CN104121409A - 一种改进密封结构的蓄热式加热炉三通换向阀 - Google Patents

Abstract

一种改进密封结构的蓄热式加热炉三通换向阀，属于蓄热式加热炉设备技术领域，用于提高密封圈的使用寿命，使密封圈更换更加方便。其技术方案是：将上阀板与下阀台之间的密封圈设置到上阀板上，在气缸和上阀板之间设立了连接杆。本发明采用这种结构后，降低了密封圈的工作温度，提高了密封圈的使用寿命，使得蓄热式加热炉三通阀的运行更换可靠，同时在更换损坏的密封圈时，只需更换拆除旧阀板，安装新阀板即可，缩短了损坏密封圈的在线更换时间，并能够保证线下密封圈的更换质量。本发明具有结构简单、密封可靠、密封圈使用寿命长、更换密封圈快捷方便的优点，大大提高了检修时的工作效率，减少了煤气和空气的泄漏，消除了安全隐患。

Description

一种改进密封结构的蓄热式加热炉三通换向阀

技术领域

本发明涉及一种轧钢生产线上蓄热式加热炉蓄热燃烧时使用的空气和煤气三通换向阀，属于蓄热式加热炉设备技术领域。

背景技术

蓄热式燃烧技术在冶金企业中的轧钢加热炉上得到了普遍的应用，蓄热式燃烧的技术优势在于能够高效利用高温烟气中的余热，并将燃烧所需的空气和煤气分别蓄热至1000℃以上，从而极大地提高加热炉的热效率。蓄热式技术的基本工作原理是，将蓄热式烧嘴设置成为一个高效的热交换器，燃烧所产生的高温烟气在蓄热式烧嘴内与蓄热体进行热交换，使蓄热体的温度提升至1000℃以上，而废气的温度则降低至150℃左右，排出炉外。随后进行状态切换，冷空气或者冷煤气进入蓄热式烧嘴内部，与高温的蓄热体进行热交换，最终将冷空气或者冷煤气加热至1000℃以上，进入炉膛燃烧，提高燃烧的热效率。蓄热式的燃烧过程是一个不断循环的蓄热和放热的周期性过程，目前轧钢加热炉的蓄热和放热周期一般控制在45～60秒左右，随蓄热式烧嘴供热能力的不同而有所调整。

在蓄热式燃烧技术中，蓄热式烧嘴的蓄热和放热状态切换是由三通换向阀完成的。三通换向阀一般由气缸、上阀板、下阀台以及阀体等组成，分成进气端和排气端，三通换向阀连接煤气的一端为进气端，连接烟气的一端为排气端。在换向机构中，在三通阀气缸的作用下，换向阀的上阀板与下阀台紧密接触后，就能够实现可靠隔断，安装在下阀台上的橡胶圈为密封元件。

在生产实践中发现，现有的蓄热式加热炉的三通换向阀存在如下缺点：一是由于热烟气和冷空气或者冷煤气的频繁换向使得密封圈承受着周期性的热胀冷缩，所以，现有结构的三通换向阀密封圈的寿命很短，难以达到一年或者一年以上的使用周期，经常由于橡胶密封圈的损坏，而造成煤气或空气的泄漏；二是三通换向阀密封圈安装在三通阀体的内部，损坏后不能直接检查，而很难发现；三是现有的密封圈安装在下阀台预先设置的卡槽内，更换损坏的密封圈也非常困难，必须安排在加热炉的检修期间进行，费时费力。由于一座蓄热式加热炉往往在有数十台煤气或者空气的三通换向阀，密封圈损坏后，会造成燃烧系统采集的数据产生偏差，影响燃烧效果，同时泄漏的煤气直接接入烟气，形成安全隐患，并造成环境污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种改进密封结构的蓄热式加热炉三通换向阀，这种三通换向阀能够有效的提高三通换向阀密封圈的使用寿命，使得蓄热式加热炉三通换向阀的运行更加可靠，缩短更换密封圈的时间，减少煤气的泄漏，提高加热炉的燃烧效率，同时减少安全隐患，降低对环境的污染。

解决上述技术问题的方案是：

一种改进密封结构的蓄热式加热炉三通换向阀，它由气缸、上阀板、下阀台、阀体、密封圈组成，在阀体上有烟气连接口、空气或煤气连接口，其改进之处是，密封圈安装在上阀板的下底面上，密封圈的下表面与下阀台的上表面密封接触。

上述改进密封结构的蓄热式加热炉三通换向阀，所述密封圈为圆环形，密封圈的圆环外边缘有向下的环形凸起，环形凸起的下表面与下阀台的上表面密封接触，密封圈与上阀板由压板连接，压板为圆环形板，压板压在密封圈的圆环形凸起的内侧圆环下表面上，压板由压板螺栓与上阀板的底面连接紧固。

上述改进密封结构的蓄热式加热炉三通换向阀，所述气缸的缸杆与上阀板之间由连接杆连接，连接杆的上端与气缸的缸杆下端由销轴连接，连接杆的下端与上阀板连接法兰由螺栓相连接。

