浅议高炉用旋塞阀研磨工装的原理结构及设计

发布时间:2011-01-15  点击数:2188
    高炉冶炼系统的机械垂直探料设备中的旋塞阀,是通过关闭件(塞子)绕塞体中心线旋转来开启和关闭的一种调节阀,由于其具有结构简单、开闭迅速(塞子旋转四分之一圈就能完成开闭动作)、操作方便、流体阻力小等特点,现今仍在高炉上被广泛使用。旋塞阀的塞子和塞体的密合面是一个配合很好的圆锥体,锥度为1:6,密封性能完全取决于塞子和塞体之间吻合度的好坏。为使其密封面达到较好的密合效果,在制造时需对塞子和塞体进行研磨。但此密封阀尺寸较大,塞子直径尺寸达到φ500,若手工研磨,不但劳动强度大,且生产效率低下、密合质量不理想,为此设计一台此大型旋塞阀研磨用的专门研具来解决这一问题。
一、设计原理
    对于互研的塞体和塞子,要想使它们之间的研磨剂产生切削、刮擦和挤压作用,达到研磨效果,需使互研的塞体和塞子之间产生相对的旋转运动,并在研磨面之间施加一定的压力,来提高塞体和塞子的相互挤压并产生研磨切削的效果。
二、结构特点
    该大型旋塞阀研磨用专用研具的机构示意图如图1 所示。
    减速电机为塞子的旋转提供动力,使其绕塞体中心线旋转;塞体由夹爪固定在基架上。电机动作时,通过连接轴,将动力传给塞子,在塞体与塞子之间便产生相互的旋转运动,从而使研磨剂在塞体与塞子之间进行研磨切削。为提高研磨效率,须在塞体和塞子之间施加相互挤压力,考虑到压力空气在工厂较易获得,且不需要专门的动力系统,所以采用气缸来提供源动力。在气缸的作用下,活塞杆带动杠杆动作,杠杆的左端铰接在横梁筋板上,杠杆的右端作用在球形垫圈上,球形垫圈压在推力轴承上,而推力轴承又压在接轴上(接轴上端为矩形花键,可与接轴产生相互的上下运动),将气缸的动力传递给塞子,塞子压在塞体上,从而使塞体和塞子之间产生相互挤压力。

    为便于检查研磨效果和工件的安装及拆卸,将电机旋转组件和气缸挤压组件均安装在横梁上,横梁可升降和旋转,且在工作位置可实现夹紧。其中升降运动是通过人工转动手轮,带动一对丝杠丝母副来实现,丝母固定在底座的立柱上,静止不动,而丝杠带动横梁实现升降动作。横梁内孔与立柱的配合面为间隙配合,可形成相互的旋转动作,这一过程需人工完成。另外为实现对横梁进行夹紧和松开,可通过旋转夹紧手轮,由一对丝杠丝母副带动夹紧块,对立柱进行压紧或松开,而立柱固定不动,从而使横梁能够实现夹紧和松开。为防止接轴在横梁升降过程中下滑,设计了弹簧卡圈进行限位。球面垫圈起到均衡塞子圆周挤压力的作用。
三、气缸控制系统图设计
    为提高研磨生产效率,需增加研磨压力,但当压力超过3 kgf/cm2 时,生产率反而呈下降趋势。因此在粗研磨时应选取较大的压力,而在精研磨时应选取较小的压力。这样不但提高了生产效率,同时还保证了工件表面的研磨性要求。为此设计了如图2 所示的气缸压力控制回路,来实现压力在粗研磨和精研磨时压力的变化要求。此压力设计回路简单,但能满足半自动研磨的要求。当气缸需要动作时,通过手工打开截至阀,使压力空气进入气缸左腔,从而推动活塞杆带动图1 中的杠杆工作。
    为控制气缸的工作气压,在回路中接入了溢流阀控制回路压力,通过调节溢流阀的弹簧的弹力大小,实现控制回路空气压力的大小,进而控制粗研磨和精研磨所需的研磨压力。
    为便于直观地掌握回路的调定压力,接入了压力表,来显示回路的压力值。
    另外,为使气缸在研磨停止后快速卸荷,在回路中接入了手动二位二通换向阀。当气缸工作时,此阀的右腔作用,使之处于关断状态;当气缸需要卸载时,在人工作用下,截至阀关断,二位二通阀的左腔作用,使气缸左腔的压力空气快速排出。气缸左右腔均处在大气压环境中,实现快速卸荷。

四、结论
    此研磨工装,结构简单,工作可靠。通过气缸的作用提供研磨压紧力,并通过气缸控制回路中的溢流阀的调定压力,获得粗、精研磨所需的不同研磨压力,具有较高的生产效率。另外,整个研磨动力系统可以通过手工作用绕立柱旋转,便于工件的拆卸和检查。此外,通过更换连接轴和改变接口尺寸,可加工一系列大直径的锥面密封阀、球面密封阀,具有较好的通用性和实用性。