CN1040428A - 具有片簧密封装置的风门 - Google Patents

Abstract

一个薄片弹簧密封比密封接触有效如同挡板叶片这样构件之间和框架由薄片弹簧的装置所组成，薄片弹簧具有它们的内部的部分通过固紧部件被夹紧在一块，它的一个是杆和另一个是横档的内部的部分。两者之一该横档或者杆可以是无论那个构件的一部分被装配有带有另外构件的密封，然后装配一个支座。

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经过了各种工艺过程。

以两个排气工艺为例，其中的一个排气系统可以具有许多并联支路，并联支路上包括有防治环境污染的设备，例如袋滤器、静电式除尘器或洗涤器，每一支路都装有风门，按照运行时的需要，风门控制这些支路的开通和关闭。另一个例子是，燃气轮机、窖、炉或其它焚化工艺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。

包括有风门的风管可以有各种尺寸，比如典型的是20×20英寸的风管。风管的横断面尺寸越大，要提供一个供密封用的支座就越困难，这种密封既能与支座有效地进行接触，又能经受严酷地使用。

在一种型式的风门中，叶片横跨风口滑动并以各种方式沿边缘密封风口。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，两个与叶片一样被挠曲的片簧组用最宽的片簧横跨在叶片与片簧之间，这样便使最宽的片簧紧靠着叶片的边缘。这种装置可在美国专利4，688，146号中看到，悬臂片簧组只有在叶片使它们分开时才使它们挠曲，而在美国专利3，504，885号中，叶片横跨密封装置之间，该密封装置互相保持挠曲，直至叶片迫使它们分开时为止，各叶片由片簧支承。

由于片簧的挠性和弹性，这些片簧也非常适用于具有叶片并且叶片是以中央为转轴的风门，叶片的端部连接在枢轴上或用其它方法支承，以便使气流纵向通过风口。

用于这种目的的一种悬臂片簧密封装置里采用了偏置的片簧。在美国专利3，698，429号中，偏置的片簧使悬臂片簧始终保持受张力状态，而在美国专利4，325，411号中，悬臂片簧不受偏置片簧的作用，直到风口关闭为止，两种弹簧都受到张力作用。

本发明的主要目的是提供具有密封装置的风门，该密封装置可确保有效地密封风口，即使在采用高速、高温气流或同时采用两者的情况下也是如此。

按照本发明，该目的是利用一个风门来实现的，风门由在一定程度上和在多数场合下包围风口的部件、一个可活动的叶片组成，使叶片大至沿气流通过风口的通路的纵向活动，使它进入或退出相对于最初提到的部件和密封装置来说的工作位置。两个部件中的一个可以有一个支座，密封装置与另外的部件相连，以便利用支架来接合。

密封装置由许多片簧组成，它们沿纵直线弯曲，以形成具有相同角度关系的内外部分。内部分被一起紧夹在密封支承部件上，外部分作为未受应力的悬臂片簧组被保持在一起。外片簧部分宽度逐渐减小，而且最大宽度的片簧的配置和尺寸确定应使一个边缘部分与可活动部件的工作位置内的支座相接合，这样片簧组便产生挠曲并受到张力作用，同时片簧最宽的边缘部分与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。

密封支承部件还包括一个凸缘板，该凸缘板沿与片簧相同的方向倾斜，对于它的配置和尺寸的确定应能使它与一个片簧接合，并使片簧组受到一定程度的张力，以防止由于片簧在高速排气流中的振动而引起的金属疲劳、密封件过早失效及有害的噪声。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程度，并与片簧中宽度最大的片簧接合，以使片簧组的外部分产生张力，该片簧组在与支座密封接触时，是挠曲的并紧靠着凸缘板的边缘。在另一实施例中，凸缘板的倾斜程度大于片簧的倾斜程度，而且凸缘板与最宽的外片簧部分接合，以使片簧组产生张力，该片簧组在与支座密封接触时被挠曲并紧靠在凸缘板的外缘上。

本发明的另一个目的是提供一种密封装置，该密封装置可以很容易地装配到一个适当的部件上，并且还可以调节热膨胀力。每个密封装置都由一个或几个边组成，在大多数应用场合，让它们的端部连接起来并形成拐角。密封装置和支座所具有的长度可以使它们沿风口的边延伸，比如在使用百叶风门的情况下可形成围绕风口的矩形或U字形边。

