CN1502704A - 用于粒化设备的喷洒头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于粒化设备的喷洒头，其包括一个狭缝式喷嘴(22)，该喷嘴有一个带有中心轴线(38)的椭圆形横截面的圆柱形控制主体(36)。所述控制主体(36)大致被置中地介于喷嘴通道(26)的底表面(28)以及顶表面(30)之间，并且可绕其中心轴线(38)枢轴式转动。在控制主体(36)的下方以及上方形成喷嘴狭缝(42，44)，狭缝高度可通过使椭圆形一圆柱形控制主体(36)绕其中心轴线(38)进行枢轴式转动来调节。

Description

用于粒化设备的喷洒头
技术领域
本发明涉及一种用于粒化设备的喷洒头。
背景技术
在鼓风炉炉渣的粒化期间，冷却水通过一个喷洒头喷洒在液态炉渣液流上，同时所述炉渣液流从炉渣通道落入粒化槽中。在所述工序中，液态炉渣被淬火而固化并形成粒体。
为了粒化一吨鼓风炉炉渣，需用4至12立方米(m3)的粒化水。因此，针对大型鼓风炉而言，在喷洒头中的粒化水的流量介于每小时1000及4000立方米之间。就粒体质量而言，除了粒化水量之外，冲击在液态炉渣液流上的水喷射的脉冲及形状也起决定性影响。这些参数在很大程度上由喷洒头决定。
炉渣产量不是恒定的。为了确保粒化的经济性及粒体质量的恒定，粒化水量必须与炉渣产量适配，而压力则要维持恒定。
为了达到此目标，德国专利第4032518 C1号披露了一种带有多个孔型喷嘴的区域(field of hole type nozzles)及一可控狭缝式喷嘴的喷洒头。所述可控狭缝式喷嘴包括两个扑翼(flap wing)，此两个扑翼以相反方向绕枢轴转动并形成一高度可调的喷嘴狭缝。每一扑翼的纵向边缘为波浪形，并且可旋转地被装配在圆柱形轴承凹部中，该轴承凹部分别沿与水流方向交叉的矩形喷嘴通道的底表面或顶表面延伸。扑翼的另一纵向边缘分别形成处于此喷嘴通道中的喷嘴狭缝的下唇或上唇。通过使两个偏心安装的扑翼以相反方向绕枢轴转动，所述两唇部之间的距离可以改变，亦即喷嘴狭缝的高度可减小或增加。两个扑翼在喷嘴通道外侧与一由电机驱动的反向旋转齿轮连接。
然而，德国专利第4032518 C1号中所描述的喷洒头存在许多缺点。例如，当水流施加在两个扑翼上的力矩相当大时，所述反向旋转齿轮以及电力驱动装置必须相当牢固。此外，所引进的狭缝式喷嘴的耐磨性也是有待解决的问题。在许多粒化设备中，粒化水在闭合循环中流动时，实际上会携带大量炉渣砂。这类水-砂混合物的磨擦力是本领域技术人员所公知的。在德国专利第4032518 C1号中的狭缝式喷嘴中，尤其是喷嘴狭缝的两唇部将受到增大的磨损的影响而使磨耗相当快。此种磨损将造成狭缝式喷嘴的控制系统的性能相当不准确。再者，细微的炉渣砂可能会穿进扑翼的轴承凹部而阻塞扑翼。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是：提供一种用于粒化设备的喷洒头，该喷洒头具有一操作方便且可控制的狭缝式喷嘴，该喷洒头仅需很少维修，此外其控制系统稳定。
根据本发明，此目的可由具有下述结构的喷洒头实现。
