CN103939621A - 一种密封排料装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种密封排料装置。所述密封排料装置包括排料阀机构和传动机构，排料阀机构包括阀座、外筒、内筒、锥形阀针，阀座安装在待排料容器底部的排料口处且阀座上形成导流通道；外筒套装于阀座的导流通道外并通过外筒的上端固定在阀座下方；内筒设置在外筒中并通过内筒的上端与导流通道连通，内筒的内壁面上形成有沿内筒径向向内突出的卡槽结构；锥形阀针的下端通过连接板与内筒连接且连接板放置于卡槽结构所形成的卡槽内，锥形阀针的顶部穿过导流通道伸入待排料容器中并密封导流通道；传动机构与内筒的下端连接以驱动内筒沿着内筒的轴线方向作轴向运动并带动所述锥形阀针运动。本发明的密封排料装置在阀口处的密封效果好且不易发生粘堵。

Description

一种密封排料装置

技术领域

本发明涉及阀技术领域，更具体地讲，涉及一种安装于待排料容器底部排料口处的密封排料装置。

背景技术

在工业生产中，常规标准阀门种类较多。有开断介质用的，如截止阀、闸阀、球阀、蝶阀等；有用来防止介质倒流的，如止回阀；有调节介质压力和流量的，如调节阀、减压阀等；有改变介质流向、分配介质的，如三通旋塞、分配阀、滑阀等；有安全保护用的，如安全阀、事故阀等；另外还有其他特殊用途的阀门，如：如疏水阀、放空阀、排污阀等。阀门的驱动方式多种多样，有手动、电动、液动、气动、蜗轮、电磁动、电磁—液动、电—液动、气—液动、正齿轮、伞齿轮驱动等。工作温度从-269℃的超低温到1430℃的高温。

海绵钛生产包括氯化精制、还原蒸馏、镁电解及精炼、破碎加工四大工序。其中，还原蒸馏工序是最重要的一道工序，它决定海绵钛产品的最终质量。该工序在高温下用镁将四氯化钛还原成金属钛，还原产物通过分离，在MgCl₂熔点以上通过底排阀排除MgCl₂，得到海绵钛初级产品。由于通过还蒸罐底排阀排除的物料组分复杂、粘度高，工艺过程要求抽真空保压，内部夹杂有熔点以下的固体物质海绵钛，因此，安装于还原蒸馏罐底部的底排阀必须耐高温(约700～800℃)、抗腐蚀(抗点腐蚀、应力腐蚀和晶间腐蚀)，并要求不粘堵物料，或者粘堵后易于清理。常规标准阀门基本不能适应该工况条件。

公开号为RU2288961C1的专利申请文件公开了一种生产海绵钛工艺中的氯化镁排出设备，图1其所采用的镁-钛的生产过程中排出氯化镁的移动装置图，如图1所示，海绵钛反应器1底部包括一个管嘴2，该装置包括外排料管3、焊接在外排料管3的顶部的突缘4、设置在突缘4上的排水孔5、导向套筒6、内排料管7、阀针8、突缘9以及制动器10，其中，外排料管3和突缘4插入管嘴8中并通过突缘9被焊接在管嘴2中，内排料管7与制动器10连接，内排料管7的壁面上沿其高度方向开有插孔，阀针8的下端通过连接板插入内排料管7上的插孔内从而与内排料管7连接，排水孔5的出口段为圆弧形，阀针8的顶部穿过排水孔并且阀针与排水孔5之间形成线接触以关闭排水孔5。申请人经实际使用上述装置后发现，阀针8关闭排水孔5时密封不佳，并且内外排料管之间容易发生粘堵，且粘堵后不易拆卸和清理。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。

本发明的目的之一在于提供一种结构简单、不易发生粘堵并且清理维护方便的密封排料装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种密封排料装置。所述密封排料装置包括排料阀机构和传动机构，其中，所述排料阀机构包括阀座、外筒、内筒、锥形阀针，阀座安装在待排料容器底部的排料口处，并且阀座上形成导流通道；外筒套装于阀座的导流通道外并通过外筒的上端固定在阀座下方；内筒设置在外筒中并通过内筒的上端与导流通道连通，内筒的内壁面上形成有沿内筒径向向内突出的卡槽结构；锥形阀针的下端通过连接板与所述内筒连接且所述连接板放置于所述卡槽结构所形成的卡槽内，锥形阀针的顶部穿过导流通道伸入待排料容器中并密封所述导流通道；所述传动机构与所述内筒的下端连接以驱动内筒沿着内筒的轴线方向作轴向运动并带动所述锥形阀针运动。

