CN102644762B - 高炉新型双动作密封阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高炉新型双动作密封阀，包括设置在阀体内的阀座和阀芯，阀座上设置与阀芯相密封的密封圈；阀芯沿垂直方向直径的两端分别削平且以圆心轴对称呈部分球体状，阀芯的直径两端削平处沿垂直方向相互连通形成中空的圆筒下料通道，沿阀芯的水平直径方向，在阀芯外壳两侧分别设置架设在相应侧阀体上的水平外伸旋转轴；阀座通过波纹管连接在阀体的上壁上且能在升降装置的作用下在阀体内上下移动；阀芯在旋转轴带动下绕水平方向转动，圆筒下料通道位于前后水平或竖直位置时，阀芯外壳与密封圈接触密封；阀芯在旋转过程中，阀座在升降装置的作用下上移使阀芯外壳与密封圈分离。冷却效果好、布置方便、体积小、结构稳固、密封可靠且便于安装。

Description

高炉新型双动作密封阀

技术领域

本发明涉及冶金炼铁高炉装置，尤其涉及一种适用于炼铁高炉的双动作密封装置。

背景技术

炼铁工序是我国钢铁工业节能的重要环节，密封阀是高炉炼铁生产线上重要的设备之一，其主要作用是用来进行密封。炉料通过运输皮带从炉顶下落至料罐中。当开始进行冶炼时，关闭密封阀，当均压放散完成后，再开启密封阀，重新下料。 在此过程中，密封阀的作用就是防止料罐的高炉煤气外泄。

现代生产实践中，一般在串罐高炉炼铁工艺中采用双动作密封阀（即关闭时密封阀先上升一段距离后再绕旋转中心旋转，当到达密封平面时密封阀关闭，开启过程与之相反，存在两个动作），在并罐高炉炼铁工艺中采用单动作密封阀（即密封阀围绕旋转中心作圆周运动，运动至密封平面时密封阀关闭，仅有一个动作）。串罐高炉炼铁工艺中采用双动作密封阀能有效地降低高炉的总体高度，布置也较为方便。而在并罐高炉炼铁工艺中，鉴于双动作密封阀体积较大，且该阀直接将料罐作为其空间运行的一个载体，受空间布置及料罐体积设计等因素的影响，双动作密封阀很难采用，取而代之的一般选用单动作密封阀，但这会增加高炉总体高度，同时也增大投资。

目前也有在并罐中采用双动作旋转密封阀，如图1所示，由两部分组成，一部分为密封阀体，另一部分为阀箱；密封阀体的固定端固定在阀箱的上部一侧，密封阀体的活动端伸入阀箱内，并能够在阀箱内通过伸缩和旋转运动使活动端上的密封装置与阀箱上部用于进料的开口处内侧的对应密封副压紧密封或脱离开启。高炉下料完成后，双动作密封阀开始进行密封工作。首先，操作旋转摆动装置21使其伸长，其通过第四连接铰点19推动旋转连接套杆1绕旋转中心轴线3旋转，进而带动压紧装置2、旋转连接法兰4、密封旋转内轴5、滚子轴承7、支杆9、阀体14、密封圈15、第一连接铰点16、第二连接铰点17、第三连接铰点18、第四连接铰点19、第五连接铰点20等一起整体绕旋转中心轴线3旋转。当旋转至设定角度后，旋转摆动装置21保持锁定状态。此时，压紧装置2进行伸长操作，其推动拉杆22，拉杆22推动连杆23绕第一连接铰点16旋转，然后带动阀体14和密封圈15向上旋转运动，直至密封圈15与阀座13底部的阀板相接触，达到密封要求为止。压紧装置2就保持锁定状态。当需要打开密封装置重新下料时，先对压紧装置2进行收缩操作，当到达压紧装置2的工程行程后，阀体14和密封圈15绕第一连接铰点16向下旋转回至指定位置。然后对旋转摆动装置21进行收缩操作，使阀体14和密封圈15等零部件沿旋转中心轴线3旋转至左侧面设定位置，这样高炉炉料通过阀箱上部法兰12中部孔下落至料罐中。然而，由于上述双动作密封阀采用悬臂梁构成多自由度旋转和伸缩机构，由于体积大质量重，组成悬臂梁的拉杆22、支杆9以及连杆23都承受着巨大的剪应力， 因而其固定和安装都比较困难，对悬臂梁本身的使用寿命也会带来不利影响。