本发明的喷洒头包括至少一个可控制的狭缝式喷嘴，其中控制主体是一个具有椭圆形横截面及中心轴线的圆柱形主体。此控制主体近似中心地设置在喷嘴通道的下表面和上表面之间，并且可绕其中心轴线枢轴式转动，致使在控制主体的下方以及上方形成喷嘴狭缝，通过简单地使控制主体绕其中心轴线枢轴式转动可调节所述狭缝的高度。这种可控制的狭缝式喷嘴结构即使在非常恶劣的条件下(例如粒化水中夹带磨砂)也只需很少维修，并且尽管如此仍能确保控制系统经过非常长的时间还有极佳的性能。就此而论，值得特别注意的是，椭圆形-圆柱形控制主体应没有任何能被夹带在粒化水中的砂特别迅速地磨损的瑕疵点。此外，在椭圆形-圆柱形控制主体周围的液流应相对为层流，以使炉渣砂的磨擦力不会因局部旋流而增强。因此，椭圆形-圆柱形控制主体可以使用相当长的时间，甚至在粒化水中的含砂量非常大的情况下，基本上也不会使所述狭缝式喷嘴的控制系统的性能恶化。此外，由于控制主体配置在喷嘴通道的中央，细砂不可能沉积在沟槽或间隙中，也不会影响狭缝式喷嘴的运行性能。再者，值得一提的是，水流在所述可绕中心轴线枢轴式转动的控制主体上施加的力矩很小。只需要小的力矩以及小的驱动功率就可确定控制主体的角度位置。
为了确保所述控制系统的良好特性以及低磨损，控制主体的椭圆形横截面的短轴与长轴之比优选介于0.5与0.95之间。
所述喷嘴通道的矩形截面的高度优选比椭圆形横截面的长轴大数毫米。这样将确保例如在喷嘴通道和/或控制主体出现变形的情况下，控制主体不会阻塞在关闭位置。
优选在控制主体两端的每一端包括一轴承销，该轴承销横向突出于喷嘴通道，并且可旋转地安装在喷嘴通道的外侧。可以用一个简单的曲柄传动装置将上升驱动的提升运动转换为控制主体绕其中心轴线的枢轴式转动。因为仅需要非常小的控制扭矩，有利的是所述提升驱动装置可以是一个功率较小的电动线性驱动装置，借助于该驱动装置可以用特别简单的方式确定控制主体的角度位置。
在一优选实施方式中，所述控制主体至少在一端包括一环形圆柱状密封法兰，该法兰被装入狭缝式喷嘴侧壁的一圆形孔中，并且通过O形圈被密封在所述孔中。此圆形孔应足够大，以致能通过该孔沿轴向将所述控制主体插入和抽出喷嘴通道，因此可以相当方便地更换所述控制主体。
优选对控制主体的表面以及喷嘴通道的底表面和顶表面进行等离子涂敷，借此，可进一步提高所述表面的耐磨性能。由于控制主体的简单凸状表面，控制主体的这类表面涂层尤其持久。
本发明的喷洒头还可以包括一个供水箱，狭缝式喷嘴被配置在其前侧，此外，还可在所述狭缝式喷嘴的上方和/或下方前侧设置一多个孔型喷嘴的区域。
如果通过泵组向喷洒头供应粒化水，优选该喷洒头包括一个控制粒化水压力的装置，所述狭缝式喷嘴作为一制动器整体地装在所述控制粒化水压力的装置中。然而，如果通过配水池向喷洒头供应粒化水，优选该喷洒头包括一个控制粒化水流量的控制装置，所述狭缝式喷嘴作为一制动器整体地装在所述控制粒化水流量的装置中。
值得提醒的是，本发明的喷洒头对水流量大的粒化设备特别适用，例如适用于鼓风炉炉渣的粒化设备。
附图说明
下文将参照附图对本发明的优选实施方式予以描述。附图中：
图1是本发明的喷洒头的三维视图；
图2是沿图3中2-2线剖切的图1所示的整个喷洒头的横截面图；
图3是沿图2中3-3线剖切的图1所示的整个喷洒头的横截面图；以及
图4示出了用以说明本发明的喷洒头中的狭缝式喷嘴的控制作用的曲线。
具体实施方式
附图中示出的喷洒头10用于鼓风炉炉渣的粒化设备。其作用是将冷却水喷洒在例如从炉渣通道落入粒化槽中的液态炉渣的液流上。
所示出的喷洒头10包括一供水箱12，其带有一横向粒化水供应件14以及一横向支承件16。图2中箭头18指向流出粒化水的供水箱12的前侧。所述粒化水一方面经前侧18上半部的多个孔型喷嘴的区域20流出，另一方面则经所述前侧下半部的狭缝式喷嘴22流出。
狭缝式喷嘴22包括一个套管24，该管中的具有矩形液流横截面的喷嘴通道26向下以底表面28为界，向上以顶表面30为界，两侧以两个侧表面32和34为界。对这些表面28、30、32、34全部进行等离子涂敷，以便对炉渣砂的磨擦影响有更佳的保护。就此而论，还值得一提的是，可将套管24设计成可更换的部件，并在供水箱12上安装有凸缘。
