專利名稱：：用于豎爐的旋轉裝料裝置的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明通常涉及用于豎爐(諸如冶金鼓風爐)的旋轉裝料裝置。更具體地，本發(fā)明涉及實現(xiàn)乂人裝料裝置的固定部件到可旋轉部件的電能轉移。
背景技術：
：目前，許多冶金鼓風爐都配備有用于將爐沖牛(chargematerial)送入爐中的旋轉裝料裝置。BELLLESSTOP型裝料裝置為應用尤為廣泛的實例。這樣的旋轉裝料裝置典型地包括安裝在可旋轉支撐物上的可變化傾斜度的斜道。在大多數(shù)目前使用的這種類型的裝料裝置中，斜道傾斜度的變化通過高度發(fā)展的傳動齒輪機構實現(xiàn)，此齒輪機構被構造成用來將機械功從固定部件傳遞到旋轉部件，以改變斜道傾斜度。在EP0863215中才是出通過布置在用于支撐斜道的^走轉部件上的電動4幾來驅(qū)動斜道。這種解決方法消除了對于用于改變斜道傾斜度的高度發(fā)展的機械傳動裝置的需要。然而確實需要用于將電能從固定部件傳輸?shù)娇尚D部件的裝置(means),以1"更于給可旋轉斜道支撐物上的電動機提供能量。相信根據(jù)EP0863215的解決方法因其不完善而沒有廣泛使用，因為這種電能傳輸既涉及到承受苛刻鼓風爐環(huán)境下的可靠性，還涉及到用于實現(xiàn)電能傳輸?shù)难b置的低養(yǎng)護要求?；瑒迎h(huán)(slipring)裝置(其一般可在發(fā)電機和電動機中發(fā)現(xiàn))代表了用于實現(xiàn)將電能傳輸?shù)娇尚D部件上并從可旋轉部件中輸出的廣為人知且普遍的裝置。滑動環(huán)允許將實際上任何瓦數(shù)的電能傳輸?shù)叫D部件。它們的主要缺點是滑動環(huán)要求頻繁的養(yǎng)護(例如進4亍清潔)，并且由于磨損的原因還經(jīng)常要求部件的更換。應該理解滑動環(huán)的磨損在豎爐(諸如鼓風爐)的灰塵和高溫環(huán)境中更為明顯
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供易于養(yǎng)護并且可靠的裝置，用于實現(xiàn)將電能從豎爐的旋轉裝料裝置中的固定部件傳輸?shù)娇尚D部件。為了實現(xiàn)此目的，本發(fā)明提出了根據(jù)權利要求1的用于豎爐的旋轉裝料裝置，以及根據(jù)權利要求16的用于改善此裝料裝置的方法。用于豎爐的旋轉裝料裝置典型地包括旋轉分配裝置(distributionmean),其用于將爐并+分配到豎爐中的裝沖牛表面上?？尚D結構支撐旋轉分配裝置?？尚D結構又由固定支撐物以允許該結構旋轉的方式支撐。根據(jù)本發(fā)明，旋轉裝料裝置包括電感耦合裝置。此電感耦合裝置包括固定地安裝于固定支撐物的固定感應器和固定地安裝于可^走轉結構的^走轉感應器。固定感應器和旋轉感應器#皮徑向間隙合的共享磁場實現(xiàn)從固定支撐物到可旋轉結構的無接觸的電能傳輸。因此，感應器構成旋轉變壓器。因此，耦合裝置提供易于養(yǎng)護且可靠的裝置，用于給布置在所述旋轉結構上并連接于旋轉感應器的電負載供電。由于它的無接觸設計，旋轉變壓器型感應耦合裝置不會遭受由于摩4察而帶來的磨損，并因此實際上是無需養(yǎng)護的。應該理解，適用于豎爐裝沖牛裝置的已知圓形滑動環(huán)裝置(arrangement)由于所需的用于爐料(配料)的中心通道的原因會有相當大的直徑，由此它的磨損會更加明顯。這個問題利用根據(jù)本發(fā)明的能量傳輸裝置被消除了。盡管鐵心(interferric)間隙可能造成能量傳輸效率的輕微減少(特別是當與滑動環(huán)裝置比較時)，但是這個微小的缺點被可靠性和易于養(yǎng)護性的顯著提高而大大彌補了。與軸向相對的感應器(如用在用于例如單一傳輸裝置(例如，VCR中)等弱電流裝置的已知旋轉變壓器中的感應器)相反，本發(fā)明^提出在徑向(就是說，關于旋轉軸與感應器的極面徑向相對)方向上設置鐵心間隙。在設置在豎爐上的裝料裝置的具體實例中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可旋轉結構的運動容差范圍通常在垂直方向中要大于徑向方向。因此，感應器的徑向相對關系使得鐵心間隙最小。對于增大的電感應，固定感應器4尤選;也包4舌固定f茲芯裝置并且旋轉感應器優(yōu)選地包括旋轉^f茲芯裝置。術語裝置用來闡明各個芯體不必需是整片芯體，這在后面將變的顯而易見。在本發(fā)明的實施例中，徑向間隙將固定;茲芯裝置的至少一個(一般是兩個或三個)磁極面與旋轉磁芯裝置的至少一個(一般是兩個或三個),茲4及面分隔開，以^吏固定^茲才及面和;^走4爭;茲才及面以^圣向相對的關系設置。盡管理論上與其它感應器上的單極相對的一個感應器上的單極對于實現(xiàn)此功能來說是足夠的，優(yōu)選地還是要限定出磁通量的返回路徑。在一個直接的實施例中，徑向間隙基本是垂直的，由此實際上在相對的面上不可能有任何爐灰沉積物。任何灰塵或其它可能的沉積物可下落穿過該間隙而不會影響能量耦合裝置的功能。在要求進出(例如用于養(yǎng)護目的)的部件以另外的方式4皮感應耦合裝置阻塞的情況下，就提出這樣一個設計，其中固定感應器和/或旋轉感應器在旋轉方向上是間斷的。在這種間斷(也就是不是完整的圓形)結構的情況下，固定感應器和^走轉感應器優(yōu)選地^皮構造成使得在可旋轉結構旋轉的過程中用于固定感應器和旋轉感應器之間磁耦合的整個耦合表面是恒定的。