根据本发明密封排料装置的一个实施例，所述卡槽结构包括设置在所述内筒的内壁面上的卡座和支撑座，所述卡座上沿所述内筒的高度方向设有开口，所述开口的一端开至卡座的端头处形成豁口，所述支撑座沿所述内筒的高度方向设置在所述卡座的下方，并且所述支撑座的上表面与所述开口构成所述供连接板嵌入的卡槽。

根据本发明密封排料装置的一个实施例，所述连接板与所述卡槽呈松动配合。

根据本发明密封排料装置的一个实施例，所述导流通道的出口段的内壁面为能够与所述锥形阀针外壁面形成第一密封面的锥面，并且所述导流通道出口段的角部为圆角。

根据本发明密封排料装置的一个实施例，所述第一密封面沿所述锥面母线方向的长度优选为3～4mm。

根据本发明密封排料装置的一个实施例，所述密封排料装置还可以包括可拆卸的支撑机构和气密性密封机构，其中，所述支撑机构包括挡板和拉杆，挡板设置所述内筒的下方并所述挡板的上表面与所述内筒下端的端面紧闭贴合，并且挡板通过拉杆与所述外筒连接以对所述内筒形成支撑，通过所述支撑机构能够限制内筒的轴向运动并使内筒保持在预定位置；所述气密性密封机构包括密封垫、密封凹槽、保护罩和夹紧机构，保护罩的内部形成一个上部开口的容纳空间并套装于所述内筒、外筒和支撑机构外部，所述外筒的下端的外壁面上设置有沿外筒径向向外突出的凸缘，保护罩的上部端面与所述凸缘之间彼此密封贴合以形成第二密封面；密封凹槽沿保护罩整个圆周方向设置所述第二密封面上；密封垫设置在所述密封凹槽内；夹紧机构能够控制所述保护罩沿着所述外筒的轴线方向作轴向移动。优选地，所述所述密封凹槽呈圆环形。

根据本发明密封排料装置的一个实施例，所述夹紧机构包括连接部件和丝杆，其中，所述连接部件包括设置在所述保护罩下方并与所述保护罩底面平行的第一部分以及与所述第一部分连接的第二部分和第三部分，第一部分上设置有螺纹孔，丝杆穿过所螺纹孔并向着所述保护罩底面延伸，第二部分和第三部分对称地设置在所述保护罩的两侧，并且第二部分的上端和第三部分的上端设置有朝向所述外筒的凸缘伸出的卡合件，所述外筒的凸缘上设置有用于供所述卡合件嵌合的开孔。

根据本发明密封排料装置的一个实施例，所述阀座采用焊接的方式安装在所述待排料容器底部的排料口处，所述密封排料装置还包括固定在所述阀座上方并围绕所述导流通道设置的隔离筒，所述隔离筒的直径小于所述待排料容器排料口的直径。

根据本发明密封排料装置的一个实施例，所述隔离筒的外径向远离所述阀座的方向逐渐缩小，以使所述隔离筒的外壁面形成锥度为2～3°的锥面。

根据本发明密封排料装置的一个实施例，所述排料阀机构还包括设置导流筒，所述导流筒的直径小于所述内筒的直径并且所述导流筒的下端始终低于所述内筒的上端。

根据本发明密封排料装置的一个实施例，所述传动机构包括气缸、伸缩部件和连杆，伸缩部件的一端与气缸相连，伸缩部件的另一端通过连杆与所述内筒的下端相连。

根据本发明密封排料装置的一个实施例，所述待排料容器可以为海绵钛反应器。

根据本发明的密封排料装置的一个实施例，所述阀座为法兰盘。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：在阀口处采用独特的锥面密封结构，密封效果好，并且结构简单、易于拆卸，发生粘堵后清理维护方便；改变了锥形阀针与内筒的连接结构，防止内筒中的物料外漏且延长了内筒的使用寿命；在排料阀机构的出料端处设置一套气密性密封装置，使得本发明能够应用于需要抽真空、保压等特殊工艺中。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是现有技术RU2288961C1中所公开的镁-钛的生产过程中排出氯化镁的移动装置图。

