专利名称：焦炉上升管除石墨装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种焦炉炉顶辅助设备，尤其涉及一种用于清除焦炉上升管内石墨附着物的 装置。
背景技术：
焦炉炼焦过程中产生的荒煤气，在高温作用下会使一些大分子碳氢化合物分解成甲烷， 甲烷继续受高温作用，裂解出游离碳和氢气。游离碳极易附着在排放气体的上升管内，继而 形成与砖粘得很牢的石墨层。若石墨层不及时清除，由于上升管通道变小又加速了石墨的生 长。最终造成高温焦炉中断生产，使企业蒙受巨大的经济损失。因此，清除焦炉上升管内附 着的石墨， 一直是焦化行业研究和探索的课题。
目前，焦化行业通常采用在焦炉中通入大量的过剩空气，禾'J用C+02—C02 t的化学反应 使石墨气化分解来减少石墨的产生。但由于焦炉的主要功能是燃煤提供热能，大量的过剩空 气会带走热量，导致热能损失，降低焦炉的燃烧效率。
为此，本申请的申请人申请的申请号为200720201268. 7的实用新型专利公开了一种焦炉 上升管石墨清除装置，该装置采用机械切削的方式来清除上升管内的石墨。该装置主要包括 安装在上升管外的升降装置，以及由升降装置控制做升降运动的切削装置，升降装置与切削 装置通过传动软轴连接，传动软轴封闭设置在折叠隔热罩内；由于升降装置与切削装置通过 传动软轴连接，为了在工作时稳定切削装置，在切削装置上还设置有张紧装置，以将切削装 置固定在上升管内；此外，为了保证工作效率，还需要使切削装置在进行切削作业的同时， 能够在上升管内上下运动，为此，切削装置采用了一个相当复杂的结构，即由可相对伸縮的 两组件构成，其中一组件通过张紧装置固定在上升管内，另一组件通过传动机构带动在做旋 转切削运动的同时，在上升管内上下运动。
综上所述，上述这种焦炉上升管石墨清除装置主要缺点在于，其结构过于复杂，并由此 带来制造成本过高以及工作的稳定性较低等缺点，难以适应焦炉上升管内高温的工况条件。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种结构简单、工作稳定可靠的焦炉上升管除石墨装置。
解决上述技术问题的技术方案是焦炉上升管除石墨装置，包括安装在上升管外的升降
装置，以及由升降装置控制做升降运动的切削装置，所述升降装置通过转杆带动切削装置轴 向升降，转杆由旋转装置驱动旋转。
进一步的是，所述旋转装置包括套装在转杆上的从动齿轮，以及与从动齿轮啮合的齿轮 机构；所述转杆的外圆柱面上设置有轴向延伸的滑槽，从动齿轮的内圆柱面上设置有与滑槽 形状大小相适配的凸起，当转杆轴向升降时，所述凸起在滑槽内轴向滑动。
进一步的是，所述旋转装置整体安装在活动支撑架上，活动支撑架通过销轴与固定支撑 架铰接，活动支撑架通过旋转驱动装置带动绕销轴旋转使套装在旋转装置中的转杆与上升管 轴向平行。
进一步的是，所述固定支撑架通过支架支撑并安装在煤车上，并通过旋转机构带动在支 架上水平旋转。
进一步的是，所述转杆内设置有冷却水路。
作为上述技术方案的优选方案，所述转杆为空心轴，其内部设置有与转杆同轴的水管， 水管与转杆的内壁之间间隔形成与水管连通的冷却通道，转杆的端部设置有用于轴向密封冷 却通道的端盖，水管的入口段通过轴承安装在端盖内；所述水管的入口段由彼此隔离的进水 管和出水管组成，进水管沿水管通至转杆的底部，出水管与冷却通道连通。
本发明的有益效果是升降装置通过转杆带动切削装置轴向升降，既能够实现切削装置 做旋转切削运动的同时在上升管内上下运动，又能够取消原有上升管石墨清除装置中的张紧 装置。本发明的焦炉上升管除石墨装置具有结构简单、工作稳定可靠，以及经济实用等的优 点，可对上升管内的石墨进行彻底的清除。