對于關于間斷的感應器的這在離開進入口時實現(xiàn)恒定耦合的一個可能性是這樣一個實施例，其中固定感應器在它的周邊中具有至少一個開口(aperture)并且^走壽爭感應器包括至少一對分離區(qū)段(sector)。因此，兩者都是間斷的。在這個實施例中，孔具有弧度P并且每對分離區(qū)革殳均^皮布置成^f吏這優(yōu)選地，固定感應器和旋轉感應器各自的每個芯線圈具有的線匝凄文目n在50《n<500的范圍內(nèi)，伊C選i也在100《n《200的范圍內(nèi)。正如沖支術人員所理解的，感應耦合裝置允許電負載(例如冷卻回路泵的電動機，該電動機可操作地連4妄于分配斜道，其用以改變置在可旋轉結構上的任何大瓦凄t(例如>500W)的其它電負載的可靠且易于養(yǎng)護的供電。對于控制和/或測量信號的傳輸來說，不需要使用感應耦合裝置。替代地，可以在可旋轉結構上設置無線電發(fā)射機、接收機或收發(fā)機以利用耦合裝置從裝載電源接收這種信號和/或?qū)⑦@種信號發(fā)送給裝載電源。本發(fā)明不限于應用于BELLLESSTOP型裝料裝置。本發(fā)明與其它類型的旋轉裝料裝置結合使用也是有益的。將會進一步理解到通過所描述的感應耦合裝置改進了的裝料裝置特別適合于配備到鼓風爐上。技術人員還應該理解所公開的耦合裝置能夠方便地進行改型翻新以作為對現(xiàn)有裝料裝置的改進，而無需裝料裝置的顯著結構變化。從下面參照附圖對本發(fā)明的幾個非限制性實施例的詳細描述中，本發(fā)明進一步的細節(jié)和優(yōu)點中將變得顯而易見，其中圖1是用于豎爐的旋轉裝料裝置中的感應耦合裝置的第一實施例的垂直截面圖2是根據(jù)本發(fā)明的感應耦合裝置中的感應器和芯裝置的基本變體的垂直截面圖3是根據(jù)本發(fā)明的感應耦合裝置中的感應器和芯裝置的三相變體的垂直截面圖4、圖6、圖8分別是沿著圖5、圖7、圖9的示意性平面圖的線IV-IV，VI-VI和VIII-VIII的垂直截面圖，示出了感應耦合裝置的另一實施例，圖4-5、圖6-7、圖8-9分別顯示了不同的S走轉位置；圖IO是沿著圖11的示意性平面圖的線x-x的垂直截面圖，示出了旋轉裝料裝置中的感應耦合裝置的又一實施例；圖12是旋轉裝料裝置中的感應耦合裝置又一實施例的平面圖13-19是示出了感應耦合裝置的可能幾何結構以及其它變體的示意4生平面圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明的感應耦合裝置的等效電^各圖。在所有這些圖中，使用相同的參考標號或具有增加了百位的參考標號來指示相同的或相應的元件。具體實施例方式在圖1中，參考標號IO通常指旋轉裝料裝置。旋轉裝料裝置IO典型地將安裝在豎爐(未示出，特別是用于生產(chǎn)生鐵的鼓風爐)的爐喉上。這個裝料裝置10包括用來將爐料分配到爐膛的裝料表面上的旋轉分配裝置。圖1示出了作為旋轉分配裝置的部件的可樞轉的分配斜道12，其利用鴨嘴形的安裝件14連接至可旋轉結構16。可旋轉結構16具有支撐形成軸B的軸的下部支撐平臺17(見圖4),從而，分配斜道12懸吊在軸B上。如圖1中所見，旋轉裝料裝置IO還具有被看作外殼18的固定支撐物?？尚D結構16借助于大直徑的滾柱軸承20被可旋轉地支撐在外殼18中。滾柱軸7義20的外軸承圈(race)固定到可旋轉結構16的頂端凸緣22上，而滾柱軸承20的內(nèi)軸承圈固定到固定外殼18的頂板24上。滾柱軸承20被構造成使得可旋轉結構16以及分配斜道12可繞著基本上垂直的軸A旋轉，軸A通常與爐的中心軸一致。中心送料槽26位于軸A的中心上并且限定了穿過頂端凸緣22并穿過管狀件23的通道，管狀件23將頂端凸緣22連接至可旋轉結構16的支撐平臺17。爐料(諸如礦和焦炭)可以通過送料槽26送到分配斜道12上。具有圖1中所示冷卻蛇管的冷卻回路28被設置在可旋轉結構16上以保護具體暴露在爐熱中的部件。根據(jù)由盧森堡PAULWURTHS.A.研發(fā)的BELLLESSTOP原理，裝料裝置10通過使分配斜道12繞軸A旋轉以及通過改變分配斜道12繞軸B的樞轉角度實現(xiàn)爐料的分配。軸B通常與軸A垂直。用于使分配斜道12旋轉和樞轉的機構的更多已知細節(jié)在圖中未示出，并且在這里沒有進一步地描述。例如在美國專利No.3，880'302中給出了對于這些細節(jié)的更詳細的描述。為了便于理解，主要應該注意旋轉裝料裝置10包括能夠相對于它的固定支撐物(在圖1中固定支撐物對應于外殼18)旋轉的可旋轉結構16。本領域的技術人員應理解，電力在可旋轉結構(特別是如果是可靠的且易于養(yǎng)護的話)上的可用性不僅對于各種已知裝置是有益的，而且還對創(chuàng)新的裝置有益。如下為示例性裝置根據(jù)EP0863215或US6,481,946的裝料裝置，其具有用以改變安裝在可旋轉結構上的分配斜道的樞轉角度的致動器并且因此要求電力可用在可旋轉結構上；—個或多個冷卻'液泵，例如用于如圖1所示的受壓循^不冷卻回^各28或用于從DE3342572中得知的殺+道懸吊軸的冷卻回路，和/或用于從US5,252,063中得知的斜道12自身的冷卻回路；從EP1453983中得知的具有可繞斜道縱軸旋轉的分配斜道的裝料裝置；自動潤滑裝置；任何其它一個(或多個)致動器和/或一個(或多個)傳感器，其可有益地設在裝料裝置的旋轉部件上。理所當然地，致動器或傳感器的測量或控制信號具有較低的瓦數(shù)(幾mW或幾W)并因此能夠簡單地通過無線電通信(例如使用合適的標準無線電設備)傳輸。