一種具有新型控制溜槽傾角傳動機構的布料器的制作方法

本發明屬于冶金工業技術領域，是用于在高爐爐頂直接向爐內裝料的無料鐘爐頂的一種布料器。

背景技術：

高爐煉鐵過程中，爐頂裝料設備按生產工藝要求，將爐料從爐頂裝入爐內，爐頂裝料設備必須適應爐頂煤氣溫度高、含塵量大、壓力波動較大的工況，要求工作穩定、維護方便、壽命長。無料鐘爐頂由于具有良好的布料性和密封性，在高爐上得到廣泛應用。無料鐘爐頂的核心部件是布料器，其結構復雜并直接在高爐煤氣溫度高、含塵量大、壓力波動大、腐蝕較強的工況下運行，要保證其穩定運行和長壽就十分困難。隨著高爐長壽技術的發展，高爐壽命已可達到二十年，而布料器大修壽命遠低于高爐壽命；布料器更換一次，高爐必須長時間停產，對整個鋼鐵企業從燒結、煉鐵、煉鋼和軋鋼的生產造成嚴重經濟損失；因此，延長布料器大修壽命和穩定運行成為布料器技術進步的主要課題。

本發明主要涉及布料器中控制溜槽傾角的傳動機構，它是布料器中最復雜和最易出現故障的部分。為了進一步說明本發明的背景技術，以國內應用較多的與本發明技術比較接近的BG型布料器的結構和技術特點進行分析：BG型布料器是對盧森堡PW型布料器中控制溜槽傾角的傳動系統進行改進而成；從1982年首先開始在包頭鋼鐵廠高爐上運用，至今已達30多年，國內制造廠對BG型布料器進行過各種改進，這里不全面闡述，只對BG型布料器基本特征進行描述，分析控制溜槽傾角傳動機構存在的問題。

圖8和圖9是現有技術BG型布料器結構示意圖，其結構如下：箱體(107)與爐頂支圈(111)連結，箱蓋(101)水平安裝在 箱體(107)上，在箱蓋(101)上安裝一套馬達及減速機(103)，在馬達及減速機(103)的輸出端安裝了小齒輪(102)，上廻轉支承軸承(105)的內環固定在箱蓋(101)下面，上廻轉支承軸承(105)的外環與轉筒(110)連結，上廻轉支承軸承(105)的外齒與小齒輪(102)咬合，溜槽軸II(808)通過溜槽軸軸承I(901)水平支承在轉筒(110)上，溜槽軸II(808)靠中心喉管(104)中心一端與溜槽支托(114)連結，溜槽(112)支撐在溜槽支托(114)上；當馬達及減速機(103)轉動時，通過小齒輪(102)、上廻轉支承軸承(105)的外齒及外環帶動轉筒(110)旋轉，同時帶動溜槽軸II(808)和溜槽(112)旋轉。

在BG型布料器中，控制溜槽(112)傾角的傳動機構結構是：兩根水平安裝的溜槽軸II(808)的內測端與溜槽支托(114)連結，并可控制溜槽支托(114)擺動，溜槽軸II(808)的外側端安裝傳動臂I(801)，傳動臂I(801)可驅動溜槽軸II(808)旋轉；傳動臂(801)的另一端安裝有動輪軸(802)和動輪(803)，在工作狀態下，傳動臂(801)不停地擺動，動輪軸(802)中心線也不可能始終與中心喉管(104)的中心線相交，因此，動輪(803)只能在內環(804)上的槽內移動；動輪(803)的高度由內環(804)的高度決定，即控制內環(804)的高度，即可通過動輪軸(802)、傳動臂I(801)、溜槽軸II(808)和溜槽支托(114)來控制溜槽(112)的傾角。控制內環(804)高度的動力是驅動器(106)，驅動器(106)可以是油缸或絲桿或連桿等，這里統稱為驅動器(106)。三組驅動器(106)以中心喉管(104)的中心為圓心，均布在圓周上，驅動器(106)通過接頭(807)與外環(805)連結。由于驅動器(106)與外環(805)不能旋轉，而內環(804)隨溜槽(112)旋轉，因此，在BG型布料器中設有下廻轉支承軸承(806)；下廻轉支承軸承(806)的外環與外環(805)連結，下廻轉支承軸承(806)的內環與內環(804)連結，這 樣就實現了外環(805)與內環(804)之間軸向力的傳遞。

