CN117847329A - 一种柔性管道装置和炉窑冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性管道装置和炉窑冷却系统。该柔性管道装置包括基座；旋转接头，与柔性管连接，且旋转接头转动设置于基座上；压力平衡调节组件，压力平衡调节组件包括转轴、弹性元件和轴向位置调节件；其中，转轴转动设置于基座上，且转轴的第一端与旋转接头的球体空心轴接触，轴向位置调节件设置于转轴的第二端，且轴向位置调节件在转轴的轴向上的位置能够调节，转轴上设置有抵接结构，弹性元件的两端分别与轴向位置调节件和抵接结构相抵接。将轴向位置调节件在转轴轴向上进行位置调节，使弹性元件的形变力调节，弹性元件推动转轴向靠近旋转接头的一侧移动，将球体空心轴对密封圈所产生的额外轴向力平衡掉，实现密封圈的减磨与减压。

Description

一种柔性管道装置和炉窑冷却系统

技术领域

本发明涉及柔性管道技术领域，尤其涉及一种柔性管道装置和炉窑冷却系统。

背景技术

步进梁加热炉的炉底设置有柔性装置，柔性装置由上联箱、下联箱和数套旋转管道组件等零部件组成，下联箱为安装在炉底基础上的固定联箱，上联箱跟随活动炉梁做上升、下降及水平往复活动，上联箱和下联箱通过数套旋转管道组件连接。

上述旋转管道组件是柔性装置的核心部件，而球体摆动旋转接头又是旋转管道组件的核心部件；球体摆动旋转接头内部有两个密封圈，靠近压盖端的密封圈为主密封圈，靠近球体摆动旋转接头内部球体的密封圈为辅助密封圈，在使用过程中，球体空心轴在内部压强的作用下与主密封圈紧密压紧贴合接触，导致柱球面形状的密封圈在承受密封所需预紧力的同时还要承受球体空心轴体产生的轴向推力，使主密封圈长期处于高温高压环境中，不仅磨损加剧，而且有可能存在严重失形蠕变现象，球体空心轴在内部压力作用下将向外部移动，来保持与主密封圈的持续接触，当主密封圈的磨损余量磨损殆尽后，将出现球体摆动旋转接的球轴外露过大并出现与压盖法兰摩擦接触，甚至发展至磨断球轴造成高温蒸汽瞬间外泄的现象，降低了炉窑运行的安全性和可靠性。

因此，如何提升炉窑运行的安全性和可靠性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种柔性管道装置，以提升炉窑运行的安全性和可靠性。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种柔性管道装置，包括：

基座；

旋转接头，与柔性管连接，且所述旋转接头转动设置于所述基座上；

压力平衡调节组件，所述压力平衡调节组件包括转轴、弹性元件和轴向位置调节件；

其中，所述转轴转动设置于所述基座上，且所述转轴的第一端与所述旋转接头的球体空心轴接触，所述轴向位置调节件设置于所述转轴的第二端，且所述轴向位置调节件在所述转轴的轴向上的位置能够调节，所述转轴上设置有抵接结构，所述弹性元件的两端分别与所述轴向位置调节件和所述抵接结构相抵接。

可选地，在上述柔性管道装置中，所述基座上设置有转动连接孔，所述轴向位置调节件通过螺纹连接设置于所述转动连接孔中。

可选地，在上述柔性管道装置中，所述基座包括支撑件和与所述支撑件可拆卸连接的盖板，所述支撑件和所述盖板分别设置第一中心孔和第二中心孔；

其中，所述第一中心孔和所述第二中心孔同轴设置，且所述转轴同轴设置在第一中心孔和第二中心孔中，所述第一中心孔的内径大于所述第二中心孔的内径，所述弹性元件位于所述第一中心孔，所述第二中心孔设有与所述轴向位置调节件连接的内螺纹。

可选地，在上述柔性管道装置中，所述轴向位置调节件上设置径向延伸部，所述径向延伸部自所述轴向位置调节件靠近所述弹性元件的一端沿所述轴向位置调节件的径向延伸形成，所述径向延伸部的一侧与所述弹性元件抵接。

