一种用于回转窑的充电装置及回转窑
阅读：643发布：2024-01-14
专利汇可以提供一种用于回转窑的充电装置及回转窑专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用于 回转窑 的充电装置及回转窑，该装置包括安装在回转窑窑皮外表面上的受电弓、充电模 块 、受电模块和可充电 电池 、以及用于提供 电能 的供电 导轨 。当受电弓随着回转窑旋转到供电导轨的入口端时，受电弓 接触 到供电导轨，利用供电导轨的电源给受电模块供电，同时通过充电模块给可充电电池充电、并且所充的电量可以确保窑体转动一圈的过程中受电模块工作所消耗的电量；当受电弓随着回转窑旋转到供电导轨的出口端时，受电弓与供电导轨分离，此时受电模块的工作电源自动切换到可充电电池，从而实现了受电模块通过受电弓接触供电导轨给其供电，受电弓与供电导轨相分离时，通过可充电电池为其供电，进而解决了电池需要经常更换的问题。，下面是一种用于回转窑的充电装置及回转窑专利的具体信息内容。
1.一种用于回转窑的充电装置，其特征在于，包括安装在回转窑窑皮(1)上的受电弓(3)、充电模块(25)、受电模块(22)和可充电电池(24)、以及用于提供电能的供电导轨(4)，其中：
所述受电弓(3)的供电端与所述充电模块(25)的输入端电连接、受电端用于与所述供电导轨(4)接触取电，所述充电模块(25)的输出端分别与所述受电模块(22)和所述可充电电池(24)电连接，所述可充电电池(24)还与所述受电模块(22)电连接；
与所述受电弓(3)相对应的，所述供电导轨(4)设置在所述回转窑窑皮(1)的周围，所述供电导轨(4)的横截面形状为与所述回转窑窑皮(1)横截面形状相匹配的弧形结构。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述受电弓(3)包括接触块(31)、弹力元件(32)、电缆(33)和保护套管(34)，其中：
所述电缆(33)的一端与所述接触块(31)电连接、另一端与所述充电模块(25)的输入端电连接；
所述电缆(33)上套设有所述弹力元件(32)和所述保护套管(34)，所述弹力元件(32)的一端与所述接触块(31)相接触、另一端与所述保护套管(34)相接触；
所述电缆(33)的长度大于所述弹力元件(32)的最大伸展长度与所述保护套管(34)的长度之和。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述供电导轨(4)包括用于与所述受电弓(3)相接触的供电接触面(42)，所述供电接触面(42)位于所述供电导轨(4)中远离所述回转窑窑皮(1)的表面。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在沿回转窑窑皮(1)的轴向方向上，所述接触块(31)的宽度大于所述供电导轨(4)上的供电接触面(42)的宽度，其中：
所述供电接触面(42)位于所述接触块(31)的中心位置，所述接触块(31)相对所述供电接触面(42)两侧加宽的宽度值均大于或等于所述回转窑窑皮(1)串窑和热膨胀对应的最大位移量之和。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述供电导轨(4)的入口端为圆弧曲率逐渐变化的偏心结构。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述供电导轨(4)采用电源供电，其中：
所述电源上设有电源开关，所述供电导轨上设有用于探测所述受电弓位置的传感装置，所述传感装置与所述电源开关电连接。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述供电导轨(4)上的供电接触面(42)的长度满足下述公式：
其中，I1为所述充电模块的充电电流，I2为所述受电模块的工作电流，L2为所述供电导轨上的供电接触面与回转窑窑皮表面之间的径向间距，D为所述回转窑的直径。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述受电模块(22)中设有休眠状态控制电路。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述供电导轨(4)通过导轨支撑杆(5)安装在地面上。
10.一种回转窑，其特征在于，所述回转窑包括权利要求1至9任一项所述的充电装置。
