CN1074940A - 对竖炉塞孔进行穿孔的机器 - Google Patents

Abstract

用于穿孔杆法中为竖炉穿塞孔的机器。这种机 器包括一基座，其前端有一支承杆的支承件，一在基 座后部支承杆的滑动支承件，以及一可滑动地安装在 基座上并被设计用来在所述前支承件和所述后支承 件之间的任何位置抓住杆的夹持器。一行程倍增器 连接于油缸和夹持器之间以推动夹持器。控制油缸 的装置使得夹持器在位于基座前端的位置(B)和相 距位置(B)距离L的位置(A)之间前后运动。

Description

本发明涉及一种对竖炉塞孔进行穿孔的机器，被设计用于实行失杆法的操作，其中当将塞孔用塞孔粘土阻塞后，将一金属杆***粘土，并在粘土完全硬化前将其抽出，以在需要时打开塞孔。所述机器包括一基座，在基座上安装有一用来在基座前端支承杆的支承件，一可在基座上移动的后支承件，后支承件上有和杆的后端相联连的装置，以及一可滑动地安装在基座上的夹持器，它被设计成可在所述前支承件和后支承件之间的任何位置抓住杆。

到目前为止所用的用于完成失杆法的机器原则上都是常规的钻孔设备，也即使用钻头的钻孔设备，然而，为了完成上述方法，必须对这些设备进行适当的修改和调整。

这些机器中的工作件必须包括一带有与杆联接的夹持器的夹头，尤其必须包括一用来传递穿孔杆***和抽出所需的能量的双向气动锤。

在大多数情况下，这些机器也可使用带钻头的钻孔设备来重新形成塞孔或改变塞孔的位置，或者当失杆法由于这样或那样的原因不能使用而使用一常规钻头进行工作。

然而，这些机器中使用的功率大的锤并非没有缺点。首先，它对设备特别是和杆配合的夹持器施加了相当大的压力和振动，其结果是加快磨损。它还产生巨大的噪音，常常不能满足旨在降低工业环境噪音水平的越来越严格的标准的要求。

欧洲专利申请EP    0    379    018部分克服了这些缺点，它提供了一种在无声液压油缸的带动下，通过夹持器的前后运动而使杆分成几个阶段抽出的巧妙的方法。这样气动锤就不需要是双向的了，因为它不再用于抽出过程，然而，这种方法仍然需要有效而快速地安装穿孔杆。

气锤的缺点使得有必要消除***阶段的震动。例如，可以设想工作件由一具有更大推动力的驱动装置推动以使和杆联接的工作件沿基座朝塞孔方向推进，因而可驱动杆而不会在半硬化的密封粘土中产生振动。然而，这种方案中无法设想的，因为考虑到杆的长度，使用一动力更大的推动装置而不是气锤，其危险首先来自将引起杆的弯曲，其次是当杆部分一***快速硬化的粘土中时将被永久阻塞在那个位置上。

在1991年4月3日递交的卢林堡专利申请NO.87    915中提出了一个更加巧妙的方案。该专利申请提供了一种双向夹持器，其由位于基座前端油缸产生的前后往复运动同时用于穿孔杆的***和抽出。这种方案似乎是目前最理想的方案，因它消除了噪音及可不用对夹持器有破坏的气锤。这种机器的一个缺点是双向夹持器及驱动夹持器的装置总是在基座的前部操作。然而，这个区域当杆抽出后将有受到从塞孔中出来的熔化喷射物喷溅的危险。

在1991年10月31日递交的卢森堡专利申请NO.88    029中提供了一个消除了上述缺点的方案。该专利申请中提供的机器其特征在于第一油缸可滑动地安装在基座上，并可在第二液压油缸的驱动下沿基座移动。杆不再是由夹持器的前后往复运动带动而抽出，而是在两个液压油缸共同作用下夹持器的连续撤回运动带动下抽出。夹持器因而也离开了基座前端易受从塞孔中出来的熔化喷出物的喷溅的区域。此外，由于是由夹持器连续的运动而不是前后运动带动，杆的抽出也更加迅速。根据卢森堡专利申请NO.87    915中提供的同样方法穿孔杆也可***塞孔，也就是说第一油缸被第二油缸推到操作位置后，夹持器在第一油缸的带动下作前后往复运动。