針對上述基本特征，這種控制溜槽傾角傳動機構存在如下問題：首先本傳動機構中，下廻轉支承軸承(806)在工作現場無法進行更換，只能在修理車間通過大修進行更換。另外，由于下廻轉支承軸承(806)所處的位置，以及安裝下廻轉支承軸承(806)所必須的外環(805)和內環(804)所處的位置，使得溜槽軸II(808)和溜槽軸軸承I(901)在工作現場也難以進行修理和更換。這樣，下廻轉支承軸承(806)、溜槽軸II(808)和溜槽軸軸承I(901)的壽命就決定了整臺布料器的壽命。然而，下廻轉支承軸承(806)、溜槽軸II(808)、溜槽軸軸承I(901)都處于半開放式的空間；在箱體(107)內雖然有氮氣冷卻和密封，但是，由于爐頂煤氣壓力波動，總是有高爐煤氣進入箱體(107)內部，目前，在高爐上運行的布料器都存在不同程度的積灰。下廻轉支承軸承(806)和溜槽軸軸承I(901)采用油脂潤滑，粉塵混入油脂，加速了下廻轉支承軸承(806)和溜槽軸軸承I(901)的磨損，特別是由于工況惡劣，溜槽軸軸承I(901)的密封裝置又難以更換，因而，許多BG型布料器在溜槽軸軸承I(901)兩側不設密封裝置，這就加速了溜槽軸II(808)和溜槽軸軸承I(901)的磨損，使溜槽軸軸承I(901)壽命大大縮短，至使整臺布料器的壽命縮短。當上述零部件損壞時，高爐就必須長時間停產，對整臺布料器進行更換，對鋼鐵企業造成很大經濟損失，是鋼鐵企業和布料器制造企業一直渴望解決的問題。

技術實現要素：

本發明的目的是取消下廻轉支承軸承、內環及外環，在控制溜槽傾角的傳動機構中全部軸承安裝在完全密閉的空間內實行良好的潤滑，全部易損零件可在布料器工作現場利用高爐小修時間內完成更換。在BG型布料器中，驅動溜槽擺動的動力設備，可采用油缸或螺 旋絲杠，它們均能在工作現場短時間內更換，不影響布料器大修壽命，為了把問題控制在本發明所涉及的范圍內，本發明采用油缸作為驅動器，本發明主要解決從驅動器到溜槽之間傳動機構的問題。

本發明是通過如下技術方案實現的，本發明包括：箱體支承在爐頂支圈上，箱蓋水平安裝在箱體上，在箱蓋上安裝有馬達及減速機，在馬達及減速機的輸出端安裝了小齒輪，上廻轉支承軸承的內環固定在箱蓋下面，上廻轉支承軸承的外齒與小齒輪咬合，上廻轉支承軸承的外環與轉筒連結，溜槽安裝在溜槽支托上，溜槽支托可控制溜槽的傾角，溜槽支托間接支撐在轉筒上；當馬達及減速機運轉時，通過小齒輪帶動上廻轉支承軸承的外環和轉筒旋轉，同時也帶動間接支撐在轉筒上的溜槽支托和溜槽旋轉；另外，本發明還包括驅動器，它是控制溜槽傾角的動力；其特征在于：在驅動器和溜槽支托之間設有環形軌道、滾輪、滾輪軸和偏心座；滾輪通過滾輪軸支撐在偏心座上，偏心座可以旋轉，滾輪軸軸心線偏離偏心座的旋轉軸心線，當滾輪緊壓在環形軌道的軌面上滾動時，偏心座可調節滾輪的滾動方向，使滾輪的滾動方向與運動方向保持一致。

所述的偏心座與溜槽支托之間傳動的第一方案是：在偏心座與溜槽支托之間設有左傳動臂、右傳動臂和溜槽軸；兩根溜槽軸的內測一端與溜槽支托連結，兩根溜槽軸的外側一端分別與左傳動臂和右傳動臂實現連結；在左傳動臂和右傳動臂的另一端，安裝有偏心座，偏心座可在左傳動臂和右傳動臂的安裝位置上旋轉，偏心座所受到的力通過左傳動臂和右傳動臂驅動溜槽軸圍繞中心線旋轉，同時，通過溜槽支托驅動溜槽擺動。

