專利名稱：雙缸叉臂式無料鐘高爐布料器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及了一種高爐配套設備，特別涉及了一種雙缸叉臂式無料鐘高爐布料器。
背景技術：
高爐溜槽布料器是高爐添裝料的關鍵設備，由于它具有布料靈活和均勻的特點，已經得到非常廣泛的應用，而溜槽的靈活穩定的運動是溜槽布料器能夠靈活和均勻布料的關鍵，一般溜槽的位置通過其相對于布料器軸線的α角和β角進行控制，α角為溜槽與布料器軸線之間的夾角，為了達到布料均勻的目的，在布料過程中溜槽需要進行兩個方向的運動，一種運動是改變其與布料器箱體軸線之間的夾角的擺動，目的在于改變溜槽的α角，另外一種是借助于驅動裝置驅動溜槽繞布料器軸線產生的圓周運動，目的在于改變溜槽的β角；溜槽的α角一般是通過升降托圈來實現的，由于托圈直徑較大，在正常使用過程中，托圈所受來自溜槽的力為偏載荷，受力點圍繞其軸線隨溜槽的β角同步旋轉，所以， 托圈升降機構運動精度的控制是直接影響溜槽α角精度的關鍵因素，也是影響托圈使用壽命的關鍵因素，目前采用的托圈提升機構主要有以下幾種；I)鋼絲繩提升型其主要結構是由一根鋼絲繩提升托圈，只可以單向加力，托圈下行依靠自身重力，可靠性低；托圈定位依靠其外圈上的多組滾輪組與布置在布料器箱體內壁上的導軌來實現，由于每組滾輪組包括至少兩套豎向排列的滾輪，調整復雜，也不易保證下回轉軸承的幾何中心與旋轉中心重合，運行時托圈晃動明顯，托圈使用壽命較短，可靠性低，直接影響高爐生產穩定性。2)單臂雙連桿控制型該機構由單臂雙連桿控制托圈的提升，可以實現雙向加力，但傳動鏈較長，運行時拖圈有側向分力產生，托圈定位同樣依靠其外圈上的多組滾輪組與布置在布料器箱體內壁上的導軌來實現；由于每組滾輪組仍然是由豎向設置的兩組滾輪組成，調整困難，而且運行時的側向分力使得托圈幾何中心與下回轉支承的旋轉中心不易重合，產生偏心，托圈晃動明顯。3)雙臂四連桿控制型該機構采用兩組全對稱四連桿式α角驅動機構，具有機械聯鎖、同步驅動、拖圈所受徑向分力可完全抵消等一系列突出優點，克服了一組雙連桿式α角驅動機構給下回轉支承及其托圈所帶來的徑向分力，下回轉支承及其托圈的定位由四連桿和一組導輪及導軌共同組成，導輪少，調整容易，但由于α角驅動的傳動鏈太長，積累誤差不易控制，導致布料器運行時托圈晃動依然比較明顯，可靠性下降。4)三個液壓缸聯動控制型該機構最大的問題是三個液壓缸的同步不容易實現，結構復雜，故障點較多，一旦三個液壓缸出現不同步聯動，對布料器的損害往往是不可修復的。[0011]5)盧森堡PW型盧森堡PW型爐頂布料器的α角驅動機構由一對開式齒輪副和一對蝸輪蝸桿副組成，結構緊湊，性能穩定，但對材料及其加工工藝的要求很高，備件及維護的費用也極其高昂，屬于性能較好價格極高的設備類型，性價比不高，不易推廣。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供傳動鏈短、結構簡單、制造成本低、且無側向分力的托圈提升機構，提高其使用壽命和穩定性的雙缸叉臂式無料鐘高爐布料器。