CN109963950A - 用于竖式炉填装设施的密封阀布置结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于竖式炉填装设施的密封阀布置结构，包括：闸板(12)，该闸板与阀座(10)配合；以及闸板致动设备，用于使闸板(12)在与阀座(10)密封接触的关闭位置和远离阀座(10)的打开位置之间运动。根据本发明，闸板致动设备包括：连接到闸板(12)的倾斜轴(24)；具有连接到倾斜轴(24)的输出轴的电动机(26)；以及与电动机(26)相关联的制动设备(30)。制动设备(30)被构造成在作用时时防止电动机(26)的输出轴旋转。闸板致动设备还包括：传动装置(28)，布置在电动机(26)的输出轴与倾斜轴(24)之间，其中，传动装置(28)被构造成将电动机(26)的输出轴的旋转运动传递至倾斜轴(24)。传动装置(28)包括间隙，该间隙被构造成使电动机(26)的输出轴与倾斜轴(24)之间具有预定量的允许旋转。

Description

用于竖式炉填装设施的密封阀布置结构

技术领域

本发明大体上涉及用于竖式炉填装设施的密封阀布置结构，并且更具体地涉及用于防止鼓风炉(blast furnace，高炉)填装设施中的炉气损失的上部密封阀布置结构或下部密封阀布置结构。

背景技术

在过去几十年中，BELL LESS 型竖式炉填装设施已在工业中得到广泛使用。例如在US 4,071,166中公开了这种设施的早期示例。这种设施通过以水闸或气闸的方式操作一个或多个中间填装材料的存储料斗，使鼓风炉气体从炉喉中的逸出最小化。为此，每个料斗具有上部密封阀和下部密封阀，用于分别密封关闭料斗入口和出口。在填充料斗期间，上部密封阀打开，同时下部密封阀关闭。当将材料从料斗装入炉中时，下部密封阀打开，同时上部密封阀关闭。US 4,071,166公开了常用的具有瓣型阀的密封阀布置结构，在该密封阀布置结构中闸板(shutter，遮板、挡板)能够关于单个轴倾斜。该轴的轴线大致布置在阀座的平面上。由于闸板在打开位置时必须从材料流动路径完全移除，根据US 4,071,166的布置结构在竖向方向上需要相当大的空间。

在EP 2 000 547中提出了一种密封阀布置结构的更紧凑的架构，其中连杆驱动机构用于使闸板在与阀座密封接触的关闭位置和远离阀座的打开位置之间运动。连杆驱动机构允许闸板的线性和回转运动，以便使闸板的运动需要较少的空间。

虽然US 4,071,166没有提及用于使闸板运动的致动器，但EP 2 000 547提出了致动器包括线性液压活塞，以将旋转运动给予与闸板连接的倾斜轴。

在EP 2 449 327中公开了另一种密封阀布置结构，其中，双运动闸板致动设备用于使闸板在与阀座密封接触的关闭位置与远离阀座的打开位置之间运动。同样，EP 2 449327提出了致动器包括线性液压活塞。

这种线性液压活塞的优点在于，由于永久有效的液压压力，始终确保了密封。另外，如果向闸板施加来自另一个压力源的另外的密封压力，诸如，例如竖式炉压力，那么闸板的附加运动容易被液压活塞中的可用液压缓冲器吸收。然而，这种液压活塞的不足之处在于需要液压动力站和液压管道，液压动力站和液压管道通常被认为是昂贵的，可能引起安全隐患并需要定期维护。

技术问题

因此，本发明的目的是提供用于竖式炉填装设施的密封阀布置结构，其中避免了上述缺点。该目的通过根据权利要求1所述的密封阀布置结构来实现。

发明内容

本发明提供了用于竖式炉填装设施的密封阀布置结构，该密封阀布置结构包括：闸板，该闸板与阀座配合；以及闸板致动设备，该闸板制动设备用于使闸板在与阀座密封接触的关闭位置和远离阀座的打开位置之间运动。

根据本发明，闸板致动设备包括：倾斜轴，该倾斜轴连接到闸板；电动机，该电动机具有与倾斜轴连接的输出轴；以及制动设备，该制动设备与电动机相关联。制动设备被构造成在作用(engage，接合、啮合)时防止电动机的输出轴旋转。闸板致动设备还包括布置在电动机的输出轴与倾斜轴之间的传动装置，其中，该传动装置被构造成将电动机的输出轴的旋转运动传递至倾斜轴。传动装置包括间隙，该间隙被构造成使电动机的输出轴与倾斜轴之间具有预定量的允许旋转。

在料斗中的一个料斗将其大量材料供给到竖式炉之后，在料斗下部开口处的材料闸门闭合并且下部密封阀运动到其阀座上，以将料斗与竖式炉压力密封隔开。随后，料斗减压，使得通过打开上部密封阀可以将新的大量材料供给到料斗中。一旦料斗已经减压，竖式炉与料斗之间的压力差在1至3巴的范围内，优选地在1.5至2.5巴的范围内。在竖式炉中的这种较高的压力用作将闸板推动到其阀座上的附加压力，并且可以容易地使闸板运动而更紧地抵靠于阀座。闸板的这种附加运动被转移到闸板的倾斜轴上，并从而转移到闸板致动设备上。在闸板致动设备包括液压活塞的现有技术方案中，该附加运动被液压活塞中可用的液压缓冲器吸收。