因而目前亟需一种并罐和串罐都适用的布置方便、体积小、结构稳固且便于安装的密封阀。

此外，对于普通高炉生产，在冶炼时密封阀处温度一般在200℃左右，由于橡胶材质耐高温一般在300℃左右，因而橡胶密封圈还能正常工作且寿命有所保证，而对于有些采用高温炼焦（900～1100℃）煤喷吹的高炉工艺，高炉密封阀处温度高达800℃，此时的密封圈已经无法保持密封，因而亟需要对密封圈进行冷却保护，使其正常工作。

发明内容

本发明的要解决的技术问题是：提供一种布置方便、体积小、结构稳固且便于安装的高炉新型双动作密封阀。

进一步地，还要提供一种还具有良好冷却效果，保证高温炼铁工艺下密封圈的使用效果和使用寿命的高炉新型双动作密封阀。

本发明为解决上上述技术问题所采用的技术方案是：

一种高炉新型双动作密封阀，包括设置在阀体内的阀座和阀芯，阀座上设置与阀芯相密封的密封圈；其特征在于：阀芯沿垂直方向直径的两端分别削平且以圆心轴对称呈部分球体状，阀芯的直径两端削平处沿垂直方向相互连通形成中空的圆筒下料通道，沿阀芯的水平直径方向，在阀芯外壳两侧分别连接架设在相应侧阀体上的水平外伸旋转轴；波纹管位于阀体内且绕阀座外围分布， 阀座通过波纹管连接在阀体的上壁上且能在升降装置的作用下在阀体内上下移动；阀芯设置为在旋转轴带动下绕水平方向转动，圆筒下料通道位于前后水平位置或竖直位置时，阀芯外壳与密封圈接触密封；阀芯开始旋转和在旋转过程中时，阀座在升降装置的作用下上移使阀芯外壳与密封圈分离。

 按上述技术方案，下料通道的壁体与阀芯外壳之间形成上下两头小中间大的环形冷却腔；两侧旋转轴均带有水平方向的旋转轴中空液冷腔，两旋转轴中空液冷腔分别与相应侧的阀芯球体环形冷却腔连通；一侧的旋转轴中空液冷腔用于进流，另一侧的旋转轴中空液冷腔用于回流，液体在阀芯环形冷却腔中流动。

按上述技术方案，密封圈上方靠近阀体上壁和内侧壁处，阀座上设置有与阀座外轮廓一致且用于对密封圈进行冷却的环形液冷腔。

按上述技术方案，波纹管分布于环形液冷腔外围，环形液冷腔通过波纹管与外部供液系统连通。

按上述技术方案，阀座下底面和内侧面均设置液冷层。

按上述技术方案，升降装置为垂直方向设置的液压缸，活塞杆下端伸入阀体内且可拆卸地固定连接阀座。

按上述技术方案，所述的新型双动作密封阀适用于并罐和串罐。

   本发明的有益效果是： 

阀芯为部分球体状且通过水平方向的旋转轴固定于阀体上，自由度少、使得阀体体积小且结构稳固，方便安装，阀座采用整体上提开启密封阀、整体下降与回转到密封位的阀芯结合，结构紧凑稳固、体积小、且布置方便，可适用于并罐和串罐；

由于在阀座上和阀芯上分别设置了结构精巧的液冷腔和冷却腔结构，冷却效果好，有效保证了密封圈的环境温度，保证了密封效果和使用寿命。

附图说明

图1是现有技术中的双动作旋转密封阀结构示意图。

图2是根据本发明实施的高炉新型双动作密封阀结构示意图（圆筒下料通道位于前后水平位置时）。

图3是根据本发明实施的高炉新型双动作密封阀结构示意图（圆筒下料通道位于垂直下料位置时）。

图2和3中：阀座1，波纹管2，环形液冷腔3，密封圈4，液冷层5，阀芯6，旋转轴7，阀体内部防火层8，升降装置9，环形冷却腔10、旋转轴中空液冷腔11、阀体12。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明。