為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是一種雙缸叉臂式無料鐘高爐布料器，包括布料器箱體、頂蓋、水冷盤、上回轉支承、旋轉套筒、托圈、下回轉支承、耳軸、耳軸曲柄、溜槽托架、溜槽、喉管以及用于控制溜槽β角的水平傳動裝置；所述托圈下部與所述下回轉支承的固定圈連接；所述溜槽托架兩側分別與所述旋轉套筒下端借助于兩根耳軸相鉸接；所述兩根耳軸分別穿過旋轉套筒設置、且外側一端與下回轉支承的旋轉圈之間 設置有溜槽α角執行機構；所述托圈外側與布料器箱體之間設置有導向機構；其關鍵改進在于還包括托圈驅動機構，所述托圈驅動機構包括剛性驅動臂和剛性平衡臂以及驅動裝置；剛性驅動臂和剛性平衡臂在水平方向上呈十字交叉設置；所述剛性驅動臂和剛性平衡臂尾端均設有滑槽、且滑槽分別與固定設在所述布料器箱體側壁上的水平支撐軸相連接；所述剛性驅動臂和剛性平衡臂首端分別與托圈鉸接；托圈外側設有導向機構，其導向輪總成通過導輪軸與托圈固定連接。所述驅動裝置為液壓缸，所述液壓缸豎向固定設于所述布料器箱體頂蓋上、且其伸入布料器箱體內的活塞桿端部通過活塞桿接頭與所述托圈在導輪軸軸心線所處的豎向平面內鉸接。所述托圈在導輪軸軸心線所處的豎向平面內與所述剛性驅動臂兩側叉臂前部鉸接。所述液壓缸為兩套，其缸體首端均與所述布料器箱體頂蓋固定連接，兩套液壓缸對應的活塞桿均伸入布料器箱體內，所述活塞桿通過活塞桿接頭分別與所述剛性驅動臂兩側叉臂前部鉸接，其鉸軸與所述和豎向導軌配套的導向輪同軸設置。所述導向機構包括環向均布于所述布料器箱體內壁上的四條以上豎向導軌和環向均布于所述托圈外側的與豎向導軌配合設置的四套以上導向輪總成。所述導向輪總成豎向設置至少一組與所述豎向導軌配套設置的導向輪；所述剛性驅動臂和剛性平衡臂首端兩側分別與相對的兩套導向輪總成中位于頂部的導向輪同軸鉸接。所述驅動裝置為液壓缸，所述液壓缸豎向固定設于所述布料器箱體頂蓋上、且其伸入布料器箱體內的活塞桿端部通過活塞桿接頭與所述托圈鉸接。所述溜槽α角執行機構包括兩套耳軸曲柄和異形連桿；所述兩套耳軸曲柄分別與兩根耳軸位于旋轉套筒外側端固定連接；所述異形連桿下端分別與所述兩套耳軸曲柄的尾端鉸接、上端與固定在下回轉支承旋轉圈上的左連接耳及右連接耳分別鉸接。所述溜槽α角執行機構包括兩套耳軸曲柄、設于耳軸曲柄尾端的曲柄尾輪以及對稱設于所述下回轉支承旋轉圈上的兩套滑槽；所述曲柄尾輪與所述的兩套滑槽嵌合設置。采用上述技術方案所產生的有益效果是本實用新型所使用的托圈驅動機構主要由兩個外形類似H形或者Y形的剛性叉臂和與其相連接的托圈及其托圈導向機構組成。兩個剛性叉臂呈十字交叉狀布局，這樣可有效防止托圈在水平面內任何方向上都有可能產生的傾動現象，每個剛性叉臂的首端兩側叉分別與分布在托圈圓周方向四等分處的相對的兩組導向輪總成的輪軸鉸接，其后叉部分則分別與分布在布料器側壁上的水平支撐軸連接，允許其支撐點有一定的橫向移動空間；由于將剛性驅動臂視為剛體，且驅動力和荷載反作用力位于同一豎向平面內，所以在驅動過程中不會產生徑向分力，與剛性驅動臂呈十字交叉設置的剛性平衡臂的作用在于保持托圈在運動過程中另外兩個方向的傾動，兩套H形叉臂即可有效防止托圈傾動，所以可以將導向機構中的導向輪總成設為一組導輪，只起導向作用；其優點主要體現在以下幾個方面I、帶機械連鎖的雙缸驅動且無側向分力的托圈提升機構，具有傳動鏈短、積累誤差小、穩定性高、使用壽命長等優點；2、兩個剛性叉臂通過四個導輪軸與托圈鉸接為一體，兩只液壓缸分別同時驅動剛性叉臂與托圈中心相對稱的兩側導輪軸，從而完成對托圈的兩點對稱提升，同時在剛性平衡臂的配合下就可有效防止托圈在運行過程中極易產生的各方向的傾動現象，托圈的穩定性可大幅提聞;3、兩只液壓缸通過剛性叉臂實現機械連鎖，當兩只液壓缸出現不同步等異常情況時，在允許的最大載荷下(剛性叉臂)可有效保護托圈及其下游零部件的安全。