狭缝式喷嘴22还包括一个圆柱形液流控制主体36，该控制主体置中地在喷嘴通道26中延伸，并通过喷嘴通道26的整个宽度而介于底表面28与顶表面30之间。从图2可看出，控制主体36具有椭圆形横截面。椭圆形-圆柱形控制主体36可以绕其中心轴线38枢轴式转动。
在图1中，包含中心轴线38以及椭圆短轴的平面垂直于水的流动方向40。在控制主体36的此位置中，通过控制主体36使喷嘴通道26的液流横截面最窄。下喷嘴狭缝42形成于控制主体36和底表面28之间，而上喷嘴狭缝44形成于控制主体36和顶表面30之间。水流过这两个喷嘴狭缝42及44呈两束扁平水柱状地流出套管24。
如果控制主体36从图1中所示的位置处绕其中心轴线38枢轴式转动，下喷嘴狭缝42以及上喷嘴狭缝44的高度将减小(参见图2)。换言之，喷嘴通道26的液流横截面在控制主体36的所述区域中将减小。当包含中心轴线38及椭圆长轴的平面垂直于水流方向40、亦即控制主体36从图1所示位置处绕其中心轴线38枢轴式转动90°时，所述液流横截面最小。当椭圆长轴比喷嘴通道26的高度H小数毫米时，在控制主体36的此一位置上，两个喷嘴狭缝42及44仍然微开。这样，喷洒喷嘴22对于例如由温度影响和/或机械影响导致的套管24的变形相当不敏感。依然值得一提的是，对控制主体36的所述表面也进行等离子涂敷。
从图3可以看出，控制主体36两端的每一端各包括一从喷嘴通道26横向伸出并可旋转地分别装设在轴承54及56中的轴承销50及52。优选将所述两个轴承54及56配置在连接法兰58及60中，所述连接法兰58及60从外侧被拧紧在套管24的侧壁上。
控制主体36两端的每一端还包括一个环形圆柱状密封法兰62及64，所述密封法兰被插入套管24的侧壁上的圆形孔中，并且由O形圈被密封于其中。应当注意的是，套管24侧壁上的这两个圆形孔的直径比控制主体36的椭圆长轴大，因此，拧松所述两连接法兰58及60后，通过这两个孔可以将控制主体36从喷嘴通道26中抽出，然后再重新安装。
图3中标号70表示一个被安装在轴承销52上并固定地与其连接的加长轴。此加长轴70可旋转地被装设在位于供水箱12的外侧的法兰72中，并在该法兰的另一侧有一个曲柄74。所述曲柄与一个电动线性驱动装置76相连，使得曲柄74可以将所述提升驱动装置的上升运动转换成为控制主体绕其旋转轴线的枢轴式转动。对于控制主体36可被完全利用的控制位能而言，角度应至少为90°。应当指出的是，由于控制主体36的形状及支承，只需要能克服水作用力的小控制扭矩，所以驱动装置76的功率可以相当小。当然，也可以接入气动式汽缸来代替电动线性驱动装置76。再者，也可以通过一个旋转式驱动装置使控制主体36绕枢轴转动。作为旋转式驱动装置，例如可以使用电动步进马达，通过用电动步进马达作为线性驱动装置76，可以精确地调整控制主体的角度位置。
再者，应当强调的是，带有椭圆形横截面的控制主体36将使水产生微弱湍流。这不仅对喷洒头中粒化水的整体压力损失具有正面影响，而且，基本上可以降低炉渣砂对水所流经的表面的磨擦效果。
图4中的曲线示出了狭缝式喷嘴22的流速与控制主体36的控制角度的函数关系。控制角度为0°指的是包含中心轴线38以及椭圆长轴的平面垂直于水流方向40。控制角度为90°指的是包含中心轴线38以及椭圆短轴的平面垂直于水流方向40。所得到的控制主体36的曲线包括短轴与长轴之比约为0.76的椭圆截面。此短轴与长轴之比决定了狭缝式喷嘴22的控制系统的特性。优选此比率介于0.50与0.95之间。再者，可以从图4的曲线看出，在介于20°与70°之间，流速随控制角度的增大约成正比地增加。
如果通过泵组直接向喷洒头10供应粒化水，优选该喷洒头包括一个根据所测得的供水箱12中压力控制所述控制主体36的角度位置的控制装置。通过这种控制，可以维持供水箱12中的压力，例如可以维持其恒定。于是，喷洒头10中的水流量由泵组的炉渣产量的控制而决定。
