通道，其第一端连接于载送冷却和吹送流体管道之一，其第二端通入第一连接表面。同样，吹枪的共轴通道也通入第二连接表面，因而在借助夹紧装置在两构件之间形成不渗透接触之后，在头部和吹枪之间的接合部就可传送流体。
这样，DE-A-25 12 487提出了一种连接装置，其中吹枪悬挂于连接头部，并使用两个紧固螺栓及与其配合的螺母固定在连接头部上。螺栓安装在连接头部的一定高度上，可侧向倾斜并接合在构成吹枪一部分的凸缘上的两个凹口中。然后通过拧紧两个螺母产生构成两连接表面间不可渗透接合所需的力。
虽然这种装置结构简单而紧凑，但是它却有一些缺陷。事实上，更换吹枪首先需要手工劳动，例如松开和拧紧螺栓，这就意味着在进行这种手工劳动的环境中存在发生事故的危险，其次，它还意味着实现不可渗透性的静态方法，即，两连接表面直接夹紧在一起，在冷却和吹送流体的压力突然变化时会产生问题。例如，上述变化作为冲击形式的瞬间作用而发生，通过冷却系统传播，并可在连接头部和吹枪之间的接合部暂时破坏不渗透性。这种破坏的一个补救方法是进一步拧紧螺母，以便增加将两个连接表面压在一起的力。但是，当连接表面的不可渗透性遭到破坏时，两连接表面之间的夹紧力不可能无限地增加。
本发明的目的是提供一种吹枪连接装置，使收集器和吹枪之间的压紧力作为冷却和/或吹送流体的压力变化的函数可进行动态的适应。
本发明的目的是借助下述用于将吹枪连接于收集器的装置来达到的，在该装置中，收集器和吹枪之间不可渗透的接合所需要的力是靠冷却流体和/或吹送流体施加的。在这种装置中，吹枪和收集器之间的压力不是靠传统的夹紧装置静态地施加的，而是靠吹枪工作所需要的流体中的一种动态地施加的。这就是说，收集器和吹枪之间的压紧力随所述流体的压力而变化。因此，流体压力的突然变化可以动态地得到补偿，因而即使剧烈的冲击也不会导致系统不可渗透性破坏的风险。另外，当装置在极端条件下，即，在流体高压下使用时也无需调节。事实上，将两连接表面压紧在一起的压紧力的动态适应使得流体压力增加时压紧力即自动增加，因而可以可靠地保持从前形成的基本不可渗透性。
在一个推荐实施例中，所述冷却流体和/或吹送流体通过收集器和吹枪之间接合部上的压紧表面作中介而作用。大家知道，收集器和吹枪之间的压紧力与流体压力和压紧表面的面积成正比。这明显地关系到压紧表面的有效面积。因此，对于一定流体压力的压紧力的值可以通过选择所述压紧表面的适当尺寸而预先确定。
例如，压紧表面是将压紧力传至所述接合部的活塞的一个整体部分。吹枪具有一个第一连接表面，收集器具有一个第二连接表面，两个连接表面之一最好是上述活塞的一个整体部分，并且相对于所述压紧表面。活塞可以同样构成吹枪或收集器的一部分。活塞内设所述接合部所需要的两个连接表面之一，并将该连接表面以不可渗透的方式夹紧在两个连接表面中的另一个上。
在一个推荐实施例中，活塞嵌在收集器的凹部中，因而所述压紧表面在所述凹部的底部形成一个压力腔。这样，压力腔可以直接连接在冷却流体和/或吹送流体的供应管道上。活塞在收集器中的整体性也降低了投资成本，精炼装置为每个收集器设置几个吹枪。
有利的是，活塞可按下述方式制成，使所述活塞施加的所述压紧力大于作用在所述收集器和所述吹枪之间接合部平面上的反作用力。在这种情形中，构成安全余量的压紧力所实现的不可渗透性和需要的不可渗透性之差别随着冷却流体和/或吹送流体的压力的增加而增加。
本发明的一个推荐实施例是用于将吹枪连接于与载送吹送和冷却流体的管道连接的管道的装置，该吹枪包括穿过吹枪且通至所述第一连接表面的所述流体的第一通道，所述收集器包括所述流体的第二通道，每条所述第二通道相关于所述第一通道之一，连接于所述管道之一且一端通至所述第二连接表面，所述第二连接表面与所述第一连接表面相关，能够借助夹紧装置压紧在第一连接表面上以形成在所述第一和第二有关通道之间的不可渗透的接合。所述收集器包括一个连接头部，所述第二连接表面是活塞的一个整体部分，所述活塞嵌入所述连接块的轴向凹部中，因而压紧表面在所述凹部的底部限定一个压力腔，所述活塞的所述压紧表面相对于第二连接表面。一条供应管道连接于所述压力腔，使通过所述供应管道供应的流体在所述压紧表面上作用一个压力，因而活塞在所述第一连接表面上作用一个压紧力。
