PL117487B1 - Cooled flap valve for controlling hot gas flowgorjachego gaza - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest chlodzony zawór klapowy dla regulacji przeplywu goracego gazu zawierajacy zwlaszcza chlodzone przewody dla przeplywu goracego gazu oraz chlodzone ulozysko- wanie.Zawory klapowe dla regulacji przeplywu goracego gazu odprowadzanego z pieców przemyslowych, jak na przyklad elektrycznych pieców lukowych prze¬ znaczone sa do regulacji cisnienia i natezenia prze¬ plywu w rurach goracego gazu. Czesci skladowe instalacji znajduja sie przed i poza zaworem kla¬ powym.W zaleznosci od zastosowania zaworu klapowego dla regulacji przeplywu goracego gazu, posiadaja ulozyskowanie poddane dzialaniu duzych obciazen termicznych oraz poddane sa dzialaniu erozji.Okres uzytkowania znanych zaworów jest niewiel¬ ki, stad zastosowanie chlodzenia oibniiza ^parametry gazu a tym samym zmniejsza jego aktywne dzia¬ lanie i pozwala na zastosowanie materialów o od¬ pornosci na agresywne dzialanie czynników w niz¬ szej temperaturze.W przypadku duzych obciazen, które wystepuja np. w rurach odprowadzajacych gazy w elektrycz¬ nych piecach lukowych, stosuje sie zawory klapo¬ we chlodzone wielokrotnie zwlaszcza woda.Znane chlodzone zawory klapowe stanowia kon¬ strukcje plaskie w postaci walcowego mieszka osa¬ dzonego obrotowo w lozyskach na przewodzie ga¬ zu. Drazony wal obrotowy zasilany jest czynnikiem 10 15 25 30 chlodzacym, zwlaszcza woda lub para przegrzana.Odprowadzenie czynnika chlodzacego nastepuje po¬ przez drazony wal obrotowy, korzystnie po stronie walu, usytuowanej naprzeciw wlotu czynnika chlo¬ dzacego. We wnetrzu zaworu klapowego w postaci mieszka, sa umieszczone kierownice dla przeplywu czynnika chlodzacego po okreslonych torach.Znane zawory klapowe dla regulacji przeplywu goracego gazu wykazuja wprawdzie dluzszy okres uzytkowania niz niechlodzone, niemniej jednak wy¬ kazuja caly szereg powaznych niedogodnosci.W przypadku znanych zaworów klapowych nie jest mozliwe doprowadzenie do okreslonych stref zaworu klapowego wiekszej ilosci czynnika chlodza¬ cego niz do pozostalych stref w celu dostosowania ilosci doprowadzanego czynnika chlodzacego do intensywnosci wystepujacego lokalnie obciazenia termicznego. Zawór klapowy tym samym jest na¬ razony na nierównomierne obciazenia termiczne, co powoduje skrócenie okresu jego eksploatacji. Po¬ nadto, kierownice dla przeplywu czynnika chlodza¬ cego z przyczyn technicznych sa przyspawane wez¬ szymi bokami progu do scianek ograniczajacych klapy, wskutek czego pomiedzy tymi wezszymi bo¬ kami kierownic a sciankami klapy pozostaja sze¬ rokie szczeliny. Szczeliny te stanowia drogi prze¬ plywu czynnika chlodzacego i zmniejszenia sie wydajnosci czynnika chlodzacego oraz zwiekszenia jego zuzycia. Kolejna niedogodnosc znanych zawo¬ rów klapowych z kierownicami dla ukierunkowa- 117 487117 487 3 nia przeplywu czynnika chlodzacego stanowi wy¬ stepowanie licznych martwych obszarów wynikaja¬ cych Zr kata polozenia klapy przy zmianie kierunku przeplywu czynnika chlodzacego