所述的偏心座與溜槽支托之間傳動的第二方案是：在偏心座與溜槽支托之間設有平衡座、平衡軸、傳動臂、溜槽軸I；溜槽軸I的內測一端與溜槽支托連結，溜槽軸I的外側與傳動臂連結，在傳 動臂的另一端通過平衡軸與平衡座連結，兩組偏心座安裝在平衡座上，平衡軸安裝在兩組偏心座的旋轉軸心線之間；偏心座所受到的力通過平衡座、平衡軸和傳動臂驅動溜槽軸I旋轉，同時，通過溜槽支托驅動溜槽擺動。

所述的平衡座上的兩個偏心座旋轉軸心線基本平行，安裝方向一致。

所述的偏心座是通過徑向軸承和推力軸承安裝在左傳動臂和右傳動臂或平衡座上。

所述的徑向軸承和推力軸承由壓環I和密封圈III密封。

所述的滾輪是通過滾輪軸承安裝在滾輪軸上，滾輪軸承兩端設有壓環II和密封圈III。

本發明包括轉筒、溜槽軸、溜槽軸軸承，其特征在于：溜槽軸軸承安裝在軸承座內，軸承座安裝在轉筒上，軸承座可從轉筒上拆換。

所述的軸承座上有密封圈II和壓環及密封圈I。

所述的在轉筒安裝軸承座的位置附近，鉆有小孔，小孔與環形空間相通；箱體的氮氣通過小孔進入環形空間對密封圈II外側進行吹掃。

這種具有新型控制溜槽傾角傳動機構的布料器有以下優點：在控制溜槽傾角的傳動機構中，出環形軌道之外，其余零部件全部可以在工作現場更換，由于取消BG型布料器中的下廻轉支承軸承、內環和外環，為更換溜槽軸II、溜槽軸承及軸承座獲得了空間。在拆除了滾輪、偏心座、左傳動臂和右傳動臂后就可以方便地從轉筒上更換溜槽軸及軸承座。由于環形軌道壽命很長，因此，在控制溜槽傾角的傳動機構中消除了影響布料器壽命的傳動零件。在控制溜槽傾角的傳動機構中，全部軸承其中包括滾輪軸承、支撐偏心座的徑向軸承和 推力軸承、以及溜槽軸軸承全部安裝在全封閉的空間內，得到良好的潤滑，避免了煤氣的腐蝕，壽命更長。在溜槽軸的內測增加環形空間，使氮氣將密封圈II與高爐煤氣隔離，延長了密封圈II壽命。

附圖說明：

圖1是本發明實施例的布料器結構示意圖的側面剖視圖；

圖2是圖1的A-A剖視圖；

圖2-1是圖2中溜槽軸及軸承座局部放大圖；

圖3是圖2中C-C局部斷面圖；

圖4是圖2中D-D局部斷面圖；

圖5是圖3中E-E剖視圖；

圖6是從溜槽軸I(604)到偏心座(116)之間傳動結構的第二方案的結構示意圖；

圖7是圖6中N-N斷面圖；

圖8是現有技術中BG型布料器結構示意圖的側面剖視圖；

圖9是圖8中F-F剖視圖。

上述圖均未按比例繪制，是本發明及現有技術的結構示意圖。

圖中：

101為箱蓋 102為小齒輪 103為馬達及減速機 104為中心喉管105為上廻轉支承軸承 106為驅動器 107為箱體 108為滑道109為環形軌道 110為轉筒 111為爐頂支圈 112為溜槽113為溜槽軸 114為溜槽支托 115為左傳動臂 116為偏心座117為滾輪 118為油箱 201為右傳動臂 202為密封圈I 203為溜槽軸軸承 204為軸承座 205為密封圈II 206為小孔207為環形空間 208為壓環 301為徑向軸承 302為推力軸承303為滾輪軸 304為密封圈III 305為壓環I 501為滾輪軸承 502為定位套 504為壓環II 601為傳動臂 602為平衡軸603為平衡座 604為溜槽軸I 801為傳動臂I 802為動輪軸803為動輪 804為內環 805為外環 806為下廻轉支承軸承807為接頭 808為溜槽軸II 901為溜槽軸軸承