图2示出了本发明密封排料装置的第一种实施方式的主视剖视图，其中省略了传动机构。

图3为图2所示密封排料装置用于海绵钛反应器时装配状态的主视图。

图4示出了本发明密封排料装置的第二种实施方式的主视剖视图，其中省略了传动机构。

图5为图4的左视图。

图6为图4的立体示意图。

图7为图4所示密封排料装置用于海绵钛反应器时装配状态的主视图，其中省略了传动机构。

附图标记说明：1-海绵钛反应器，10-排料阀机构，11-阀座，12-外筒，13-内筒，14-锥形阀针，15-导流通道，16-隔离筒，17-卡槽结构，17a-卡座，17b-支撑座，18-连接板，19-导流筒，20-传动机构，21-气缸，22-伸缩部件，23-连杆，30-支撑机构，31-挡板，32-拉杆，40-气密性密封机构，41-密封垫，42-保护罩，43-连接部件以及44-丝杆。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的密封排料装置的两种实施方式。

申请人发现公开号为RU2288961C1的专利申请文件所公开的生产海绵钛工艺中的氯化镁排出设备在生产应用效果不好，主要是由于其结构上存在以下几方面的缺陷：

第一，其内排料管7和外排料管3伸入海绵钛反应器1底部的管嘴2中，内排料管7和外排料管3的设计直径较小，在实际使用过程中，部分物料粘附在内排料管内壁面上，进一步导致供物料流过的流道变小，从而物料不能有效从内排料管流过而从内排料管的上端溢流进入内外排料管的缝隙中，导致内排料管和外排料管粘堵。

第二、内排料管的壁面上开有供连接板插入的插孔，导致部分物料从所述插孔中流出并进入内外排料管之间的缝隙，并且，为了将连接板插入所述插孔内，需要先在内排料管上开有插孔部分的端部沿内排料管横截面将内排料管切开为两部分，将连接板放入插孔内后再将内排料管的两部分焊接起来，由于在内排料管开孔部分进行切割和焊接处理，此处应力集中，内排料管容易损坏。

第三、排水孔5的阀口(即出口)处设计为圆弧形，与阀针8形成线接触，关闭阀口时密封效果不佳。

为解决现有排料装置的不足，申请人结合生产实际经验设计了一套新的密封排料装置。图2示出了本发明密封排料装置的第一种实施方式的主视剖视图，其中省略了传动机构。图3为图2所示密封排料装置用于海绵钛反应器时装配状态的主视图。如图2和图3所示，在本实施例中，该密封排料装置包括排料阀机构10和传动机构20，并且该密封排料机构通过螺栓或焊接安装在海绵钛反应器1的底部，其中，排料阀机构10用于控制海绵钛反应器中的熔体排放，传动机构20则用于带动排料阀机构10的动作。

排料阀机构10包括阀座11、外筒12、内筒13、锥形阀针14。阀座11安装在海绵钛反应器1底部的排料口处，并且阀座11上形成有供熔体流出的导流通道(即阀口)15。本发明的导流通道出口段采用“圆弧+短锥面”结构，即导流通道的出口段的内壁面被设置为能够与锥形阀针14外壁面形成第一密封面的锥面，并且导流通道15出口段的角部为圆角。本发明采用锥面密封的方式替代现有技术中的线接触密封，密封效果更佳，然而若密封面太大容易造成粘堵，因而采用短锥面的设计，优选地，第一密封面沿所述锥面母线方向的长度为3～4mm。另外，导流通道出口段角度进行倒圆角处理可以避免在锥形阀针14从下方插入导流通道15时采用非倒圆角结构可能对锥形阀针外壁面造成损伤进而破坏密封的问题发生，并且便于锥形阀针14与导流通道15分离。锥形阀针14的锥面与阀口的短锥面加工制造时相互配合制作，确保阀针和阀口密封部位锥度完全相同。

