用于旋转体悬挂的装置

本发明涉及用于悬挂围绕一基本垂直轴转动的重物，例如旋转漏斗的悬 挂装置。本发明尤其涉及这类装置，即在其一边有一形成一环形移动表面的 金属移动带，在其另一边至少有n个辊子，其中n是大于3的整数，这n个 辊子按这样一种方式布置，即压在所述的移动表面上以支撑所述的旋转体。

这类装置可以从例如US-A-4812100号美国专利文件中得知，在该 文件中将悬挂装置连同竖炉的旋转漏斗一起进行了描述。这样当一个旋转漏 斗装料后其重量有几百吨。如果将三个支撑辊以彼此间成120°夹角分离布 置，那么应选定每个支撑辊的尺寸使每个辊至少承担漏斗重量的1/3。当然， 十分重要的是要将辊子的尺寸做得尽可能地小。因此，就产生了制作多于三 个辊子的想法。然而，这种想法在实际实施时却有一定的问题。实际上，如 果漏斗由彼此成90°夹角分离布置的四个辊子支撑，那么已意识到选定的 每个辊子不是能够承担漏斗重量的25％，而是每个辊子必须至少承担漏斗 重量的50％。产生这种矛盾现象的原因是，四个辊子实际上决不可能严格 地对准在同一平面上。

在上述文件中，将漏斗重量分配在多于三个辊子上的问题是通过提供安 装在一特制悬挂装置上的四对辊子解决的。每对辊子实际上由一可绕一径向 轴线转动的轴带动，并且使用安装在弹簧上的浮动轴承将每个辊子安装在它 的轴上。

本发明的基本问题是推荐一种上述类型的装置，该装置比US-A- 4812100号美国专利文件所述装置结构简单得多，并且仍然适用于大幅度调 整所述重物体的重量在多于三个辊子上的不平均分布。

根据本发明，这个问题是通过一个可压缩弹性件解决的，该弹性件定位 于移动带后面，从而使移动表面在辊子和移动表面之间的接触点周围有弹性 变形。此外，选定这些弹性可压缩件的尺寸，以便当因辊子的共面的小缺陷 致使所述重物体重量分布不均匀时，移动表面的所述弹性变形足以对此进行 大幅度调整。

本发明的优点在于，这种n个辊子的悬挂装置比US-A-4812100号 美国专利文件所述的装置简单得多，同时从负载分配的观点能保证将负载均 匀分配到n个辊子上。

所述弹性可压缩件当然可以是由弹性体制成的放置在形成移动表面的 移动金属带之下的环状物。然而，将会了解到本发明推荐的弹性可压缩件完 全是金属制成的。根据本发明的最佳实施例，这些弹性可压缩件实际上由一 个带有与移动表面平行的椭圆形长孔的金属带组成。将会了解到，这种解决 方案的生产非常简单，几乎不增加成本，而且不需要保养并且具有优良的弹 性变形特性。

根据本发明的装置最好包括一个与旋转轴同轴并且刚性很大的支撑圆 柱体、一个由所述支撑圆柱体的第一端面支撑的一环状连接凸缘和一个固定 在所述支撑凸缘上的移动带。而支撑圆柱体在靠近连接凸缘处具有若干与移 动表面平行的椭圆形长孔。当这种结构应用于旋转漏斗时，所述的支撑圆柱 体形成如漏斗的圆柱状立壁。还将会了解到，移动表面既可以固定在旋转体 上，也可以固定在支撑结构件上。

本发明的其它优点和特性将通过对本发明的一个最佳实施例；例如用作 高炉的旋转漏斗的详述和附图得知，其中：

图1是高炉(上部)的立体图，它配备有安装在本发明的悬挂装置上的旋 转漏斗；

图2和图3用于解释本发明的基本问题；它们分别示出带有三个支撑辊 的装置(图2)和带有四个支撑辊的装置(图3)的平面图；

图4A和图4B是带有四个辊子的悬挂系统的线性展开图；图4B中的系 统显示图4A中的系统加工与本发明相一致后的情况；

图5是图1所示旋转漏斗的本发明悬挂装置的垂直平面剖面图；

图6借助于两个图示意性解释了根据本发明装置的最佳实施例的移动表 面的变形情况。

图1示出高炉10的上部，它配备有用于中心供料的加料装置12。加料 装置12包括用参考数字14标识的辅助漏斗。这是一个旋转漏斗，它可围绕 着高炉10的中心线16旋转，以避免位于辅助漏斗14以下的分批漏斗15出 现非对称供料。