卢森堡专利申请NO.88    029中提供的方案可完全满足操作的需要。但是，它将使机器的总长度增加许多，考虑到竖炉周围缺乏有效的空间，这个问题不容忽略。

此外，两个油缸的高位导致力的传递过程中的“杠杆臂”效应，这意味着将在滑动构件上产生相当大的接触压力。

本发明的目的是提供一种为竖炉钻塞孔的机器，设计用来以一种和卢森堡专利申请NO.88    029中的提供的机器相似的方式来完成失杆法，但和上述卢森堡专利申请不同的是，它减少了机器的长度。

为了达到这个目的，本发明提供了一种用于失杆法的为竖炉穿透塞孔的机器，其中，当用粘土将塞孔堵住后，一金属杆被***粘土中，在粘上完成硬化前，将杆抽出，以在需要时开出一塞孔，所述机器包括一基座，一在基座后部支承杆的滑动支承件，和一可滑动地安装在基座上并被设计用来在所述前支承件和后支承件之间的任何位置抓住杆的夹持器，其特征在于有一安装在基座上行程为C的油缸，一联接在油缸和夹持器之间的行程倍增器，可使夹持器沿基座移动距离2C，以及控制油缸使夹持器在位置（B）和位置（A）之间前后运动的装置，位置（B）位于基座的前端，位置（A）位于距位置（B）距离为L的位置，所述距离L小于杆的长度。

根据本发明的主要特征，一行程为C的油缸通过一行程倍增器作用在沿基座滑动的夹持器上，以使其移动一行程2C。

首先应当指出的是根据本发明的机器可应用卢森堡专利申请NO.88    029中所提供的杆***和抽出方法。

因而，穿孔杆通过使用所述的控制油缸的装置以如下方式被***塞孔粘土中：

穿孔杆被穿过夹持器并和可在基座后部滑动的支承件联接后，开口夹持器被送到距基座前端L距离的位置，这时关闭夹持器，杆被夹持器推进一距离L以***塞孔粘土中，然后松开夹持器，并再次将开口夹持器送到距基座前端距离为L的位置，关闭夹持器，杆将被再次推进一长度L。夹持器的这种前后移动一距离L的运动将被重复多次直到杆被***塞孔一需要的长度。

应指出的是距离L的确定应不致使杆在***过程中弯曲。

穿孔杆的端部被固定到位于基座前端的夹持器上时，杆通过链的连续运动而从塞孔中抽出。

很显然，为了将杆连续抽出，夹持器在基座上的行程必须大致相应于杆的长度。

如果只用一个油缸而不用行程倍增器来完成杆的抽出运动，这个油缸将需要一和杆的长度相等的行程。考虑到这种油缸必须安装在夹持器的后面，这样机器的总长度将等于杆的长度的两倍以上。然而，本发明的油缸只需要杆的长度的一半的行程。即使选择一个只能作用于油缸前面的行程倍增器，机器的总长度最多也只等于杆的长度的1.5倍。

本发明的一个最佳实施例提供了一种十分简单而竖固的行程倍增器，它特别适用于竖炉周围环境比较苛刻并受到污染时使用。这种倍增器包括一可滑动地安装在基座上的可移动托架和一链。

此外，通过巧妙地安排油缸和托架在基座上的位置，在本方法中可将机器的总长度减到几乎等于杆的长度。

本发明的另一优点是对油缸的各种运动的控制很简单。通过对油缸进行巧妙的设计，可以只用三个液压管导来完成对油缸各种运动的控制。更值得一提的是不需要止动开关来对夹持器的运动进行控制。