圖I為本實用新型主視圖的全剖視圖；圖2為本實用新型俯視圖；圖3為圖I的A-A向視圖；圖4為本實用新型左視圖的全剖視圖；圖5為剛性驅動臂的主視圖(局部剖)；圖6為剛性驅動臂的俯視圖；圖7為剛性平衡臂的主視圖(局部剖)；圖8為剛性平衡臂的俯視圖。在附圖中1、溜槽；2、爐頂鋼圈；3、水冷盤；4、布料器箱體；5、氣密箱蓋；6、旋轉套筒；7、下回轉支承；8、托圈；9、頂蓋；10、上回轉支承；11、液壓缸支座；12、液壓缸；13、喉管；14、剛性平衡臂；15、異形連桿；16、導向輪；17、水平傳動裝置；18、擺線針輪減速機；19、耳軸；20、溜槽托架；21、剛性驅動臂；22、含油軸承；23、耳軸曲柄；24、支撐套；25、支承軸；26、支承箱體；27、左連接耳；28、右連接耳；29、導軌。
具體實施方式
如圖I至8所示的一種雙缸叉臂式無料鐘高爐布料器，包括布料器箱體4、頂蓋9、水冷盤3、上回轉支承10、旋轉套筒6、托圈8、下回轉支承7、耳軸19、耳軸曲柄23、溜槽托架20、溜槽I、喉管13以及用于控制溜槽β角的水平傳動裝置17 ;水冷盤固定在布料器箱體下部，上回轉支承的外圈固定連接旋轉套筒，旋轉套筒的中心線與高爐的中心線重合；所述托圈8下部與所述下回轉支承的外圈固定連接；旋轉套筒下部對稱設有耳軸套，耳軸套內穿設兩根耳軸，兩根耳軸左右對稱；所述溜槽托架20兩側分別與兩根耳軸位于旋轉套筒內的兩端固定連接，溜槽掛設在溜槽托架上；旋轉套筒外側設置溜槽α角執行機構，其兩側分別于所述兩根耳軸尾端連接；本實用新型中使用的溜槽α角執行機構包括兩套耳軸曲柄23和異形連桿15 ;所述兩套耳軸曲柄23分別與兩根耳軸位于旋轉套筒6外側一端固定連接；所述異形連桿15下端兩側分別與所述兩套耳軸曲柄23尾端鉸接，上端兩側與固定在下回轉支承7內圈上的左連接耳27及右連接耳28分別鉸接；溜槽α角執行機構還可以采用曲柄尾輪和滑槽相配合的結構，其詳細結構可參見專利號為200510084403. X，專利名稱為“高爐溜槽布料器”的專利；所述托圈8外側與布料器箱體4內壁之間設置有導向機構；現有技術中所說的導向機構并非傳統意義上的導向機構，其主要有兩個作用，一個作用是為托圈上下運動導向，另外一個作用是采用上下雙排導輪，用于放止托圈在直線運動過程中產生軸向傾動，但是其調整過程較繁瑣，在本實用新型中只利用其導向作用，所以本實用新型中的導向機構包括環向均布于所述布料器箱體4內壁上的四條豎向滑槽和環向均 布于所述托圈外側的與四條豎向滑槽配合設置的四套導向輪總成；所述導向輪總成豎向設置一組導向輪16。本實用新型的關鍵改進在于托圈驅動機構，現有的托圈驅動機構主要包括鋼絲繩型、單臂雙連桿控制型、雙臂四連桿控制型以及三缸聯動控制型，但是在使用過程中均有不同的問題出現，為提高布料器運行穩定性，本實用新型中的托圈驅動機構包括一套豎向固定設在所述布料器箱體蓋板上的液壓缸12、剛性驅動臂21和剛性平衡臂14。