wokól swobodnych konców tych kierownic zwiekszajacych powstawa¬ nie zawirowan i pecherzyków pary o polaczonych z odpowiednim, niekorzystnym spietrzeniem na¬ plywu ciepla oraz ze stratami cisnienia. < Zasadnicza zas niedogodnosc znanych klap po¬ siadajacych postac plaskiego mieszka stanowi uksztaltowanie pozwalajace na stosowanie czynni¬ ka chlodzacego pod duzym cisnieniem, przez co nastepuje ograniczenie wydajnosci chlodzenia.Celem wynalazku jest rozwiazanie konstrukcji chlodzonego zaworu klapowego i ulozyskowania walu klapy," zapewniajacego wyeliminowanie nie¬ dogodnosci ukladu chlodzenia a zwlaszcza zawod¬ nosci w pracy ulozyskowania przy temperaturach gazu w przewodach gazu goracego wynoszacych okolo 800°C. ' - Rozwiazanie, konstrukcyjne zaworu klapowego wedlug wynalazku zapewnia niezawodna regula¬ cje przeplywu goracego gazu. Rozwiazanie tq umozliwia doprowadzenie w zamierzony sposób okreslonych ilosci czynnika chlodzacego do odpo¬ wiednich stref zaworu klapowego i wyeliminowa¬ nia w znacznym stopniu powstawania zawirowan i pecherzyków pary. Rozwiazanie wedlug wyna¬ lazku zapewnia duza wydajnosc chlodzenia dzieki wysokim cisnieniom czynnika chlodzacego i du¬ zym predkosciom jego przeplywu oraz pozwala na znaczne zwiekszenie obciazenia termicznego ulozy¬ skowania klapy.Klapa zaworu wedlug wynalazku ma postac plaskiej konstrukcji z rur przylegajacych do siebie -nawzajem i wygietych ^w ksztalcie zblizonym do pólokregu, przy czym rury dla przeplywu czynni¬ ka chlodzacego maja koncówki szczelnie przyspa- wane do osiowej rury, osadzonej obrotowo w lo¬ zyskach wraz z klapa.Chlodzony zawór klapowy ma obszar srodkowy klapy zawierajacy dwie komory zasilane czynni kiem chlodzacym poprzez otwory wlotowe i wylo¬ towe w osiowej rurze. Osiowa rure stanowi kilka krócców rurowych zesipawanych ze isclba nawzajem, zas rury chlodzace ma splaszczone na koncach, a otwory wlotowe i wylotowe dla czynnika chlo¬ dzacego ma kalibrowane.Korpusy lozysk dla osiowej rury maja postac ko¬ mór zasilanych czynnikiem chlodzacym z ukladu chlodzenia dla przewodu goracego gazu, przy czym komory maja postac pustych cylindrów. Kazda z komór zasilanych w przeciwnym kierunku czyn¬ nikiem chlodzacym jest podzielona wewnatrz na dwie czesci.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w przekroju poprzecznym zawór klapo¬ wy dla regulacji przeplywu goracego gazu zamon¬ towany na przewodzie z uwidocznionym chlodze¬ niem klapy i ulozyskowania, fig. 2 — szczególy ukladu chlodzenia ulozyskowania w widoku w kie¬ runku A z fig.1. ' Zawór wedlug wynalazku (fig. 1) zawiera chlo¬ dzony przewód 4; dla przeplywu goracego gazu, obrotowo osadzony w lozyskach 6. Przewód 4 go¬ racego gazu stanowi konstrukcja zlozona z rur przylegajacych do siebie nawzajem. Konstrukcja ta znana jest z opisu niemieckiego zgloszenia patento- 5 wego nr P. 27 34 922.0.Konstrukcja ta ma chlodzone przewody odpro¬ wadzajace gazy wzglednie kolektory odprowadza¬ jace, gazy, zas w rurach 19 stanowiacych sciane plaszcza przewodu gazowego krazy w obiegu czyn- 10 nik chlodzacy, na