相反，用于許多裝置的電力供應具有相當大的瓦凄t(對于電動4幾來i兌通常在1kW和以上的范圍中)，因此要求適合的裝置來實現(xiàn)從裝料裝置10的固定部分到旋轉部分的電能傳輸。在圖1中，參考標號30表示感應耦合裝置的第一實施例，其以截面圖示意性地示出，此裝置用來實現(xiàn)這種電能傳輸。感應耦合裝置30能夠利用穿過徑向間隙32的磁耦合實現(xiàn)從固定支撐物18到可旋轉結構16的無接觸電能傳輸。感應耦合裝置30包括固定于固定支撐物(即，圖1中的外殼18)的固定感應器34，和固定于可S走轉結構16的S走轉感應器16。在裝料裝置10的操作過程中，固定感應器34與外殼18—起保持不動，而旋轉感應器36與可S走轉結構16—起^走轉。雖然在圖1中沒有示出，但是應該理解固定感應器34通過電源線電纜連接至固定回路，而旋轉感應器36電纜連接至設置在可旋轉結構16上的回路，以給電負載供電，所述電負載諸如用于斜道12的鉸鏈吊掛式發(fā)動才幾(pivotingmotor),和/或用于冷卻回3各28的泵，和/或i殳置在可旋轉結構16上的任何其它所需電力裝置。如圖1中的截面圖所示，固定感應器34包括固定》茲芯裝置38和纏繞在》茲芯裝置38一部分上的繞組。類似地，i走轉感應器36包括^走轉》茲芯裝置40和i座繞在,茲芯裝置40—部分上的繞纟且。在圖1的實施例中，耦合裝置30設置在送料槽26與管狀件23之間。由于這種設置，兩個^茲芯裝置38、40均能夠圍繞軸A布置成連續(xù)的(就是完全圓周的)直徑相對較小的環(huán)(整圓周結構)。固定和S走轉/磁芯裝置38、40各自的才及面#皮徑向間隙32分隔開，該間隙在每個f茲芯裝置38、40的,茲極面之間形成基本垂直的鐵心氣間隙。在垂直截面中此間隙還可能是輕微傾斜的并且對于每個極面來i兌不需要處在直線中。然而要求小的徑向間隙32以偵j走轉感應器36相對于固定感應器34能夠自由旋轉。由于此徑向間隙32，石茲芯裝置38、40極面的徑向相對關系尤其還4是供如下優(yōu)點在可旋轉結構16相對于外殼18典型地出現(xiàn)孩吏小垂直位移(例如由于軸承20的磨損或由于爐壓力的變化)的情況下的可靠操作；磁芯裝置38、40纟及面上的可能灰塵沉積物以及隨后的阻塞和磨損的避免或至少減少；(對于具有大軸向線圈長度的大尺寸感應器34、36):相對于軸A在徑向方向上的空間節(jié)約。圖2更詳細地示出了感應耦合裝置30的實施例。感應耦合裝置30被設計成使用單相交流電(AC)。固定磁芯裝置38和旋轉f茲芯裝置40,各自包括基本為U形的或是C形的磁芯。磁芯裝置38、40由鐵不茲材料(例如鐵素體)或具有例如約為7000(在小于O.lmT磁通量密度下)的高相對磁導系數(shù)&的合金(例如鐵-硅)制成。還可使用獲得40000或者甚至100000的非常高相對磁導系數(shù)值的PERMALLOY合金。高磁導系數(shù)使得可以限制磁場并因此增加每個感應器34、36的感應性。固定和》走專爭感應器34、36分另'J包4舌圓牙主形線圏繞組44、46，每個線圈繞組老P纏繞在相應石茲芯裝置38、40的垂直部分周圍，由此實現(xiàn)相對于軸A在徑向方向上的空間節(jié)約。在旋轉方向上(就是說在垂直于圖2平面的平面中)，使用完整圓形線圈結構中的單電纜套筒開口(如圖1實施例中可使用的)可^f吏得繞組44、46基本繞軸A環(huán)繞整個周界。然而，為了實王見每單位線圏長度的高繞組凄t量比(N/I，其中N:線匝的凄t量，I:繞組的線圈長度)并且由此增加感應性，一般優(yōu)選的是，給定的線圈繞組^U隻蓋各個f茲芯裝置38、40(或是其子部件)的弧長的一部分。例如這可通過磁芯裝置38、40中適當位置處的徑向電纜套筒開口而實現(xiàn)，從而用來限定繞組的弧長。在后一種情況中，每個磁芯裝置38、40均具有多個這種繞組區(qū)l殳。所有繞組區(qū)賴:優(yōu)選i也具有相同的繞組^t(N)。它們與其它繞組區(qū)萃殳優(yōu)選串聯(lián)地分別連4妻至交流電源或負載上。在每個感應器34、36中》茲通量的方向(如圖2中的箭頭所示)與^走轉感應器36的S走轉位置無關。換言之，固定》茲芯38的上才及面48保持與旋轉/磁芯40的上極面50相對，同時相應下極面48，、50，也是一樣的。此外，感應耦合裝置30#1構造成<吏得穿過每個感應器34、36的全部磁通量密度在旋轉感應器36的旋轉過程中基本保持恒定。這就是說，電能的傳輸基本上與固定感應器34與旋轉感應器36之間的相對旋轉位置無關。當然，例如由于磁芯裝置38、40中的電纜套筒開口而帶來的可以忽略的變ib除外。在^圣向間隙32中，》茲通量還基本是徑向的，如圖2中的箭頭所示。其中有用的、偽^磁傳導元件(缺乏繞組)可以插在》茲芯裝置38、40周界中的特定4立置處，以《更于通過^f吏雜散場步文應(strayfieldeffect)最小化而在旋轉方向上保持均勻的磁通量密度。因為徑向的內(nèi)部i茲芯裝置(例如圖1中的固定》茲芯裝置38或圖4-9中的旋轉^茲芯裝置)會具有稍小的直徑，因此感應耦合裝置30被i殳計成使具有最小磁通量橫截面的f茲芯不會飽和。感應耦合裝置類似于具有固定線圈繞組44和旋轉繞組46的(磁芯型)變壓器那樣操作，固定線圏繞組44和旋轉繞組46分別起主要和次要作用。因此，在旋轉繞組46的抽頭(tap)上可使用的電壓取決于繞組比和,茲通量密度。然而在感應津馬合裝置30中，電壓通常與可旋轉結構16的旋轉位置無關。