所述剛性驅動臂21和剛性平衡臂14均為H形叉臂(參見圖5_8)，剛性驅動臂21和剛性平衡臂14在水平方向上呈十字交叉設置；所述剛性驅動臂21和剛性平衡臂14尾端均設有滑槽、且滑槽分別與固定設于所述布料器箱體側壁上的水平支撐軸25相連接；滑槽可以是封閉的，也可以是開放式的，同時還可以借助于將剛性驅動臂和剛性平衡臂末端與擺桿相鉸接的擺桿機構與水平支撐軸連接，目的是使其支撐點允許有一定的橫向位移；所述剛性驅動臂21和剛性平衡臂14首端分別與設于托圈8外側的導向輪總成鉸接；剛性驅動臂和剛性平衡臂首端還可以分別直接與托圈鉸接，此時將托圈、剛性驅動臂和剛性平衡臂視為一個整體的拖圈平動裝置；所述兩套液壓缸12均豎向固定設于所述布料器箱體頂蓋9上、且其伸入布料器箱體內的活塞桿端部分別與所述托圈8及剛性驅動臂21鉸接；剛性驅動臂和剛性平衡臂的主要作用是防止托圈在上下運動過程中傾動，在實際應用過程中可以將兩套剛性叉臂作為防傾動機構來看待，可以將其應用到現有布料器中，將其與現有的單臂雙連桿式或者雙臂四連桿型等其他結構布料器配合使用，來消除托圈運動過程中的傾動現象；從驅動力而言，單套液壓缸完全可以滿足托圈上下運動的需求，使用兩套液壓缸以后雖然可以確保動力和托圈荷載的完全平衡，但是在實際應用過程中一方面需要兩套液壓缸同步，同時，如果一套液壓缸出現故障時，剛性驅動臂可以形成機械鎖，當兩只液壓缸出現不同步等異常情況時，在允許的最大載荷下剛性叉臂可有效保護托圈及其下游零部件的安全。本實用新型所使用的托圈驅動機構主要由兩個外形類似H形的剛性叉臂和與其相連接的托圈及其托圈導向機構組成。兩個H形剛性叉臂呈十字交叉狀布局，這樣可有效防止托圈在水平面內任何方向上都有可能產生的傾動現象，每個H形剛性叉臂的首端兩側叉分別與分布在托圈圓周方向四等分處的相對的兩組導向輪總成的輪軸鉸接，其后叉部分則分別與分布在布料器側壁上的水平支撐軸連接，允許其支撐點有一定的移動空間；同時在具體應用過程中使用兩套液壓缸作為托圈驅動機構的動力裝置，液壓缸的活塞桿端部與剛性驅動臂首端兩側叉的端部鉸接，鉸接軸與導向輪的輪軸同軸設置，確保驅動力和荷載反作用力位于同一豎向平面內，由于將剛性驅動臂和剛性平衡臂視為剛體，且驅動力和荷載反作用力位于同一豎向平面內，所以在驅動過程中托圈不會產生徑向分力，與剛性驅動臂呈十字交叉設置的剛性平衡臂的作用在于防止托圈在運動過程中另外兩個方向的傾動，所以可以將導向機構中的導向輪總成設為一組導輪，只起導 向作用，簡化運動機構。
權利要求1.一種雙缸叉臂式無料鐘高爐布料器，包括布料器箱體(4)、頂蓋(9)、水冷盤(3)、上回轉支承(10)、旋轉套筒(6)、托圈(8)、下回轉支承(7)、耳軸(19)、耳軸曲柄(23)、溜槽托架(20)、溜槽(I)、喉管(13)以及用于控制溜槽P角的水平傳動裝置(17);所述托圈(8)下部與所述下回轉支承的固定圈連接；所述溜槽托架(20)兩側分別與所述旋轉套筒(6)下端借助于兩根耳軸相鉸接；所述兩根耳軸分別穿過旋轉套筒設置、且外側一端與下回轉支承的旋轉圈之間設置有溜槽a角執行機構；所述托圈(8)外側與布料器箱體(4)之間設置有導向機構；其特征在于還包括托圈驅動機構，所述托圈驅動機構包括剛性驅動臂(21)和剛性平衡臂(14)以及驅動裝置； 剛性驅動臂(21)和剛性平衡臂(14)在水平方向上呈十字交叉設置；所述剛性驅動臂(21)和剛性平衡臂(14)尾端均設有滑槽、且滑槽分別與固定設在所述布料器箱體側壁上的水平支撐軸(25)相連接；所述剛性驅動臂(21)和剛性平衡臂(14)首端分別與托圈(8)鉸接；托圈(8)外側設有導向機構，其導向輪總成通過導輪軸與托圈(8)固定連接。