在本实施例中，采用阀座11为法兰盘，法兰盘中部的孔眼作为导流通道。阀座11可以通过螺栓或焊接连接在海绵钛反应器1的底部，其中密封要求不高时螺栓连接，密封要求较高时焊接连接。当采用焊接连接时，为了隔断焊接飞溅到达阀口部位而影响阀口的密封效果，优选地，还可以在阀座11上方围绕导流通道15设置隔离筒16，隔离筒16的直径小于海绵钛反应器1排料口的直径。进一步地，隔离筒16的外径向远离阀座11的方向逐渐缩小，以使隔离筒16的外壁面形成锥度为2～3°的锥面，便于将排料装置从海绵钛反应器1底部取下。

外筒12套装于阀座11的导流通道外并通过外筒的上端固定在阀座11下方。内筒13设置在外筒12中并通过内筒的上端与导流通道15连通，内筒13的下端与传动机构20连接并能在传动机构20的带动下沿着内筒13的轴线方向作轴向运动。本发明采用了内筒和外筒各自分离的结构，内筒连接阀芯(即锥形阀针)，当发生粘堵时内筒可以快速取出，对阀口和内筒内的流道进行人工清理。

锥形阀针14的顶部穿过导流通道15伸入海绵钛反应器1中并密封导流通道，锥形阀针14的下端与内筒连接，则锥形阀针14随着内筒13的运动而运动。具体地，本发明在内筒13内壁面上形成有沿内筒径向向内突出的卡槽结构17，锥形阀针14的下端通过与内筒下端成一体结构的连接板18与内筒连接且连接板18放置于卡槽结构17所形成的卡槽内，在本实施例中，如图4所示，卡槽结构17包括设置在内筒13的内壁面上的卡座17a和支撑座17b，卡座17a上沿内筒13的高度方向设有开口，所述开口的一端开至卡座的端头处形成豁口，支撑座17b沿内筒的高度方向设置在卡座17a的下方，并且支撑座17b的上表面与卡座17a上的开口构成供连接板嵌入的卡槽。本发明摒弃在内筒壁面上开孔的结构设计，而选择在内筒里设置卡槽结构17，解决了在内筒壁面上开孔所存在的物料泄漏以及应力集中问题，延长了内筒的使用寿命。优选地，连接板18的数量为三块，并且连接板沿内筒周向等间隔设置，对应地，卡槽结构的数量为3个。进一步地，连接板与卡槽呈松动配合，即卡槽结构17所形成的卡槽的断面尺寸略大于连接板18的断面尺寸，以使连接板18能够在卡槽内移动且不会从卡槽内脱出，从而锥形阀针14可以在阀口处小范围浮动，从而使阀口密封产生一定“自适应”效果，即锥形阀针采用浮动式设计，使密封更加可靠。

另外，本实施例的排料阀机构10还包括导流筒19，导流筒19的上端固定在阀座11下方，并且导流筒19的直径小于内筒的直径且导流筒的下端始终低于内筒13的上端。设置导流筒19能够引导物料进入内筒13中并避免物料侧漏进入内筒1和外筒2之间的间隙。

传动机构20包括气缸21、伸缩部件22和连杆23，伸缩部件22的一端与气缸21铰接连接，伸缩部件22的另一端通过连杆23与内筒13的下端相连，其中连杆23通过活动销与内筒13下端连接，通过传动机构带动内筒13和锥形阀针14的运动。其中，伸缩部件22可以为普通的伸缩传动杆，但不限于此。

本发明的海绵钛反应器的底部密封排料装置利用了杠杆原理，即利用气缸21及伸缩装置22带动连杆23运动，由于连杆23与内筒13相连，其通过杠杆原理带动内筒13和锥形阀针14进行上下运动，使锥形阀针14动作实现阀口15打开和关闭，这样就能使海绵钛反应器1内的液态熔融氯化镁能从排料口排出，完成排料后，又能很好的堵住排料口，密封反应器。