还应提到的是通过使用行程倍增器，夹持器的运动速度是油缸的两倍。当然，油缸为推动夹持器需要产生的推力也是夹持器所遇反作用力的两倍。因而有可能通过改变油缸的供压而大幅度增加夹持器的在载速度，而不需增加油缸的液压流体的消耗量。在油缸尺寸相同且在相同的液压流体供压下操作时，和油缸相连的夹持器的无载速度在任何情况下都是在载速度的两倍。这对杆的***操作来讲尤其具有优点。确实，夹持器从基座上连续回程距离L所需的时间只为***时的一半。

本发明的其它优点和特征将参照下面的附图以举例的方式通过对最佳实施例的详细描述而显示出来。附图中：

图1为根据本发明的机器的纵截面图，其中杆正准备***塞孔粘土中;

图2为杆刚好处于第一次***运动之前时的纵截面图;

图3为杆刚好处于第一次***运动之后时的纵截面图;

图4、5和6为在本发明中使用的油缸的最佳实施例的截面图，每个图中显示了油缸的不同位置;

所有的附图中同样的元件标以同样的参考号。

下面根据图1至3对本发明的机器的结构进行描述。钻孔机框架包括一基座20。这种框架，举例来说可以常规和已知的方式支承在支承臂（图中未示）的端部。这种支承臂可绕一支架枢轴转动以使钻孔机在停止位置和工作位置之间移动，反之亦然。

基座20可由连接在一起的两条平行的横梁20a、20b构成。在图中，只能看见横梁20a，为了能显示得更清楚而将横梁20b去掉了。在横梁20a和20b的内面，面对面地放置有两条导轨22和24。在图1中只能看见导轨22。

标号26表示一钻杆，在上面描述的方法中也叫做失杆。杆26位于机器前部并由一支承件支承，这种支承件可为如美国专利GB    2    216    826中所描述类型的滑动支承件。

当然，也可使用欧洲专利申请EP    0    064    644中所提供的固定类型的支承件。这种支承件在图中以标号28表示。支承件包括两个安装在基座20前端的挡板并可在一可与杆26接合并抓紧杆以将其抽回的开口位置与一在挡板间形成一可供杆26通过并支承杆26的开口的位置之间作绕枢轴转动。这两个挡板构成一支承件并同时形成一保护机器不受来自塞孔喷口的溅沫的影响的护罩。

在后部，杆26由一第二支承件支承，该第二支承件可随杆一起移动。第二支承件，举例来说，可是一固接在工作件32上的联接器30，工作件32由一可沿安装在横梁20a和20b上的凸缘上的滑轨移动的托架支承。

这种工作件32通常包括一钻孔装置和一锤子，通常并不用于失杆法中。它被调整到如果需要可用一常规的钻头钻塞孔的状态。如果不需要进行常规的钻孔，或者可用其它方式完成钻孔，则工作件32原则上可被省去。这样就可用一简单的滑动支承件在杆26后部对其进行支承并随其一起移动。

标号34为一夹持器，例如可以是卢森堡专利申请NO.87    915或其后来的授权申请NO.88    020中提供的那种双向夹持器。夹持器34由一安装在滑轨上的支架36支承，滑轨固定地连接在横梁20a和20b的凸缘上。

基座20上有一液压油缸42，它的行程C约为杆26长度的一半。这种油缸42包括一按现有技术的在46位置处固定在基体20上的壳体43和一按现有技术的在45位置上与行程倍增器相连的活塞杆68。值得一提的是当活塞杆68被完全从壳体42中抽出时，油缸的长度几乎等于杆26的长度。

可以选择具有下面特征的任何一种行程倍增器，ⅰ）它具有简单而竖固的结构，ⅱ）它可以很容易地嵌入基座20，以及ⅲ）可使机器的总长度原则上受杆26的长度的限制。下面只是以举例的方式描述一种满足上述三个条件的行程倍增器。

