CN1018288B - 具有片簧密封装置的风门 - Google Patents

Abstract

一种风门，它包括一个具有一个风门口的第一构件、一个可相对于风口边缘运动进出工作位置的挡板形式的第二构件、一个支座和一个密封装置。密封装置包括一组片簧和夹紧部件，夹紧部件包括一个夹紧板和一个具有内夹紧部分的凸缘板，每个片簧沿一条纵向直线弯曲，形成具有相同角度关系的内部分与外部分，内部分位于夹紧板与凸缘板的内部分之间，外部分逐渐变窄。该密封装置可确保有效地密封风口，即使在高速高温气流下也确保密封。

Description

发电厂、冶炼厂、炼钢厂、水泥厂、造纸厂和纸浆厂的运行中会产生大量废气，这些废气在排出之前要经过各式各样的处理。

以两个废气处理为例，示例中之一的一个排气系统可以设有多个含有诸如袋滤器、静电式除尘器或洗涤器的防治环境污染的设备，每一支路都装有按照运行要求开通和关闭的风门。另一个例子是，燃气轮机、窑、炉或其它煅烧工艺的排气系统可以装有一个分流器，该分流器装设有能引导热气体通过一个热回收蒸汽锅炉或将这些气体引导到一个旁通系统的风门。

包括有这种风门的风管的尺寸变化很大，典型的例如20英尺×20英尺。风管的横断面尺寸越大，要提供一个既能与支座有效地接合又能经受严峻的使用条件的供密封用的支座就越困难。

在一种类型的风门中，挡板横跨风口滑动并以各种方式沿边缘密封。其中一种方式是使用一种具有一对悬臂片簧组的密封装置，每组中的片簧的宽度递减，两个片簧组设置成在挡板在其间通过时出现弯曲，其最宽的片簧贴靠着挡板的边缘。在美国专利4，088，146公开的一种这样的装置中，悬臂片簧组只有在挡板迫使它们分开时才出现弯曲，而在美国专利3，504，885中，挡板通过其间的密封装置互相保持弯曲，直至挡板迫使它们分开为止，各挡板由一片簧支撑着。

由于它们的挠性和弹性，这些片簧也非常适用于具有挡板的风门中，这些挡板在中间枢接，在一端连接到一个枢轴上，或用其它方法支 承，使之沿通过风口的流径的纵向运动。

用于这种目的的一种悬臂片簧密封装置采用了与之结合的偏置片簧。在美国专利3，698，429中，偏置片簧将悬臂片簧始终保持在受力状态，而在美国专利4，325，411中，悬臂片簧不受偏置片簧的影响，直到风口关上，两种弹簧都受力。

本发明的总的目的是提供具有密封装置的风门，这些密封装置可确保即使用在高速、高温或同时高速高温的风流的情况下也能有效地密封住风口。

按照本发明，这个目的通过一种由在风口边缘并在大多数场合下是包围着风口的构件、一个大致沿通过风口的流径的纵向相对于起先提到的构件可运动进出工作位置的挡板构件和一个密封装置构成的风门来实现。两种构件中的一种上可以有一个支座，而密封装置连接到另外的构件上以跟该支座接合。

密封装置由多片沿纵向线弯曲以形成具有同一角度关系的内外部分的片簧构成。内部分被一起夹紧在密封装置承载构件上，外部分被夹持在一起成未受力的悬臂片簧组。外片簧部分的宽度逐渐减小，而且最大宽度的片簧的设置和尺寸设定成使之具有一个边缘部分来在活动构件的工作位置上跟支座接合，这样片簧组便发生弯曲并受力，最宽的片簧的边缘部分跟支座有效地密封接触，并且最好让另一个片簧也叠置在支座上面。