因為電壓傳輸不是感應耦合裝置30的基本目的，所以(固定線匝與旋轉線匝的)繞組比可以等于1,正如在一^j"一變壓器中一樣。由于上才及面與下才及面48、50;48，、50，之間存在徑向鐵心空氣間隙32,因此感應耦合裝置30的傳輸效率小于具有連續(xù)磁芯的傳統(tǒng)變壓器的傳輸效率。該空氣間隙32的寬度較小，通常在十分之幾毫米或幾個毫米之間(例如0.5-5mm)。鐵心寬度取決于結合考慮了相關因素(諸如熱膨脹和軸承20的間隙)的可靠允許旋轉感應器36的自由旋轉的最小值。圖2還示意性地示出了待設置在可旋轉結構16上的負載(電機M)的示例。能夠依靠感應耦合裝置30為任何類型的負載供電。還應該理解耦合裝置30不僅在可旋轉結構16以不同速度旋轉的過程中纟是供恒定的電力傳輸，而且在裝料裝置10停頓的時^f吳也可以提供恒定的電力傳輸。圖3示出了替換的感應耦合裝置130，其^皮i殳計成傳統(tǒng)地用于高功率裝置的對稱三相系統(tǒng)。在圖3的實施例中，耦合裝置130包括固定和旋轉磁芯裝置138、140，固定和旋轉磁芯裝置138、140均具有基本為E形的垂直截面，每個均具有三個》茲才及面。固定和凝:轉感應器134、136分別包括一套三個的線圏144.1、144.2、144.3;146.1、146.2、146.3，一套中的每個線圏均在120°周相移動下才喿作，用于傳車lr對稱三相交流電。固定線圏144.1、144.2、144.3分別纏繞在固定》茲芯裝置138的三個水平分支的每個上，而^走轉線圈146.1、146.2、146.3分別纏繞在旋轉磁芯裝置140的相對水平分支周圍。此感應津禹合裝置130的其它方面與上述和隨后所述的感應并禺合裝置類似。圖4-9示出了配備有裝料裝置10的感應耦合裝置的又一實施例230。在下文中不再重復描述圖4-9裝料裝置10的與圖1中所述細節(jié)相對應的那些細節(jié)。圖4-9的感應耦合裝置230布置在固定外殼18的下部，這在圖8中可見。與之前描述的耦合裝置類似，感應耦合裝置230包括具有》茲芯裝置238的固定感應器234和具有/f茲芯裝置240的3走轉感應器236。當與圖1中的實施例相比時，i茲芯裝置238、240和它們的線圈繞組的尺寸被制定為用于傳輸較高瓦數(shù)的電能。因為耦合裝置230在外殼18的下部中，所以旋轉感應器236^皮直接支撐在平臺17上，而固定感應器234固定于外殼18的壁。如圖5、圖7和圖9所示，相對于軸A,固定線圏裝置238在外側上而旋轉磁芯裝置240-故布置在內(nèi)側上。盡管沒有詳細地顯示，磁芯裝置238、240都具有各自的線圏繞組。在圖5、圖和圖9中可見，固定和旋轉感應器234、236和它們各自的固定和旋轉》茲芯裝置238、240在可旋轉結構16的旋轉方向上都是間斷的(不連續(xù)的圓周結構)。固定感應器234包4舌兩個區(qū)革殳234.1、234.2，而旋轉感應器236包括四個區(qū)段236.1、236.2、236.3和236.4。區(qū),殳234.1、234.2;236.1、236.2、236.3和236.4相對于軸A旋轉地對稱布置。僅僅是固定和旋轉》茲芯裝置238、240的相對面需要以高精度進行機加工以便獲得圓形水平區(qū)卓殳。還應該注意，在平面圖中，徑向間隙32是圓形的并且中心在軸A上。如在圖5、圖7和圖9中進一步可見的，,茲芯裝置238、240的周界中的各個孔容許^接近可^走轉結構16上的內(nèi)部部件(例如為了進行養(yǎng)護維修)，而無需拆卸感應耦合裝置230。例如，不僅向分配殺+道12的支撐物和驅(qū)動才幾構的兩個半部(這兩個半部用參考標號52、54示意性地示出)提供通道，而且還向冷卻回路28或例如它的冷卻泵(未示出)提供通道。在例如圖5的旋轉結構中，可通過外殼18中的通道門56、58到達布置在支撐平臺17上的支撐物和驅(qū)動才幾構的兩個半部52、54。在例如圖7的錄:轉結構中，可旋轉結構相對于圖5順時針旋轉90。以使得能夠到達其它部件，例如在圖6的左手側所見的冷卻回路28的部件。圖9示出了可旋轉結構16的中間旋轉位置。由于結構的限制還可使用沿圓周斷開的耦合裝置230。磁芯裝置238、240中基本為U形的部件的垂直部分的高度容納大量線圈繞組(未示出)用以實現(xiàn)強的電感應，這是因為電感應隨著繞組數(shù)量的平方增加。圖4-9的裝置適合于高功率應用，例如要求>10kW電力供應的負載。在圖4、圖6和圖8的垂直截面圖中可見，在給定的^走轉周期中，固定磁芯裝置238的給定極面部分并不是一直與旋轉磁芯裝置240的相應極面部分相對。通過與圖5、圖7和圖9的比專交中可以明白，用于通過徑向間隙32進^^茲4禺合的整個津禺合面積在^走轉感應器236的旋轉過程中保持恒定，就是說，此耦合面積與旋轉感應器236相對于固定感應器234的旋轉位置無關。在這種背景下，術語耦合面積被定義為在此表面上固定^f茲芯裝置238的4及面(見圖2中的48、50;48，、50，)與旋轉萬茲芯裝置240的才及面徑向相對，并且反之亦然，就是說通過此表面面積能夠獲得有效的磁耦合。因此，在圖4-9的實施例中，整個耦合面積是由區(qū)段234.1、234.2、234.3;236.1、236.2、236.3和236.4的才目只于部分(在圖5、圖7和圖9用陰影示出)的弧度分別乘以相應極面(見圖2中的48、50;48，、50，)的總和垂直高度給出的這些分離面積的合計。