上述改进密封结构的蓄热式加热炉三通换向阀，所述三通换向阀的空气腔室和煤气腔室一侧分别设置空气或煤气检修窗口和烟气检修窗口，空气或煤气检修窗口和烟气检修窗口的高度和宽度大于上阀板的高度和宽度。

上述改进密封结构的蓄热式加热炉三通换向阀，所述在空气或煤气检修窗口和烟气检修窗口上分别有观察孔，观察孔为法兰加法兰盖结构。

上述改进密封结构的蓄热式加热炉三通换向阀，所述上阀板的外圆周为环形的上阀板密封台，上阀板密封台的下底面上有环形凹槽，环形凹槽的宽度与密封圈和压板结构的宽度相匹配，固定压板的压板螺栓长度小于上阀板的厚度。

本发明的有益效果是：

本发明的密封圈安装在上阀板的底面上与下阀台的上表面实现密封，由于上阀板的温度远低于下阀台的温度，能够减缓橡胶密封圈的老化程度，延长密封圈的使用寿命；在密封圈需要更换时，只要更换上阀板即完成密封检修，无需在线更换损坏的密封圈，能够大大提高密封圈的更换速度，同时还能够保证密封圈的更换质量；在气缸的缸杆与上阀板之间设立了连接杆，采用销轴和法兰结构的连接杆更换时方便快捷，可以方便上阀板的拆卸；更换上阀板和连接杆可以从检修窗口取出和更换，非常方便，缩短了三通换向阀的检修时间，通过观察孔可以了解上阀板上密封圈的状况，不用打开阀体，从而提高了检查的效率。

本发明具有结构简单、密封可靠、密封圈使用寿命长、更换密封圈快捷方便的优点，大大提高了检修时的工作效率，减少了三通换向阀使用中煤气和空气的泄漏，消除了安全隐患，具有极大的经济和社会效益。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的后视图；

图4是上阀板的结构示意图；

图5是压板的平面示图。

图中标记如下：气缸1、销轴2、连接杆3、上阀板4、下阀台5、阀体6、空气或煤气检修窗口7、烟气检修窗口8、烧嘴连接口9、观察孔10、烟气连接口11、空气或煤气连接口12、上阀板连接法兰13、上阀板密封台14、密封圈15、压板16、压板螺栓17。

具体实施方式

本发明由气缸1、连接杆3、上阀板4、下阀台5、阀体6、密封圈15组成。气缸1、上阀板4、下阀台5和阀体6采用垂直的上下结构，在阀体6上有烟气连接口11、空气或煤气连接口12，

图中显示，本发明的密封圈15安装在上阀板4的下底面上，密封圈15的下表面与下阀台5的上表面密封接触。将密封圈15安装在上阀板4上，由于在排烟时，烟气只从上阀板4的下方穿过，进入排烟管道，上阀板4的工作温度远低于下阀台5，能够减缓密封圈15的老化程度，密封圈15的使用寿命大大延长。

图中显示，密封圈为15圆环形，密封圈15的圆环外边缘有向下的环形凸起，环形凸起的下表面与下阀台5的上表面密封接触。密封圈15与上阀板4由压板16连接，压板16为圆环形板，压板16压在密封圈15的圆环形凸起的内侧圆环下表面上，压板16由压板螺栓17与上阀板4的底面连接紧固。这种结构能够确保上阀板4在频繁切换时，密封圈15不会因振动而脱落。

图中显示，与密封圈15配合连接的上阀板4的外圆周为环形的上阀板密封台14，上阀板密封台14的下底面上有环形凹槽，密封圈15和压板16嵌在环形凹槽内，固定压板16的压板螺栓17长度小于上阀板4的厚度。

在密封圈15需要更换时，只要更换上阀板4即完成密封检修，无需在线更换损坏的密封圈15。由于更换上阀板4非常方便，因此能够大大提高密封圈15的更换速度，同时采用了线下更换密封圈15的方式，还能够保证密封圈15的更换质量。

图中显示，为了快速更换上阀板4，在气缸1的缸杆与上阀板4之间采用连接杆3连接，连接杆3的上端与气缸1的缸杆下端由销轴2连接，连接杆3的下端与上阀板连接法兰13由螺栓相连接。连接杆3的作用是便于拆卸上阀板4，在检修拆除上阀板4时，只要拆除连接杆3上的销轴2和上阀板连接法兰13上的螺栓，即可拆除上阀板4，缩短上阀板4的检修时间，大大提高了工作效率。

同时，在箱体内的连接杆3受到烟气的腐蚀，易磨损，属于易损件，需要经常更换，而气缸1的缸杆只在箱体外运行，不会受到烟气的腐蚀，因此只需更换连接杆3，而无需更换昂贵的气缸1等部件。

图中显示，三通换向阀的空气腔室和煤气腔室一侧分别设置空气或煤气检修窗口7和烟气检修窗口8，空气或煤气检修窗口7和烟气检修窗口8的高度和宽度大于上阀板4的高度和宽度，可以从阀体6内取出连接杆3和上阀板4，非常方便，缩短了三通换向阀的检修时间。