这种优选的行程倍增器包括一通过滑行装置（图中未示）在安置在构成基座20的横梁20a和20b的内侧的滑轨22和24上滑行的托架50。这种托架50包括一位于其前端的轮子54和一位于其后端的轮子56。这两个轮子54和56用来拉伸一通过其上股固定在基座20上的环形链52。链52固定到基座20上的地方在图1至图3中由标号58表示，它大致位于基座的中点。因而托架50的行程也关于基座20而居中。链的下股固定在托架36上。希望托架36不再受到由于在力的传动装置中过份的杆臂形成大力矩。

在本发明的实施例中，油缸42，托架50和托架36是这样组合起来的，那当活塞杆68完全缩回时，油缸42和托架50位于基座后半部的上方，而托架36位于和夹持器34后行程极限相应的位置。这种安排具有特殊的优点是因为ⅰ）机器的总长度几乎等于夹持器的行程，和ⅱ）在杆的抽出操作结束时，当有溅沫的危险时，托架36、托架50和活塞杆68位于相对于基座的前部缩回的位置。

应该理解，当托架50沿第一方向移动一距离X时，链52的下股上的每一点都沿所述第一方向关于基座移动一距离2X。这个位移2X可更精确地分为所述链下股上的点关于托架50上的点关于托架50的相对位移X以及托架50关于基座的相对位移X。

应理解链当然也可用缆绳代替，但这样就会增加托架50的结构高度，因为绕缆绳的直径必须选择的比绕链直径大。还可同时将两个倍增器串联起来使用以进一步缩小油缸42的长度。这不会影响机器的总长度，因为支承杆26的基座必须具有可和杆26一致的长度。

下面将描述该机器将杆26***塞孔和从其中抽出的操作过程，如图1所示，最好当机器处于停止位置而夹持器34占据基座的后部位置时，把杆26安装到机器上。其安装方法是将杆26穿过敞开的夹持器并伸入固定在工作件32上的支承联接器30中。

当杆26处于图1中所示位置时，油缸被驱动，活塞杆68中伸出以带动完全开口的夹持器34向前运动到图2中所示位置。由于夹持器34并未夹紧，它可沿由工作件32的联接器30托住的杆26自由移动。

原则上讲，可在装一杆26之前将夹持器34移动到图2中的操作位置A，但当夹持器34位于图1中所示的基座的后部位置时更易于接合杆。

从图2中所示位置，可开始进行将杆26***塞孔粘土的步骤。这种操作过程原则上和卢森堡专利申请NO.87    915的方法一样。为此目的，油缸42和夹持器34被同时驱动，其结果是ⅰ）关闭夹持器34，和ⅱ）通过活塞杆68延伸出其长度L/2而将夹持器34由图2中的位置A移送到图3中的位置B。这种运动将杆推进一个长度L，其前端***塞孔粘土，其后端***工作件32。当到达位置B时，需要ⅰ）打开夹持器34，和ⅱ）通过油缸42的活塞杆68的缩回而使夹持器34撤回。在这种撤回运动中，只要夹持器34是打开的并可沿杆26移动，则杆26保持不动。

当在回程中托架36到达位置A时，需要ⅰ）关闭夹持器34，和ⅱ）活塞杆再次伸出一长度L/2以使夹持器34移动到图3中的位置B并驱动***塞孔粘土一个L长度。这种使夹持器34在位置A和位置B之间前后移动的过程可重复多次以使杆26***塞孔一需要的长度。

为了将杆从塞孔中抽出，基座20被移向塞孔。双向夹持器34由油缸42带动到基座的前端，也就是位置B。当基座位于正确位置后，杆26的自由端被穿过开口夹持器34。给夹持器34供电的回路被反转过来以关闭夹持器34。这时油缸42可将支承着夹持器34的托架36向后推，从而将杆从塞孔中抽出。

应注意的是这时托架36到达图2中的位置A时并不松开夹持器和使油缸反向运动，但抽出只在一个冲程中完成，直到油缸42完全缩回。

然而，本发明还提供了一种抽出操作的具有优点的变化方式，这种方式使用工作件32的联接器30。应注意的是这种方式至今还被认为是不可能的，因为众所周知工作件32通常并不具有向杆26传递大的牵引力的尺寸。