由于整個耦合面積與旋轉位置無關地保持恒定，因此耦合》茲通量以及因此^皮傳輸?shù)娇尚D結構16的電能也是與可旋轉結構16的;旋轉位置無關，與4艮據(jù)圖4-9的固定和S走轉感應器234、236的間斷結構無關。在感應耦合裝置230具有合適直徑的情況下，則利用圖4-9的耦合裝置230的間斷結構能夠?qū)崿F(xiàn)與(例如根據(jù)圖1的)小直徑連續(xù)結構程度類似的》茲耦合。圖10-11顯示了配備有裝^l"裝置10的感應耦合裝置的又一實施例330。耦合裝置330具有間斷的結構。下面^又描述與前述實施例不同的方面。在圖IO中可見，感應耦合裝置330布置在外殼18的中間高度處。這個位置能夠減小裝置直徑以及因此降低材料成本、能夠接近滾柱軸承20以使所要求的間隙32的寬度容差更小，并且還能夠減少在爐灰和爐熱中的暴露。與耦合裝置230相反，感應耦合裝置330的僅旋轉感應器336在旋轉方向上是間斷的，而固定感應器334被構造成繞軸A的完整圓環(huán)。耦合裝置330的直徑相較于圖4-9的耦合裝置的直徑略孩t減小。如圖11所見，旋轉感應器336包括兩個獨立的圓ll形區(qū),殳336.1、336.2。區(qū)革殳336.1、336.24又由支4掌物和驅(qū)動^L構的兩個相對半部52、54位置處的開口分隔開。間斷的S走轉感應器336符合裝料裝置10的結構性空間限制并且更便于接近支撐物和驅(qū)動機構52、54。從圖11中顯而易見，由于整個耦合面積相當大(相只于部分用陰影示出)，相專交于之前的實施例，感應津禺合裝置330允許甚至更高瓦數(shù)的無4妄觸電能傳輸。應該理解示意性示出的耦合裝置230、330的具體電設計可能與圖2、圖3、或者是技術人員很容易能考慮到的任何其它合適的電設計相對應。圖12示出了耦合裝置的又一實施例430,其可以認為是圖4-9中所示實施例的變體。與上述后一個實施例相反，耦合裝置430具有構造成以軸A為中心的整圓環(huán)形式的固定感應器434。為了實現(xiàn)用于養(yǎng)護目的的可^妄近性，固定感應器434具有可移動區(qū)4殳434.1、434.3?？梢苿訁^(qū)萃更434.1、434.3例如可安裝在鉸鏈上以使其相對于固定安裝的區(qū)段434.2、434.4是可轉動的，如圖16中所示的。當要求例如進入支撐物和驅(qū)動機構部件52、54時，鉸鏈連接的區(qū)段部分434.1、434.2被移入停放位置，如圖16中所示的。在操作過程中，可移動區(qū)革史434.1和434.3^皮定位成(見圖16中的斷開線)與固定區(qū),殳434.2、434.4—起形成整個圓環(huán)。因為》茲芯裝置438、440中的》茲通量方向垂直于S走轉方向，所以/磁芯裝置在可移動區(qū)4殳434.1、434.3和固定區(qū)段434.2、434.4之間界面處的中斷就不是緊要的。因為用于豎爐的旋轉裝料裝置的旋轉速度相對較低(例如每分鐘幾轉)，因而需要采用特殊的措施以利用間斷的感應器實現(xiàn)恒定的電能傳輸。因此，在下文中將參照圖13-19描述與感應耦合裝置的可能的間斷圓周結構有關的更多細節(jié)。首先，應注意圖13-19的每一個均示出了間斷的感應耦合裝置的一個例子，這些間斷的感應耦合裝置能夠?qū)崿F(xiàn)恒定的電能傳輸而無需考慮可旋轉結構16的旋轉。這些實例既不是詳盡的也不是限制性的。圖13示意性地示出了在圓周上中斷的幾何結構，就是圖4-9中所示的間斷的圓形耦合裝置230。如圖1中所見，固定感應器234的兩個區(qū)4史234.1、234.2以及》定4爭感應器236的四個區(qū)^殳236.1、236.2、236.3和236.4均繞軸a旋轉對稱布置。固定感應器234具有m倍(m-fold)的旋轉對稱(還叫做"m級的離散旋轉對稱")，其中m=2(也就是2兀/111=71或180。旋轉的對稱)，而旋轉感應器236具有n倍的旋轉對稱，其中n=4(也就是2ti/n=兀/2或90°旋轉的對稱)。固定區(qū)段234.1、234.2各自的弧度a是相同的并且近似等于兀/2或90°。固定區(qū)l殳234.1、234.2之間的兩個開口也具有近似為兀/2或900的^目同f瓜度P。區(qū),殳236.1、236.2、236.3和236.4的f瓜度y是所需的電磁耦合與入口間隙(例如用于維修)之間的折衷值。y的值自身對于實現(xiàn)恒定的感應耦合不是關鍵的。在具有給定的半徑和對稱等級的情況下，弧度a、P、Y分別確定開口、固定區(qū)段234.1詳口234.2k乂及力定專爭區(qū)l殳236.1、236.2、236.3牙口236.46勺f瓜長，由jt匕就能夠確定整個耦合面積了。為了減少隨后的描述，會使用"共輒區(qū)段"的表達方式來表示滿足以下條件的給定對的旋轉區(qū)段它們是在圓周上最接近的對，其中在一個區(qū)l殳的共軛區(qū),殳導致耦合減小時該一個區(qū)段同時導致耦合的增加，反之亦然。在圖13的耦合裝置230中，區(qū)段對(236.1、236.2)和區(qū)段對(236.3、236.4)均是共軛區(qū)段對。兩個共輒區(qū)段(例如236.1和236.2)中心之間的弧度5選擇為開口(或多個開口)的弧度P的函數(shù)。在耦合裝置230中，5是|3的除數(shù)，就是p=k5，其中k是非負整凄t。如圖13中可見，k-1或者5近合乂等于兀/2或90。。此外，兩個共軛區(qū)段，例如(236丄236.2)和(236.3、236.4)，應該具有相同的f瓜度y并且相乂于于由用于確定S的它們的乂又區(qū)l殳確定的平面對稱布置。