为了使施加到密封装置上的膨胀力能得以调节，每个密封装置的边都由分离的夹板、片簧组和凸缘板组成，除非夹板或凸缘板与密封支承部件是一个整体。这些部件最好具有相同的长度，除了当它们可以在各边的端部对齐时。部件有孔口或过盈尺寸的调以供穿过螺栓或双头螺栓，利用螺栓或双头螺栓可使这些部件固定在密封支承部件上。对应的这些分离部件被连接到密封支承部件上。该密封支承部件在相邻端部之间具有间隙，在安装好的密封装置内，对应的片簧端部之间的间隙相对于组件的其它间隙来说是偏置的，底层部件（除非与密封支承部件为一整体）可以使其端部与叠置部件的端部相对齐。

实际上，片簧最大宽度搭接区的端部和相邻端部形成拐角，另外的密封装置相互隔开，以提供间隙或者最好是形成斜角的间隙。

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

附图表示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的横断面图;

图2是具有由凸缘板张紧的片簧组的装配好了的相同视图;

图3是按照本发明另一实施例的片簧密封装置的相同视图，其中夹板与密封支承部件是一个整体部件，片簧组利用它与支座的接合来使其挠曲;

图4是本发明另一实施例的相同视图，其中凸缘板与密封支承部件是一个整体部件，并且与最小宽度的片簧处于张力接合状态，并且还表示出片簧组利用密封装置与支座的接合来使其挠曲地紧靠着凸缘板的边缘;

图5是比例大大缩小的排气系统中使用的分流器的示意图;

图6是近似地沿图5中6-6线取的、比例大大增加的断面图;

图7是近似地沿图6中7-7线取的、比例进一步增大的断面图;

图8是从上游侧看去的百叶风门的视图;

图9是图8中百叶风门密封装置和支座的配置示意图;

图10是近似地沿图8中10-10线取的、比例增大的断面图;

图11是具有两个叶片的百叶风门的两个支座在上叶片的下边缘与下叶片的上边缘重叠处的部分剖视的局部示意图;

图12是近似地沿图11中的12-12线取的断面图。

本发明密封装置在使用时，叶片可动地沿流体流动的纵向进入和退出工作位置，该位置是相对于结构，如包围风口的框架来说的。在风口位置上，密封装置和支座共同作用，以提供一个围绕或部分围绕风口的密封区域，以防止流体从该区域流过。密封装置或支座可以由叶片支承或固定到框架上。

这种密封装置在图1和图2中都用标号15表示，图中有三个片簧16、17和18，每个片簧都沿纵线19以相同的角度关系弯曲，这样就形成了内外两部分。该弯曲的角度比如可以是15°，也可以不限于15°。片簧16的外部分是最宽的，片簧17和18的相应部分逐渐弯窄。

片簧的内部分被夹在一起，通过连接件21的作用形成一个未受张力作用的片簧组，图中连接件21是个穿过夹板22、内片簧部分和凸缘板23的内部分的螺栓。用螺栓穿过夹板22、片簧组和凸缘板23上的孔，该孔的尺寸是过盈的，使膨胀力可以被调节，并使密封部件在纵向延长线上常常形成一个缝。

片簧16、17和18的外部分的尺寸最好这样来确定，它们中最宽的，最好是次宽的，应使其边缘能与部件25的支座24重叠。当片簧16的边缘部分与支座相互接触时，片簧组受到张力作用。典型的片簧厚度在0.012到0.020英寸范围内，它的挠性确保片簧16牢固地压在支座24上，并且由于其挠性，使片簧能适应它的任何不对称性。片簧用适当的合金制造，为的是在工作条件下，在所需的弹性范围内利用其产生的应力，而且这些片簧具有与这些部件相适应的膨胀特性，片簧就是利用这些部件固定并将它们固定到这些部件上的。