密封装置承载构件还包括一个凸缘板，该凸缘板沿片簧的同一方向倾斜，其设置和尺寸设定成使之与一个片簧接合，并使片簧组受力到一定程度以防止在相当高的速度的排气气流中引起金属疲劳、密封过早失效以及有害噪声的振动。在本发明的一个实施例中，凸缘板的倾斜程度要小于片簧的倾斜度，并以其外缘与片簧中的宽度最大的片簧接合，以使片簧组的外部分受力，该片簧组在与支座密封接触时被弯曲稍离凸缘 板的外边缘。在另一实施例中，凸缘板的倾斜程度大于片簧的倾斜度，而且凸缘板与最窄的外片簧部分接合，以使片簧组受力，该片簧组在与支座密封接触时被弯曲靠在凸缘板的外缘上。

本发明的另一个目的是提供一种可以很容易地装配到一个适当的构件上并且还可以与热膨胀力相适应的密封装置。每个密封装置都由一个或多个边构成，在大多数应用场合中，这些边的端部连接起来形成拐角。密封装置和支座可以是沿风口的一边伸展的节段，例如在百叶窗式风门的情况下形成围绕风口的直角形或U形。

为了能适应施加到密封装置上的膨胀力，除非夹紧板或凸缘板跟密封装置承载构件是一个整体，每个密封装置的边都由分立的夹紧板、片簧和凸缘节段构成。这些部件最好具有相同的长度，只是在各边的端部可以修整，这些部件具有槽孔或加大尺寸的孔以装入将这些部件固定在密封装置承载构件上的螺栓或螺杆。这些分立部件的对应部件被连接到密封装置承载构件上，相邻端部之间和在安装好的密封装置内具有间隙，对应的片簧端部之间的间隙相对于组件的其它间隙错开设置。在底下的部件，除非与密封装置承载构件成一整体，其端部可以跟叠置在上面的部件的端部对齐。

在实践中，将最大宽度的片簧的端部搭接起来，并将其它的密封部件的端头最好切成斜角并拉开设置以提供间隙，这样来形成拐角。

本发明的其它目的和实现这些目的方式将在如下的优选实施例中和权利要求书中加以描述。

附图说明本发明的优选实施例，其中

图1是一个按照本发明的片簧密封装置的分解剖视图;

图2是片簧组被凸缘板压紧的装配好的密封装置的剖视图;

图3是按照本发明的另一实施例的片簧密封装置的剖视图，其中夹紧板与密封装置承载构件成一体，片簧组由于与支座接合而处于受力状 态;

图4是本发明的另一实施例的剖视图，其中凸缘板与密封装置承载构件成一体并与最小宽度的片簧成受力接合，同时还示出片簧组通过密封装置与支座接合弯靠着凸缘板的边缘;

图5是大大缩小了比例的用于排气系统中的分流器的示意图;

图6是大致沿图5中的6-6线取的、比例显著地增大了的断面图;

图7是大致沿图6中的7-7线取的、比例进一步增大了的断面图，

图8是从上游侧看的百叶窗式风门的一个视图;

图9是图8中百叶窗式风门的密封装置和支座的配置的示意图;

图10是大致沿图8中的10-10线取的、增大了比例的断面图;

图11是在上挡板的百叶边缘与下挡板的上边缘重叠处的一边的两个支座的破开示意图;

图12是大致沿图11中的12-12线取的断面图。

本发明的密封装置用于一个挡板沿流体流的纵向相对于诸如围绕着一个风口的框架的结构运动进出工作位置的场合，在该位置上，密封装置和支座共同作用以提供一个围绕着或部分围绕着风口的密封区域，以防止流体流过该风口。密封装置或支座可以装在风门挡板上或固定到框架上。

这样的密封装置在图1和图2中总的用标号15表示，示出有三片片簧16、17和18，每片都沿纵线19以相同的角度弯曲，以形成了内外两部分，角度可以例如是15°，但不限于15°。片簧16的外部分最宽，片簧17和18的相应部分逐渐变窄。