因此保i正了整個耦合面積與旋轉感應器234的旋轉位置無關。事實上上述情況確4呆當在鄉(xiāng)會定區(qū)^殳(比如236.2)處的耦合面積由于旋轉而減小或增加時，在它的共輒區(qū),殳(比如236.1)處的耦合面積同時減小或增加同樣的量。圖14示出了根據(jù)圖4-9和13中的實施例的變體的耦合裝置530，其中旋轉感應器536僅包括一對共軛旋轉區(qū)段536.1和536.2。如圖14中可見，S走轉感應器536不需要繞軸A旋轉對稱(假定1倍對稱不是對稱)。在特定結構中，固定感應器534或旋轉感應器536中的任一個具有旋轉對稱就足夠了，也如圖15所示。圖15示出了具有單刈--炎轉區(qū)卓史636.1和636.2并JU又有一個固定區(qū)段634.1的耦合裝置的又一實例630。在圖15的耦合裝置630中，旋轉感應器636具有2倍旋轉對稱(也就是?；?80°的對稱)而固定感應器634不是旋轉對稱的(m=l)。在圖15的耦合裝置630中，5是卩的除數(shù)(反之亦然)，就是(3-kS,其中k-l。圖16示出了耦合裝置730,其中固定感應器734是4倍旋轉對稱的(m=4),而S走轉感應器736不是^走轉對稱的(n=l)。固定和旋轉感應器734、736分別具有四個區(qū)段，734.1、734.2、734.3和734.4以及736.1、736.2、736.3和736.4。在耦合裝置730中，a=(3=3=兀/4并且因此|3=kS，其中k=1。另夕卜，旋轉區(qū)段736.1、736.2、736.3和736.4的弧度y可能增加或減小而不影響電^f茲耦合與旋轉無關這個事實。然而在每對共軛區(qū)段(736.1、736.2)和(736.3、736.4)中，兩個區(qū)段的弧度y(就是弧長)應該是相等的并滿足^卩。圖17示出了耦合裝置的又一替換實施例830,其中固定感應器834是3倍旋轉對稱的(m=3，就是120。的旋轉對稱)，而^走轉感應器836是4倍旋轉對稱的(n=4)。固定感應器834包括三個分離的區(qū)段834.1、834.2和834.3,而凝:壽爭感應器836包4舌四個獨立的S走轉區(qū),殳836.1、836.2、836.3和836.4。區(qū)段繞軸A旋轉對稱布置。在井禺合裝置830中，a=p=2兀/3而5=兀。應注意井禺合裝置830中的共軛旋轉區(qū)段是徑向相對的那些區(qū)段，即，區(qū)段(836.1、836.3)和(836.2、836.4)是分別共軛的。因此在圖17的實施例中，p是5的除凌史(并非反之亦然！)，即，5=kp，其中k=3。事實上，在這個特定實施例中，S>|3而在前面的實施例中S^p。圖18示出了耦合裝置930，它是圖17實施例的變體，其中它在旋轉感應器936中僅具有一對共軛區(qū)段936.1、936.2。從圖17和18的比4交中可以看出，所用的共輒對的實際lt量不是確定的只要仍然滿足與旋轉無關的耦合這個條件即可。例如，可以向圖17的耦合裝置830添加又一共輒對(未示出)，這通過在不影響S走轉獨立性的情況下將兩個徑向相對的區(qū)段以45°插在區(qū)段對(836.1、836.2)與(836.3、836.4)之間來實J見。圖19示出了耦合裝置的又一實施例1030。在這個耦合裝置中，旋轉感應器1036具有與圖13中的旋轉感應器相同的結構，就是說它包括四個分離的區(qū)段1036.1、1036.2、1036.3和1036.4(其中S=丌/4)，并且繞其S走轉軸A以4倍的方式4t4爭只于稱布置(n=4)。另一方面，固定感應器1034形成在孓瓜度a-3兀/4的一片中并因此不是旋轉對稱的(mO。由于存在弧度P=7i/4的開口，因此固定感應器1034是間斷的。如前面的實施例中一樣，在旋轉感應器1036的S走壽爭過禾呈中，利用通過徑向間隙32的》茲津禺合乂人固定感應器1034到^走轉感應器1036的電能傳輸也基本上^f呆持恒定。/人上面對耦合裝置的可能幾4可布置的描述中可以理解，_〖午多具有間斷的f茲芯裝置的不同結構的感應器都是可能的，它們都4吏得整個耦合面積在旋轉感應器的旋轉過程中保持恒定。因此利用通過徑向間隙32的^t耦合的電能傳輸與支撐旋轉感應器的可旋轉結構16的旋轉位置無關(除了在區(qū)段邊緣處發(fā)生的小變化)?，F(xiàn)在轉而參考圖20所示的感應耦合裝置的等效電路圖，將詳細描述一些電力設計方面的考慮。在圖20中(使用相位符號)Ul:施加到固定感應器的電壓；Rl:固定感應器的繞《且電阻；XI:固定感應器的漏電4元(leakagereactance);U，2=rvU2:參照固定感應器的S走轉感應器的電壓；R，2=ntr2.R2:參照固定感應器的4t轉感應器的繞組電阻；X，2=ntI^X2:參照固定感應器的"走轉感應器的漏電抗；Xmu^f茲4匕互電^t;Z，mot=R，mot+jX，mot:參照固定感應器的負載(例如電4幾)的阻抗；R，mot=n,Rmot:參照固定感應器的負載的電阻；X，mot=ntr2.Xmot:參照固定感應器的負載的電抗；其中r^是固定線匝與旋轉線匝的繞組比。如將會理解的，感應耦合裝置基本上類似于旋轉變壓器的感應耦合裝置。因此，Xmu對于感應耦合裝置的設計是非常重要的參數(shù)。事實上<formula>formulaseeoriginaldocumentpage23</formula>其中f是交流頻率，IM是固定感應器繞組的線匝數(shù)量，并且Rc。