图l为本发明焦炉上升管除石墨装置的结构示意图。
图2为本发明焦炉上升管除石墨装置工作状态图。
图3为本发明中旋转装置与转杆的安装示意图。
图4为图3中A-A向的剖视图。
图5为本发明中转杆轴端的结构示意图。
图2中箭头表示转杆轴向升降以及旋转运动的方向。
图中标记为l-钻头，2-联轴器，3-旋转装置，4-转杆，5-活动支撑架，6-轴承座，7-导向轮，8-端盖，9-吊架，10-钢绳，11-转向轮，12-电动提升机，13-固定支撑架，14-销 轴，15-液压缸，16-液压缸支撑架，17-从动行星轮，18-中间轴，19-支架，20-支撑架， 21-上升管，22-压縮空气喷头，23-电机，24-煤车，25-从动齿轮，26-滑槽，27-凸起，28-水管，29-冷却通道，30-齿轮，31-主动行星轮。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1 图5所示的焦炉上升管除石墨装置，该装置包括安装在上升管21外的升降装置， 以及由升降装置控制做升降运动的切削装置，所述升降装置通过转杆4带动切削装置轴向升 降，转杆4由旋转装置3驱动旋转。升降装置通过转杆4带动切削装置轴向升降，既能够实现 切削装置做旋转切削运动的同时在上升管21内上下运动，又能够取消原有上升管石墨清除装 置中的张紧装置。如图l、图2，所述切削装置采用转头l，转头1安装端通过联轴器2与转杆4 轴向联接，由转杆4向转头1传递扭矩。
其中，旋转装置3可以与切削装置一起做轴向升降运动，但这样难免会设置转杆4的导向 装置，以用于对转杆4进行轴向的导向。出于尽量简化设备结构、较少设备的零部件数量的 考虑，可以采用旋转装置3对转杆4进行导向。如图1 图4所示，为实现上述目的，该旋转装 置3包括套装在转杆4上的从动齿轮25，以及与从动齿轮25啮合的齿轮机构；所述转杆4的外 圆柱面上设置有轴向延伸的滑槽26，从动齿轮25的内圆柱面上设置有与滑槽26形状大小相适 配的凸起27，当转杆4轴向升降时，所述凸起27在滑槽26内轴向滑动。从动齿轮25由齿轮机 构驱动旋转，从动齿轮25旋转时，由于凸起27与滑槽26相适配，因此从动齿轮25与转杆4相 当于键联接，从而可将从动齿轮25的扭矩传递给转杆4;同时，从动齿轮25与转杆4之间为可 相对运动的关系，即当转杆4进行轴向升降时，凸起27在滑槽26内轴向滑动，相当于用从动 齿轮25为转杆4进行轴向导向。因此可见，该旋转装置3可以在转杆4轴向运动的过程中持续 为转杆4提供扭矩，实现切削装置做旋转切削运动的同时在上升管21内上下运动；同时，该 旋转装置3还对转杆4起到导向的作用，使设备结构更为精简。
由于转杆4的长度较长，为了在不使用时将焦炉上升管除石墨装置收起以节省空间，如 图1和图2，所述旋转装置3整体安装在活动支撑架5上，活动支撑架5通过销轴14与固定支撑 架13铰接，活动支撑架5通过旋转驱动装置带动绕销轴14旋转使套装在旋转装置3中的转杆4 与上升管21轴向平行。这样，在焦炉上升管除石墨装置不使用时，如图1所示，可通过旋转 驱动装置使活动支撑架5绕销轴14旋转，从而将活动支撑架5放置到固定支撑架13上；使用时 ，如图2所示，通过旋转驱动装置使活动支撑架5绕销轴14旋转，将套装在旋转装置3中的转 杆4与上升管21轴向平行。所述旋转驱动装置可采用液压缸15，液压缸15的缸体和活塞杆分 别与固定支撑架13和活动支撑架5铰接。图l、图2中所示的固定支撑架13上设置有液压缸支 撑架16，液压缸15的缸体铰接在液压缸支撑架16上。