一种用于回转窑的充电装置及回转窑
技术领域
[0001] 本发明涉及回转窑技术领域，尤其涉及一种用于回转窑的充电装置及回转窑。
背景技术
[0003] 在回转窑运转过程中，为实现工艺状态监控，在回转窑的外表面上，通常设置有无线测温装置、测压装置等检测装置，上述检测装置跟随回转窑窑体一起旋转，以实时检测回转窑内温度、压强等工艺参数。通常，采用电池供电的方式为上述检测装置中的仪表、传感器等受电模块提供电能。图1是设置在回转窑上的无线温度检测装置的基本结构示意图，该无线温度检测装置包括热电偶21、与热电偶21电连接的仪表22、与仪表22电连接的天线23，以及与仪表22电连接的电池24。在无线温度检测装置工作过程中，热电偶21用于检测回转窑窑皮1的外表面和内表面的温度，然后将检测得到的温度信号传输给隔热仪表箱2中的仪表23，仪表23利用天线23通过无线通信方式把该温度信号发送出去。
[0004] 由于天线收发无线信号会消耗较多电能，而且仪表工作也要消耗电能，所以回转窑工作一段时间后就需要更换检测装置的电池。进一步的，由于电池的容量有限，回转窑附近温度比较高，在高温环境下，电池容量一般会减少20％以上，所以更换检测装置电池的频率会更为频繁，然而，目前更换电池需要回转窑停止转动才能实施，但频繁停窑会影响到生产进程，而不停窑又会造成到电池更换不及时，影响到对回转窑工作过程中的工艺监控。
发明内容
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：
[0007] 第一方面，本发明实施例提供了一种用于回转窑的充电装置，包括安装在回转窑窑皮外表面上的受电弓、充电模块、受电模块和可充电电池、以及用于提供电能的供电导轨，其中：
[0008] 所述受电弓的供电端与所述充电模块的输入端电连接、受电弓的受电端用于与所述供电导轨接触取电，所述充电模块的输出端分别与所述受电模块和所述可充电电池电连接，所述可充电电池还与所述受电模块电连接；
[0009] 与所述受电弓相对应的，所述供电导轨设置在所述回转窑窑皮的周围，所述供电导轨的横截面形状为与所述回转窑窑皮横截面形状相匹配的弧形结构。
[0011] 所述电缆的一端与所述接触块电连接、另一端与所述充电模块的输入端电连接；
[0012] 所述电缆上套设有所述弹力元件和所述保护套管，所述弹力元件的一端与所述接触块相接触、另一端与所述保护套管相接触；
[0013] 所述电缆的长度大于所述弹力元件的最大伸展长度与所述保护套管的长度之和。
[0014] 进一步，所述供电导轨包括用于与所述受电弓相接触的供电接触面，所述供电接触面位于所述供电导轨中远离所述回转窑窑皮的表面，所述供电接触面与所述受电弓的接触块接触时，所述供电接触面位于所述接触块的中心位置，所述供电导轨上除所述供电接触面之外的外表面为绝缘面。
[0015] 进一步，在沿回转窑窑皮的轴向方向上，所述接触块的宽度大于所述供电导轨上的供电接触面的宽度，其中：
[0016] 所述供电接触面位于所述接触块的中心位置，所述接触块相对所述供电接触面两侧加宽的宽度值均大于或等于所述回转窑窑皮串窑和热膨胀对应的最大位移量之和。
[0017] 进一步，所述供电导轨的横截面形状为与所述回转窑窑皮横截面形状相匹配的弧形结构，所述供电导轨的入口端为圆弧曲率逐渐变化的偏心结构。
[0018] 进一步，所述供电导轨采用电源供电，其中：
[0020] 进一步，所述供电导轨上的供电接触面的长度满足下述公式：
[0021]
[0022] 其中，I1为所述充电模块的充电电流，I2为所述受电模块的工作电流，L2为所述供电导轨上的供电接触面与回转窑窑皮表面之间的径向间距，D为所述回转窑的直径。
[0023] 进一步，所述受电模块中设有休眠状态控制电路。
[0024] 进一步，所述供电导轨通过导轨支撑杆安装在地面上。
[0025] 第二方面，本发明实施例提供了一种回转窑，该回转窑包括本发明实施例的第一方面中的任一方面所述的充电装置。
[0026] 由以上技术方案可见，本发明实施例提供的一种用于回转窑的充电装置及回转窑，当安装在回转窑窑皮表面上的受电弓随着回转窑旋转到供电导轨的入口端时，受电弓接触到供电导轨，利用供电导轨的电源给受电模块供电以及给可充电电池充电；当受电弓随着回转窑旋转到供电导轨的出口端时，受电弓与供电导轨分离，此时受电模块的工作电源自动切换到可充电电池，如此循环工作，从而实现了受电模块通过受电弓接触供电导轨给其供电，受电弓与供电导轨相分离时，通过可充电电池为受电模块供电。本发明实施例提供充电装置，回转窑窑体每转一圈，可充电电池可以充电一段时间，并且所充的电量可以确保窑体转动一圈的过程中受电模块工作所消耗的电量，从而解决了窑体上的检测装置中的电池需要经常更换的问题。