在这种变化方式中，联接器30为了抽出杆应设计成一夹持器，例如一种欧洲专利申请EP    0    379    018中描述的夹持器，而夹持器34可为一设计来***杆26的单向夹持器。夹持器34开口，杆26的自由端穿过它以被夹持器/联接器30抓住。在向后的回程中，夹持器34或它的托架36直接对联接器30施加压力，从而推动位于其前方的工作件32。由于对牵引力的传递直接发生在联接器30上，而不发生在工作件32上，工作件32将不承受任何压力。它只是在运动过程中位于夹持器和联接器之先。这种巧妙的变化方式首先具有结构上的优点。这样夹持器34的结构就变得简单了，因它只需包括一对夹片。此外，它只需和一单个的气动回路相连。

还应注意的是支承夹持器34的托架36和所述工作件32可固定连接在一起，例如，通过在工作件两边的并可手工或自动地与位于所述托架36侧边上的扣环接合的两挂钩。因而工作件32不需要在基座20上有一特殊的驱动***以完成用常规钻头的钻孔操作。然而，如果不使用工作件32，它最好被锁定在基座的后端。

本发明中最好还能提供一油缸以大幅度简化这些各种运动程序的自动控制。下面结合图4，5和6来研究一下这种油缸。

这三个图中所示油缸42包括其壳体43和其活塞杆68。壳体43包括一具有相同截面的第一腔60，该第一腔包括一封闭端和一开口端，该封闭端具有一和第一液压导管相连的连接件72，在开口端后部有一通向第二液压导管的连接件74。第二腔62与第一腔60同轴向前延伸，其截面比第一腔稍大。在其与所述第一腔60相对的封闭端有一通向第三液压导管的连接件76。

活塞杆包括相互同轴的三个部分，即一和第一腔60相配合的活塞头64，一其截面比活塞头64略少而长度比第二腔略长的中间段66和一其截面比中间段66略小的延伸杆68。杆68使所述的活塞杆从第二腔62的封闭端延伸出。

第二活塞70安装在第二腔62中并可在延伸杆68上滑动。

应注意的是：

-图4相应于图1中油缸的位置，也就是说夹持器位于基座的最后端，这个位置下面将称作0位置;

-图5相应于图2中油缸的位置，也就是说夹持器位于距基座前端距离为L的A位置，已准备好把杆驱动***塞孔一长度L;

-图6相应于图3中油缸的位置，也就是说夹持器位于基座的B位置，也即最前端。

各种运动将如下获得：

ⅰ）为了将夹持器从0位置推进到A位置：

-导管72加压，

-导管74与一油箱相连，

-导管76关闭。

应注意到滑动活塞70形成一中间止动块以防止活塞杆移动超过相应于夹持器位置A的位置。这样就不需停程开关来限定这个位置。

ⅱ）为了将夹持器从A位置推进到B位置：

-导管72加压，

-导管74与油箱相连，

-导管76与油箱相连。

ⅲ）为了使夹持器从B位撤回到A位：

-导管72与油箱相连，

-导管74与油箱相连，

-导管76加压。

ⅳ）为了使夹持器从B位撤回到0位：

-导管72与油箱相连，

-导管74加压，

-导管76加压。

应注意导管76被加压以使滑动活塞70退回到图4中所示位置。

本发明提供了一种机器，由于其巧妙的设计和与现有技术中的同类机器相比所具有的多种优点，确定对实践中所应用的所述失杆法提供了实质上的技术进步，并由于其几乎在无声中操作尤其有利于对环境的保护。

Claims (13)