片簧的内部分通过连接件21夹紧在一起并固定到密封装置承载构件20上以形成一个未受力的片簧组，图示出的连接件是伸展穿过夹紧板22、片簧的内部分与凸缘23的内部分的螺栓。夹紧板22、片簧组和凸缘板23上的螺栓穿过孔的尺寸是加大了的，使之能适应于膨胀力，并常常 是沿密封装置纵向伸展的长槽。

片簧16、17和18的外部分的尺寸设定成使其最宽的、最好连其次宽的，具有复盖在构件25的支座24上面的边缘部分。当片簧16的边缘部分与支座相互接触时，片簧组受力。片簧的典型厚度是在0.012到0.020英寸范围内，片簧的挠性确保片簧16牢固地压靠在支座24上，并且由于其挠性，使片簧能适应支座的任何不规则的地方。片簧用适宜于在工作条件下在所要求的弹性范围内在应力下使用的合金制造，而且这些片簧还具有跟固定它们的构件与它们贴附在其上的构件相容的膨胀特性。

密封装置15的一个重要特点是凸缘板23跟片簧外部分同方向倾斜，但倾斜程度小一些，可以例如是10°，但不限于10°。凸缘板的设置及尺寸设定成使其一末端跟片簧16的、从其边缘的跟支座接合的部分往里的外部分相接合，使片簧组夹持在足够的受力状态以防止外端部受到具有一定速度的气流作用时引起振动，这种振动会引起金属疲劳、支座过早失效及有害的噪声。

图3示出的本发明的实施例基本上与刚才描述的实施例相同，因此，除了与图1和图2示出的实施例不同的构件之外，相同的构件就不再进行描述。相对应的构件用相同的标号表示，但在标号后面附加上字母A以示区别。在该实施例中，夹紧板22A是密封装置承载构件20A的一个一体部分。

在图4中，密封装置是由与上面描述的实施例相同的构件组成的，这些构件不再详细描述，用相同的标号标示，只在后面附加字母B以示区别。跟上面讨论的实施例的一个不同之处在于，凸缘板23B盖在片簧18B上面，而且它的内外两部分之间的夹角总是比片簧组内外两部分之间的夹角要小。当片簧组与支座24B密封接触时，片簧弯曲靠着凸缘23B的外缘。

本发明的密封装置由直边构成，这些直边的端部相互连接，形成一 些拐角或形成矩形和U形的密封装置。本发明的密封装置和支座可以沿着风口的一边伸展、围绕着风口或成例如用于百叶窗式风门的U形布置。这些边的结构可以采用任何一种图1-4示出的实施例中的密封装置，在每一密封装置中，必须至少有两个片簧。

为了使这种密封边很容易装配到密封装置承载构件上并能适应于热膨胀力，除非夹紧板或凸缘板是密封装置承载构件的一体部分，每一直边都含有分立的并最好是跟片簧等长的夹紧板和凸缘板。相应的这些分立构件连接到密封装置承载构件上，在相邻端部之间和在安装好的密封装置内具有间隙，相应的片簧段的端部之间的间隙相对于组件的其它相应构件之间的间隙是错开的。所有这些间隙的尺寸的设定都应能适应于热膨胀力。因此，每一密封装置都可由完全外露的密封构件来识别的节段组成。很明显，为了建立和保持错开的间隙，在每边的端部的构件应按照需要修整。

排气系统的风门尺寸变化很大，而且风口的横断面越大，提供不存在不规则地方的支座以及能够适应任何这种不规则地方的密封装置就越是困难，尤其大多数排气系统都必须适应热膨胀力。

诸如装在燃气轮机的排气系统中的分流器是一种采用本发明的密封装置特别有利的装置，因为在应用中会出现急剧的温度升高和大量的废气。

这种分流器，参见图5-7，总的用标号29表示，这种类型的分流器在申请人的同时待决申请055，594号（申请日为1987年5月29日）中作了详细说明，该申请也是PCT申请PCT/US88/01730号（申请日为1988年5月25日）。分流器29有一个热气流的入口风口30、一个与入口风口正对的、通过管道连接到例如一个热回收蒸汽锅炉的出口风口31和一个连接到旁通系统的出口风口32。