[0029] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030] 图1为现有技术中设在回转窑上的无线温度检测装置的基本结构示意图；
[0031] 图2为本发明实施例提供的一种用于回转窑的充电装置的结构示意图；
[0032] 图3为本发明实施例提供的充电装置的充电结构示意图；
[0033] 图4为本发明实施例提供的受电弓和供电导轨的结构示意图。
具体实施方式
[0034] 这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0035] 为解决现有技术中的更换回转窑上检测装置的电池的频率高，影响生产进程的问题，本发明实施例提供了一种新型的充电装置，利用该充电装置，回转窑窑体每转动一圈，可充电电池的都可以充电一段时间，并且在给电池充电时间段内还给回转窑上的受电模块供电；当充电电池处于未充电状态时，受电模块自动切换到由充电电池供电，从而避免了现有技术中检测装置的电池需要频繁更换的问题。
[0036] 图2为本发明实施例提供的一种用于回转窑的充电装置的结构示意图。如图2所示，该装置包括安装在回转窑窑皮1外表面上的受电弓3、充电模块25、受电模块22和可充电电池24、以及用于提供电能的供电导轨4。
[0037] 其中，充电模块25、受电模块22和可充电电池24可以设置在隔热箱3中，隔热箱3通过支撑杆安装在回转窑窑皮1上。受电弓3的供电端与充电模块25的输入端电连接、受电端用于与供电导轨4接触取电，充电模块25的输出端分别与受电模块22和可充电电池24电连接，可充电电池24还与受电模块电连接。与受电弓3相对应的，供电导轨4设置在回转窑窑皮1的周围。本发明实施例以回转窑上的无线温度检测装置进行举例说明，其中，受电模块22包括无线测温装置中的仪表，仪表通过信号线与设置于回转窑窑皮1与回转窑的内衬之间热电偶相连接，需要说明的是，受电模块22并不限用于无线测温装置，还可以是回转窑上的测压装置等其它装置中的用电组件。
[0038] 在回转窑工作的过程中，回转窑窑皮1沿顺时针方向旋转，当然，在实际生产中还可以沿逆时针方向旋转，安装在回转窑窑皮1上的受电弓3、充电模块25、受电模块22和可充电电池24同样也随着窑体一起旋转。当受电弓3随着窑体旋转到供电导轨4的入口端时，受电弓3接触到供电导轨4，利用供电导轨4的电源开始给受电模块22供电，并且通过充电模块25中的快速充电电路开始给可充电电池24充电；当受电弓3随着窑体旋转到供电导轨4的出口端时，受电弓3逐渐与供电导轨4分离，当两者完全分离时，此时受电模块22的工作电源自动切换为可充电电池24，如此循环工作，从而实现了受电模块22通过受电弓3接触供电导轨
4供电，受电弓3与供电导轨4不接触时，通过可充电电池24供电。
4供电，受电弓3与供电导轨4不接触时，通过可充电电池24供电。
[0039] 具体的，图3为本发明实施例提供的受电弓为受电模块和可充电电池充电的结构示意图，受电弓3接触供电导轨4时，供电导轨4的电源首先经过充电模块25给可充电电池24充电，并且也给受电模块22供电；受电弓3与供电导轨4相分离时，则由可充电电池24直接给受电模块22供电。
[0040] 利用上述充电装置，回转窑窑体每转动一圈，可充电电池24的都可以充电一段时间，并且在充电时间段内也给受电模块22供电，当可充电电池24不在充电状态时，受电模块22自动切换到可充电电池24供电，从而避免了现有技术中检测装置的电池需要频繁更换的问题。
[0041] 本发明实施例中，供电导轨4采用导轨支撑杆5安装在地面上，由于回转窑窑体2的体积以及转动惯性较大，通过导轨支撑杆5保证了受电弓3接触供电导轨4时，供电导轨4的稳定性，使供电导轨4不会轻易晃动。
[0042] 进一步的，本发明实施例中，回转窑窑皮1为圆筒形结构，与回转窑窑皮1的横截面形状相匹配的，供电导轨4设计为圆弧形结构，同时，在回转窑窑皮1的径向方向上，供电导轨4的圆心与回转窑窑皮1的圆心为同心结构。圆弧形的供电导轨4安装在回转窑窑皮1底部，并且与回转窑1同心设置，如此保证窑体旋转时，受电弓3与供电导轨4接触的可靠性，避免了供电导轨4与回转窑窑皮1不同心时，受电弓3旋转时可能在某一段导轨处两者接触不良的问题。当然，供电导轨4还可以设计为其他形状，本发明实施例在此不做具体限定。
