CN2654964Y - 倒置板式双密封双启闭高温烟气、空气换向阀 - Google Patents

Abstract

一种高温烟气、空气换向阀，板式机构，垂直安装，其上部为高温介质通道，下部安装启闭机构。独立的双面密封设计与阀板滑道间的缝隙大小无关且不受阀板升降时左右偏移的影响。换向阀下部两侧各有一套启闭机构，由同一台电磁制动电动机拖动，有阀板重心微调装置和钢丝绳张力调整装置，保证阀板升降自如，启闭迅速，密封严密。换向阀组成换向装置后，可使一个阀板完全关闭后另一个阀板再打开，换向期间烟气、空气无短路泄漏问题。该阀采用全焊接结构，可在介质温度≥550℃的环境下频繁换向，长期工作，用于蓄热式空气换热器中。

Description

倒置板式双密封双启闭高温烟气、空气换向阀

所属技术领域  本实用新型涉及一种高温烟气、空气换向阀。该阀在工作介质温度≥550℃的情况下频繁开关快速换向，用于蓄热式空气换热器换向装置中。

背景技术  目前，公知的烟气、空气换向阀按其使用温度高低分为低温换向阀和高温换向阀。低温换向阀的工作介质温度≤200℃，用在蓄热式工业炉中；高温换向阀的工作介质温度≥550℃，用在蓄热式空气换热器中。现有的高温换向阀存在不足之处在于：1.高温换向阀全部采用耐热钢材料制造，成本高；机械加工工序复杂，造价高；换向阀体积庞大，无法制造直径＞Φ2000mm的高温换向装置。2.换向阀通常采用减小阀板(筒)与阀框(套)之间的相对间隙的办法来实现换向阀的硬密封，间隙大了密封不严，间隙小了开关不便，既无法密封严密又影响阀板(筒)的启闭。3.换向阀在换向期间存在着烟气与空气之间短路泄漏问题。

发明内容  为解决高温烟气、空气换向阀体积庞大，制造成本高，换向阀密封不严以及换向期间烟气、空气短路泄漏问题，本实用新型提供了一种倒置板式双密封双启闭高温烟气、空气换向阀。该换向阀采用板式结构，垂直安装，其上部为高温介质通道，下部安装启闭机构，呈倒置形式。制造时没有机械加工工序，采用全焊接工序即可完成，阀的直径大小不受限制，制造成本低；双面密封部分与阀板和阀框之间的滑动限位部分为两个各自独立的结构，密封效果与阀板滑道间隙大小无关且不受阀板升降时左右偏移的影响，在阀板顶部及阀板升降框上分别设计有辅助密封板，使阀板在高温下启闭时即能升降灵活又能密封严密；每个换向阀有各自独立的阀板启闭机构，通过电磁制动电动机拖动。启闭机构上设计有阀板重心微调装置，阀框下部两侧有对称的启闭机构，使阀板升降时其工作动力始终作用于阀板的重心。换向阀与内绝热三通管道组成各种功能的换向装置，可实现阀板延时启闭，即：当一个阀板完全关闭后另一个阀板再打开，换向期间烟气和空气之间无短路断风问题。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案分为：阀框与阀板设计；密封结构设计；启闭机构设计三个部分。

一.阀框与阀板设计

换向阀由阀框和阀板组成；阀框由竖框、横框和底框组成。

1竖框

采用耐热钢板和优质碳素结构钢板组合焊接成闭式复合框结构，由闭式复合框组成换向阀的两个竖框。其中，耐热钢框为竖框的内框，与高温介质接触；优质碳素结构钢框为竖框的外框，用来加强竖框的强度。在闭式复合竖框横截面中有空气自然对流通道。在空气自然对流通道中，热空气的重度小于外面冷空气的重度，空气产生自然对流，对竖框有冷却作用。

2横框

横框分顶框、中框和底框：

顶框：由耐热钢和优质碳素结构钢组成开式加强筋散热顶框，既加强顶框的强度，又有利于热空气向上部空间的自然对流散热。

中框：靠近阀框中间位置设计有一个耐热钢横向加强框，其作用有：

(1)作为竖框的横向加强框。(2)当竖框规格较大时，作为上半框和下半框的对接框。(3)作为阀板启闭机构的上部安装基础板。(4)当换向阀与现场管道连接时，作为换向阀阀口下部的挡灰板，防止固体颗粒进入阀框与阀板之间的阀间缝内。(5)作为密封框，与阀板上的辅助密封板配合实现对阀间缝的密封。

底框：底框分为两个部分：耐热钢材质的下横框和优质碳素结构钢材质的换向阀底座。其中，下横框上设计有阀板装入口，待阀板装入阀框后，下横框与底座焊接；换向阀底座上设计有清灰门并作为阀板启动机构的下部安装基础板。