分流器有一个挡板33，该挡板一端固定在枢轴34上，枢轴34通过总 的以标号35标示的、通过肘节36连接到挡板33上的可逆传动的驱动装置摆动进入和退出相对于任一个出口风口的工作位置。

一个U形的、方形的、成直角的框架37围绕着每个风口，此框架的外壁用夹子38固定在绝缘装置39上，外壁比内壁稍宽些。总的以40标示的主密封装置固定到框架的较宽的外壁的边缘上，而总的以41标示的辅助密封装置固定在框架的内壁的边缘。密封装置40和41只是尺寸不同，它们是图1和图2示出的那种类型，并且密封部件采用相同的标号表示。密封装置以上述的方式装配到框架的壁上。挡板33的边缘在每侧上具有错开设置的支座42和43以根据所需关闭和密封那一个出风口而分别跟密封装置40和41接合。可以看出，密封装置45和46的拐角是通过片簧16的端部搭接形成的，以避免在拐角处增加密封装置的厚度。其它密封部件的邻接端部隔开一段距离设置以提供间隙，这些端部一般都是切成斜角的。

来自未示出的风机的空气通过有风门控制的风口44排入分流器的邻近枢轴34的拐角。枢轴34装有纵向密封装置45和46，分别在轴34沿适当的方向和适当的转动范围转动时跟纵向支座47和48接合。框架37的邻近所述拐角的封闭端有一些风孔49，当相邻的支座47、48被相应的一个密封装置45、46接合时，其中一个框架上的风孔被封住。当有一个相邻框架37的风孔49未被封住，空气被风机排入围绕着已封闭住的风口的密封装置40和41之间的空间内。示出的密封装置45和46跟图1和图2所示的同一类型，其差别仅在于每一个密封装置都与密封装置承载构件50的相对边相接。

本发明的片簧密封装置的另一种重要应用是用在百叶窗式风门上。如图8和9所示的那种风门用于控制通过由框架51围成的风口的风流。装有本发明的密封装置和支座的百叶窗式风门示意地示出在图8-12中。

图中所示风门具有上下百叶挡板52和52A，每一挡板都有一中央加强 装置53和沿轴线排列并设在中心的轴54。轴54伸展穿过框架51并连接成使它们沿图9的箭头所指示的方向、在允许风流通过风口的平行位置与基本上垂直于通过风口的流径的位置、即百叶窗式挡板关闭的位置之间一起转动。

为了让百叶窗式挡板52和52A阻挡风流通过风口，杠架51上装有尺寸相同的上下U形支座55、55A。支座55伸展跨过框架51的顶部并沿框架的每边向下伸展到轴54，并且可与同样地设置的U形密封装置56接合。框架51还具有用以与安装在挡板52下半部的相对侧的侧密封装置58。从图9可清楚看出，当挡板52朝打开的位置转动时，其上部和下部分别从支座55和57处旋转开。

支座55A用于与U形密封装置56A接合，密封装置56A可以是与密封装置56相同的装置并安装在挡板52A下半部跟密封装置56相对的一侧上。支座55A伸展跨过框架51的底部，并沿框架51的侧边向上伸展到支承下挡板52A的轴54。框架51还设有侧支座57A，这些侧支座设置成使之在挡板的关闭位置上与上挡板52的下部边缘形成一个U形支座以与安装在挡板52A的跟密封装置56A相对的一侧上的U形密封装置56B接合。

由于各个密封装置可以采取图1至4中所示的任何一种类型，所以它们具有图3中所示类型，附加的特征是挡板52和52A的尺寸设计成使它们的边缘完全覆盖住密封装置（参见图10）。密封部件按前述方式装配，并采用在图8中采用的相同的标号来标示。