przyklad woda. Klapa 2 sklada¬ sie w zasadzie z osiowej rury 8, która korzystnie moze stanowic kilka zespawanych ze soba krócców rurowych 10, 12, 14, 16 oraz wiele wygietych lu¬ kowo rur chlodzacych 18i do 18n i 20t do 20n. Te 15 rury chlodzace 18, 20, których ilosc „n" zalezy od wielkosci przekroju poprzecznego i od srednicy' wewnetrznej przewodu 4 goracego gazu, sa rów¬ niez polaczone ze soba stanowiac konstrukcje z rur przylegajacych do siebie nawzajem. Tak wiec ru- ?° ry chlodzace 18, 20 tworza wewnatrz przewodu 4 goracego gazu splaszczony element zamykajacy sta¬ nowiacy klape 2, który posiada ksztalt kolowy. Po¬ niewaz w rozpatrywanych przypadkach zastosowan proponowanej klapy 2 istotna jest nie tyle mozli- 25 wosc—hermetycznego zamykania przewodu 4 gazu, jak mozliwosc przyblizonej regulacji samego stru¬ mienia gazu w tym przewodzie, mozna miedzy zamknieta klapa 2, a przewodem 4 gazu pozosta¬ wic otwarta szeroka szczeline 22. 30 Rury 18, 20 wygiete w ksztalcie zblizonym do pólokregu, dochodza do biegnacej poprzecznie osio- wei' rury 8 i osadzone sa w otworach 24x do 24n oraz 26j do 26n przewidzianych w tej rurze, swoimi nieco splaszczonymi zakonczeniami (fig. 1), co 35 umozliwia przyspawanie ich do osiowej rury 8 na calej dlugosci obwodu przekroju poprzecznego sty¬ kajacego sie z rura osiowa 8. Poszczególne rury 18 wzglednie 20 moga [byc równiez jeiszcze zespawane ze soba nawzajem, tak jak to zostalo wykonane w 40 przypadku rury 19 (fig. 1).Obszar centralny klapy regulacyjnej 2 jest chlo¬ dzony przez dwie komory 28, 30 zasilane czynni¬ kiem chlodzacym, które sa ograniczone czescia scianek rurowych 18i, 20t, 12, 14 oraz oslonami 43 z blachy 32, 34 wzglednie 36, 38 przyspawanymi po ' dwie z obu stron (oslony 34 i 38 znajduja sie przed plaszczyzna rysunku i' nie sa w tym przypadku widoczne).Korzystnie w obszarze przylaczenia róznych rur 50 chlodzacych 18, 20 do rury osiowej 8, szczeliny 40 moga byc równiez zamkniete za posrednictwem przyspawanych oslon blaszanych.Czynnikiem chlodzacym jest zasilana klapa 2 uwidoczniona na figurze 1 w miejscu 44, poprzez 55 osiowa rure 8. Poszczególne rury wzglednie komo¬ ry chlodzace sa zasilane czynnikiem chlodzacym — jak to zaznaczono strzalkami — przez usytuowane radialnie rózne otwory 24, 26, 42 na rurze osio¬ wej 8. Z rur lub komór czynnik chlodzacy wpro- 60 wadza sie nastepnie poprzez otwory wylotowe 24', 26', 42' do osiowej rury 8, po czym opuszcza uklad w miejscu 46.Indywidualne doprowadzenie czynnika chlodza¬ cego do poszczególnych rur wzglednie komór po- •5 zwala na odpowiedni dobór wzglednie kalibrowa-5 117 487 6 nie przekroju poprzecznego poszczególnych otwo¬ rów doplywowych 24, 26, 42 i/lub otworów wylo¬ towych 24', 26*, 42', kazdej z rur dozowanej stru¬ mieniem czynnika chlodzacego w zaleznosci od wielkosci indywidualnego zróznicowanego obciaze¬ nia termicznego poszczególnych stref zaworu kla¬ powego. Poniewaz n;p. na zewnetrzna rura 18n, 20n dziala oczywiscie w najwiekszym stopniu przeplyw goracego gazu, to mozna przez odpowiednie dobra-* nie przekroju