3滑道

在竖框内侧焊接供阀板上下移动时限位用的滑道槽，其材质为高温耐磨材料。整条滑道槽由多块滑块组成，相邻滑块之间留有≥10mm的间隙。滑道槽的焊接须在整个换向阀框热处理工序完成之后进行。

4方型折边法兰

换向阀为垂直倒置安装方式，阀的上半部分为高温介质通道，用方型法兰盘与现场高温介质通道连接。法兰盘材质为优质碳素结构钢，焊接在耐热钢框的外侧，不与高温介质接触。为减少换向阀安装厚度，设计出将方型法兰盘的下法兰框水平外移的方法，即：方型法兰盘的下法兰框和其他三个法兰框不在同一个垂直面内，用一块其两侧边有相同法兰孔的连接钢板将下法兰框的上沿与其他两个相邻法兰框的下沿水平焊接，构成一个折边法兰。与之连接的现场管道的法兰盘须采用同样的连接方式。

5阀板

采用耐热钢焊接框架结构，框架网格中间部分用同材质的薄板焊接封死形成阀板整体。在阀板两侧边框外中心线位置上焊接与阀框滑道槽相配合的高温耐磨滑块。每个滑块均需倒角，相邻滑块之间留有≥200mm的间隙。滑块的焊接须在整个阀板热处理工序完成之后进行。

6阀板升降框

阀板升降框是连接阀板与外部启闭机构的一个连接框，耐热钢板焊成，位于阀框的内部。阀板升降框其上部用铰链方式与阀板底框连接，保证升降框带动阀板升降时阀板在滑道中能活动自如，不被卡住；其下部设计了对称的两个平衡力杠连接框，利用穿过其中的平衡力杠和阀框外启闭机构上的动力杠连接。

二.密封结构设计

换向阀的密封按工作状态分为换向阀打开时的密封和换向阀关闭时的密封。其中，换向阀关闭时的密封按阀板的密封位置又分为顶部密封、侧边密封和底部密封。

换向阀打开时的密封：

换向阀打开时，其阀板下落到阀框的下部。此时，阀板顶框与阀框中框上平面之间存在阀间缝。本方案在阀板顶框外侧设计有辅助密封板，阀框中框的上平面装有石墨密封条。当阀板下落(打开)时，阀板顶框上的辅助密封板将阀框中框上平面紧密压紧实现密封，从而保证换向阀打开时的密封。

换向阀关闭时的密封：

顶部密封：在阀板顶框上面装有石墨密封条。当阀板上升处于关闭状态时，装有石墨密封条的阀板顶框与阀框顶框内侧紧密压紧，实现阀板顶部的密封。

两侧密封：本换向阀设计了与阀框滑道槽和阀板滑块完全分开的双面密封结构：在竖框高温内侧高温介质通道位置，于滑道槽外侧，焊接两个上大下小的契型密封框；在阀板两面相应位置上分别焊接与之配合的斜面密封板，在斜面密封板上装有石墨密封条。当阀板上升处于关闭状态时，阀板上装有石墨密封条的斜面密封板与阀框上的契型密封框紧密压紧而密封。由于斜面密封板的宽度远远大于契型密封框的厚度，故斜面密封板对契型密封框的压紧位置，不受阀板上升时前后左右偏移的影响，确保密封严密。

底部密封：换向阀上升(关闭)时，阀板底框与阀框中框之间存在阀间缝。本方案在阀板升降框中部相应位置上设计有辅助密封板，其水平面上装有石墨密封条。当阀板关闭时，阀板升降框上的辅助密封板从阀框中框的下部将其紧密压紧，实现阀板底部的密封。

三.启闭机构设计

启闭机构由提升机构和电磁制动电动机组成，位于换向阀下部的两侧。在提升机构中，减速箱输出轴上顺、逆时针方向缠绕两条提升钢丝绳，提升钢丝绳经定滑轮后从上下两个方向与动力杠中心连接，动力杠两端通过一对平衡力杠与阀框内的阀板升降框的连接框连接，而升降框顶部与阀板底部铰链连接，从而通过控制电动机的正、反转来控制阀板的提升和降落，达到启闭阀板的目的；在电磁制动电动机的控制中，利用提升机构上的限位开关实现阀板升降时的自动准确定位。由于启闭机构与下落后的阀板在同一水平位置且位于阀板的两侧，大大节约了启闭机构的安装空间，使换向阀整体的高度仅为阀板高度的两倍多一点，当换向阀规格较大时，该方案的优越性非常突出。另外，由于启闭机构位于高温介质通道下部且工作在环境温度中，使启闭机构故障少，日常维护方便。为保证阀板在升降过程中垂直升降，启闭自如，本方案在动力杠两端设计有阀板重心微调装置，保证升降动力始终作用于阀板的重心，使阀板启闭时左右受力平衡；在阀框下部的两面设计了对称的启闭机构(双启闭)，每个启闭机构中设计有钢丝绳张力微调装置，确保两侧启闭机构中的提升钢丝绳有相同的张力。利用安装在阀框侧面的同一台电磁制动电动机拖动，使两面的启闭机构同步工作，即：使穿过阀板升降框的平衡力杠保持水平升降，从而带动阀板垂直升降。启闭机构的外层有安全防护罩。