图中显示，在空气或煤气检修窗口7和烟气检修窗口8上分别有观察孔10，观察孔10为法兰加法兰盖结构。通过观察孔10可以了解上阀板4上密封圈15的状况，提高事故判断效率，不用打开阀体6，从而提高了检查的效率。

本发明的工作过程如下：

本发明采用上下结构，通过上阀板4上下动作实现蓄热式烧嘴的蓄热和放热过程。

在蓄热式烧嘴进行蓄热操作时，三通换向阀的空气或煤气侧的上阀板4到达关闭位，即在气缸1的作用下，空气或煤气侧的上阀板4压在下阀台5上。为了防止空气或煤气泄漏，在上阀板4上安装有密封圈15，由于密封圈15与下阀台5紧密接触，能够有效的减少空气或煤气的泄漏。与此同时，三通换向阀另一侧烟气侧的上阀板4打开，在加热炉排烟系统的作用下，加热炉内的高温烟气，从炉膛内被抽到蓄热式烧嘴内，与蓄热式烧嘴内的蜂窝体进行换热，之后废气的温度降至150℃左右，从烧嘴连接口9进入三通换向阀，并从烟气侧的烟气连接口11排出。

蓄热式烧嘴的放热过程相反，即在放热操作时，三通换向阀的空气或烟气侧的上阀板4打开到位，而烟气侧的上阀板4关闭到位，密封圈15在上阀板4与下阀台5之间起到有效的隔断作用。而燃烧所需的空气或煤气从三通换向阀的空气或煤气连接口12最终进入蓄热式烧嘴内，与炽热的蓄热体进行热交换，空气或煤气的温度能够达到1000℃以上，进入炉膛燃烧。在三通换向阀的作用下，蓄热式烧嘴的换向燃烧能够稳定进行。

检查上阀板4上密封圈15的工作状况时，打开空气或煤气检修窗口7、烟气检修窗口8上的观察孔10，在本发明的一个实施例中，观察孔10的直径为Φ108mm，法兰和法兰盖的连接螺栓为4个，打开法兰盖后，即能观察到阀体6内密封圈15以及连接杆3的使用情况，如果发现密封圈15或者连接杆3出现故障需要更换，松开连接杆3上的销轴2和上阀板连接法兰13的螺栓即可。将连接杆3或上阀板4从阀体6中取出，并更换新的连接杆3或者上阀板4。

上阀板4上的密封圈15损坏后，将整个上阀板4取出，另外安排处理更换密封圈15，这样不会影响上阀板4的更换时间，同时在线下专用设备上更换密封圈15，可以保证更换质量。

Claims (6)

1.一种改进密封结构的蓄热式加热炉三通换向阀，它由气缸（1）、上阀板（4）、下阀台（5）、阀体（6）、密封圈（15）组成，在阀体（6）上有烟气连接口（11）、空气或煤气连接口（12），其特征在于：密封圈（15）安装在上阀板（4）的下底面上，密封圈（15）的下表面与下阀台（5）的上表面密封接触。

2.根据权利要求1所述的改进密封结构的蓄热式加热炉三通换向阀，其特征在于：所述密封圈（15）为圆环形，密封圈（15）的圆环外边缘有向下的环形凸起，环形凸起的下表面与下阀台（5）的上表面密封接触，密封圈（15）与上阀板（4）由压板（16）连接，压板（16）为圆环形板，压板（16）压在密封圈（15）的圆环形凸起的内侧圆环下表面上，压板（16）由压板螺栓（17）与上阀板（4）的底面连接紧固。

3.根据权利要求1或2所述的改进密封结构的蓄热式加热炉三通换向阀，其特征在于：所述气缸（1）的缸杆与上阀板（4）之间由连接杆（3）连接，连接杆（3）的上端与气缸（1）的缸杆下端由销轴（2）连接，连接杆（3）的下端与上阀板连接法兰（13）由螺栓相连接。

4.根据权利要求3所述的改进密封结构的蓄热式加热炉三通换向阀，其特征在于：所述三通换向阀的空气腔室和煤气腔室一侧分别设置空气或煤气检修窗口（7）和烟气检修窗口（8），空气或煤气检修窗口（7）和烟气检修窗口（8）的高度和宽度大于上阀板（4）的高度和宽度。

5.根据权利要求4所述的改进密封结构的蓄热式加热炉三通换向阀，其特征在于：所述在空气或煤气检修窗口（7）和烟气检修窗口（8）上分别有观察孔（10），观察孔（10）为法兰加法兰盖结构。

6.根据权利要求5所述的改进密封结构的蓄热式加热炉三通换向阀，其特征在于：所述上阀板（4）的外圆周为环形的上阀板密封台（14），上阀板密封台（14）的下底面上有环形凹槽，环形凹槽的宽度与密封圈（15）和压板（16）结构的宽度相匹配，固定压板（16）的压板螺栓（17）长度小于上阀板（4）的厚度。