專利名稱：用于旋轉體懸掛的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于懸掛圍繞一基本垂直軸轉動的重物，例如旋轉漏斗的懸掛裝置。本發明尤其涉及這類裝置，即在其一邊有一形成一環形移動表面的金屬移動帶，在其另一邊至少有n個輥子，其中n是大于3的整數，這n個輥子按這樣一種方式布置，即壓在所述的移動表面上以支撐所述的旋轉體。
這類裝置可以從例如US-A-4812100號美國專利文件中得知，在該文件中將懸掛裝置連同豎爐的旋轉漏斗一起進行了描述。這樣當一個旋轉漏斗裝料后其重量有幾百噸。如果將三個支撐輥以彼此間成120°夾角分離布置，那么應選定每個支撐輥的尺寸使每個輥至少承擔漏斗重量的1/3。當然，十分重要的是要將輥子的尺寸做得盡可能地小。因此，就產生了制作多于三個輥子的想法。然而，這種想法在實際實施時卻有一定的問題。實際上，如果漏斗由彼此成90°夾角分離布置的四個輥子支撐，那么已意識到選定的每個輥子不是能夠承擔漏斗重量的25％，而是每個輥子必須至少承擔漏斗重量的50％。產生這種矛盾現象的原因是，四個輥子實際上決不可能嚴格地對準在同一平面上。
在上述文件中，將漏斗重量分配在多于三個輥子上的問題是通過提供安裝在一特制懸掛裝置上的四對輥子解決的。每對輥子實際上由一可繞一徑向軸線轉動的軸帶動，并且使用安裝在彈簧上的浮動軸承將每個輥子安裝在它的軸上。
本發明的基本問題是推薦一種上述類型的裝置，該裝置比US-A-4812100號美國專利文件所述裝置結構簡單得多，并且仍然適用于大幅度調整所述重物體的重量在多于三個輥子上的不平均分布。
根據本發明，這個問題是通過一個可壓縮彈性件解決的，該彈性件定位于移動帶之下，從而使移動表面在輥子和移動表面之間的接觸點周圍有彈性變形。此外，選定這些彈性可壓縮件的尺寸，以便當因輥子的共面的小缺陷致使所述重物體重量分布不均勻時，移動表面的所述彈性變形足以對此進行大幅度調整。
本發明的優點在于，這種n個輥子的懸掛裝置比US-A-4812100號美國專利文件所述的裝置簡單得多，同時從負載分配的觀點能保證將負載均勻分配到n個輥子上。
所述彈性可壓縮件當然可以是由彈性體制成的放置在形成移動表面的移動金屬帶之下的環狀物。然而，將會了解到本發明推薦的彈性可壓縮件完全是金屬制成的。根據本發明的最佳實施例，這些彈性可壓縮件實際上由一個帶有與移動表面平行的橢圓形長孔的金屬帶組成。將會了解到，這種解決方案的生產非常簡單，幾乎不增加成本，而且不需要保養并且具有優良的彈性變形特性。
根據本發明的裝置最好包括一個與旋轉軸同軸并且剛性很大的支撐圓柱體、一個由所述支撐圓柱體的第一端面支撐的一環狀連接凸緣和一個固定在所述支撐凸緣上的移動帶。而支撐圓柱體在靠近連接凸緣處具有若干與移動表面平行的橢圓形長孔。當這種結構應用于旋轉漏斗時，所述的支撐圓柱體形成如漏斗的圓柱狀立壁。還將會了解到，移動表面既可以固定在旋轉體上，也可以固定在支撐結構件上。
本發明的其它優點和特性將通過對本發明的一個最佳實施例；例如用作高爐的旋轉漏斗的詳述和附圖得知，其中
圖1是高爐(上部)的立體圖，它配備有安裝在本發明的懸掛裝置上的旋轉漏斗；圖2和圖3用于解釋本發明的基本問題；它們分別示出帶有三個支撐輥的裝置(圖2)和帶有四個支撐輥的裝置(圖3)的平面圖；圖4A和圖4B是帶有四個輥子的懸掛系統的線性展開圖；圖4B中的系統顯示圖4A中的系統加工與本發明相一致后的情況；圖5是圖1所示旋轉漏斗的本發明懸掛裝置的垂直平面剖面圖；圖6借助于兩個圖示意性解釋了根據本發明裝置的最佳實施例的移動表面的變形情況。