本换向阀与内绝热三通管道连接后可组成各种功能的换向装置，由于每个阀板可以独立启闭，通过自动控制装置可使一个阀板完全关闭后另一个阀板再打开，换向期间烟气和空气之间无短路泄漏问题。

本实用新型的有益效果是：

1高温烟气、空气换向阀采用复合材料框架结构，节省耐热钢材；采用全焊接结构，无机械加工工序，使制造成本大大降低。

2换向阀采用全方位的密封方式，其独立的双密封结构不受阀板升降时偏移的影响，动态密封严密。

3双启闭机构位于阀框下部的两侧，结构简单，体积小，阀板升降时左右前后均受力平衡，升降垂直，启闭迅速。启闭机构工作在常温环境中，故障率低，运行可靠，易维护，可更换。

4换向阀可组成各种功能换向装置，由于阀板可独立启闭，换向期间中烟气和空气之间无短路泄漏问题。

5双启闭机构的动力为一台电磁制动电动机，运行费用低，不污染环境，易维护，寿命长。

附图说明  下面结合附图和实施例对本使用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的阀框结构图。

图2是双密封结构及折边法兰盘结构图。

图3是阀板及阀板升降框结构图。

图4是换向阀关闭时结构图。

图5是换向阀打开时结构图。

图6是双启闭机构图。

图中，1.竖框，2.耐热钢框，3.优质碳素结构钢框，4.顶框，5.中框，6.石墨密封条，7.下横框，8.底座，9.高温介质通道，10.绝热框，11.平衡力杠行程保护框，12.绝热层，13.固定绝热层，14.滑道槽，15.契型密封框，16.折边法兰盘，17.下法兰框，18.带有内绝热的现场连接管道，19.阀板框，20.高温耐磨滑块，21.斜面密封板，22、24、28.石墨密封条，23.阀板顶框辅助密封板，25.阀板升降框，26.平衡力杠连接框，27.升降框辅助密封板，29.阀间缝，30.减速箱，31.减速箱输出轴，32.提升钢丝绳，33.动力杠，34.平衡力杠，35.阀板重心微调装置，36.两面对称的启闭机构，37.钢丝绳张力调整装置，38.阀板限位开关，39.防护罩。

具体实施方式  在图1中，阀框由竖框和横框组成。竖框(1)为闭式复合阀框，由耐热钢框(2)和优质碳素结构钢框(3)焊接组成，闭式复合阀框横截面中有空气自然冷却通道；在横框中，顶框(4)为开式加强筋框。中框(5)为上半框和下半框的对接框，其上部水平面上装有石墨密封条(6)。下横框(7)上有阀板装入口，待阀板装入阀框后，与底座(8)相焊接。底座(8)上有清灰门。阀框的上半部分为高温介质通道(9)，下半部分为阀板下落(打开)时的位置。阀板外侧的绝热框(10)为可拆卸框供检修时用，框中有两个对称的平衡力杠行程保护框(11)，其外为绝热层(12)。绝热层(13)为固定绝热层。

在图2中，滑道槽(14)和契型密封框(15)焊接在竖框内侧，两个契型密封框(15)分别位于滑道槽(14)的外侧，为独立的双密封框。方型法兰盘(16)的下法兰框(17)与另外三条法兰框不在同一个垂直面内，用一块两侧带有相同法兰孔的钢板将下法兰框(17)的上沿与其他相邻两法兰框的下沿水平焊接，构成折边法兰盘。带有内绝热的现场连接管道(18)须用相同的法兰连接方式与换向阀连接。

在图3中，阀板框(19)两侧焊接高温耐磨滑块(20)。斜面密封板(21)焊接在阀板的两面上，其上装有石墨密封条(22)。阀板顶框密封板(23)焊接在阀板顶框侧面。阀板顶框上装有石墨密封条(24)。阀板升降框(25)其上部与阀板底框铰链连接，其下部有两个对称的平衡力杠连接框(26)，其中间有升降框辅助密封板(27)，辅助密封板水平面上装有石墨密封条(28)。