在这种装置中，使连接头部和吹枪之间的接合部不可渗透所需要的压紧力只有一部分是由传统的夹紧装置施加的，即，静态地施加的。这样产生一定的基本压紧力，从而保证最小的所需不可渗透性。在精炼过程中，连接于压力室的管道所供应的流体，最好是冷却流体的压力在活塞的压力表面上作用一个压力，因而活塞在吹枪的第一连接表面上施加一个压紧力。由于流体有效压力表面和冷却系统中供应管道和返回管道之间的压头损失，上述压紧力大于或等于施加在连接头部和吹枪之间接合部上的反作用力，其结果是将两个连接表面压紧在一起的力增加，从而使连接具有不可渗透性。如上所述，这种装置可以动态地补偿流体压力的突然变化，自动地适应极端条件，即，高的流体压力，同时保持由夹紧装置形成的最小需要的不可渗透性形式的安全余量。
在本发明的一个推荐实施例中，该装置包括用于从所述连接头部悬挂吹枪的连接装置。所述连接装置包括，例如，安装得可在所述连接头部上摆动且可与径向从所述吹枪延伸的耳轴接合的钩。在另一实施例中，所述连接装置包括锁紧棒，它们安装得可以在所述连接头部上与所述吹枪第一连接表面侧的径向凸缘一起摆动，所述径向凸缘具有用于接纳锁紧棒的径向凹口，因而使所述锁紧棒的头部支承在所述凸缘与第一连接表面相反的一侧上。连接装置的这两个实施例无需拧紧或松开螺母等手工劳动。连接操作进行得更为迅速，对操作人员更为安全。借助锁紧棒的固定是特别有利的，这是可以使活塞的行程减至最小的缘故。实际上，为了更换连接的吹枪，吹枪必须沿着连接头部的方向移过一定距离，直至锁紧棒的头部可以经过所述凸缘的下缘，以便侧向移开。由于活塞压紧在吹枪上，因而也必须移过相同的距离，如果需要的话，进行移动时必须反抗夹紧装置的作用。因此，移过的距离必须受到限制，以便限制为移动活塞，如反抗夹紧装置的作用或其自重必须做的功。
夹紧装置最好包括设置在连接头部和所述活塞之间的弹簧，所述弹簧在将吹枪连接于连接头部的过程中是预加应力的。
为了便于所述两个连接表面的定心，所述两个连接表面之一最好具有一个轴向延伸的突出的环状边缘，该环状边缘的直径大致等于所述连接表面的另一个的外径。
现在对照以下附图进一步描述本发明的一个推荐实施例。
图1是通过吹枪连接部位的垂向剖视图。
它包括一个连接头部2，其连接于冷却和吹送流体管道(未画出)，吹枪4连接于上述管道。吹枪4包括为吹送气体如氧气设置的中央通道6，该通道外共轴地包围环形横截面的两个通道8,10。这两个通道8,10在吹枪4的喷嘴(未画出)区域连接，以便形成为冷却流体而设置的环形横截面的供应通道8和返回通道10。应当注意的是，吹枪可以包括为其它吹送气体而设置的另外的通道。这些通道在中央通道和冷却循环通道之间共轴地设置。
在吹枪4的连接端部，通道6,8和10通至第一连接表面12，第一连接表面12与连接头部2的第二连接表面14配合。在所述第一连接表面12上通道6,8和10形成共轴的环形出口，这些环形出口在径向上由各通道的管壁16,18和20的环形端面分隔开来。管壁16,18和20在第一连接表面12的区域中得到加强，其前端面形成不可渗透的表面。
为了使冷却和吹送流体能够从连接头部2转送至吹枪4，第一连接表面12必须不可渗透地压紧在第二连接表面14上，必须形成在通道6,8及10和载送有关冷却和吹送流体的管道之间的连接。
为实现这一点，连接头部2最好内设一个活塞22，该活塞共轴地安装，可在连接头部2的凹部24中滑动，该活塞可以在夹紧装置25的作用下与第一连接表面12形成不可渗透的接触。活塞22在指向吹枪4的那端上具有第二连接表面14，并且具有为吹枪4的通道6,8和10配置的冷却和吹送流体通道26,28和30。每条通道26,28和30的一端通至第二连接表面14，使得第一连接表面12上的通道6,8和10的出口和第二连接表面14上的有关通道26,28和30的出口在连接中相互精确地重叠。在本例中，第二连接表面14上的通道26,28和30的出口，与第一连接表面12上的通道6,8和10的出口类似，由分隔不同通道26,28和30的管壁的环形前端面分隔开来。这些环形前端面也形成不可渗透的表面，在连接时压紧在第一连接表面12上的有关环形前端面上。