可选地，在上述柔性管道装置中，所述基座还包括弹性预紧力调节件，所述弹性预紧力调节件可拆卸连接于所述盖板，且所述弹性预紧力调节件与所述径向延伸部背离所述弹性元件的一侧接触。

可选地，在上述柔性管道装置中，所述弹性预紧力调节件靠近所述径向延伸部的一侧设置有滚动导向槽，所述滚动导向槽内设置滚动件。

可选地，在上述柔性管道装置中，所述滚动导向槽内填充润滑介质；

和/或，所述滚动导向槽的内壁涂覆耐水汽腐蚀的减摩涂层。

可选地，在上述柔性管道装置中，所述抵接结构包括设置于所述转轴上的轴肩、挡圈或者套筒。

可选地，在上述柔性管道装置中，所述压力平衡调节组件还包设置于所述转轴上的转动支撑件，所述转动支撑件的外圆周在沿第一方向滑动设置于所述基座上，所述第一方向平行于所述转轴的轴向，且所述转动支撑件位于所述弹性元件和所述抵接结构之间。

一种炉窑冷却系统，包括如上所述的柔性管道装置。

使用本发明所提供的柔性管道装置时，将旋转接头与柔性管连接，并将旋转接头转动设置于基座上，以通过旋转接头将柔性管转动设置在基座上，实现管道的升降及行走需求；由于该柔性管道装置还包括压力平衡调节组件，压力平衡调节组件包括转轴、弹性元件和轴向位置调节件，当旋转接头的球体空心轴对密封圈产生额外轴向力时，基于轴向位置调节件在转轴的轴向上的位置能够调节，转轴上设置有抵接结构，弹性元件的两端分别与轴向位置调节件和抵接结构相抵接，因此，将轴向位置调节件在转轴轴向上向靠近旋转接头的一侧调节，使轴向位置调节件压缩弹性元件，弹性元件的压缩形变增大，同时弹性元件的形变力增大，由于弹性元件与转轴上的抵接结构相抵接，待弹性元件的形变力增大到形变阈值时，弹性元件通过抵接结构推动转轴向靠近旋转接头的一侧移动；基于转轴的第一端与旋转接头的球体空心轴接触，因此，随着转轴向靠近旋转接头的一侧移动，转轴同时推动旋转接头的球体空心轴沿轴向移动，将球体空心轴对密封圈所产生的额外轴向力平衡掉，实现密封圈的减磨与减压，可以有效提高密封圈的高温密封性能，减少高温蠕变带来密封圈过早失效变形所引发的安全问题，提升了炉窑运行的安全性和可靠性，并且提高了旋转接头在线使用寿命，有利于节能、环保和延长使用寿命，适宜推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种柔性管道装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的一种压力平衡调节组件的剖面结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的一种柔性管道装置应用于步进梁加热炉上的结构示意图。

其中，100为基座，101为支撑件，102为盖板，103为壳体，200为旋转接头，300为压力平衡调节组件，301为转轴，302为弹性元件，303为轴向位置调节件，304为预紧力调节件，305为滚动件，306为转动支撑件，3061为第一圆锥滚子轴承，3062为第二圆锥滚子轴承，400为柔性管，500为第一联箱，600为第二联箱，700为柔性管道装置。

具体实施方式

有鉴于此，本发明的核心在于提供一种柔性管道装置，以提升炉窑运行的安全性和可靠性。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图3所示，本发明实施例公开了一种柔性管道装置，包括基座100、旋转接头200和压力平衡调节组件300。

其中，旋转接头200与柔性管400连接，且旋转接头200转动设置于基座100上；压力平衡调节组件300包括转轴301、弹性元件302和轴向位置调节件303；转轴301转动设置于基座100上，且转轴301的第一端与旋转接头200的球体空心轴接触，轴向位置调节件303设置于转轴301的第二端，且轴向位置调节件303在转轴301的轴向上的位置能够调节，转轴301上设置有抵接结构，弹性元件302的两端分别与轴向位置调节件303和抵接结构相抵接。