[0043] 为了保证窑体在旋转的过程中，受电弓3能够顺利进入供电导轨4，同时又保证在充电过程，受电弓3能够与供电导轨4良好的接触，本发明实施例中，供电导轨4的入口端设计为圆弧曲率逐渐变化的偏心结构，即当受电弓3刚进入供电导轨4对应区域时，受电弓3的受电端与供电导轨4的供电接触面在径向方向上具有一定的间隙，随着窑体的旋转，两者之间的间隙逐渐减小至零，其中，本发明实施例中的径向方向指供电导轨4的圆弧上的点指向其圆心的方向。
[0045] 进一步的，电源可以一直给供电导轨供电，还可以在电源上增加电源开关，当受电弓3到达供电导轨4的入口端时，电源开关闭合，给供电导轨4供电，当受电弓3快离开供电导轨4时，电源开关断开，则供电导轨失电，其中，供电导轨上设有用于探测受电弓位置的传感装置，该传感装置与电源开关电连接，进而实现了控制电源开关的断开和闭合动作，例如，可以通过设置接近开关来判断受电弓3与供电导轨4的位置关系。
[0046] 通过设置上述电源开关和传感装置，在受电弓3位于供电导轨4对应区域时，传感装置感应到受电弓已进入到供电导轨4入口端时，输出信号控制电源开关闭合，电源才给供电导轨4供电，这样一方面可以节省电能、另一方面可以保证用电安全。
[0047] 图4为本发明实施例提供的受电弓和充电导轨的结构示意图。如图4所示，受电弓3包括接触块31、弹力元件22、电缆33和保护套管34。
[0048] 其中，电缆33的一端与接触块31电连接、另一端与充电模块25的输入端电连接；电缆33上套设有弹力元件22和保护套管34，弹力元件22的一端与接触块31相接触、另一端与保护套管相接触；电缆33的长度大于弹力元件22的长度与保护套管34的长度之和，其中，电缆33相对弹力元件22和保护套管34加长的长度，优选地，要大于弹力元件22的最大伸缩量，弹力元件23可以采用弹簧、波纹管等。
[0049] 本发明实施中，受电弓3的接触块31处采用弹力元件23，弹力元件23有一定的伸缩量，进而接触块31通过弹力元件23可以紧贴供电导轨4的供电接触面。回转窑作为一种热工设备，窑体在工作过程中会存在热膨胀的情况，当回转窑热膨胀时，窑体的径向直径变大，受电弓3的接触块31到窑心的径向距离变长，由于弹力元件23有一定的伸缩量，径向距离变长的值也在其伸缩量的范围之内，从而确保受电弓3与供电导轨4的可靠接触。
[0050] 由于回转窑工作的现场环境较为恶劣，本发明实施例中，电缆33选用柔性度较好的阻燃绝缘电缆，同时，保护套管34采用有一定的强度和刚度的套管，这样不仅可以保证电缆的布线要求又可以避免电缆受到外部环境的腐蚀，延长了电缆的使用寿命。
[0051] 为了保证上述供电装置的寿命、安全性和可靠性，供电导轨4的材质要求采用耐磨、防腐蚀且导电性能较好的材质制成，例如304不锈钢等，供电导轨4的正极和负极采用绝缘块41隔开，并且供电导轨4采用绝缘材料包裹，只露出用于与与受电弓3相接触的供电接触面42，即供电导轨4上除供电接触面42之外的外表面为绝缘面。
[0052] 为避免粉尘易覆盖在供电导轨的供电接触面，保证受电弓与供电导轨接触的可靠性，供电接触面42位于供电导轨4中远离回转窑窑皮1的表面，即在本发明实施例中，供电导轨4安装在回转窑窑皮1底部，供电接触面42位于供电导轨的下表面。
[0053] 在回转窑运转过程中，会有异常情况发生，例如，可能发生串窑的情况，即回转窑窑体会往窑头或者窑尾轴向方向移动20～100mm左右，或者，回转窑窑体产生热膨胀现象，即窑体会往窑头和窑尾膨胀5～25mm左右。当发生上述异常情况时，可能会导致受电弓3与供电导轨4在回转窑窑体轴向方向上错开的问题。
[0054] 为避免受电弓3与供电导轨4的接触面错位，导致的接触不良的问题，本实施例中，受电弓3受电端的中心点旋转轨迹与供电导轨4的供电接触面42的中心对称线处于回转窑窑皮1的同一横截面上，需要说明的是，本实施中供电接触面42的中心对称线，即为沿供电导轨4弧向的线。
[0055] 进一步的，在沿回转窑窑皮1的轴向方向上，接触块31的宽度大于供电接触面42的宽度，并且接触块31相对供电接触面42两侧加宽的宽度值均大于或等于回转窑窑皮1串窑和热膨胀对应的最大位移量之和。