虽然轴54的轴线在图中是处于同一垂直平面内的，但由于密封装置的厚度，两个挡板52、52A实际上并不处于一个垂直平面上，使得各挡板设置成相对于这一平面成一极小的角度。按照本发明的密封装置是有效的，即使这些装置的片簧没有完全压紧。本发明考虑过将一个挡板的轴线沿流径纵向相对于另一挡板的轴线错开设置，使两个挡板能够垂直放置，但制造和装配问题使这种轴的偏置变得不太理想。

参看图11和图12，它们用于示意图地说明，在上挡板52的下边缘与下挡板52A的上边缘搭接处的支座57和57A错开设置以保证挡板能自由摆动，从而在每个挡板的搭接端部存在漏气通路。为了防止这种漏气，将一条不锈钢带58以其端部固定到支座57和57A的邻近端部的相邻表面上，密封带58的厚度最好在大约0.050到0.093英寸的范围内。

从上述的本发明的由片簧组组成的密封装置的结构和使用以及其特性中可以看出，本发明可实现较高的密封效率。

Claims (17)

1、一种风门，包括具有一个风口的第一构件、一个可相对于风口边缘运动进出工作位置的挡板形式的第二构件、支座和密封装置，支座设在所述构件之一上，密封装置连接到另外的构件上，所述支座与密封装置的设置与尺寸设定成使它们在所述工作位置上相互接合，并在所述工作位置上将这些构件在整个密封装置的长度上密封住以防止构件之间漏风，所述密封装置包含一组片簧和夹紧部件，其特征在于所述夹紧部件包括有夹紧板和具有内夹紧部分的凸缘板，每个片簧沿一条纵向直线弯曲以形成具有相同角度关系的内部分和外部分，内部分位于夹紧板与凸缘板的内部分之间，外部分逐渐变窄，至少是最大宽度的外部分的尺寸设定与设置成使之包括一个跟支座接合的节段，以使片簧组受力，夹紧连接件伸展穿过内片簧部分并将其夹紧在所述夹紧板和内凸缘板部分之间，凸缘板沿与外片簧部分相同的方向倾斜，并且设置与尺寸设定成使之与外片簧部分接合并在到达所述工作位置前将片簧组保持在受力状态。

2、按照权利要求1的风门，其特征在于夹紧板是密封装置承载构件的一部分，凸缘板的内部分和内片簧部分具有供连接件自由穿过的并且尺寸设定成能够适应膨胀力的孔。

3、按照权利要求1的风门，其特征在于凸缘板的内部分是密封装置承载构件的一部分，夹紧板和内片簧部分具有供连接件穿过的并且尺寸设定成能够适应膨胀力的孔。

4、按照权利要求1的风门，其特征在于连接件也将密封装置连接到密封装置承载构件上，内片簧部分、夹紧板和凸缘板的内部具有供连接件穿过的并且尺寸设定成能够适应膨胀力的孔。

5、按照权利要求1的风门，其特征在于凸缘板相对其内部分倾斜，其倾斜程度小于片簧的外部分，凸缘的设置和尺寸设定成使之跟具有最大宽度的片簧的、从跟支座接合的部分往里的外部分相接合，然后将片簧组保持在受力状态，直到该跟支座接合部分与支座接合上而与凸缘脱离时为止。

6、按照权利要求1风门，其特征在于凸缘板相对于其内部分倾斜，其倾斜程度大于具有最小宽度的片簧的外部分，将片簧组保持在受力状态，并且提供一个台肩，片簧组的外部分在支座和密封装置处于工作位置时被弯曲压靠着台肩。