使用本发明所提供的柔性管道装置时，将旋转接头200与柔性管400连接，并将旋转接头200转动设置于基座100上，以通过旋转接头200将柔性管400转动设置在基座100上，实现柔性管400的摆动需求；由于该柔性管道装置还包括压力平衡调节组件300，压力平衡调节组件300包括转轴301、弹性元件302和轴向位置调节件303，当旋转接头200的球体空心轴对密封圈产生额外轴向力时，基于轴向位置调节件303在转轴301的轴向上的位置能够调节，转轴301上设置有抵接结构，弹性元件302的两端分别与轴向位置调节件303和抵接结构相抵接，因此，将轴向位置调节件303在转轴301轴向上向靠近旋转接头200的一侧调节，使轴向位置调节件303压缩弹性元件302，弹性元件302的压缩形变增大，同时弹性元件302的形变力增大，由于弹性元件302与转轴301上的抵接结构相抵接，待弹性元件302的形变力增大到形变阈值时，弹性元件302通过抵接结构推动转轴301向靠近旋转接头200的一侧移动；基于转轴301的第一端与旋转接头200的球体空心轴接触，因此，随着转轴301向靠近旋转接头200的一侧移动，转轴301同时推动旋转接头200的球体空心轴沿轴向移动，将球体空心轴对密封圈所产生的额外轴向力平衡掉，实现密封圈的减磨与减压，可以有效提高密封圈的高温密封性能，减少高温蠕变带来密封圈过早失效变形所引发的安全问，提升了炉窑运行的安全性和可靠性，并且提高了旋转接头200的在线使用寿命，有利于节能、环保和延长使用寿命，适宜推广应用。

需要说明的是，本发明对上述柔性管400的形状不作具体限定，上述柔性管400的实际形态在具体应用中可以根据布置空间或者旋转接头200的位置等因素适应性调整，只要是能够满足使用需求形态的柔性管400均属于本发明保护范围内；可选地，如图1和图2所示，本发明实施例中的柔性管400具有两种，其中一种为S型管，另一种为U型管。

另外，上述弹性元件302可以是弹簧或者橡胶块等类型弹性元件302，只要是能够满足使用要求的弹性元件类型均属于本发明保护范围内；可选地，本发明实施例所提供的弹性元件302为弹簧，以将该柔性管道装置用于加热炉时，能够适应高温工作环境。

并且，上述轴向位置调节件303在转轴301轴向上的位置可以通过螺纹转动、滑块滑动或者齿轮齿条传动等方式实现，只要是能够实现对轴向位置调节件303在转轴301轴向调节的方式均属于本发明保护范围内；可选地，本发明实施例所提供的位置调节件通过螺纹转动方式在转轴301上实现位置调节。

具体地，上述基座100上设置有转动连接孔，轴向位置调节件303通过螺纹连接设置于转动连接孔中，一方面可以通过旋转轴301向位置调节件方便地调节轴向位置调节件303在转轴301轴向上的位置，另一方面还可以依据螺纹的自锁功能将轴向位置调节件303固定在需求位置。

上述基座100可以是整体式结构，也可以是由多个分体件可拆卸连接在一起的分体式结构，只要是能够满足使用要求的结构形式均属于本发明保护范围内。

如图2所示，基座100包括支撑件101和与支撑件101可拆卸连接的盖板102，支撑件101和盖板102分别设置第一中心孔和第二中心孔；其中，第一中心孔和第二中心孔同轴设置，且转轴301同轴设置在第一中心孔和第二中心孔中，第一中心孔的内径大于第二中心孔的内径，以在第一中心孔和转轴301之间形成安装空间，将弹性元件302安装在第一中心孔中，第二中心孔设有与轴向位置调节件303连接的内螺纹，以将轴向位置调节件303与第二中心孔通过螺纹连接在一起，通过在第二中心孔中转动轴向位置调节件303实现轴向位置调节件303在转轴301轴向上的位置调节。