具體實施方式

以下結合附圖對本發明實施例之一作具體說明：箱體(107)與爐頂支圈(111)連結，箱蓋(101)水平安裝在箱體(107)上，在箱蓋(101)上安裝了馬達及減速機(103)，在馬達及減速機(103)的輸出端穿過箱蓋(101)安裝了小齒輪(102)，上廻轉支承軸承(105)的內環固定在箱蓋(101)的下面，上廻轉支承軸承(105)的外環與轉筒(110)連結，上廻轉支承軸承(105)的外齒與小齒輪(102)咬合；溜槽軸(113)水平支承在溜槽軸軸承(203)和軸承座(204)上，軸承座(204)安裝在轉筒(110)上；溜槽軸(113)靠中心喉管(104)中心線一端與溜槽支托(114)連結，溜槽(112)支承在溜槽支托(114)上。當馬達及減速機(103)轉動時，通過小齒輪(102)、上廻轉支承軸承(105)的外齒及外環帶動轉筒(110)圍繞中心喉管(104)的中心線旋轉；同時，支承在轉筒(110)的軸承座(204)、溜槽軸軸承(203)、溜槽軸(113)及溜槽(112)也圍繞中心喉管(104)的中心線旋轉。

環形軌道(109)水平安裝與中心喉管(104)同心，其徑向和圓周方向的定位可采用多種方式，本實施例中采用滑道(108)定位，其升降可以采用多種驅動方式，統稱為驅動器(106)。本實施例中采用3組可同步運行的驅動器(106)進行驅動和控制。驅動器(106)成120。分布在中心喉管(104)共中心的圓周上，由箱蓋(101)支承；驅動器(106)穿過箱蓋(101)與環形軌道(109)連結，驅動和控制環形軌道(109)的升降。

滾輪(117)通過滾輪軸承(501)和滾輪軸(303)安裝在 偏心座(116)上，滾輪軸承(501)的兩端設有壓環II(504)，壓環II(504)與滾輪軸(303)和定位套(502)之間設有密封圈III(503)，滾輪軸承(501)處于全封閉的空間，其中注入潤滑劑，為延長密封壽命，此處密封可采用工業常用的機械密封。偏心座(116)可旋轉，其旋轉軸心線偏離滾輪軸(303)的軸心線，支撐偏心座(116)的軸承必須能同時承受徑向負荷和軸向負荷，這里選擇一組徑向軸承(301)和推力軸承(302)。徑向軸承(301)和推力軸承(302)安裝位置可以有多種選擇，本發明例舉其中兩種：第一方案，徑向軸承(301)和推力軸承(302)直接安裝在左傳動臂(115)和右傳動臂(201)與溜槽軸(113)有一定距離的位置上。在工作狀態下，兩個偏心座(116)偏轉方向相反，為保證左傳動臂(115)和右傳動臂(201)具有相同的力臂長度，左傳動臂(115)和右傳動臂(201)上與溜槽軸(113)連結孔的中心到偏心座(116)軸心線的垂直距離是不同的。左傳動臂(115)和右傳動臂(201)分別安裝在兩根溜槽軸(113)外側，并可驅動溜槽軸(113)旋轉。采用這種安裝方式時，當左傳動臂(115)和右傳動臂(201)圍繞溜槽軸(113)旋轉時，偏心座(116)在水平方向上的偏心距會發生變化。第二方案，如圖6和圖7所示：兩組偏心座(116)及其徑向軸承(301)和推力軸承(302)安裝在平衡座(603)上，在平衡座(603)上兩組偏心座(116)旋轉軸心線之間安裝有平衡軸(602)，平衡軸(602)安裝在傳動臂(601)上，傳動臂(601)的另一端安裝在溜槽軸I(604)外側端，傳動臂(601)可驅動溜槽軸I(604)旋轉。采用這種安裝形式時，當傳動臂(601)圍繞溜槽軸I(604)轉動時，偏心座(116)在水平方向上的偏心距可以保持穩定。上述兩種方案中，在徑向軸承(301)外側設有壓環I(305)和密封圈III(304)，徑向軸承(301)和推力軸承(302)處于全封閉空間內，空間內注入潤滑劑。