2.根據權利要求I所述的雙缸叉臂式無料鐘高爐布料器，其特征在于所述驅動裝置為液壓缸，所述液壓缸(12)豎向固定設于所述布料器箱體頂蓋(9)上、且其伸入布料器箱體內的活塞桿端部通過活塞桿接頭與所述托圈(8)在導輪軸軸心線所處的豎向平面內鉸接。
3.根據權利要求2所述的雙缸叉臂式無料鐘高爐布料器，其特征在于所述托圈(8)在導輪軸軸心線所處的豎向平面內與所述剛性驅動臂(21)兩側叉臂前部鉸接。
4.根據權利要求3所述的雙缸叉臂式無料鐘高爐布料器，其特征在于所述液壓缸為兩套，其缸體首端均與所述布料器箱體頂蓋固定連接，兩套液壓缸對應的活塞桿均伸入布料器箱體(4)內，所述活塞桿通過活塞桿接頭分別與所述剛性驅動臂(21)兩側叉臂前部鉸接，其鉸軸與所述和豎向導軌配套的導向輪同軸設置。
5.根據權利要求4所述的雙缸叉臂式無料鐘高爐布料器，其特征在于所述導向機構包括環向均布于所述布料器箱體(4)內壁上的四條以上豎向導軌和環向均布于所述托圈外側的與豎向導軌配合設置的四套以上導向輪總成。
6.根據權利要求5所述的雙缸叉臂式無料鐘高爐布料器，其特征在于所述導向輪總成豎向設置至少一組與所述豎向導軌配套設置的導向輪(16);所述剛性驅動臂(21)和剛性平衡臂(14)首端兩側分別與相對的兩套導向輪總成中位于頂部的導向輪(16)同軸鉸接。
7.根據權利要求I所述的雙缸叉臂式無料鐘高爐布料器，其特征在于所述驅動裝置為液壓缸，所述液壓缸(12)豎向固定設于所述布料器箱體頂蓋(9)上、且其伸入布料器箱體內的活塞桿端部通過活塞桿接頭與所述托圈(8)鉸接。
8.根據權利要求1-7中任一項權利要求所述的雙缸叉臂式無料鐘高爐布料器，其特征在于所述溜槽a角執行機構包括兩套耳軸曲柄(23)和異形連桿(15);所述兩套耳軸曲柄(23)分別與兩根耳軸位于旋轉套筒(6)外側端固定連接；所述異形連桿(15)下端分別與所述兩套耳軸曲柄(23)的尾端鉸接、上端與固定在下回轉支承(7)旋轉圈上的左連接耳(27)及右連接耳(28)分別鉸接。
9.根據權利要求1-7中任一項權利要求所述的雙缸叉臂式無料鐘高爐布料器，其特征在于所述溜槽a角執行機構包括兩套耳軸曲柄、設于耳軸曲柄尾端的曲柄尾輪以及對稱設于所述下回轉支承旋轉圈上的兩套滑槽；所述曲柄尾輪與所述的兩套滑槽嵌合設置。
專利摘要本實用新型公開了一種雙缸叉臂式無料鐘高爐布料器，包括布料器箱體、頂蓋、水冷盤、上回轉支承、旋轉套筒、托圈、下回轉支承、耳軸、耳軸曲柄、溜槽托架、溜槽、喉管以及用于控制溜槽β角的水平傳動裝置；其關鍵改進在于還包括托圈驅動機構，所述托圈驅動機構包括剛性驅動臂和剛性平衡臂以及用于驅動剛性驅動臂和剛性平衡臂上下移動的驅動裝置；其優點在于通過兩個剛性叉臂的運用，可有效防止托圈在運行過程中極易產生的各方向的傾動現象，同時，兩只液壓缸利用剛性叉臂實現了機械連鎖，當兩只液壓缸出現不同步等異常情況時，在允許的最大載荷下剛性叉臂可有效保護托圈及其下游零部件的安全。
文檔編號C21B7/20GK202543232SQ20112044550
公開日2012年11月21日 申請日期2011年11月11日 優先權日2011年11月11日
發明者史振海, 李玉清 申請人:史振海, 李玉清