re、Rgap分別是,茲芯》茲阻和徑向間隙32的》茲阻。因為》茲芯材料的》茲導系^t比徑向間隙32的f茲導系凄t大幾千倍，所以在等式(1)中Re。re相對于R^p是可忽略的。因為徑向間隙32的》茲阻是直4妄與間隙32的寬度(也就是徑向延伸)成比例的，所以這個寬度應該最小化以保證高的互電抗Xmu。除了要使Xmu盡可能地大，還要使R1、R2和X1、X2盡可能地小，這是用于優(yōu)化感應耦合效率的措施。利用圖20的等效電路圖，能夠利用如下公式基于有效的能量比計算感應耦合裝置的有效效率<formula>formulaseeoriginaldocumentpage24</formula>(2)基于纟皮載荷消碑4的有效能量比的纟見在效率(apparentefficiency)與原始側消耗的視在(有效+無功)功率的比也是相關性能指標。它由:^下/>式^十算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage24</formula>1其中^和^分別是固定/旋轉側的視在(有效+無功)電壓和電流,對于1mm的徑向間隙寬度，已發(fā)現(xiàn)鐵-硅磁芯是優(yōu)選的，1mm2橫截面的繞組銅線載荷為1kW，每個繞組各自的線匝數(shù)量在110<ni，2<160的范圍內(nèi)。應該注意r|和ru對于給定設計通常不能都是優(yōu)化的，ris—般在高于ri的較高線匝數(shù)下具有最大值。因此，選擇能夠獲得最大T1的最小線匝數(shù)量，使阻抗性的熱損失最少。因為電4元是AC頻率的函凄t，所以應該理解(2)是AC頻率的函H在該AC頻率下為固定感應器供電。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在上述示例設計中，ri和ru迅速增加到150Hz。超過了這個值，ri依然增加〗旦是它的增加幅度降低了，而ru可能在較高的頻率下顯著下降。為了最小化無功損失(Xmu，磁芯損失)，頻率應該在100Hz<f<200Hz的4斤衷范圍中。只于于固定感應器繞組和^走壽爭感應器繞《且兩者的線匝^:n!，f125和頻率~150Hz的'lt況，以下的^直4十對不同寬度的4失心徑向間隙32可以用凄t字確定<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>如將會^皮理解的，徑向間隙32的4失心寬度e通常會在0mm<e〈2mm的范圍中。在使用較大繞組線的橫截面、使用較高》茲導系數(shù)的磁芯材料(例如PERMALLOY)、能夠?qū)崿F(xiàn)較小的鐵心寬度e和/或技術人員可容易地理解的多種其它措施的代價下，能夠獲得高于70%的有效效率值。如將會^皮理解的，在需要時能夠與感應耦合裝置結合使用任何補充部件。耦合裝置可以輔以能量存儲裝置和整流器或者輔以電源控制器。應該理解不要求用超出文中公開的機電設計以外的電力裝置實現(xiàn)對布置在可旋轉結構16上的負載提供基本恒定的供電。盡管感應耦合裝置在理論上可用于組合的信號和能量傳輸，但是認為使用無線電設備進行信號傳輸是優(yōu)選的。因此，可在可旋轉結構16上設置無線電發(fā)射器、接收器或收發(fā)器以從連接于旋轉感應器的負載處接收控制和/或測量信號和/或?qū)⒖刂坪?或測量信號傳輸?shù)剿鲐撦d處。均可通過耦合裝置向負載和無線電設備供電。最后，應該理解，通過之前描述的感應耦合裝置得以改進的豎爐裝料裝置隨時可接收設置在可旋轉結構上的任何類型電負載。由于耦合裝置的高功率電容，具有高于500W的額定功率消肆C的一個或多個負載能夠方便地并可靠地在裝料裝置的旋轉部件上操作，而無需考慮操作條件。由于它的無接觸設計，感應耦合裝置不會遭受磨損并且因此實質(zhì)上不需要養(yǎng)護，盡管豎爐的操作條件很惡劣。權利要求1.一種用于豎爐的旋轉裝料裝置(10)，包括旋轉分配裝置(12)，用于將爐料分配到所述豎爐中的裝料表面上；可旋轉結構(16)，其支撐所述旋轉分配裝置；和固定支撐物(18)，其可旋轉地支撐所述可旋轉結構；其特征在于，一感應耦合裝置(30；130；230；...1030)包括固定于所述固定支撐物的固定感應器(34；134；234；...1034)，以及固定于所述可旋轉結構的旋轉感應器(36；136；236；...1036)，其中，所述固定感應器和所述旋轉感應器被徑向間隙(32)分隔開并且構成一旋轉變壓器，所述旋轉變壓器利用通過所述徑向間隙的磁耦合能夠?qū)崿F(xiàn)無接觸電能傳輸以向連接于所述旋轉感應器的電負載供電。2.根據(jù)權利要求1所述的裝料裝置，其中，所述固定感應器包括固定》茲芯裝置(38;138;238;338)并且所述4t轉感應器包括旋轉磁芯裝置(40.，140;240;340)。3.根據(jù)權利要求2所述的裝料裝置，其中，所述徑向間隙(32)將所述固定磁芯裝置的至少一個^茲極面(48，48，)與所述旋轉》茲芯裝置的至少一個》茲極面(50，50，)分隔開，以使所述固定》茲才及面和所述S走轉,茲4及面以徑向相對的關系布置。4.根據(jù)權利要求l，2或3中任一項所述的裝料裝置，其中，所述徑向間隙(32)基本是豎直的。5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的裝料裝置，其中，所述固定感應器(234;534;634;734;834;934;1034)和/或所述^走專爭感應器(236;336;436;536;636;736;836;936;1036)在S走4爭方向上是間斷的。