CN110564904A - 一种自动补偿式活塞结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动补偿式活塞结构，包括胀圈压板、前胀圈、后胀圈、衬套、活塞基座、紧固螺栓、泥缸筒形成的注射针管结构；前胀圈与后胀圈分别设置切口，错开一定角度安装在衬套上，紧固螺栓把胀圈压板、衬套和活塞基座固定在一起，并在泥缸筒内做往复运动，两个胀圈外圆柱面与泥缸筒内表面紧密贴紧；前胀圈设置斜面一，后胀圈设置斜面二，斜面一与斜面二配合；衬套设置斜面三，后胀圈设置斜面四，斜面三与斜面四配合。本发明避免了漏泥，解决了打泥活塞向后移动时带回大量炮泥划伤动力油缸活塞杆的难题。

Description

一种自动补偿式活塞结构

技术领域

本发明属于炼铁高炉设备领域，尤其涉及一种自动补偿式活塞结构。

背景技术

目前，公知的液压泥炮打泥活塞构造是由单个铜环镶嵌在衬套上，打泥活塞外径与液压泥炮泥缸筒内径配合间隙为0.1mm，打泥活塞在液压泥炮泥缸筒中做往复运动，液压泥炮泥缸筒长期在高温区工作，并经常打水冷却，冷热交替液压泥炮泥缸筒会产生微小变形，有时发生接触性摩擦现象。在长期磨损下，造成打泥活塞与液压泥炮泥缸筒内壁间隙增大，随着间隙的不断增大，形成液压泥炮漏泥，当液压泥炮堵铁口时，炮泥从打泥活塞外径与液压泥炮泥缸筒内径缝隙中漏出。漏泥量不断增多，当打泥活塞外径与液压泥炮泥缸筒内径配合间隙大于1.5mm时，漏泥量加剧增多，造成铁口打泥量变少，铁口深度变浅，甚至堵不上铁口，严重影响高炉正常生产。

另外，液压泥炮打泥活塞在往复运动过程中，由于要克服打泥活塞和液压泥炮动力油缸活塞杆的自身重力，承受侧压力。下部打泥活塞和液压泥炮泥缸筒形成接触摩擦，加剧打泥活塞下部磨损，打泥活塞上部间隙增大漏泥。造成铁口打泥量变少，长期浅铁口作业，炉缸中的渣铁侵蚀铁口区域的冷却壁，容易造成铁口烧穿重大事故。

另外，液压泥炮打泥活塞在泥缸中做往返运动，打泥活塞圆周整个磨损，有时打泥活塞也有卡死现象。此情况一旦发生，高温铁水继续向外流淌，烧毁整体液压泥炮以及周围设备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种自动补偿式活塞结构，以解决现有技术中液压泥炮漏泥，造成铁口打泥量减少，甚至堵不上铁口难题。

本发明是这样实现的：

一种自动补偿式活塞结构，包括胀圈压板、前胀圈、后胀圈、衬套、活塞基座、紧固螺栓、泥缸筒形成的注射针管结构；前胀圈与后胀圈分别设置切口，错开一定角度安装在衬套上，紧固螺栓把胀圈压板、衬套和活塞基座固定在一起，并在泥缸筒内做往复运动，两个胀圈外圆柱面与泥缸筒内表面紧密贴紧；前胀圈设置斜面一，后胀圈设置斜面二，斜面一与斜面二配合；衬套设置斜面三，后胀圈设置斜面四，斜面三与斜面四配合。

斜面一、斜面二的斜面夹角均为150°、斜面三、斜面四的斜面夹角均为 120°，当胀圈外圆柱面磨损后，液压泥炮堵铁口时，两个胀圈受炮泥介质压力产生的推力作用迅速胀开，自动补偿胀圈外圆柱面磨损后与泥缸筒产生的间隙。

所述切口宽度为1.5mm，相互错开180°安装在衬套上。

前胀圈及后胀圈均采用Cu-Ni-Mg-Al-Si合金制造。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

1、两个胀圈均采用Cu-Ni-Mg-Al-Si合金新材料，黄铜有较强的耐磨性能，自润滑特性优于任何金属，最大的优点是不拉伤泥缸筒内表面，显著提高产品的表面质量，加工工艺简便，表面能加工成镜面；Ni具有良好的耐腐蚀性能，焊接性能和加工性能的特点，耐高温性能也很好；Mg是最轻的结构金属材料之一，镁合金具有重量轻、强度高、减振性好、热疲劳性能好、不易老化，又有良好的导热性；Al的重量轻和耐腐蚀，铝是热的良导体，同时散热性能好； Si用来提高合金的强度；合金加工后进行热处理。