另外，某些复杂的工艺装备需要抽真空、保压等工艺过程，为适应此种工况条件下使用，本发明的密封排料装置还可以在上述第一种实施方式结构的基础上作进一步改进，通过在内筒下端出料口增加可靠的、气密性高的密封结构来实现用于抽真空保压等特殊工艺。图4示出了本发明密封排料装置的第二种实施方式的主视剖视图，其中未示出传动机构。图5为图4的左视图。图6为图4的立体示意图。图7为图4所示密封排料装置用于海绵钛反应器时装配状态的主视图，其中未示出传动机构。如图4至图7所示，在本实施例中，该密封排料装置除了包括排料阀机构10和传动机构20之外，还包括可拆卸的支撑机构30和气密性密封机构40。其中，排料阀机构10和传动机构20的结构与上述第一中实施方式基本相同，在此不再赘述，现结合图4至图7说明本发明第二种实施例方式的密封排料装置与第一种实施方式在结构上的不同之处。其中，支撑机构30用于提供锥形阀针14关闭阀口所需足够压力，并保证卸除传动机构20后，物料不发生泄漏。气密性密封机构40用于进一步提高排料装置的气密性，使海绵钛反应器内可以进行保压或抽真空等操作。

支撑机构30包括挡板31和拉杆32，其中，挡板31设置内筒13的下方并挡板31的上表面与内筒13下端的端面(即出料端的端面)紧闭贴合，并且挡板31通过拉杆32与外筒12连接以对内筒13形成支撑，通过支撑机构能够限制内筒的轴向运动并内筒保持在预定位置(例如，使阀口处于关闭状态的位置)。

气密性密封机构40包括密封垫41、密封凹槽、保护罩42和夹紧机构，保护罩42的内部形成一个上部开口的容纳空间并套装于内筒13、外筒12和支撑机构30外部，外筒12的下端的外壁面上设置有沿外筒径向向外突出的凸缘(例如，法兰盘)，保护罩42的上部端面与凸缘之间彼此密封贴合以形成第二密封面；密封凹槽沿保护罩42整个圆周方向设置所述第二密封面上，例如密封凹槽可以呈圆环形；密封垫41设置在密封凹槽内；夹紧机构能够控制保护罩42沿着外筒12的轴线方向作轴向移动。

在本实施例中，夹紧机构包括连接部件43和丝杆44。其中，连接部件43包括设置在保护罩42下方并与保护罩底面平行的第一部分以及与第一部分连接的第二部分和第三部分。第一部分上设置有螺纹孔，丝杆44穿过所螺纹孔并向着保护罩42底面延伸。第二部分和第三部分对称地设置在保护罩42的两侧，并且第二部分的上端和第三部分的上端设置有朝向外筒12下端的凸缘伸出的卡合件，外筒12下端凸缘上设置有用于供所述卡合件嵌合的开孔，在本实施例中，连接部件44的第二部分上端和第三部分上端被设置为倒钩形并钩挂在外筒凸缘上的凹槽内。

使用第二种实施方式的密封排料装置时，在对海绵钛反应器进行保压或抽真空操作之前，将支撑机构30安装在内筒13出料端上，拉杆32需要保障足够拉力，以使传动机构20拆除后锥形阀针14依然保持在关闭阀口状态。然后卸除传动机构20与内筒13的连接，依次安装密封垫41、保护罩42、连接部件43和丝杆44，通过旋拧丝杆44并向保护罩42运动进而推动保护罩43压紧在外筒12的凸缘上，保持密封垫41具有足够的压紧力，使排料阀机构的出料口处于可靠的真空密封状态。

本发明安装在海绵钛反应器的底部密封排料装置结构简单，阀口处的密封效果好，物料流动顺畅，不容易发生粘堵，并且即使发生粘堵清理维护也很方便；本发明改变了锥形阀针与内筒的连接结构，防止内筒中的物料外漏且延长了内筒的使用寿命；另外，在排料阀机构的出料端处设置一套气密性密封装置，使得本发明能够应用于需要抽真空、保压等特殊工艺中；此外，锥形阀针采用浮动式设计，使阀口密封产生一定“自适应”效果，从而使密封更加可靠。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。例如，本发明的密封排料装置还可以安装在其他待排料容器底部，特别适用于粘性高的液体或固液混合介质。

Claims (10)