[0056] 本发明实施例通过加宽接触块31、以及供电接触面42位于3接触块31的中心位置的方式，避免了在回转窑运转过程中，发生串窑及热膨胀等异常时，导致的受电弓接触不到供电导轨的问题；同时，本发明实施例采用加宽接触块31的方式，与加宽供电接触面42的方式相比，由于供电接触面42的面积相对较小，不仅可以避免粉尘覆盖在供电接触面42，保证受电弓与供电导轨接触的可靠性，还可以提高供电装置的安全性。
[0057] 进一步的，从理论上讲，供电导轨4越长，其给受电模块22和可充电电池24的供电和充电时间也就越长，也就保证了受电模块22工作的可靠性，但是供电导轨4越长，则供电导轨设备成本高，安装和维护都比较困难，并且回转窑周围空间环境也不适于安装较长的供电导轨，因此，为了保证受电单元的供电的可靠性，需要精确计算合适的供电导轨长度。
[0058] 当回转窑运转一圈，给可充电电池24的充电电量大于或等于受电模块22的消耗电量，受电模块22才能长期稳定的工作。
[0059] 具体的，回转窑旋转一圈，供电导轨4给可充电电池24的充电电量Q1计算公式如下：
[0060]
[0061]
[0062] 公式(1)和(2)中,具体符号表示为：
[0063] Q1：回转窑窑体转动一圈，可充电电池24的充电电量，单位：mAh；
[0064] T：回转窑窑体转动一圈，可充电电池24的充电时间，单位：s；
[0065] L：供电导轨4的长度，单位：m；
[0066] L2：供电导轨上的供电接触面与回转窑窑体表面之间的径向间距，单位：m；
[0067] I1：充电模块25给可充电电池24充电的充电电流，单位：mA；
[0068] D：回转窑窑体的直径，单位：m；
[0069] n：回转窑窑体的转速，单位：r/min；
[0070] 回转窑旋转一圈，受电模块22的消耗的电量Q2计算公式如下：
[0071]
[0072] 公式(3)中,具体符号表示为：
[0073] Q2：回转窑窑体旋转一圈，受电模块22的消耗的电量，单位：mAh；
[0074] I2：受电模块22的工作电流，单位：mA；
[0075] 根据Q1≥Q2，结合式(1)，式(2)和式(3)，可以计算出供电导轨的上的供电接触面的长度计算公式如下：
[0076]
[0077] 根据公式(4)可以看出，窑体直径越小，供电导轨长度越短；充电电流越大，导轨越短；受电模块的工作电流越小，导轨越短。导轨越短，系统的设备成降低，并且现场便于安装和调试，后期便于维护，所以在具体实施时，可以通过设计窑体结构、充电模块以及受电模块，来使供电导轨的长度既能够达到充电要求，又能满足设计成本等要求。
[0078] 由于回转窑在运用过程中，存在窑体停止运转的情况。如果窑体停止旋转，受电弓3则接触不到供电导轨4，进而供电导轨4无法给受电模块22以及可充电电池24供电和充电。
为了使受电模块22在窑体停止运转的情况下，还能够正常工作一段时间，则要求窑体旋转的每一圈，可充电电池24充电电量稍大于受电模块22消耗的电量，其中，每一圈的充电电量大于消耗的电量的具体值根据现场需求而定，根据停窑规律，一般要求大于5％以上，以此累计，可以使可充电电池24达到额定容量，进而在停窑状态下，受电模块22还能继续工作，具体其持续工作时间的长短由可充电电池额定容量和受电模块的工作电流决定。
为了使受电模块22在窑体停止运转的情况下，还能够正常工作一段时间，则要求窑体旋转的每一圈，可充电电池24充电电量稍大于受电模块22消耗的电量，其中，每一圈的充电电量大于消耗的电量的具体值根据现场需求而定，根据停窑规律，一般要求大于5％以上，以此累计，可以使可充电电池24达到额定容量，进而在停窑状态下，受电模块22还能继续工作，具体其持续工作时间的长短由可充电电池额定容量和受电模块的工作电流决定。
[0079] 进一步的，为了节省受电模块22在停窑状态下的用电量，本发明实施例中，还在受电模块中设有休眠状态控制电路，当受电模块检测到停窑时，则通过休眠状态控制电路控制受电模块内的用电单元进入到休眠状态，一般休眠电流极低，低到几个uA，一旦接收到回转窑旋转信号，则重新进入到正常工作状态。
[0080] 利用上述充电装置，本发明实施例还提供了一种回转窑，该回转窑上述实施例提供的充电装置，其中，该充电装置中的受电弓3、充电模块25、受电模块22和可充电电池24均安装在回转窑窑皮1上，该充电装置中的供电导轨4安装在回转窑窑皮1周围。
[0081] 本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
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