水管，29-冷却通道， 如图l、图2，所述固定支撑架13通过支架19支撑并安装在煤车24上，并通过旋转机构带 动在支架19上水平旋转。由于煤车24在焦炉生产线上来回运转，固定支撑架13通过支架19支 撑并安装在煤车24上，可以实现一台焦炉上升管除石墨装置对多座焦炉的作业，并且实现在 焦炉加煤的同时，清除下一签号的上升管石墨。固定支撑架13通过旋转机构带动在支架19上 水平旋转，便于调整切削装置的入口位置。此外，由于转杆4较长使活动支撑架5的长度大于 固定支撑架13的长度，因此还可以在煤车24上安装支撑架20，当活动支撑架5放置到固定支 撑架13上时，支撑架20用于支撑活动支撑架5冒出固定支撑架13的部分。
如图l、图2，作为固定支撑架13通过旋转机构带动在支架19上水平旋转的一种具体实现 方式，在支架19内套装并周向固定有中间轴18，固定支撑架13安装在中间轴18的上端并可在 中间轴18上水平旋转；中间轴18的轴身上轴毂联接齿轮30，固定支撑架13上安装有与齿轮30 啮合并由电机23驱动旋转的主动行星轮31。齿轮30不旋转，当电机23驱动主动行星轮31自转 时，主动行星轮31会绕齿轮30公转，并带动固定支撑架13在中间轴18上水平旋转。为了使固 定支撑架13的旋转更为稳定，所述固定支撑架13上相对主动行星轮31安装有与齿轮30啮合的 从动行星轮17。
如图l、图2，作为升降装置的一种具体结构，该升降装置包括电动提升机12，电动提升 机12安装在固定支撑架13上，电动提升机12通过钢绳10与转杆4的轴端连接。当活动支撑架5 以及转杆4旋转至竖直状态后，转杆4和钻头1依靠自身的重量竖直向下运动；工作结束后通 过电动提升机12提起。钢绳10通过转向轮11改变方向。图l、图2中钢绳10通过吊架9与转杆4 活动连接，当转杆4旋转时，不会影响钢绳IO。
此外，转杆4内还设置有冷却水路，在转杆4工作时，通过该冷却水路向转杆4通水冷却 ，保证转杆4在高温下的机械性能。如图5，作为在转杆4内设置冷却水路的一种具体的实施 方式，该转杆4为空心轴，其内部设置有与转杆4同轴的水管28，水管28与转杆4的内壁之间 间隔形成与水管28连通的冷却通道29，转杆4的端部设置有用于轴向密封冷却通道29的端盖 ，水管28的入口段通过轴承安装在端盖8内。这样，向水管28通入冷却介质，冷却介质从水 管28流入冷却通道29，对转杆4冷却降温，保证了转杆4在高温下的机械性能。由于水管28与 转杆4同轴且通过轴承安装在端盖8上，因此在转杆4旋转时，水管28静止不动，避免安装旋 转接头，从而使该焦炉上升管除石墨装置的结构更为简单实用，降低造价。
如图5，为了使冷却介质在上述的冷却水路中持续流动，提高冷却效果，所述水管28的 入口段由彼此隔离的进水管和出水管组成，进水管沿水管28通至转杆4的底部，出水管与冷 却通道29连通。这样，冷却介质从水管28的进水管流入冷却通道29后，经冷却通道29从出水
管排出，使冷却介质在转杆4中形成循环流动，从而提高冷却效果。
如图l、图2，该焦炉上升管除石墨装置上还设置有对准转头1的压縮空气喷头22，在转 头1工作时打开压縮空气喷头22，对转头l进行及时的清理，保证转头l的切削效果。
此外，如图l、图2，为了使转杆4的运动更加稳定，转杆4通过轴承套装在轴承座6中， 轴承座6通过导向轮7支撑在活动支撑架5中。当转杆4轴向运动时，导向轮7在活动支撑架5上 轴向滚动，起到对转杆4的导向作用。
权利要求