密封装置15的一个重要特性是它们的凸缘板23以一定的方向倾斜，但它的倾斜程度要比外片簧部分的倾斜程度小，比如小10°或不限于10°确定凸缘的配置及尺寸的时候，应使片簧16的外端部分与凸缘板末端边缘的朝内一侧及支座接合区域相接合，凸缘板使片簧组保持足够的张力，以防止外端部受到具有一定速度的气流作用而引起振动，这种振动会引起金属疲劳、支座过早失效及有害噪声。

图3表示的本发明的实施例大致与刚才描述的实施例相同，因此，除了与图1和图2表示的实施例不同的部件之外，相同的部件就不再进行描述。相对应的部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，夹板22A与密封支承部件20A是一个整体部件。

在图4中，密封装置是由与上面描述的实施例相同的部件组成的，这些部件不再详细描述。相同的标号在后面附加字母B以示区别。与上面讨论的实施例的一个不同之处在于，凸缘板23B是压在片簧18B上的，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，片簧挠曲地压在凸缘23B的外缘。

本发明的密封装置以直边构成，这些直边的端部相互连接，形成一些拐角或形成矩形和U字形密封装置。本发明的密封装置和支座可以沿风口的边延伸，它们可应用于百叶风门，并围绕着风口或成U字形布置。这些边的构成可以采用图1-4中表示的任何一种本发明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。

为了使这些密封边很容易装配到密封支承部件上，并调节热膨胀力，应使每一直边都由独立的，最好是等长的片簧夹板和凸缘板组成，除非夹板或凸缘板与密封支承部件是一个整体部件。相对应的这些独立部件连接到密封支承部件上，同时在相邻端部之间和在安装的密封装置内具有间隙，相对应的片簧长度方向的端部之间的间隙，相对于组件的其它相应部件之间的间隙是偏置的。所有这些间隙的尺寸的确定，都应使热膨胀能够调节。因此，每一密封装置都由完全暴露的密封部件的段组成，很明显，为了在每边的端部建立和保持偏置的间隙，应按照用途的需要调整部件的位置。

排气系统的风口尺寸很大，而且风口的横断面越大，提供可以避免不对称性的支座以及能够调节任何这种不对称的密封装置就越是困难，尤其在多数排气系统也需要调节热膨胀力的时候更是如此。

在燃气轮机的排气系统中装设分流器，这种分流器采用本发明的密封装置，由于在应用中会出现温度的急剧升高和伴随有大量的废气产生，所以使用本发明的密封装置特别有利。

这种分流器（参见图5-7）都用标号29表示，该分流器在我们的同类申请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有一个热气流入口30，一个与入口正对的出口31，该出口利用烟风管与热回收蒸汽锅炉相接，出口32与一个旁通系统相接。

分流器有一个叶片33，该叶片一端固定在枢轴34上，枢轴34由可逆传动的驱动装置（其标号为35）驱动旋转，它靠曲柄杠杆装置36连接到叶片33上，装置36相对于某一个出口进入和退出工作位置。

U形、方形、矩形框架37围绕着具有外壁的各风口，压板38紧压着绝缘材料39，外壁比内壁稍宽些。主密封装置（标号为40）确保外部较宽框架壁的边缘处的密封。辅助密封装置（标号为41）固定在框架内壁的边缘。密封装置40和41只是尺寸不同，它们是图1和图2表示的那种形式，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壁上。叶片33的边缘有支座42和43，其每边都是偏置的，以使支座与密封装置40和41接合，于是使各出风口关闭和密封。可以看出，密封装置45和46的拐角处由片簧16的端部搭接上，以避免在拐角处增加密封厚度。其它密封部件的最接近的端部相隔一段距离，以提供间隙，该端部一般是倾斜的。

来自风机的空气（未画出）通过风门控制器44被排入邻近枢轴34的分流器的拐角。枢轴34装有用于接合的纵向密封装置45和46，在轴34的转弯处分别以适当的方向和适当的范围装有纵向支座47和48。邻近所述拐角的框架37的封闭端有一些风孔49，当相邻的支座47、48利用一个适当的密封装置45、46接合时，这些风孔49中的其中一个风孔被封住。当某一个相邻框架37的风孔49未密封时，空气被风机排入围绕封闭的风孔的密封装置40和41之间的空间。图1和图2表示的密封装置45和46，其差别仅在于每一个密封装置都与密封支承部件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围成的风口的气流。装有本发明的密封装置和支座的百叶风门在图8-12中概略地表示出来。