6.根據(jù)權利要求5所述的裝料裝置，其中，所述固定感應器(234;334;434;534;634;734;834;934;1034)和所述旋轉感應器(236;336;436;536;636;736;836;936;1036)被構造成使得在所述可旋轉結構(16)的旋轉過程中用于所述固定感應器與所述旋轉感應器之間的》茲耦合的整個耦合面積是恒定的。7.根據(jù)權利要求6所述的裝料裝置，其中，所述固定感應器(234;334;434;534;734;834;934)和所述旋轉感應器(236;336;436;636;736;836;936;1036)中的至少一個具有才目對于所述可旋轉結構的旋轉軸旋轉對稱的幾何形狀。8.根據(jù)權利要求7所述的裝料裝置，其中，所述固定感應器(234;334;434;534;634;734;834;934;1034)在其圓周中具有至少一個開口，因此所述固定感應器是間斷的，所述開口具有弧度P,并且其中，所述旋轉感應器包括至少一對分離區(qū)段(236.1-236.2,236.3-236.4;336.1-336.2;436.1-436.2，436.3-436.4;536.1-536.2;636.1-636.2;736.1-736.2,736.3-736.4;836.1-836.2，836.3-836.4;936.1-936.2;1036.1-1036.2,1036.3-1036.4),所述分離區(qū)段被布置成使一對雙區(qū)段之間的弧度5是P的除數(shù)或者使P是5的除數(shù)。9.根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的裝料裝置，其中，所述固定感應器(34;134;234;…1034)和所述萬走4t感應器(36;136;236;...1036)分別包括至少一個感應器繞組，每個繞組具有的纟戔臣凄t量n在50《n《5OO范圍內(nèi)。10.根據(jù)權利要求1至9中任一項所述的裝料裝置，進一步包括形成所述旋轉分配裝置一部分的分配斜道(12)和操作性地連接其中，所述電才幾作為負載連4妄于所述旋轉感應器(36;136;236;...1036)以通過所述感應津禺合裝置浮皮供電。11.根據(jù)權利要求1至9中任一項所述的裝料裝置，進一步包括形成所述旋轉分配裝置一部分的分配殺牛道和4喿作性地連4妄于所述分配斜道以使所述分配斜道繞其縱軸旋轉的電機，其中，所述電才幾作為負載連4妾于所述"走4爭感應器(36;136;236;...1036)以通過所述感應耦合裝置被供電。12.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝料裝置，進一步包括冷卻回^各(28)，所述冷卻回路包括i殳置在所述可旋轉結構上的泵，其中，所述泵作為負載連接于所述旋轉感應器(36;136;236;...1036)以通過所述感應津禺合裝置^皮供電。13.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝料裝置，進一步包括設置在所述可旋轉結構(16)上的電負載，其中，所述負載具有>500W的額定電力消庫4并且所述負載連4妄于所述4t轉感應器(36;136;236;...1036)以通過所述感應耦合裝置被供電。14.根據(jù)權利要求10至13中任一項所述的裝料裝置，進一步包括設置在所述可旋轉結構上的無線電發(fā)射器、接收器或收發(fā)器，用以從所述負載處接收控制和/或測量信號和/或?qū)⑺隹刂坪?或測量信號發(fā)射到所述負載處。15.—種鼓風爐，包括根據(jù)前面權利要求中任一項所述的裝料裝置。16.—種用于改進用于豎爐的旋轉裝料裝置的方法，所述裝料裝置包括旋轉分配裝置，用于將爐料分配到所述豎爐中的裝料表面上；可旋轉結構，其支撐所述旋轉分配裝置；和固定支撐物，其可旋轉地支撐所述可旋轉結構；其特4正在于，所述方法包括提供包括固定感應器和旋轉感應器的感應耦合裝置；將所述固定感應器固定于所述固定支撐物；以及將所述旋轉感應器固定于所述可旋轉結構，使得所述固定感應器和所述S走轉感應器^皮徑向間隙分隔開并且構成一^走轉變壓器，所述旋轉變壓器利用通過所述徑向間隙的石茲耦合能夠?qū)崿F(xiàn)從所述固定支撐物到所述可旋轉結構的無接觸電能傳輸以向連接于所述旋轉感應器的電負載供電。全文摘要用于豎爐的旋轉裝料裝置(10)通常包括用于將爐料分配到豎爐中的裝料表面上的旋轉分配裝置(12)?？尚D結構(16)支撐旋轉分配裝置并且固定支撐物(18)可旋轉地支撐可旋轉結構。根據(jù)本發(fā)明，裝料裝置(10)配備有感應耦合裝置(30)，感應耦合裝置包括固定于固定支撐物的固定感應器(34)和固定于可旋轉結構的旋轉感應器(36)。固定感應器(34)和旋轉感應器(36)被徑向間隙分隔開并且構成了旋轉變壓器，該旋轉變壓器利用通過徑向間隙的磁耦合能夠?qū)崿F(xiàn)從固定支撐物(18)到可旋轉結構(16)的無接觸電能傳輸，以向設置在可旋轉結構(16)上并且連接于所述旋轉感應器(36)的電負載供電。文檔編號F27B1/00GK101563468SQ200780046665公開日2009年10月21日申請日期2007年11月27日優(yōu)先權日2006年12月18日發(fā)明者利昂內(nèi)爾·豪斯埃默爾,埃米爾·布雷登,埃米爾·洛納爾迪,居伊·蒂倫申請人:保爾伍斯股份有限公司