otworu wlotowego 24n, 26n doprowa¬ dzic do tej rury odpowiednio duza ilosc czynnika chlodzacego.Analogicznie mozna równomiernie rozlozyc obcia¬ zenie termiczne na wszystkie rury, wskutek czego osiaga sie globalnie przedluzenie okresu uzytkowa¬ nia zaworu klapowego wedlug wynalazku. Ze - wzgledu na mozliwosc obciazenia rur chlodzacych duzym cisnieniem, mozna uzyskiwac praktycznie dowolnie duza wydajnosc chlodzenia przez zwiek¬ szanie cisnienia czynnika chlodzacego, wskutek tego znowu odpowiednie zwiekszenie okresu uzytkowa¬ nia zaworu klapowego, wzglednie dalsze zwiek¬ szenie mozliwosci jego obciazania termicznego.W znanych zaworach klapowych ulozyskowanie stanowi mankament rozwiazania i z tego wzgledu jego obciazalnosc termiczna jest ograniczona do temperatur gazu, wynoszacych nie wiecej niz 800°C. W rozwiazaniu wedlug wynalazku konstruk¬ cja ulozyskowania posiada zapewnione intensywne chlodzenie ulozyskowania klapy, w którym obcia¬ zalnosc termiczna wzrasta do temperatur gazu do¬ chodzacych do 1800°C.Komory 50 korpusu lozyska 6 zasilane sa czynni¬ kiem chlodzacym (fig. 1 i 2), korzystnie woda .za¬ pewniajac dobra wymiane ciepla przez chlodzona scianke przewodu 4 gazu.Lozyska 6 z osadzona w nich osiowa rura 8 po¬ siadaja komore 50 zasilana czynnikiem chlodza¬ cym. Komory 50 maja postac pustego cylindra.Strumien czynnika chlodzacego wprowadzany jest na scianie przewodu 4 goracego gazu w przeciw- pradzie i posiada przeciwny kierunek w kazdej z sasiednich rur chlodzacych 19 (fig. 2) — 19", 19"' wzglednie 19', 19"". Taki strumien czynnika chlo¬ dzacego z dwóch sasiednich rur chlodzacych 19 jest kierowany przez dwa oddzielone od siebie na¬ wzajem odcinki 52, 54 we wnetrzu komory 50 lo¬ zyska 6 (fig. 2) i zapewnia tam intensywne chlo¬ dzenie ulozyskowania, które jest chlodzone juz nie tylko od wewnatrz przez strumien czynnika chlo¬ dzacego przeplywajacy w osiowej rurze 8, ale — i to na stosunkowo duzej powierzchni — takze od zewnatrz. Dzieki temu mozliwy jest, wspomniany juz* wyzej, dosc duzy wzrost obciazalnosci termicz¬ nej ulozyskowania.Chlodzony zawór klapowy wedlug wynalazku z chlodzonym ulozyskowaniem stanowi istotny po¬ step w odniesieniu do stanu techniki, poniewaz mozna uzyskac w tym przypadku znaczne wydlu¬ zenie okresu eksploatacji oraz rozszerzenie zakresu stosowania,^ przy czym* moze tu byc brana pod uwage tak duza obciazalnosc termiczna, jakiej nie mozna bylo dotychczas uwzglednic^ Zastrzezenia patentowe 1. Chlodzacy zawór klapowy dla regulacji prze¬ plywu goracego gazu, zwlaszcza zamontowany na chlodzonych przewodach goracego gazu, znamienny tym, ze klapa (12) ma postac plaskiej konstrukcji z rur (18, 20) przylegajacych do siebie nawzajem i wygietych w ksztalcie zblizonym do pólokregu, przy czym rury (18, 20) dla przeplywu czynnika chlodzacego maja koncówki z otworami wlotowymi i wylotowymi (24, 26, 24', 26') szczelnie przyspawa- ne do osiowej rury (8) osadzonej obrotowo w lo¬ zyskach (6) wraz z klapa (2). 