图中所示风门有上叶片52和下叶片52A，特别是，每一叶片都有一中央加强板53，它们沿轴54的轴线并以轴54为中心布置。轴54通过框架51延伸，它们连接的方式应能使它们以图9的箭头所指示的方向一起转动。也就是在允许气流流过风口的平行位置、大致垂直于通过风口的气流流动通道的位置、百叶风门叶片关闭的位置之间转动。

为了让百叶风门叶片52和52A阻挡气流通过风口，框架51上装有尺寸类似的U形上下支座55、55A。支座55通过框架51的顶部延伸，并延框架的各边向下延伸到轴54，并且支座55可与相似地配置的U形密封装置56接合。框架51还有用于与侧密封装置58接合的侧支座57，该侧密封装置58安装在叶片52下半部的相反一侧。正如图9所示，当叶片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。

用于与U形密封装置56A接合的支座55A安装在密封装置56相反的一侧的叶片52A的下半部。密封装置56A可以是与密封装置56相同的装置。支座55A通过框架51的底部延伸，并延框架51的侧边向上延伸到支承下叶片52A的轴54。框架51还有设置在叶片的关闭位置的侧支座57A，它们与上叶片52的下部边缘形成一个用于与U形密封装置56B接合的U形支座，密封装置56B安装在密封装置56A相反侧的叶片52A上。

由于各个密封装置可以采用图1-4中所示的任何一种类型，所以它们具有图3中所示类型的附加特征，即所确定的叶片52和52A的尺寸应能使它们的边缘完全覆盖在密封装置上（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表示这些密封部件。

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，两个叶片52、52A实际上并不处于一个垂直平面上，这样就使得各叶片的位置相对于这一平面来说具有一极小的角度。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受到全张力。本发明试图使一个叶片的轴线相对于另外的纵向流动通道而偏置，使两个叶片处于垂直，制造和装配问题使这种轴的偏置变得不太理想。

参照图11和图12，它们用于示意地说明，支座57和57A在上叶片52的下边缘与下叶片52A的上边缘搭接的地方是偏置的，为了使叶片能自由摆动，在各叶片搭接的端部存在漏气的通路。为了防止这种漏气，将一不锈钢带58在其端部处固定到靠近支座57和57A端部最近的表面上，密封带58的厚度最好在大约0.050到0.093英寸的范围之内。

从上述说明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，包括一个第一部件，它有一个风口，一个第二部件，为可动的相对于风口的边缘进入和退出工作位置的叶片形式，一个支座和一个密封装置，其中一个部件装有支座，密封装置固定到另一个部件上，所述的支座和密封装置在配置如确定尺寸时，应使它们在所述工作位置内相互接合，并且在所述工作位置将这些部件密封，以防止在密封装置的整个长度上，在支座和密封装置之间出现漏气，所述密封装置包括一个组片簧和夹持部件，夹持部件包括一个夹板和一个具有内部夹持部分的凸缘板，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和外部分，在夹板和凸缘板的内部分之间为片簧内部分，外部分逐渐变窄，至少应使确定出的最大宽度的外部分的尺寸及其设置能使它包住一个用来与支座接合的区域，这样，片簧组便受到张力作用，用来夹持的连接件穿过内片簧部分，并将内片簧部分夹在所述夹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，并在设置和确定尺寸时，应使凸缘能与外片簧部分接合，并能保持片簧组受张力，至少一直达到所述工作区时为止。

2、按照权利要求1的风门，其特征是夹板与密封支承部件是一个整体部件，并且凸缘板的内部分和内片簧部分有孔，连接件可自由穿过该孔，其尺寸应能使膨胀力得以调节。

3、按照权利要求1的风门，其特征是凸缘的内部分与密封支承部件是一个整个部件，并且夹板和内片簧部分有孔，连接件可自由穿过该孔，其尺寸应能使膨胀力得以调节。

4、按照权利要求1的风门，其特征是连接件也将密封装置连接到密封支承部件上，内片簧部分、夹板和凸缘板的内部分有孔，连接件可穿过该孔，并且其尺寸应能使膨胀力得以调节。