圖1示出高爐10的上部，它配備有用于中心供料的加料裝置12。加料裝置12包括用參考數字14標識的輔助漏斗。這是一個旋轉漏斗，它可圍繞著高爐10的中心線16旋轉，以避免位于輔助漏斗14以下的分批漏斗15出現非對稱供料。
輔助漏斗14安裝在上部結構件20依次支撐的平臺18上。上部結構件20放置在高爐10的爐墻22上。漏斗14通過四個安裝在平臺18上的輥子24懸掛在平臺18上。這些輥子24壓在環繞著漏斗14并與之緊密配合的環形移動帶26上。
從圖1還可以看出，漏斗14包括由圓柱狀立壁28組成的一上部部分和由圓錐狀立壁30組成的一下部部分。移動帶26固定在圓柱狀立壁28的下邊緣處，該邊緣略微朝底部突出，以便圓柱狀立壁28與圓錐狀立壁30之間的連接。這樣，當高爐10的加料裝置12的漏斗14承重時，其重量約幾百噸。此重量必須由支撐輥子24承擔，以便通過平臺18和上部結構件20將重力傳遞到高爐10的爐墻22上。
下面參照圖2、圖3和圖4A討論本發明的基本問題。從圖2中可以看到相互呈120°分布的三個分離的支撐輥子。這三個輥子的旋轉軸的交點落在軸線16上。很明顯，在這樣的布局中，當漏斗的重心落在軸線16上時，三個輥子241、242和243分別承擔漏斗14總重量的1/3。初看起來，可以期望在圖3的情況下，四個輥子241、242、243和244中的每一個輥子應當承擔漏斗總重量的1/4。然而，事實上并不是這種情況。這是因為表示輥子241、242、243和244可能與移動帶26接觸的四個接觸點P1、P2、P3和P4從不會嚴格地落在同一平面上。結果，移動表面只壓在三個輥子上。圖4A是圖3中裝置的線性展開圖；其中與移動表面接觸的輥子只是241、243和244。在圖3中，可以看到漏斗14的重心投影G落在半徑線(0，P4)上，且距O點有一距離“e”。而作用在輥子上的反作用力很容易通過如下計算得出R2＝0；R4＝(2e/D)× P；R1＝R3＝(P/2)×(1-e/D)式中D是移動環32的直徑。
由于比值e/D通常很小(換句話說，漏斗14的重心G從0點的徑向位移很小)，這意味著應選定四個輥子的尺寸，以使每個輥子可承受漏斗重量的50％。還很重要的是，應指出固定在具有垂直軸線的圓柱體28的下端面的移動帶26可以作為剛性無限大的梁的基底看待。換句話說，移動帶26實際上是不可變形的。
圖4B示出圖4A所示的按本發明進行改型了的帶有四個輥子的懸掛裝置。請注意，移動帶26已安裝在彈性可壓縮元件32上，從而使移動帶26的移動表面34在輥子24i和移動帶26之間的接觸點Pi周圍可有彈性變形。由移動帶26和彈性可壓縮元件32組成的整個系統應選定更特殊的尺寸，從而在輥子24i處移動表面34的局部彈性變形基本上足以能調整漏斗14的重量在四個輥子24上的不均等分布。作為這種預先安排的局部變形的結果，在輥子241和243處的移動表面34已彎曲，而在圖4A中此處的反作用力R1和R3均約為漏斗總重的50％。由于在輥子241和243處的局部變形，使立壁28略有凹陷。此時，輥子242與移動表面34接觸。與此同時，漏斗的重量已在四個輥子之中進行了顯著的重新分配。換句話說，元件32使移動金屬帶26具有足夠的彈性，從而通過局部變形校正了四個輥子24i共面上缺陷的影響，并由此使漏斗14的重量在四個輥子241上獲得了更好的分布。
圖6表示可壓縮帶元件32插入到移動帶26和剛性幾乎無限大的圓柱狀立壁28之間。可以看出，帶32的可壓縮性是簡單地通過在靠近移動帶26的圓柱狀立壁28上開有平行于移動表面34的橢圓形長孔40這一明智之舉獲得的。這些孔40以回轉對稱方式分布在立壁28上，且最好分為兩排，其中一排在另一排之上。請注意，上排橢圓形長孔40相對于下排橢圓形長孔有位移，此方式使上排孔覆蓋住下排兩相鄰孔之間的材料。下面將借助于圖6的A和B探討橢圓形長孔40的這種特殊安排的效果。