溜槽軸(113)由溜槽軸軸承(203)支撐，溜槽軸軸承(203)安裝在軸承座(204)內，軸承座(204)安裝在轉筒(110)上；軸承座(204)的外側設有壓環(208)，在壓環(208)與溜槽軸(113）之間設有密封圈I(202)，軸承座(204)內測設有密封圈II(205)，為延長密封壽命，此處密封可以增加工業上常用的波紋管機械密封，為簡化說明書，這里不詳細說明機械密封的具體結構。溜槽軸軸承(203)處于完全密封的空間內，空間內注入潤滑劑。在安裝軸承座(204)的轉筒(110)上，可鉆出若干小孔(206)，箱體(107)內的氮氣，經過小孔(206)進入環形空間(207)內，再從環形空間(207)與溜槽軸(113)之間的縫隙進入爐內；這樣，可以使密封圈II(205)與高爐煤氣隔離，達到延長壽命的目的。另外，軸承座(204)主要部分安裝在箱體(107)與轉筒(110)之間的空間內，這個空間內有氮氣冷卻，其溫度較低；軸承座(204)可采用導熱優良的材料，例如銅或銅合金，這樣，可以保證溜槽軸軸承(203)能長期在低溫狀態下工作。為了方便溜槽軸(113)與溜槽支托(114)之間的拆裝，在溜槽軸(113)與溜槽支托(114)連結處斷面為梯形或其它易于拆裝的方式。

下面說明新型控制溜槽傾角傳動機構的工作原理：由于溜槽(112)重量和溜槽(112)重心偏離溜槽軸(113)中心，在溜槽軸(113)上形成力矩；當采用第一方案時，這個力矩通過左傳動臂(115)和右傳動臂(201)傳遞到偏心座(116)，使滾輪(117)緊壓在環形軌道(109)的軌面上。當采用第二方案時，溜槽(112)產生的力矩傳遞到溜槽軸I(604)上，這個力矩通過傳動臂(601)、平衡軸(602)、平衡座(603)、偏心座(116)使滾輪(117)緊壓在環形軌道(109)的軌面上。這樣，通過驅動器(106)控制環形軌道(109)的高度就控制了滾輪(117)的高度，進而通過偏心座(116)至溜槽支托(114) 控制了溜槽(112)的傾角。當轉筒(110)旋轉時，支撐在轉筒(110)上的軸承座(204)也同時旋轉，隨之也帶動與軸承座(204)相聯系的偏心座(116)以及滾輪(117)圍繞中心喉管(104)中心線作圓周運動。當滾輪(117)在環形軌道(109)的軌面上運動時，滾輪(117)的滾動方向若與其運動方向一致時，滾輪(117)與環形軌道(109)之間只有滾動而無滑動，這時，滾輪(117)的運動阻力最小；當滾輪(117)的滾動方向若與其運動方向不一致時，在與滾輪(117)運動方向相垂直的方向上產生一個偏心距，加上滾輪(117)與環形軌道(109)之間的摩擦力，形成一個偏心力矩，在偏心力矩的作用下，偏心座(116)圍繞徑向軸承(301)的中心旋轉，使上述偏心距減小，調整滾輪(117)的滾動方向，并使滾動方向與運動方向保持一致。這樣就防止了滾輪(117)與環形軌道(109)之間出現滑動。

下面說明新型控制溜槽傾角傳動機構主要零部件的維護和更換，上述機構中全部軸承均處于全封閉的潤滑狀態，安裝在轉筒(110)上的油箱(118)通過輸油管將潤滑油輸入各軸承座；油箱(118)內的油可在高爐小修時補充。在這個傳動機構中環形軌道(109)的壽命可以達到很長，不會影響布料器壽命；其余全部零部件如滾輪(117)及其組件、平衡座(603)及其組件都可以在現場短時間內完成更換，同時，溜槽軸(113)及軸承座(204)也可完成更換。這樣，在控制溜槽傾角傳動機構中完全消除了影響布料器整體壽命的因素，為整臺布料器的長壽創造了重要條件。