如果向喷洒头10供应恒定水压的粒化水，例如通过配水池供应，优选该喷洒头包括一个控制粒化水流量的控制装置，则所述狭缝式喷嘴作为一制动器整体地装在所述控制粒化水流量的装置中。

Claims (10)

1.一种用于粒化设备的喷洒头，其包括一个狭缝式喷嘴(22)，在所述狭缝式喷嘴中一具有矩形液流横截面的喷嘴通道(26)向下以底表面(28)为界，向上以顶表面(30)为界，横向各以一侧面(32，34)为界，在该喷嘴通道(26)中，一个长方形液流控制主体(36)在所述两侧面(32，34)之间轴向地延伸，以限制喷嘴狭缝的高度，所述控制主体(36)绕纵向轴线枢轴式转动，以调整所述喷嘴狭缝的高度，其特征在于，所述控制主体(36)是一个具有椭圆形横截面和中心轴线的圆柱形主体，其大致被居中地设置在所述底表面(28)和顶表面(30)之间，并且绕其中心轴线(38)枢轴式转动，致使在该控制主体(36)的下方以及上方形成一喷嘴狭缝(42，44)，所述狭缝高度可通过使该控制主体(36)绕其中心轴线(38)枢轴式转动来调节。
2.根据权利要求1所述的喷洒头，其中，所述椭圆形横截面包括一短轴及一长轴，所述短轴与长轴之比介于0.5与0.95之间。
3.根据权利要求2所述的喷洒头，其中，所述喷嘴通道(26)具有一高度(H)比所述椭圆形横截面的长轴大数毫米的矩形横截面，使得所述两个喷嘴狭缝(42，44)总保持开启。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的喷洒头，其中，所述控制主体(36)的两端的每一端包括一轴承销(50，52)，所述轴承销横向突出于所述喷嘴通道(26)，并可旋转地装设在喷嘴通道(26)的外侧。
5.根据权利要求4所述的喷洒头，其中，包括：
一个与所述两轴承销(52)之一固定连接的曲柄(74)；以及
一个与所述曲柄(74)连接的提升驱动装置(76)，以将所述提升驱动装置(76)的上升运动转换成所述控制主体(36)绕其中心轴线(38)的枢轴式转动。
6.根据权利要求4或5所述的喷洒头，其中，所述控制主体(36)至少一端包括一个被插入所述狭式喷嘴(22)的一侧壁中的一圆形孔中的环形圆柱状密封法兰(62，64)，该法兰通过一O形圈被密封在该孔中，该圆形孔足够大，以便通过此孔能轴向地将所述控制主体(36)插入及抽出所述喷嘴通道(26)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的喷洒头，其中，所述控制主体(36)的表面以及喷嘴通道(26)的底表面(28)和顶表面(30)设有等离子涂敷层。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的喷洒头，其中，包括：
一前侧装有所述狭缝式喷嘴(22)的供水箱；以及
一配置在所述狭缝式喷嘴(22)上方和/或下方前侧的多个孔型喷嘴的区域。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的喷洒头，其中，包括：
一位于所述喷洒头中的粒化水压力控制装置，所述狭缝式喷嘴(22)作为制动器装在喷洒头中。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的喷洒头，其中，包括：
一个位于所述喷洒头中的粒化水流速控制装置，所述狭缝式喷嘴(22)作为制动器装在喷洒头中。
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