在圖6的A和B中，元件32由兩個疊加在一起的理想的梁34′和42′模擬。從變形的觀點來看，梁34′模擬移動表面34。梁42′模擬在上下兩排橢圓形長孔40之間的纖維帶42。梁34′通過兩彈性支撐件44壓在梁42′上。彈性支撐件為下排孔40之間的間隔區域(即，立壁材料)。這些間隔區域在上排孔40的正下方，它們可朝著這些橢圓形長孔的方向進行彈性變形。梁42′壓在剛性支撐件46上。后者為在下排孔40正下方的立壁28的材料。
圖6的A示出的兩個真實梁34′和42′是處于非變形狀態(反作用力R＝0)。圖6的B示出的是當一個大的局部負載Rmax垂直作用在梁34′上并與第一剛性支撐件46在一條線上時，兩真實梁34′和42′的變形情況。可以看出，在支撐件44之間，由于第一排孔40的存在，梁34′可自由變形。剛性支撐件46模擬在此孔之上的剛性幾乎無限大的立壁28；它實際上不受此變形的影響。此外，由于上排孔40的作用，彈性支撐件44在負荷R作用下彈性彎曲。總之，這兩種變形代表了移動表面在局部作用力R的接觸點Pi處的局部變形。應當注意，對于帶有橢圓形長孔的這種結構如使用有限元的數學模型已使描述這種情況成為可能，即在具體應用的情況下，當上述類型的漏斗由多于三個支撐輥支撐時，移動表面32的局部彈性變形可達到的數值非常之大，大得足以嚴重影響漏斗重量在輥子的分布。帶有橢圓形長孔結構的數學模型還可得出關于選定橢圓形長孔40尺寸的某些結論。考慮到與橢圓形長孔生產有關的實際條件，可概括做出的結論如下-孔的形狀帶有圓形端部的矩形；-孔的尺寸孔的長度最好是所對的中心角小于10°的圓弧的長度；孔的高度約為其長度的1/4；-孔的布置兩重疊排列孔；在同一排中相鄰兩孔相距間隔的長度約為孔長度的80％；第二排的孔與第一排兩孔的對稱平面相對稱。
對本技術熟悉的人將具備對每種應用情況下使這些參數最佳化或修改的能力，并借助于例如有限元法將上述的應用情況模型化。
下面將參照圖5描述所推薦設備的其它重要特征，該圖是圈在圖1中一個圓圈內的漏斗14的一個角部的剖面圖。從中可以看出一環形連接凸緣50被焊接到可變形元件32上。通過螺栓將移動帶26與連接凸緣50連接。它最好分為呈72°分布的5個環狀扇形塊。因此決不會出現兩個輥子壓在移動帶的同一扇形塊上，也不會出現兩個輥子同處于兩個扇形塊間的連接處的情況。這樣，分割成n+1塊的移動帶26的分割塊，可將輥子的反作用力“傳導”到移動表面34上，其結果造成有利的效果。在凸緣周邊的凹槽52也確保了移動帶各扇形塊容易地并適當地定位到凸緣50上。這些扇形塊事實上可被當作應定期更換的消耗件。移動帶26限定了一錐形移動表面34。形成此表面的錐形頂點位于移動表面之下且在轉動軸線16上。還應當注意的是，移動帶26最好是空心截面的。輥子24的移動表面凸起，以這種方式確保輥子24與錐形移動表面沿接觸圓周產生實際的點接觸。為確保可變形元件32獲得的力最佳化，接觸圓周應與圓柱體28橫截面中線在移動表面上的投影相吻合。
對本技術熟悉的人將很容易把本發明的內容應用于多于四個輥子。在圖1所示類型的裝置中，將最好使用彼此為90°角分離的四對輥子。在平臺18上，這些對輥子安裝在平臺18的四個剛性最大的地方，即平臺18和上結構件20之間連接的結點處。
以上參照旋轉漏斗描述了本發明的懸掛裝置。但是當使用多于三個支撐輥來減小單個輥子的承重問題時，它還可以用于其它繞軸線轉動的重物(如罐、旋轉輸送溜槽、旋轉平臺等)。
權利要求