由于竖式炉与料斗之间的压力差导致的闸板的附加运动几乎不可避免。因此，似乎难以想到闸板致动设备包括锁定装置，该锁定装置用于在闸板一进入其密封位置就阻挡闸板致动设备的运动。

然而，这正是本发明所提出的。实际上，本发明的闸板致动设备包括电动机，该电动机具有与其相关联的制动设备，用于一旦闸板处于其密封位置就使电动机的输出轴停止旋转。一旦使制动设备作用，电动机就可以关闭，从而节省电力消耗。此外，当电动机被关闭时，不存在该电动机过热并因此损坏的风险。

使用电力代替液压动力具有的优点是电力通常是更容易获得的。既不需要设置昂贵的液压动力站，也不需要设置液压管道。此外，减少了安全风险和维护成本。

根据本发明，由于竖式炉与料斗之间的压力差导致的闸板的附加运动被布置在电动机的输出轴与倾斜轴之间的传动装置吸收。传动装置具有间隙，该间隙足以允许倾斜轴旋转预定量，而该旋转不会传递到电动机的输出轴。因此，电动机和制动设备不会被闸板的由竖式炉与料斗之间的压力差引起的额外运动损坏。

优选地，预定量的允许旋转在0.1°至0.5°之间，优选地在0.25°至0.35°之间。这种旋转将允许在施加竖式炉压力的情况下闸板的充分运动。

传动装置包括齿轮机构，以提供所需的间隙。传动装置可以例如包括行星齿轮、螺旋齿轮、锥齿轮或类似物。

有利地，制动设备是电动机制动器。

优选地，在闸板与阀座之间布置有软密封装置，例如硅酮密封环、填料箱、O形环等，其中，软密封装置在高压下是可压缩的。软密封装置可以被构造成允许闸板运动最高至约3mm。

本发明还提供了用于竖式炉填装设施的下部密封阀壳体，其中，该壳体包括如上所述的密封阀布置结构以及由壳体支撑并与密封阀布置结构的闸板配合的阀座。

此外，本发明提供了用于操作竖式炉填装设施的密封阀的方法，其中，密封阀包括如上所述的密封阀布置结构，该方法包括：操作与倾斜轴连接的电动机，以便使闸板抵靠阀座密封接触；使电动机停止并使制动设备作用，以便使电动机的输出轴停止旋转；以及向闸板的下侧施加外部压力，以便进一步将闸板压靠于阀座，其中，倾斜轴由此被进一步旋转。传动装置被构造以吸收倾斜轴的进一步旋转，而不将该进一步旋转传递到电动机的输出轴。

因此，一旦闸板已经定位成抵靠阀座，就可以关闭电动机，从而避免电动机的不必要的能量消耗和过热。归因于传动装置中的间隙或游隙，由于竖式炉与料斗之间的压力差导致的闸板的任何附加运动都被传动装置吸收并且不传递到电动机或制动设备。

附图说明

现在将参考附图通过实施例描述本发明的优选实施方式，在附图中：

图1是根据本发明的具有密封阀布置结构的下部密封阀组件的立体图；以及

图2是图1的下部密封阀组件的截面图。

具体实施方式

通常，竖式炉设施包括竖式炉，该竖式炉具有布置在其上的竖式炉填装设施，以用于将填装材料供给到竖式炉中。

竖式炉填装设施可以包括单个料斗。然而，通常设置有两个或更多个料斗，以允许一个料斗填充填装材料，同时另一个料斗的填装材料被供给到竖式炉中。如本领域中所公知的，每个料斗包括在料斗出口处的材料闸门，以用于将填装材料保持在料斗中或将填装材料释放到竖式炉中。此外，每个料斗在料斗入口处配备有上部密封阀并且在料斗出口处配备有下部密封阀。这些上部密封阀和下部密封阀分别用于将料斗压力与大气、料斗压力与炉压力密封隔开。

图1和图2示意性地呈现了竖式炉填装设施的下部密封阀组件2。

这种下部密封阀组件2包括阀壳体4，该阀壳体具有与料斗出口连通的入口6和与分配设备(未示出)连通的出口8，该分配设备用于将填装材料供给到竖式炉中。经由料斗出口从料斗接收填装材料，并且该填装材料穿过阀壳体4的入口6，然后穿过出口8并到达分配设备。

下部密封阀组件2还包括：位于阀壳体4内的环形阀座10；以及具有阀关闭元件或闸板12的密封阀布置结构14，其适于与阀座10配合以用于密封入口6。闸板12借助于支撑臂22可操作地连接到倾斜轴24，以便使闸板12运动成与阀座10接触和脱离与该阀座的接触。密封阀布置结构14被构造成使闸板12在打开位置(未示出)与如图1和图2所看到的关闭位置之间运动。闸板12还配备有环形软密封装置16，在所示实施方式中，该环形软密封装置与闸板12相关联。