1、一种用于失杆法的为竖炉穿透塞孔的机器，其中，当用塞孔粘土将塞孔堵住后，一金属杆126被***粘土中，在粘土完全硬化前，将杆抽出，以在需要时开出一塞孔，所述机器包括一基座(20)，基座(20)前端有一支承杆(26)的支承件(52)，一在基座(20)后部支承杆(26)的滑动支承件(30)，和一可滑动地安装在基座(20)上并被设计用来在所述前支承件(52)和后支承件(30)之间的任何位置抓住杆(26)的夹持器(34)，其特征在于有一安装在基座(20)上的行程为C的油缸(42)，一联接于油缸(42)和夹持(34)之间以使夹持器(34)可沿基座(20)移动一距离2c的行程倍增器，以及一控制油缸(42)以使夹持器(34)在位置(B)和位置(A)之间前后运动的装置，位置(B)位于基座(20)前端，位置(A)距离(B)一距离L处，所述距离L比杆(26)的长度小。

2、根据权利要求1的机器，其特征在于所述行程倍增器包括一可在基座（20）上滑动并在前轮（54）和后轮（56）之间的拉紧的托架（50），和用一第一股固定在基座（20）上的循环链（52），其中油缸（42）和托架（50）相连，夹持器（34）与链（52）的第二股联接。

3、一种根据权利要求2的机器，其特征在于所述的链（52）大约固定在基座的中央位置，其中托架（50）在油缸（42）缩回时位于油缸（42）上面。

4、根据权利要求1至3中任何一项的机器，其特征在于有一气动夹持器（34）和一控制气动夹持器（34）的组件，该组件被设计来在夹持器（34）位于返回位置（A）前的位置（B）时自动打开气动夹持器（34），并在夹持器（34）位于返回位置（B）前的位置（A）时自动关闭气动夹持器（34）。

5、根据权利要求1至4中任何一项的机器，其特征在于所述油缸（42）包括：一横截面恒定的第一腔（60），包括一带有通往第一液压导管的连接件（72）的封闭端和一开口端，在开口端有一通往第二液压导管的联接件（74），

-与第一腔（60）同轴延伸但横截面比第一腔的稍大的第二腔（62），在其与所述第一腔（60）相对的封闭端有一通向第三液压导管的连接件（76），

-活塞杆包括相互同轴的三个部分，即安装在第一腔（60）中的活塞头（64），一横截面比所述活塞头（64）小且其长度比第二腔（62）的长度长的中间段（66）和一横截面比所述中间段（66）小并穿过第二腔（62）的封闭端而伸到外面的杆（68），

-安装在第二腔（62）中并可在所述杆（68）上滑动的活塞（70）。

6、根据权利要求5所述的机器，其特征在于所述控制油缸（42）的装置包括交替地对导管（72）和（76）施加压力并将未加压的导管与油箱相连的装置，以使夹持器（34）在基座的前部作前后运动。

7、根据权利要求5或6的机器，其特征在于所述的夹持器（34）通过对导管（72）加压，而将导管（74）与油箱相连并关闭导管（76）而被推进到中部位置。

8、根据权利要求5至7中任何一项的机器，其特征在于所述的夹持器（34）通过对导管（74）和（76）加压并将导管（72）与油箱相连而被从基座（20）的前部推回到基座（20）的后部。

9、根据权利要求1至8中任何一项的机器，其特征在于有一可滑动地安装在基座（20）上的工作件。

10、根据权利要求9的机器，其特征在于该工作件（32）包括一个钻孔装置和一锤子。

11、根据权利要求10的机器，其特征在于所述的夹持器（34）为一设计用来在杆（26）的***操作过程中抓住杆（26）的单向夹持器，并且其中固定在所述工作件（32）上的联接器（30）为一设计用来在杆（26）的抽出操作过程中抓住杆（26）的夹持器，并且夹持器（34）上有一直接压在联接器（30）上的支承面以在杆（26）抽出的操作过程中推动位于其前方的工作件（32）。

12、根据权利要求10的机器，其特征在于所述的夹持器（34）可被固定在所述工作件（32）上，工作件由夹持器（34）驱动，而夹持器（34）由油缸（42）通过所述行程倍增器驱动。

13、根据权利要求1至8任何一项的机器，其特征在于夹持器（34）为一双向夹持器，可被同时用于在杆（26）的***操作和抽出操作过程中抓住杆（26）。

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