进一步地，上述轴向位置调节件303上设置径向延伸部，径向延伸部自轴向位置调节件303靠近弹性元件302的一端沿轴向位置调节件303的径向延伸形成；其中，径向延伸部包括两相对的第一侧和第二侧，第一侧与弹性元件302抵接，以通过径向延伸部增大弹性元件302与轴向位置调节件303的接触面积，提高轴向力调节可靠性。

另外，上述基座100还包括弹性预紧力调节件304，弹性预紧力调节件304可拆卸连接于盖板102，且弹性预紧力调节件304与径向延伸部背离所述弹性元件302的一侧接触，以便于在组装或者后续维护过程中需要将弹性元件302的预紧力调节至某一预紧力时，在转轴301的轴向上调节好弹性预紧力的位置后，再将弹性预紧力调节件304紧固在盖板102背离支撑件101的一侧，基于弹性预紧力调节件304与径向延伸部的接触，径向延伸部在转轴301轴向上的位置也相应得到调节，弹性元件302的形变量得到调节，从而实现对弹性元件302预紧力的调节。

同样地，上述弹性预紧力调节件304可以通过螺钉连接或者卡箍连接等方式可拆卸连接于盖板102，只要是能够满足使用要求的连接方式均属于本发明保护范围内；可选地，本发明的一些具体实施例中，弹性预紧力调节件304通过螺钉连接方式可拆卸连接于盖板102。

并且，上述弹性预紧力调节件304靠近径向延伸部的一侧设置有滚动导向槽，滚动导向槽内设置滚动件305，以通过滚动摩擦代替弹性预紧调节件和径向延伸部之间的滑动摩擦，减小摩擦力，提高轴向力调节的顺畅性。

在本发明的一些具体实施例中，滚动导向槽内填充润滑介质，以减小滚动件305和滚动导向槽之间的摩擦力；同时，还可以在滚动导向槽的内壁涂覆耐水汽腐蚀的减摩涂层，通过耐水汽腐蚀的减摩涂层减小摩擦力，并有效防止水汽腐蚀后滚动件305卡死的发生，提升滚动件305和滚动导向槽的耐摩性和灵活性。

上述润滑介质可以是润滑油脂或者粉末状的固定润滑介质等类型，减摩涂层可以是金属陶瓷涂层或者镍基涂层等类型，本发明对上述润滑介质和耐腐减摩涂层的具体类型不作限定，只要是能够满足使用要求的类型均属于本发明保护范围内。

另外，上述滚动件305可以是滚珠或者辊子等类型滚动件，上述滚动导向槽可以是柔性槽或者弧形槽等类型，只要是能够满足使用要求即可；可选地，在本发明一具体实施例中，滚动件305为滚珠，滚动导向槽为弧形槽。

本发明所提供的抵接结构可以是直接在转轴301上加工出的轴肩，也可以是另外设置在转轴301上的挡圈或者套筒等类型结构，还可以是轴肩和套筒结合的结构等，只要是能够满足使用要求的结构类型均属于本发明保护范围内。

进一步地，压力平衡调节组件300还包设置于转轴301上的转动支撑件306，转动支撑件306的外圆周在第一方向上滑动设置于基座100上，第一方向平行于转轴301的轴向，且转动支撑件306位于弹性元件302和抵接结构之间，以通过转动支撑件306支撑转轴301的转动。

具体地，如图2所示，转动支撑件306包括第一圆锥滚子轴承3061和第二圆锥滚子轴承3062，第一圆锥滚子轴承3061和第二圆锥滚子轴承3062相对设置，不仅可以提高转轴301的轴向承载力，而且能够通过第一圆锥滚子轴承3061和第二圆锥滚子轴承3062定心支撑实现旋转接头200的旋转轴线保持，实现转动导向作用，减小管道运行中柔性共振现象，实现减振作用，减轻管道焊缝受力，提高了柔性管道装置的整体运行安全性。