将活塞22的第二连接表面14压紧在吹枪的第一连接表面12上的夹紧装置25最好包括弹簧，这些弹簧放置在连接头部2的前表面的槽中，并压紧在活塞的径向凸起27上。这些弹簧25在吹枪4的连接过程中是预加应力的，因而在吹枪4的方向上在活塞22上作用一个力。显然，也可使用任何其它的夹紧装置将活塞22压紧在吹枪4上，例如液缸，由任何类似的马达驱动的蜗杆或其组合。
活塞22在其与第二连接表面14相反的端部上具有一个压力表面32，从而在凹部24的底部形成一个压力腔34。该压力腔34在本例中通过连接管36连接于冷却流体源管道，通过该压力腔34，向吹枪4供送冷却流体。为此目的，冷却流体供应通道28通至压力表面32，使其连接于压力腔34。冷却流体返回通道30最好通至一个环形腔38，该环形腔由活塞上的圆周槽40及凹部24的侧壁形成。该环形腔38连接于一条管，以便连接于冷却流体返回管道42。应当注意的是，圆周槽40的轴向尺寸大于排放管42口部的轴向尺寸，因而在活塞轴向位移过程中，排放管42的口部被活塞的侧向表面堵住。
吹送流体通道26通至活塞22的压力表面32，并且通过管44不可渗透地穿过压力腔34，管44的一端被嵌入使其不可渗透地在通道26中滑动，其另一端穿过凹部24的底部，在连接头部2的顶部穿出，在那儿终止于一根管46，以便连接于吹送流体管道。应当注意的是，管44和通道26之间的接合部借助围绕管44的嵌入端设置的几个O形圈48而变得不可渗透。同样，压力腔34和环形腔38也借助O形圈变得不可渗透，例如，这些O形圈设置在活塞22的圆周槽中。将通道26连接于有关供应管道的另一种方式是使得通道26超出压力表面32，穿过压力腔34并穿过凹部24底部的一个孔，在连接头部2的顶部露出。在本例中，通道26通过轴向滑动被引导而不可渗透地穿过凹部底部的孔。在连接头部2之外，通道26可通过一个挠性膨胀接头连接于吹送气体供应管道，上述接头可产生不可渗透的、能够适应通道26的轴向运动的连接。
为了将吹枪4连接于这种连接装置，通过一个桥接或特别处置系统(ad hoc handling system)输送吹枪，该系统使吹枪定位，使连接表面12处于连接头部2的连接表面14之下，因而使吹枪4和连接头部2的轴线对准。在自重或夹紧装置25的作用下，活塞22以及连接表面14在这种运动中位于它们相对于连接头部2来说的最低位置上。然后抬高吹枪4直至两个连接表面12和14相互接触。为了便于两个连接表面12和14的定心，两表面中的一个(在图1中是第一连接表面12)具有环形边缘48，该环形边缘轴向延伸，其内径大致等于另一个连接表面14的外径。
在两个连接表面形成接触之后，进一步抬高吹枪4，使活塞22反抗弹簧25的作用移动。应当注意的是，收集器及其周围设备的重量在此处作为相反的力作用，因而借助一个大致相当于该重量的力使弹簧25预加应力。然后，最好借助两根锁紧棒50安装吹枪4，两根锁紧棒分别安装在连接头部2的两侧，并容纳在吹枪4的径向凸缘54的两个凹口52中，从而使锁紧棒50的头部压紧在凸缘54的下表面上。为了能够卸下吹枪4，锁紧棒50可摆动地安装在连接头部2上，从而使其头部56可侧向摆开(如图所示)。
以这种方式，在弹簧25的作用下实现“基本”连接，即，具有开始供应冷却流体所需的最小不可渗透性的连接。当正在供应冷却流体时，冷却流体的压力在活塞22的压力表面32上作用一个压力，因而活塞22在吹枪4的第一连接表面上作用一个压紧力。本专业技术人员显然懂得，由于流体的有效压力表面和冷却系统中供应管道和返回管道之间的压头损失，活塞22的尺寸应该使活塞所作用的压紧力大于或等于作用在连接头部和吹枪之间接合部上的反作用力。在这种情形中，其结果是将两个连接表面压紧在一起的力的增加，因而使连接的不可渗透性增加。因此，这个装置可以动态地补偿流体压力的突然变化及自动适应极端条件。
另外，应当指出的是，活塞同样可以承受吹送流体的压力，就象承受冷却流体的压力一样。
权利要求
1．用于将吹枪连接于收集器的装置，其特征在于在收集器(2)和吹枪(4)之间不可渗透的接合所需要的力是由冷却流体和/或吹送流体施加的。