在图4中，阀板呈关闭状态。装有石墨密封条的阀板顶框与阀框顶部横框(4)内侧紧密压紧实现上部密封；装有石墨密封条的斜面密封板(21)与契型密封框(15)紧密压紧实现两侧密封；装有石墨密封条的升降框辅助密封板(27)从下部将中框(5)紧密压紧，将阀间缝(29)密封，从而完成阀板关闭时的全方位密封。

在图5中，阀板呈打开状态。阀板顶框辅助密封板(23)从上部将其上装有石墨密封条的中框(5)紧密压紧，将阀间缝(29)密封，实现阀板打开时的密封。

在图6中，电磁制动电动机与减速箱(30)连接。减速箱输出轴(31)上顺、逆时针方向缠绕提升钢丝绳(32)，提升钢丝绳与动力杠(33)的中心连接，动力杠两端与穿过阀板升降框(25)连接框的一对平衡力杠(34)连接，平衡力杠带动阀板升降框(25)使阀板上下移动。在动力杠(33)的两端设计有阀板重心微调装置(35)，保证阀板重心通过动力杠的中心线，使阀板升降时左右受力平衡；在换向阀下部两侧设计了对称的启闭机构(36)，每个启闭机构中有钢丝绳张力微调装置(37)，使两侧的启闭机构中钢丝绳的张力相同，保证穿过阀板升降框的平衡力杠上下移动时保持水平，从而保证阀板垂直升降，启闭自如。在启闭机构上装有阀板限位开关(38)。在启闭机构外侧安装防护罩(39)。

Claims (8)

1.倒置板式双密封双启闭高温烟气、空气换向阀，由阀框，阀板，滑道机构，启闭机构组成，其特征是：换向阀立式安装，阀框上半部为高温介质通道，下半部为阀板启闭机构；双密封机构由阀框上的两个契型密封框和阀板上的两个斜面密封板组成，独立于阀框滑道和阀板滑块；启闭机构由电磁制动电动机和提升机构组成，提升机构带动动力杠上下移动，动力杠通过一个平衡力杠与位于阀框内的升降框连接，升降框通过铰链方式和阀板连接；阀框下部两侧各有一套启闭机构，由同一台电磁制动电动机拖动。

2.根据权利要求1所述的倒置板式双密封双启闭高温烟气、空气换向阀，其特征是：耐热钢框(2)与优质碳素结构钢框(3)组成复合框架结构，其断面中间有空气自然对流冷却通道；中框(5)是竖框(1)的上半框与下半框的对接框；下横框(7)上有阀板装入口，底座(8)上有清灰门。

3.根据权利要求1所述的倒置板式双密封双启闭高温烟气、空气换向阀，其特征是：阀板框(19)为框架机构，阀板框(19)两侧中心线位置焊接高温耐磨滑块(20)，相邻滑块间隔距离≥200mm；阀板框(19)的下部用铰链方式连接一个阀板升降框(25)，阀板升降框(25)下部有两个平衡力杠连接框(26)。

4.根据权利要求1所述的倒置板式双密封双启闭高温烟气、空气换向阀，其特征是：折边法兰盘(16)的下法兰框(17)与其他三个法兰框不在同一个垂直面内，用一块两侧边带有相同法兰孔的钢板将下法兰框(17)上沿与相邻的两个法兰框下沿水平焊接。

5.根据权利要求1所述的倒置板式双密封双启闭高温烟气、空气换向阀，其特征是：阀板框(19)的顶框侧面有阀板顶框辅助密封板(23)；阀板升降框(25)中间位置有升降框辅助密封板(27)，与中框(5)配合，对阀间缝(29)密封。

6.根据权利要求1所述的倒置板式双密封双启闭高温烟气、空气换向阀，其特征是：动力杠(33)两端有阀板重心微调装置(35)；动力杠(33)上下移动的极限位置处有阀板限位开关(38)。

7.根据权利要求1所述的倒置板式双密封双启闭高温烟气、空气换向阀，其特征是：两面对称的启闭机构(36)中的提升钢丝绳(32)按顺、逆时针方向缠绕减速箱输出轴(31)后，通过定滑轮从上下两个方向与动力杠(33)中心连接；两面对称的启闭机构(36)中有钢丝绳张力调整装置(37)。

8.根据权利要求1所述的倒置板式双密封双启闭高温烟气、空气换向阀，其特征是：竖框(1)下部两侧有绝热框(10)，绝热框(10)上有绝热层(12)，绝热层(12)外侧安装两面对称的启闭机构(36)，两面对称的启闭机构(36)外侧有安全防护罩(39)。

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