本发明所提供的基座还包括壳体103，壳体103设置于支撑件背离盖板的一侧，且壳体103与支撑件101可拆卸连接在一起，以将第一圆锥滚子轴承3061和第二圆锥滚子轴承3062设置在壳体103的容纳空间中，且第一圆锥滚子轴承3061和第二圆锥滚子轴承3062与壳体103的内径轴向滑动配合，以便于在进行轴向力调整时，弹性元件302通过第一圆锥滚子轴承3061和第二圆锥滚子轴承3062推动转轴301的轴肩，从而平衡旋转接头200的球体空心轴内产生的向外的推力。

此外，本发明还公开了一种炉窑冷却系统，包括第一联箱500、第二联箱600和如上所述的柔性管道装置，第一联箱500和第二联箱600自上而下依次设置，第一联箱500跟随活动炉梁做上升、下降及水平往复活动，第二联箱600为固定联箱，安装在炉底基础上，第一联箱500和第二联箱600通过多个柔性管道装置连接，由于该加热炉包括了如上所述的柔性管道装置，因此兼具了上述柔性管道装置的所有技术效果，本文在此不再一一赘述。

应当理解，本发明所提供的柔性管道装置能够用于但不仅限于用于加热炉，还可以用于煤气管道或者垃圾焚烧系统等领域，因此，本发明对上述柔性管道装置的应用范围不作限定。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种柔性管道装置，其特征在于，包括：

基座；

旋转接头，与柔性管连接，且所述旋转接头转动设置于所述基座上；

压力平衡调节组件，所述压力平衡调节组件包括转轴、弹性元件和轴向位置调节件；

其中，所述转轴转动设置于所述基座上，且所述转轴的第一端与所述旋转接头的球体空心轴接触，所述轴向位置调节件设置于所述转轴的第二端，且所述轴向位置调节件在所述转轴的轴向上的位置能够调节，所述转轴上设置有抵接结构，所述弹性元件的两端分别与所述轴向位置调节件和所述抵接结构相抵接。

2.根据权利要求1所述的柔性管道装置，其特征在于，所述基座上设置有转动连接孔，所述轴向位置调节件通过螺纹连接设置于所述转动连接孔中。

3.根据权利要求2所述的柔性管道装置，其特征在于，所述基座包括支撑件和与所述支撑件可拆卸连接的盖板，所述支撑件和所述盖板分别设置第一中心孔和第二中心孔；

其中，所述第一中心孔和所述第二中心孔同轴设置，且所述转轴同轴设置在第一中心孔和第二中心孔中，所述第一中心孔的内径大于所述第二中心孔的内径，所述弹性元件位于所述第一中心孔，所述第二中心孔设有与所述轴向位置调节件连接的内螺纹。

4.根据权利要求1所述的柔性管道装置，其特征在于，所述轴向位置调节件上设置径向延伸部，所述径向延伸部自所述轴向位置调节件靠近所述弹性元件的一端沿所述轴向位置调节件的径向延伸形成，所述径向延伸部的一侧与所述弹性元件抵接。

5.根据权利要求4所述的柔性管道装置，其特征在于，所述基座还包括弹性预紧力调节件，所述弹性预紧力调节件可拆卸连接于所述盖板，且所述弹性预紧力调节件与所述径向延伸部背离所述弹性元件的一侧接触。

6.根据权利要求5所述的柔性管道装置，其特征在于，所述弹性预紧力调节件靠近所述径向延伸部的一侧设置有滚动导向槽，所述滚动导向槽内设置滚动件。

7.根据权利要求4所述的柔性管道装置，其特征在于，所述滚动导向槽内填充润滑介质；

和/或，所述滚动导向槽的内壁涂覆耐水汽腐蚀的减摩涂层。

8.根据权利要求1所述的柔性管道装置，其特征在于，所述抵接结构包括设置于所述转轴上的轴肩、挡圈或者套筒。

9.根据权利要求1所述的柔性管道装置，其特征在于，所述压力平衡调节组件还包设置于所述转轴上的转动支撑件，所述转动支撑件的外圆周在沿第一方向滑动设置于所述基座上，所述第一方向平行于所述转轴的轴向，且所述转动支撑件位于所述弹性元件和所述抵接结构之间。

10.一种炉窑冷却系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的柔性管道装置。