2．根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于所述冷却流体和/或吹送流体通过压力表面(32)的中介作用在收集器(2)和吹枪(4)之间接合部上。
3．根据权利要求2所述的连接装置，其特征在于压力表面(32)是将压紧力传至所述接合部的活塞(22)的一个整体部分。
4．根据权利要求3所述的连接装置，其特征在于吹枪(4)具有第一连接表面(12)，收集器(2)具有第二连接表面(14)，两个连接表面中的一个(12或14)是所述活塞(22)的一个整体部分。
5．根据权利要求3或4所述的连接装置，其特征在于活塞(22)嵌在收集器的凹部(24)中，因而所述压力表面(32)在所述凹部(24)的底部限定一个压力腔(34)。
6．根据权利要求3至5中任一项所述的装置，其特征在于活塞(22)是按照下述方式制成的；由活塞(22)作用的所述压紧力大于作用在所述收集器(2)和吹枪(4)之间的接合部的平面上的反作用力。
7．用于将吹枪连接于收集器的装置，收集器连接于载送吹送和冷却流体的管道，吹枪(4)包括所述流体的第一通道(6,8,10)，其穿过所述吹枪(4)，并且其一端通至第一连接表面(12)，所述收集器包括所述流体的第二通道(26,28,30)，每条第二通道(26,28,30)与一条所述第一通道(6,8,10)相关，连接于所述管道之一并在一端通至第二连接表面(14)，所述第二连接表面(14)与所述第一连接表面(12)相关，并能够使用一夹紧装置(25)压紧在第一连接表面上，以便在所述第一通道(6,8,10)和相关的第二通道(26,28,30)之间形成一个不可渗透的接合部，其特征在于所述收集器包括一个连接头部(2)，第二连接表面(14)是一个活塞(22)的整体部分，该活塞嵌在所述连接头部(2)中的一个轴向凹部(24)中，因而一个压力表面(32)在所述凹部(24)的底部限定一个压力腔(34)，活塞(22)的所述压力表面(24)与第二连接表面(14)相对，一条供应管道与所述压力腔(34)相连，使通过所述供应管道供应的流体在所述压力表面(32)上作用一个压力，因而活塞(22)在所述第一连接表面(12)上作用一个压紧力。
8．根据权利要求7所述的装置，其特征在于连接装置使吹枪(4)悬挂在连接头部(2)上。
9．根据权利要求8所述的装置，其特征在于连接装置包括钩，这些钩安装得可在所述连接头部上摆动，并且可以接合从所述吹枪(4)径向延伸的耳轴。
10．根据权利要求8所述的装置，其特征在于连接装置包括锁紧棒(50)，这些锁紧棒安装得可在所述连接头部(2)上和所述吹枪(4)的第一连接表面(12)那侧的径向凸缘(54)上摆动，所述径向凸缘(54)具有用于接纳锁紧棒(50)的径向凹口(52)，因而所述锁紧棒(50)的头部(56)支承在所述凸缘(54)的与所述第一表面(12)相对的那侧上。
11．根据权利要求7至10中任一项所述的装置，其特征在于所述夹紧装置(25)包括设置在连接头部(2)和所述活塞(22)之间的弹簧，所述弹簧在将吹枪(4)连接于连接头部(2)时是预加应力的。
12．根据权利要求7至11中任一项所述的装置，其特征在于所述两个连接表面之一(12或14)具有一个轴向延伸的突出的环形边缘(48)，所述环形边缘(48)的内径大致等于另一个所述连接表面(14或12)的外径。
全文摘要
本申请公开一种用于将吹枪连接于头部的装置,其中在头部(2)和吹枪(4)之间产生密封接合部所需的力是由冷却流体和/或吹送流体施加的。在一推荐实施例中,所述冷却流体和/或吹送流体通过一个压力表面(32)作用在头部(2)和吹枪(4)之间的接合部上,所述压力表面是将压力传至所述接合部的活塞(22)的整体部分。吹枪最好具有第一连接表面(12),而头部(2)具有第二连接表面(14),一个所述连接表面(12或14)是所述活塞(22)的整体部分。
文档编号C21C5/48GK1228816SQ97197510
公开日1999年9月15日 申请日期1997年7月1日 优先权日1996年8月28日
发明者休伯特·施通普, 塞尔日·德维莱特, 弗雷德·帕拉施, 丹尼尔·弗里斯 申请人:保罗·沃思有限公司