1.焦炉上升管除石墨装置，包括安装在上升管(21)外的升降装置，以及由升降装置控制做升降运动的切削装置，其特征是所述升降装置通过转杆(4)带动切削装置轴向升降，转杆(4)由旋转装置(3)驱动旋转。
2.如权利要求l所述的焦炉上升管除石墨装置，其特征是所述旋转 装置(3)包括套装在转杆(4)上的从动齿轮(25)，以及与从动齿轮(25)啮合的齿轮机 构；所述转杆(4)的外圆柱面上设置有轴向延伸的滑槽(26)，从动齿轮(25)的内圆柱 面上设置有与滑槽(26)形状大小相适配的凸起(27)，当转杆(4)轴向升降时，所述凸 起(27)在滑槽(26)内轴向滑动。
3.如权利要求2所述的焦炉上升管除石墨装置，其特征是所述旋转 装置(3)安装在活动支撑架(5)上，活动支撑架(5)通过销轴(14)与固定支撑架(13 )铰接，活动支撑架(5)通过旋转驱动装置带动绕销轴(14)旋转使套装在旋转装置(3) 中的转杆(4)与上升管(21)轴向平行。
4.如权利要求3所述的焦炉上升管除石墨装置，其特征是所述旋转 驱动装置采用液压缸(15)，液压缸(15)的缸体和活塞杆分别与固定支撑架(13)和活动 支撑架(5)铰接。
5.如权利要求3所述的焦炉上升管除石墨装置，其特征是所述固定 支撑架(13)通过支架(19)支撑并安装在煤车(24)上，并通过旋转机构带动在支架( 19)上水平旋转。
6.如权利要求5所述的焦炉上升管除石墨装置，其特征是所述支架 (19)内套装并周向固定中间轴(18)，固定支撑架(13)安装在中间轴(18)的上端并可 在中间轴(18)上水平旋转；中间轴(18)的轴身上轴毂联接齿轮(30)，固定支撑架(13 )上安装有与齿轮(30)啮合并由电机(23)驱动旋转的主动行星轮(31)。
7.如权利要求6所述的焦炉上升管除石墨装置，其特征是所述固定 支撑架(13)上安装有与齿轮(30)啮合的从动行星轮(17)。
8.如权利要求3 7中任意一项权利要求所述的焦炉上升管除石墨装 置，其特征是所述升降装置包括电动提升机(12)，电动提升机(12)安装在固定支撑架 (13)上，电动提升机(12)通过钢绳(10)与转杆(4)的轴端连接。
9.如权利要求l所述的焦炉上升管除石墨装置，其特征是所述转杆 (4)内设置有冷却水路。
10.如权利要求9所述的焦炉上升管除石墨装置，其特征是所述转 杆(4)为空心轴，其内部设置有与转杆(4)同轴的水管(28)，水管(28)与转杆(4) 的内壁之间间隔形成与水管连通的冷却通道(29)，转杆(4)的端部设置有用于轴向密封 冷却通道(29)的端盖，水管(28)的入口段通过轴承安装在端盖(8)内；所述水管(28 )的入口段由彼此隔离的进水管和出水管组成，进水管沿水管(28)通至转杆(4)的底部 ，出水管与冷却通道(29)连通。
全文摘要
本发明公开了一种结构简单、工作稳定可靠的焦炉上升管除石墨装置。该装置包括安装在上升管外的升降装置，以及由升降装置控制做升降运动的切削装置，所述升降装置通过转杆带动切削装置轴向升降，转杆由旋转装置驱动旋转。升降装置通过转杆带动切削装置轴向升降，既能够实现切削装置做旋转切削运动的同时在上升管内上下运动，又能够取消原有上升管石墨清除装置中的张紧装置。因此，本发明的焦炉上升管除石墨装置具有结构简单、工作稳定可靠以及经济实用等优点，可对上升管内的石墨进行彻底的清除。
文档编号C10B27/00GK101372621SQ20081030512
公开日2009年2月25日 申请日期2008年10月24日 优先权日2008年10月24日
发明者波 倪, 李应海, 裴陆军 申请人:攀枝花新钢钒股份有限公司