辅助漏斗14安装在上部结构件20依次支撑的平台18上。上部结构件 20放置在高炉10的炉墙22上。漏斗14通过四个安装在平台18上的辊子24 悬挂在平台18上。这些辊子24压在环绕着漏斗14并与之紧密配合的环形移 动带26上。

从图1还可以看出，漏斗14包括由圆柱状立壁28组成的一上部部分和 由圆锥状立壁30组成的一下部部分。移动带26固定在圆柱状立壁28的下边 缘处，该边缘略微朝底部突出，以便圆柱状立壁28与圆锥状立壁30之间的 连接。这样，当高炉10的加料装置12的漏斗14承重时，其重量约几百吨。 此重量必须由支撑辊子24承担，以便通过平台18和上部结构件20将重力传 递到高炉10的炉墙22上。

下面参照图2、图3和图4A讨论本发明的基本问题。从图2中可以看 到相互呈120°分布的三个分离的支撑辊子。这三个辊子的旋转轴的交点落 在轴线16上。很明显，在这样的布局中，当漏斗的重心落在轴线16上时， 三个辊子241、242和243分别承担漏斗14总重量的1/3。初看起来，可以期 望在图3的情况下，四个辊子241、242、243和244中的每一个辊子应当承 担漏斗总重量的1/4。然而，事实上并不是这种情况。这是因为表示辊子241、 242、243和244可能与移动带26接触的四个接触点P1、P2、P3和P4从不 会严格地落在同一平面上。结果，移动表面只压在三个辊子上。图4A是图3 中装置的线性展开图；其中与移动表面接触的辊子只是241、243和244。在 图3中，可以看到漏斗14的重心投影G落在半径线(0,P4)上，且距O点有一 距离“e”。而作用在辊子上的反作用力很容易通过如下计算得出：

R2=0；R4=(2e/D)×P；R1=R3=(P/2)×(1-e/D)

式中：D是移动环32的直径。

由于比值e/D通常很小(换句话说，漏斗14的重心G从0点的径向位移 很小)，这意味着应选定四个辊子的尺寸，以使每个辊子可承受漏斗重量的50 ％。还很重要的是，应指出固定在具有垂直轴线的圆柱体28的下端面的移动 带26可以作为刚性无限大的梁的基底看待。换句话说，移动带26实际上是 不可变形的。

图4B示出图4A所示的按本发明进行改型了的带有四个辊子的悬挂装 置。请注意，移动带26已安装在弹性可压缩元件32上，从而使移动带26 的移动表面34在辊子24i和移动带26之间的接触点Pi周围可有弹性变形。 由移动带26和弹性可压缩元件32组成的整个系统应选定更特殊的尺寸，从 而在辊子24i处移动表面34的局部弹性变形基本上足以能调整漏斗14的重 量在四个辊子24上的不均等分布。作为这种预先安排的局部变形的结果， 在辊子241和243处的移动表面34已弯曲，而在图4A中此处的反作用力R1 和R3均约为漏斗总重的50％。由于在辊子241和243处的局部变形，使立壁 28略有凹陷。此时，辊子242与移动表面34接触。与此同时，漏斗的重量 已在四个辊子之中进行了显著的重新分配。换句话说，元件32使移动金属 带26具有足够的弹性，从而通过局部变形校正了四个辊子24i共面上缺陷的 影响，并由此使漏斗14的重量在四个辊子24i上获得了更好的分布。

图6表示可压缩带元件32插入到移动带26和刚性几乎无限大的圆柱状 立壁28之间。可以看出，带32的可压缩性是简单地通过在靠近移动带26 的圆柱状立壁28上开有平行于移动表面34的椭圆形长孔40这一明智之举 获得的。这些孔40以回转对称方式分布在立壁28上，且最好分为两排，其 中一排在另一排之上。请注意，上排椭圆形长孔40相对于下排椭圆形长孔 有位移，此方式使上排孔覆盖住下排两相邻孔之间的材料。下面将借助于图 6的A和B探讨椭圆形长孔40的这种特殊安排的效果。