1.一种密封排料装置，其特征在于，所述密封排料装置包括排料阀机构和传动机构，其中，

所述排料阀机构包括阀座、外筒、内筒、锥形阀针，阀座安装在待排料容器底部的排料口处，并且阀座上形成导流通道；外筒套装于阀座的导流通道外并通过外筒的上端固定在阀座下方；内筒设置在外筒中并通过内筒的上端与导流通道连通，内筒的内壁面上形成有沿内筒径向向内突出的卡槽结构；锥形阀针的下端通过连接板与所述内筒连接且所述连接板放置于所述卡槽结构所形成的卡槽内，锥形阀针的顶部穿过导流通道伸入待排料容器中并密封所述导流通道；

所述传动机构与所述内筒的下端连接以驱动内筒沿着内筒的轴线方向作轴向运动并带动所述锥形阀针运动。

2.根据权利要求1所述的密封排料装置，其特征在于，所述卡槽结构包括设置在所述内筒的内壁面上的卡座和支撑座，所述卡座上沿所述内筒的高度方向设有开口，所述开口的一端开至卡座的端头处形成豁口，所述支撑座沿所述内筒的高度方向设置在所述卡座的下方，并且所述支撑座的上表面与所述开口构成所述供连接板嵌入的卡槽。

3.根据权利要求1所述的密封排料装置，其特征在于，所述连接板与所述卡槽呈松动配合。

4.根据权利要求1所述的密封排料装置，其特征在于，所述导流通道的出口段的内壁面为能够与所述锥形阀针外壁面形成第一密封面的锥面，并且所述导流通道出口段的角部为圆角。

5.根据权利要求4所述的密封排料装置，其特征在于，所述第一密封面沿所述锥面母线方向的长度为3～4mm。

6.根据权利要求1所述的密封排料装置，其特征在于，所述密封排料装置还包括可拆卸的支撑机构和气密性密封机构，其中，

所述支撑机构包括挡板和拉杆，其中，挡板设置所述内筒的下方并所述挡板的上表面与所述内筒下端的端面紧闭贴合，并且挡板通过拉杆与所述外筒连接以对所述内筒形成支撑，通过所述支撑机构能够限制内筒的轴向运动并使内筒保持在预定位置；

所述气密性密封机构包括密封垫、密封凹槽、保护罩和夹紧机构，保护罩的内部形成一个上部开口的容纳空间并套装于所述内筒、外筒和支撑机构外部，所述外筒的下端的外壁面上设置有沿外筒径向向外突出的凸缘，保护罩的上部端面与所述凸缘之间彼此密封贴合以形成第二密封面；密封凹槽沿保护罩整个圆周方向设置所述第二密封面上；密封垫设置在所述密封凹槽内；夹紧机构能够控制所述保护罩沿着所述外筒的轴线方向作轴向移动。

7.根据权利要求6所述的密封排料装置，其特征在于，所述夹紧机构包括连接部件和丝杆，其中，所述连接部件包括设置在所述保护罩下方并与所述保护罩底面平行的第一部分以及与所述第一部分连接的第二部分和第三部分，第一部分上设置有螺纹孔，丝杆穿过所螺纹孔并向着所述保护罩底面延伸，第二部分和第三部分对称地设置在所述保护罩的两侧，并且第二部分的上端和第三部分的上端设置有朝向所述外筒的凸缘伸出的卡合件，所述外筒的凸缘上设置有用于供所述卡合件嵌合的开孔。

8.根据权利要求1所述的密封排料装置，其特征在于，所述密封排料装置还包括固定在所述阀座上方并围绕所述导流通道设置的隔离筒，所述隔离筒的直径小于所述待排料容器排料口的直径，并且所述隔离筒的外径向远离所述阀座的方向逐渐缩小，以使所述隔离筒的外壁面形成锥度为2～3°的锥面。

9.根据权利要求1所述的密封排料装置，其特征在于，所述排料阀机构还包括设置导流筒，所述导流筒的上端固定在所述阀座下方，所述导流筒的直径小于所述内筒的直径并且所述导流筒的下端始终低于所述内筒的上端。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的密封排料装置，其特征在于，所述待排料容器为海绵钛反应器。