密封装置16将压靠于阀座10上的密封表面，以用于提供气密性。替代性地，密封装置16可以设置在阀座10上。密封阀布置结构14还包括电动机26、传动装置28和制动设备30。电动机26包括输出轴(未示出)，该输出轴经由传动装置28与倾斜轴24运动学耦接。

操作电动机26以使倾斜轴24旋转，以便使闸板12在打开位置与关闭位置之间运动。从打开位置到关闭位置的旋转具有包括在0°至100°之间的角度。

当闸板12处于关闭位置时，使制动设备30作用并且电动机26被关闭，从而本质上将闸板12保持在关闭位置。优选地，制动设备30——可以是电动机制动器——被触发的同时电动机26关闭。将理解，可以容许关闭电动机26有短暂的延迟。然而，这种延迟不应超过几秒，优选不超过2秒，以便避免电动机26的过热。类似地，当闸板12处于打开位置时，可以使制动设备30作用并且电动机26可以关闭。

由于在闸板12保持在打开或关闭位置时没有电压施加到电动机26，所以可以减少电动机26的电力消耗。另外，可以减少电动机26的升温，从而避免电动机26对额外冷却的需要。本质上，仅当闸板12从打开位置运动到关闭位置时才需要电力，反之亦然。

布置在电动机26的输出轴与倾斜轴24之间的传动装置28包括间隙或游隙，该间隙或游隙被构造成使电动机26的输出轴与倾斜轴24之间具有预定量的允许旋转。因此，即使在闸板12处于其关闭位置时使制动设备30作用的情况下，闸板12进行一定的运动也是可以的。传动装置28可以包括齿轮机构，优选地包括行星齿轮。

随着料斗中的压力减少，竖式炉和料斗之间的压力差增加。这种增加的压力差作用在闸板12的下侧32上并且推动闸板12更紧地抵靠于阀座10，引起倾斜轴24的旋转运动。

然而，由于传动装置28提供的间隙，由上述压力差引起的倾斜轴24的旋转运动被传动装置28吸收并且不传递到电动机26的输出轴，也不传递到制动设备30。因此，倾斜轴24的旋转运动不会损坏由制动设备30固定的电动机26的输出轴。

附图标记的说明：

2 下部密封阀组件22支撑臂

4 阀壳体24倾斜轴

6 入口26电动机

8 出口28传动装置

10 环形阀座30制动设备

12 闸板32闸板的下侧

14 密封阀布置结构

16 密封装置

Claims (9)

1.一种用于竖式炉填装设施的密封阀布置结构，所述布置结构包括：

闸板，所述闸板与阀座配合；

闸板致动设备，所述闸板致动设备用于使所述闸板在与所述阀座密封接触的关闭位置和远离所述阀座的打开位置之间运动；

其特征在于，所述闸板致动设备包括：

倾斜轴，所述倾斜轴连接至所述闸板；

电动机，所述电动机具有与所述倾斜轴连接的输出轴；

制动设备，所述制动设备与所述电动机相关联，所述制动设备被构造成使所述电动机的所述输出轴停止旋转；以及

传动装置，所述传动装置布置在所述电动机的所述输出轴与所述倾斜轴之间，其中，所述传动装置包括间隙，所述间隙被构造成使所述电动机的所述输出轴与所述倾斜轴之间具有预定量的允许旋转。

2.根据权利要求1所述的密封阀布置结构，其中，所述预定量的允许旋转在0.1°至0.5°之间，优选地在0.25°至0.35°之间。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的密封阀布置结构，其中，所述传动装置包括齿轮机构。

4.根据权利要求3所述的密封阀布置结构，其中，所述传动装置包括行星齿轮、螺旋齿轮或锥齿轮。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的密封阀布置结构，其中，所述制动设备是电动机制动器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的密封阀布置结构，其中，在所述闸板与所述阀座之间布置有软密封装置，其中，所述软密封装置在高压下是能压缩的。

7.根据权利要求6所述的密封阀布置结构，其中，所述软密封装置是硅酮密封环。

8.一种用于竖式炉填装设施的下部密封阀壳体，所述壳体包括：

根据权利要求1至7中任一项所述的密封阀布置结构，以及；

阀座，所述阀座由所述壳体支撑并且与所述密封阀布置结构的所述闸板配合。

9.一种用于操作竖式炉填装设施的密封阀的方法，其中，所述密封阀包括根据权利要求1至7中任一项所述的密封阀布置结构，所述方法包括：

操作与所述倾斜轴连接的所述电动机，以便使所述闸板抵靠所述阀座密封接触；

使所述电动机停止并使所述制动设备作用，以便使所述电动机的所述输出轴停止旋转；

向所述闸板的下侧施加外部压力，以便进一步使所述闸板压靠于所述阀座，其中，所述倾斜轴由此被进一步旋转；

其中，所述传动装置被构造以吸收所述倾斜轴的进一步旋转，而不将该进一步旋转传递到所述电动机的所述输出轴。