7、按照权利要求1的风门，其特征在于密封装置含有至少一条直边，所述直边包括一系列的片簧组的各片簧的节段、一系列的夹紧板的节段和一系列的凸缘板的节段，片簧、夹紧板和凸缘板的对应节段的互相邻近的端部分隔开设置以提供适应热膨胀力间隙，这些端部沿密封装置纵向跟密封装置内的其它间隙分隔开设置。

8、按照权利要求1的风门，其特征在于密封装置含有至少一条直边，所述直边包括一系列的片簧组的各片簧的节段和一系列的夹紧部件中的一个的节段，另一个夹紧部件是密封装置承载构件的一部分，片簧的对应节段和所述的夹紧部件中的一个的互相邻近的端部分隔开设置以提供适应热膨胀力的间隙，这些端部也沿密封装置的纵向跟密封装置内的其它间隙分隔开设置。

9、按照权利要求1的风门，其特征在于密封装置含有至少一条直边，所述直边包括一系列的片簧组的各片簧的节段，至少其中一个夹紧部件包括一系列节段，片簧和所述其中一个夹紧部件的对应节段的互相邻近的端部分隔开设置以提供适应热膨胀力的间隙，所述所述节段是相等的，除了在所述边的端头部分的节段需要有不同的设定尺寸以便能在密封装置的全长范围内形成和保持间隙的偏置。

10、按照权利要求9的风门，其特征在于密封装置含有三条设置形成了一个U形密封装置的直边，在这U形密封装置的每一拐角上，一条边的最大宽度的片簧与相邻边的对应的片簧的端部搭接，两个如此设置的边的每一条边有至少一个另外的片簧靠近拐角，在对应的片簧的端部之间形成间隙，至少一个连接件穿过搭接的片簧的端部。

11、按照权利要求9的风门，其特征在于密封装置含有四条设置成矩形密封装置的直边，在密封装置的四个拐角中的每一个内，一条边的最大宽度的片簧与相邻边的对应片簧的端部搭接，两个如此设置的边中的每一条边有至少一个另外的片簧靠近由这些边限定的拐角，在对应片簧的端部之间形成间隙，并有一个连接件穿过搭接的片簧的端部。

12、按照权利要求1的风门，其特征在于片簧伸出密封装置承载构件的边缘之外。

13、按照权利要求1的风门，其特征在于密封装置承构件的边缘压在片簧的外部分上。

14、按照权利要求13的风门，其特征在于密封装置承载构件包括夹紧板作为该构件的一个一体部分。

15、按照权利要求1的风门，其特征在于第一构件是百叶窗式风门的框架，第二构件有上下两部分，每一个第二构件呈百叶挡板形式，它具有在中央固定的、伸展穿过框架的相对侧并可相对于框架旋转的轴向端轴，这些轴的轴线基本上处于一个基本上垂直于通过风门口的流径的平面内，所述的轴将挡板分成上下两半部，这两半部在工作位置时基本上处在所述平面内，但在挡板从所述位置转动时相对于流径方向朝相反的方向运动，所述支座包括上、下U形部分，每一部分被固定到框架的相应部分上以为挡板的相应的一个半部提供支座，所述支座还包括用于上挡板的下半部和下挡板的上半部的侧边部分，所述密封装置包括密封部分，每个所述支座部分配备一个密封部分，当挡板处于工作位置时构成支座部分和密封部分的相邻接的挡板半部的一个边缘被所述边缘中的另外的边缘所承载而与之接合，所述支座部分相对于所述平面设置成使之不干扰挡板的转动。

16、按照权利要求15的风门，其特征在于用于上挡板的下半部和下挡板的上半部的侧支座部分的端部位于所述平面的相反侧，并在垂直方向上互相分隔开设置，有一段挠性金属带以其端部固定到侧支座部分的邻接表面上。

17、按照权利要求15的风门，其特征在于所述邻接挡板边缘的一个边缘叠置在由另外的挡板边缘形成的支座部分上，并且密封装置位于所述部分之间并固定到它们中的一个上。

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