5、按照权利要术1的风门，其特征是凸缘板相对于其内部分是倾斜的，倾斜程度小于片簧的外部分，凸缘的设置和尺寸的确定应能使具有最大宽度的外片簧部分向内与支座接合区相接合，然后保持片簧受张力，直到与接合区或与支座接合的区域脱离时为止。

6、按照权利要求1的风门，其特征是凸缘相对于其内部分是倾斜的，倾斜程度大于具有最大宽度的外片簧部分的倾斜程度，这样可保持片簧组受张力作用，并且提供一个台肩，该台肩在支座和密封装置处于工作位置时，片簧组的外部分紧靠着台肩并被挠曲。

7、按照权利要求1的风门，其特征是密封装置至少由一个直边组成，该直边包括一系列片簧组的各片簧的长度、一系列夹板长度和一系列凸缘板长度，片簧、夹板和凸缘板的对应长度的互相邻近的端部是隔离开的，以提供可调节热膨胀力的间隙，它们沿密封装置的纵向被隔开，并离开密封装置内的其它间隙。

8、按照权利要求1的风门，其特征是密封装置由至少一条直边组成，该直边包括一系列片簧组的各片簧的长度和一系列的夹持部件中的一个夹持部件的长度，另一个夹持部件是密封支承部件的一部分，片簧的对应长度和所述的其中一个夹持部件的互相邻近的端部是隔开的，以提供可调节热膨胀力的间隙，这些端部也沿密封装置的纵向隔离开并离开密封装置内的其它间隙。

9、按照权利要求1的风门，其特征是密封装置至少由一直边组成，直边包括一系列片簧组的各片簧的长度，至少其中一个夹持部件包括一系列长度，片簧和所述其中一个夹持部件的对应长度的互相邻近的端部是隔离开的，以提供适应膨胀力的间隙，所有所述长度除了在需要具有不同长度的端部外都是相等的，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，其特征是密封装置由三条直边组成，三条边的配置形成了一个U形密封装置，在密封装置的每一拐角，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，两个如此配置的边的每一条边的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，至少有一个连接件穿过叠置的片簧的端部。

11、按照权利要求9的风门，其特征是密封装置由四条直边组成，四条边配置成矩形装置，在密封装置的四个拐角中的一个内，一条边的的最大宽度的片簧与相邻边的对应片簧的端部搭接，两个如此配置的边中的各条边的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，一个连接件穿过叠置的片簧的端部。

12、按照权利要求1的风门，其特征是片簧伸出并超过密封支承部件的边缘。

13、按照权利要求1的风门，其特征是密封支承部件的边缘压在片簧的外部分。

14、按照权利要求13的风门，其特征是密封支承部件包括作为该部件的一个整体部件的夹板。

15、按照权利要求1的风门，其特征是第一部件是百叶风门的框架，第二部件有上下两部分，每一百叶风门叶片都是中央固定的，轴向端轴延伸到框架的另一侧，轴是相对于框架旋转的，这些轴的轴线大致处于基本垂直于通过风口的气流通路的平面内，所述的轴将叶片分成上下两部分，每部分除了叶片转离工作位置而与气流流动方向相反的方向运动时外，基本处于它们的工作位置内的所述平面内，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，以提供一个供一个合适叶片的半个叶片用的支座，所述支座还包括上叶片的下半部用和下叶片的上半部用的侧边部分，所述密封装置包括密封部分，当叶片处于构成支座部分和密封部分的工作位置时，所述的每一支座部分以及最接近半叶片的一个边缘是由用于与之接合的所述边缘的其它边缘支承，所述支座部分在不影响叶片转动时，都相对于所述平面定位。

16、按照权利要求15的风门，其特征是用于上叶片的下半部和下叶片的上半部的侧支座部分的端部位于所述平面的相反侧，并且是互相垂直隔开的，一个挠性金属带的一段长度以其端部固定到侧支座部分的邻近的表面。

17、按照权利要求15的风门，其特征是所述邻近的叶片边缘的一个边缘叠置在由另外的叶片边缘形成的支座部分，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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