 图2和3为根据本发明实施的高炉新型双动作密封阀，包括设置在阀体12内的阀座1和阀芯6，阀座1上设置与阀芯6相接触形成密封的密封圈4；阀芯6沿垂直方向直径的两端分别削平且以圆心轴对称呈部分球体状，阀芯6的直径两端削平处沿垂直方向相互连通形成中空的圆筒下料通道，沿阀芯6的水平直径方向，在阀芯6外壳两侧分别设置水平外伸旋转轴7，两侧旋转轴7分别架设在相应侧阀体12上；阀座1通过波纹管2连接在阀体12的上壁上且能在升降装置9的作用下在阀体12内上下移动； 阀芯6设置为在旋转轴7带动下绕水平方向转动，圆筒下料通道位于前后水平位置或竖直位置(竖直位置为下料位置)时，阀芯6外壳与密封圈4保持接触密封防止煤气泄漏；在阀芯6开始旋转和在旋转过程中时，阀座1在升降装置9的作用下上移使阀芯6外壳与密封圈4分离。

按上述技术方案，下料通道的壁体与阀芯6球体的外壳之间形成两头小中间大的环形冷却腔10；两侧旋转轴7均带有水平方向的旋转轴中空液冷腔11，两旋转轴中空液冷腔11分别与相应侧的阀芯球体环形冷却腔10连通；一侧的旋转轴中空液冷腔11用于进流，另一侧的旋转轴中空液冷腔11用于回流，液体在阀芯环形冷却腔10中流动。

按上述技术方案，密封圈4上方靠近阀体12上壁和内侧壁处，阀座1上设置有与阀座1外轮廓一致且用于对密封圈进4行冷却的环形液冷腔3。

按上述技术方案，波纹管2位于阀体12内且分布于环形液冷腔3外围，环形液冷腔通过波纹管2与外部供液系统连通。

按上述技术方案，阀座1下底面和内侧面均设置液冷层5。

按上述技术方案，升降装置9为垂直方向设置的液压缸，活塞杆下端伸入阀体12内且可拆卸地固定连接阀座1。

由于采用了上述结构，高炉新型双动作密封阀结构紧凑稳固、体积小、且布置方便，可适用于并罐和串罐；同时由于在阀座上和阀芯上均采用了结构精巧的液冷腔和冷却腔结构，双向冷却效果好，有效保证了密封圈的环境温度。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，如对工艺参数或装置做出的变动和改良仍属本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高炉新型双动作密封阀，包括设置在阀体内的阀座和阀芯，阀座上设置与阀芯相密封的密封圈；其特征在于：阀芯沿垂直方向直径的两端分别削平且以圆心轴对称呈部分球体状，阀芯的直径两端削平处沿垂直方向相互连通形成中空的圆筒下料通道，沿阀芯的水平直径方向，在阀芯外壳两侧分别连接架设在相应侧阀体上的水平外伸旋转轴；波纹管位于阀体内且绕阀座外围分布， 阀座通过波纹管连接在阀体的上壁上且能在升降装置的作用下在阀体内上下移动；阀芯设置为在旋转轴带动下绕水平方向转动，圆筒下料通道位于前后水平位置或竖直位置时，阀芯外壳与密封圈接触密封；阀芯开始旋转和在旋转过程中时，阀座在升降装置的作用下上移使阀芯外壳与密封圈分离；

下料通道的壁体与阀芯外壳之间形成上下两头小中间大的环形冷却腔；两侧旋转轴均带有水平方向的旋转轴中空液冷腔，两旋转轴中空液冷腔分别与相应侧的阀芯球体环形冷却腔连通；一侧的旋转轴中空液冷腔用于进流，另一侧的旋转轴中空液冷腔用于回流，液体在阀芯环形冷却腔中流动。

2.根据权利要求1所述的高炉新型双动作密封阀，其特征在于：密封圈上方靠近阀体上壁和内侧壁处，阀座上设置有与阀座外轮廓一致且用于对密封圈进行冷却的环形液冷腔。

3.根据权利要求2所述的高炉新型双动作密封阀，其特征在于：波纹管分布于环形液冷腔外围，环形液冷腔通过波纹管与外部供液系统连通。

4.根据权利要求3所述的高炉新型双动作密封阀，其特征在于：阀座下底面和内侧面均设置液冷层。

5.根据权利要求1-4之一所述的高炉新型双动作密封阀，其特征在于：升降装置为垂直方向设置的液压缸，活塞杆下端伸入阀体内且可拆卸地固定连接阀座。

6.根据权利要求5所述的高炉旋转双动作密封阀，其特征在于：所述的新型双动作密封阀适用于并罐和串罐。

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