2、在设计中对打泥活塞进行了创新，采用双涨圈式活塞结构，前胀圈倒角 150°、后胀圈倒角120°，当胀圈外圆柱面磨损后，液压泥炮堵铁口时，两个胀圈在炮泥压力产生的推力作用下，由于前胀圈摩擦角大于后胀圈摩擦角，所以前胀圈迅速胀开封住炮泥，紧接着后胀圈胀开，起辅助密封和导向作用，自动补偿两个胀圈外圆柱面磨损后与泥缸筒内壁产生的间隙。

3、避免了漏泥，解决了打泥活塞向后移动时带回大量炮泥划伤动力油缸活塞杆的难题。

4、该结构在高温(300℃以上)、高压及高应力状态下工作，热膨胀系数低，尺寸稳定性好，不易产生变形。

5、采用双涨圈式活塞结构，具有自动补偿磨损功能，使用寿命比原来延长 1.5倍，活塞体更换成本由4.2万元/套，降至2800元/套，降低成本80％以上。

6、前胀圈与后胀圈的两个切口安装角度为180°，两个胀圈的切口互为遮挡，密封性能优良，解决了打泥活塞漏泥的难题，同时推力由4500kN提高至 6000kN。

7、该结构实现往复运动过程中能径向胀开和收缩，避免与液压泥炮泥缸筒内圆柱表面发生接触性摩擦，解决了“卡死”难题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的设备结构装配示意图；

图2为活塞结构的放大图；

图3为前胀圈的零件图；

图4为后胀圈的零件图；

图5为为打泥活塞工作时受力图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种自动补偿式活塞结构，包括胀圈压板1、前胀圈2、后胀圈3、衬套4、活塞基座5、紧固螺栓6、泥缸筒7形成的注射针管结构。前胀圈2与后胀圈3分别设置1.5mm切口8，错开180°安装在衬套4上，切口的宽度不仅仅局限于1.5mm,可根据实际情况进行调整，如1.2-1.6mm；错开的角度也不局限于180°，可在120°-180°之间选定；紧固螺栓6把胀圈压板1、衬套4和活塞基座5固定在一起，并在泥缸筒7内做往复运动，两个胀圈外圆柱面与泥缸筒7内表面紧密贴紧。前胀圈2倒角(即斜面一21之间的夹角或斜面二21之间的夹角)150°、后胀圈3倒角(即斜面四32之间的夹角或斜面三 41之间的夹角)120°，当胀圈外圆柱面磨损后，液压泥炮堵铁口时，两个胀圈在炮泥压力产生的推力作用下，由于前胀圈摩擦角大于后胀圈摩擦角，所以前胀圈迅速胀开封住炮泥，紧接着后胀圈胀开，起辅助密封和导向作用，自动补偿两个胀圈外圆柱面磨损后与泥缸筒内壁产生的间隙。

胀圈材质采用Cu-Ni-Mg-Al-Si合金制造,加工后进行热处理,具有自润滑特性，耐腐蚀性能，散热性能好,相对运动顺滑，消除了由于泥缸受热变形引起“卡死”现象，使用寿命提高了1.5倍以上。该结构能避免液压泥炮漏泥，而造成铁口打泥量减少，甚至堵不上铁口恶性事故。

在使用时，胀圈式打泥活塞整体安装在动力油缸活塞杆上，通过液压泥炮动力油缸活塞杆的伸缩在泥缸筒7内做往复运动，把炮泥注射进高炉出铁口内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种自动补偿式活塞结构，其特征在于：包括胀圈压板、前胀圈、后胀圈、衬套、活塞基座、紧固螺栓、泥缸筒形成的注射针管结构；前胀圈与后胀圈分别设置切口，错开一定角度安装在衬套上，紧固螺栓把胀圈压板、衬套和活塞基座固定在一起，并在泥缸筒内做往复运动，两个胀圈外圆柱面与泥缸筒内表面紧密贴紧；前胀圈设置斜面一，后胀圈设置斜面二，斜面一与斜面二配合；衬套设置斜面三，后胀圈设置斜面四，斜面三与斜面四配合；

斜面一、斜面二的斜面夹角均为150°、斜面三、斜面四的斜面夹角均为120°，当胀圈外圆柱面磨损后，液压泥炮堵铁口时，两个胀圈受炮泥介质压力产生的推力作用迅速胀开，由于前胀圈摩擦角大于后胀圈摩擦角，所以前胀圈迅速胀开封住炮泥，紧接着后胀圈胀开，起辅助密封和导向作用，自动补偿两个胀圈外圆柱面磨损后与泥缸筒内壁产生的间隙；

前胀圈及后胀圈均采用Cu-Ni-Mg-Al-Si合金制造。

2.根据权利要求1所述的自动补偿式活塞结构，其特征在于：所述切口宽度为1.5mm，相互错开180°安装在衬套上。