在图6的A和B中，元件32由两个叠加在一起的理想的梁34＇和42＇模 拟。从变形的观点来看，梁34＇模拟移动表面34。梁42＇模拟在上下两排椭圆 形长孔40之间的纤维带。梁34＇通过两弹性支撑件44压在梁42＇上。弹性支 撑件为下排孔40之间的间隔区域(即，立壁材料)。这些间隔区域在上排孔40 的正下方，它们可朝着这些椭圆形长孔的方向进行弹性变形。梁42＇压在刚性 支撑件46上。后者为在下排孔40正下方的立壁28的材料。

图6的A示出的两个真实梁34＇和42＇是处于非变形状态(反作用力R= 0)。图6的B示出的是当一个大的局部负载Rmax垂直作用在梁34＇上并与第 一刚性支撑件46在一条线上时，两真实梁34＇和42＇的变形情况。可以看出， 在支撑件44之间，由于第一排孔40的存在，梁34＇可自由变形。刚性支撑件 46模拟在此孔之上的刚性几乎无限大的立壁28；它实际上不受此变形的影 响。此外，由于上排孔40的作用，弹性支撑件44在负荷R作用下弹性弯曲。 总之，这两种变形代表了移动表面在局部作用力R的接触点Pi处的局部变 形。应当注意，对于带有椭圆形长孔的这种结构如使用有限元的数学模型已 使描述这种情况成为可能，即在具体应用的情况下，当上述类型的漏斗由多 于三个支撑辊支撑时，移动表面32的局部弹性变形可达到的数值非常之大， 大得足以严重影响漏斗重量在辊子的分布。带有椭圆形长孔结构的数学模型 还可得出关于选定椭圆形长孔40尺寸的某些结论。考虑到与椭圆形长孔生产 有关的实际条件，可概括做出的结论如下：

-孔的形状：带有圆形端部的矩形；

-孔的尺寸：孔的长度最好是所对的中心角小于10°的圆弧的长度； 孔的高度约为其长度的1/4；

-孔的布置：两重叠排列孔；在同一排中相邻两孔相距间隔的长度约为 孔长度的80％；第二排的孔与第一排两孔的对称平面相对称。

对本技术熟悉的人将具备对每种应用情况下使这些参数最佳化或修改 的能力，并借助于例如有限元法将上述的应用情况模型化。

下面将参照图5描述所推荐设备的其它重要特征，该图是圈在图1中一 个圆圈内的漏斗14的一个角部的剖面图。从中可以看出一环形连接凸缘50 被焊接到可变形元件32上。通过螺栓将移动带26与连接凸缘50连接。它最 好分为呈72°分布的5个环状扇形块。因此决不会出现两个辊子压在移动带 的同一扇形块上，也不会出现两个辊子同处于两个扇形块间的连接处的情 况。这样，分割成n+1块的移动带26的分割块，可将辊子的反作用力“传 导”到移动表面34上，其结果造成有利的效果。在凸缘周边的凹槽52也确 保了移动带各扇形块容易地并适当地定位到凸缘50上。这些扇形块事实上可 被当作应定期更换的消耗件。移动带26限定了一锥形移动表面34。形成此 表面的锥形顶点位于移动表面之下且在转动轴线16上。还应当注意的是，移 动带26最好是空心截面的。辊子24的移动表面凸起，以这种方式确保辊子 24与锥形移动表面沿接触圆周产生实际的点接触。为确保可变形元件32获 得的力最佳化，接触圆周应与圆柱体28横截面中线在移动表面上的投影相吻 合。

对本技术熟悉的人将很容易把本发明的内容应用于多于四个辊子。在图 1所示类型的装置中，将最好使用彼此为90°角分离的四对辊子。在平台18 上，这些对辊子安装在平台18的四个刚性最大的地方，即平台18和上结构 件20之间连接的结点处。

以上参照旋转漏斗描述了本发明的悬挂装置。但是当使用多于三个支撑 辊来减小单个辊子的承重问题时，它还可以用于其它绕轴线转动的重物(如 罐、旋转输送溜槽、旋转平台等)。