1.用于懸掛圍繞一基本垂直轉動軸線(16)轉動的重物；特別是旋轉漏斗14的懸掛裝置，該裝置包括，在其一邊有一環形移動表面(34)的金屬移動帶(26)，在其另一邊至少有n個金屬輥子(24)，其中n是大于3的整數，這n個輥子(24)按這樣一種方式布置，即壓在所述的移動表面(34)上以支撐所述的旋轉體(14)圍繞所述基本垂直轉動的軸線(16)轉動，其特征是彈性可壓縮件(32)定位在金屬移動帶(26)之下，從而使移動表面在輥子(24)和移動表面(34)之間的接觸點(Pi)周圍有彈性變形，選定所述彈性可壓縮件(32)的尺寸，以便當因有n個輥子(24)的共面上存在的小缺陷致使所述重物體(14)在輥子(24)上的重量分布不均勻時，所述的彈性變形足以對此進行大幅度調整。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于所述可壓縮彈性件由帶有平行于移動表面(34)的橢圓形長孔(40)的金屬帶(32)組成。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于具有一個與旋轉軸同軸并且剛性很大的支撐圓柱體(28)，一個由所述支撐圓柱體(28)的第一端面支撐的一環狀連接凸緣(50)，一個固定在所述支撐凸緣(50)上的移動帶(26)，所述支撐圓柱體(28)在靠近連接凸緣(50)處具有與移動表面平行的橢圓形長孔(40)。
4.根據權利要求2或3所述的裝置，其特征在于平行于移動表面(34)至少有兩排橢圓形長孔(40)，其中第一排長孔相對于第二排長孔有位移。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于第二排長孔在第一排長孔之間的空間垂直下方。
6.根據權利要求2至5中任一權利要求所述的裝置，其特征在于橢圓形長孔(40)的長度使圓弧所對的中心角小于10°。
7.根據權利要求2至6中任一權利要求所述的裝置，其特征在于橢圓形長孔(40)的端部是圓弧形。
8.根據權利要求2至7中任一權利要求所述的裝置，其特征在于這些橢圓形長孔(40)圍繞轉動軸(16)以回轉對稱方式分布。
9.根據權利要求3至8中任一權利要求所述的裝置，其特征在于移動帶(26)具有空心截面。
10.根據權利要求3至9中任一權利要求所述的裝置，其特征在于移動帶(26)被分割成n+1個環狀的扇形塊。
11.根據權利要求3至10中任一權利要求所述的裝置，其特征在于移動帶(26)和輥子(24)之間的接觸圓周與所述支撐柱體的橫截面投影相對應。
12.根據權利要求1至11中任一權利要求所述的裝置，其特征在于移動表面(34)是一錐形表面，形成此表面的錐形頂點位于轉動軸上，并且輥子(24)具有凸出隆起的移動表面。
13.根據權利要求1至12中任一權利要求所述的裝置，其特征在于移動表面(34)與轉動物體(14)相連接，并且輥子(24)剛性固定在支撐平臺(18)上。
全文摘要
用于懸掛轉動物體例如旋轉漏斗的懸掛裝置，該裝置包括，在其一邊有一環形滾動表面(34)的金屬承重帶，在其另一邊至少有n個金屬輥子(24)，其中n是大于3的整數。這n個輥子(24)與所述滾動表面(34)相接觸。最好是由帶有平行于轉動表面(34)的橢圓形長孔(40)的金屬腹板組成的一彈性可壓縮件(32)定位在金屬承重帶下，從而使在輥子(24)和滾動表面(34)之間的接觸點(Pi)周圍的滾動表面彈性變形。選定所述彈性可壓縮件(32)的尺寸，以便當因有n個輥子(24)的表面上不規整致使所述旋轉漏斗(14)在n個輥子(24)上的重量分布不均勻時，滾動表面(34)的所述彈性變形足以對此進行大幅度調整。
文檔編號B65D88/00GK1149320SQ95193306
公開日1997年5月7日 申請日期1995年5月5日 優先權日1994年6月14日
發明者艾米爾·羅納第, 喬萬尼·西門第 申請人:保爾·沃特公司