2. Chlodzony zawór klapowy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze ma obszar srodkowy klapy (2) zawierajacy dwie komory (28, 30) zasilane czynni¬ kiem chlodzacym poprzez otwory wlotowe i wylo¬ towe (42, 43, 42', 43') w osiowej rurze (8). 3. Chlodzony zawór klapowy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze osiowa rure (8) stanowi kilka krócców rurowych (10, 12, 14, 16) zespawanych ze soba nawzajem. 4. Chlodzony zawór klapowy wedlug zastrz. .1, znamienny tym, ze rury chlodzace (18, 20) sa splaszczone na koncach. 5. Chlodzony zawór klapowy wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze otwory wlotowe i wy¬ lotowe (24, 26, 42, 43, 24', 26', 42', 43') sa kalibro- * wane. 6. Chlodzony zawór klapowy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze korpusy lozysk (6) dla osiowej rury (8) maja postac komór (50) zasilanych czyn¬ nikiem chlodzacym z ukladu chlodzenia dla prze¬ wodu (4) goracego gazu, przy czym komory (50) maja postac pustych cylindrów. 7. Chlodzony zawór klapowy wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze kazda z komór (50) zasilanych w przeciwnym kierunku czynnikiem chlodzacym jest podzielona wewnatrz na dwie czesci (52, 54). 10 15 20 25 30 35 40 45 (117 487 WiZGraf Z^d 2 —11060/82 — 115 + 16 Cena 100 zl PL PL PL

Claims (7)

1.Zastrzezenia patentowe 1. Chlodzacy zawór klapowy dla regulacji prze¬ plywu goracego gazu, zwlaszcza zamontowany na chlodzonych przewodach goracego gazu, znamienny tym, ze klapa (12) ma postac plaskiej konstrukcji z rur (18, 20) przylegajacych do siebie nawzajem i wygietych w ksztalcie zblizonym do pólokregu, przy czym rury (18, 20) dla przeplywu czynnika chlodzacego maja koncówki z otworami wlotowymi i wylotowymi (24, 26, 24', 26') szczelnie przyspawa- ne do osiowej rury (8) osadzonej obrotowo w lo¬ zyskach (6) wraz z klapa (2).

2. Chlodzony zawór klapowy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze ma obszar srodkowy klapy (2) zawierajacy dwie komory (28, 30) zasilane czynni¬ kiem chlodzacym poprzez otwory wlotowe i wylo¬ towe (42, 43, 42', 43') w osiowej rurze (8).

3. Chlodzony zawór klapowy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze osiowa rure (8) stanowi kilka krócców rurowych (10, 12, 14, 16) zespawanych ze soba nawzajem.

4. Chlodzony zawór klapowy wedlug zastrz. .1, znamienny tym, ze rury chlodzace (18, 20) sa splaszczone na koncach.

5. Chlodzony zawór klapowy wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze otwory wlotowe i wy¬ lotowe (24, 26, 42, 43, 24', 26', 42', 43') sa kalibro- * wane.

6. Chlodzony zawór klapowy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze korpusy lozysk (6) dla osiowej rury (8) maja postac komór (50) zasilanych czyn¬ nikiem chlodzacym z ukladu chlodzenia dla prze¬ wodu (4) goracego gazu, przy czym komory (50) maja postac pustych cylindrów.

7. Chlodzony zawór klapowy wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze kazda z komór (50) zasilanych w przeciwnym kierunku czynnikiem chlodzacym jest podzielona wewnatrz na dwie czesci (52, 54). 10 15 20 25 30 35 40 45 (117 487 WiZGraf Z^d 2 —11060/82 — 115 + 16 Cena 100 zl PL PL PL