ШИБЕРНЫЙ КЛАПАН ДОМЕННОГО ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЯ Российский патент 1994 года по МПК C21B9/12 

Изобретение относится к черной металлургии и касается оборудования воздухонагревателей доменных печей, в частности клапанов горячего дутья.

Конструкция клапанов горячего дутья совершенствуется в направлении организации движения охлаждающей технической воды в кольцах и диске клапана так, чтобы интенсифицировать их охлаждение и уменьшить вероятность образования накипи и отложения механических взвесей, способствующих выходу клапана из строя.

Известен клапан горячего дутья, содержащий корпус с крышкой и охлаждаемый полый диск, состоящий из обечайки с двумя круглыми боковинами и расположенной в полости охлаждения криволинейной боковой направляющей для подвода хладагента в нижнюю часть полости.

Недостатком этого клапана является то, что скорость протекания хладагента в нижней части диска недостаточна для обеспечения эффективного охлаждения этой части диска, наиболее подверженной нагреву потоком горячего дутья.

Известен также диск клапана горячего дутья, содержащий обечайку с двумя круглыми боковинами и расположенную в полости охлаждения криволинейную боковую направляющую для подвода хладагента в нижнюю часть полости.

Для повышения скорости протекания хладагента на периферийной части диска установлен желоб с дефлектором-приемником, перед которым расположен желоб, образованный криволинейной боковой направляющей.

Однако этот желоб с дефлектором-приемником позволяет повысить скорость только на узкой полосе периферии диска, а боковые стороны диска, незащищенные футеровкой, охлаждаются менее интенсивно, что приведет к перепаду температур между этими поверхностями и, как следствие, к образованию трещин.

Из известных шиберных клапанов доменного воздухонагревателя наиболее близким по технической сущности является шиберный клапан, описанный в а. с. N 775134, кл. C 21 B 9/12, 1978.

Этот шиберный клапан доменного воздухонагревателя содержит футерованный корпус с крышкой и охлаждаемый футерованный полый диск, состоящий из обечайки с двумя круглыми боковинами, расположенной в полости охлаждения криволинейной боковой направляющей для подвода хладагента в нижнюю часть полости и наклонных разделительных перегородок.

Наклонные разделительные перегородки установлены по отношению к криволинейной направляющей и к обечайке с торцовыми зазорами, расположенными в чередующемся порядке. Благодаря такому расположению образуется петлеобразный канал охлаждения. Для ускорения потока хладагента в нижней части полости криволинейная боковая направляющая приближена к обечайке.

Недостаток известной конструкции шиберного клапана доменного воздухонагревателя заключается в том, что интенсивность охлаждения боковых нефутерованных стенок диска в его нижней части недостаточна, вследствие того, что скорость потока при сужении канала, образованного криволинейной направляющей, увеличивается, как правило, только в средней части канала, а у боковых стенок остается прежней. Кроме того, не исключена возможность засорения отложениями механических взвесей зоны ограниченной двумя нижними разделительными перегородками и боковой направляющей.

Целью изобретения является обеспечение интенсивности и равномерного охлаждения всех стенок нижней части диска.

Поставленная цель достигается тем, что шиберный клапан доменного воздухонагревателя, содержащий футерованный корпус с крышкой и охлаждаемый футерованный полый диск, состоящий из обечайки с двумя круглыми боковинами, расположенной в полости охлаждения криволинейной боковой направляющей, и наклонных разделительных перегородок, согласно изобретению, снабжен вставкой, расположенной в части полости диска, заключенной между обечайкой, боковинами и направляющей, причем вставка равноудалена от внутренней поверхности диска и длина вставки равна 0,6-0,8 длины криволинейной направляющей, при этом верхний торец вставки отстоит от верхнего конца направляющей на расстоянии, равном 0,25-0,3 длины вставки, а расстояние между нижней разделительной перегородкой и направляющей, верхней перегородкой и направляющей, равно 0,5-0,7 шага между разделительными перегородками.

Угол наклона разделительных перегородок равен 25-45^о.

Такое конструктивное выполнение шиберного клапана доменного воздухонагревателя обеспечит интенсивное и равномерное охлаждение всех стенок нижней части диска.

Благодаря вставке хладагент отжимается к стенкам диска, при этом скорость его перемещения вдоль стенок увеличивается. При длине вставки меньше 0,6 длины направляющей снижается эффект дросселирования, уменьшается скорость потока хладагента в нижней части диска.

При длине вставки больше 0,8 длины направляющей возникает опасность транспортирования механических взвесей в зону примыкания нижней перегородки к обечайке диска с последующим засорением этой зоны, а также возникает турбулизация потока в зоне между направляющей и нижней перегородкой. Кроме того, это приводит к увеличению металлоемкости конструкции диска.

Если верхний торец вставки будет расположен от верхнего торца направляющей на расстоянии, меньшем чем 0,25 длины вставки, то турбулизация потока хладагента, возникающая у верхнего торца вставки, создает дополнительное гидравлическое сопротивление потоку хладагента на входе в диск.

Если же верхний торец вставки будет расположен от верхнего конца направляющей на расстоянии, большем чем 0,3 длины вставки, то мы не сможем получить достаточную скорость потока хладагента.

При расстоянии равном 0,25-0,3 длины вставки турбулизация потока, возникающая у верхнего торца вставки не оказывает негативного влияния на параметры потока хладагента на входе в диск и позволяет получить необходимую скорость потока, которая должна быть более 1,5 м/с.

Для обеспечения требуемой скорости хладагента при его прохождении по петлеобразному каналу, образованному наклонными разделительными перегородками расстояние между нижней перегородкой и направляющей и между верхней перегородкой и направляющей составляет 0,5-0,7 шага между разделительными перегородками.

При расстоянии, меньшем 0,5 шага, существенно возрастает гидравлическое сопротивление, а при расстоянии больше 0,7 шага снижается эффект дросселирования, уменьшается скорость потока охлаждающей воды.

При угле наклона разделительных перегородок меньше 25 и больше 45^о увеличивается вероятность засорения механическими взвесями зон, примыкания перегородок к направляющей.

Поиск известных в науке и технике решений, которые могут содержать заявленные отличительные признаки, показал, что предложенный шиберный клапан отвечает критерию "технический уровень".

На фиг. 1 изображен шиберный клапан доменного воздухонагревателя; на фиг. 2 - то же, продольный разрез; на фиг. 3 - узел I на фиг. 2.

Шиберный клапан доменного воздухонагревателя содержит футерованный корпус 1 с крышкой 2 и охлаждаемый футерованный полый диск 3. Диск 3 состоит из обечайки 4 с двумя круглыми боковинами 5, расположенной в полости охлаждения криволинейной боковой направляющей 6, наклонных разделительных перегородок 7 и вставки 8, расположенной в полости, заключенной между обечайкой 4, боковинами 5 и направляющей 6. Вставка 8 равноудалена от внутренней поверхности диска и длина ее равна 0,6-0,8 длины криволинейной направляющей 6, а верхний торец вставки 8 отстоит от верхнего конца направляющей на расстоянии "а", равном 0,25-0,3 длины вставки 8, а расстояние "С" между нижней разделительной перегородкой и направляющей, верхней перегородой и направляющей, равно 0,5-0,7 шага "t" между разделительными перегородками 7. Угол α наклона разделительных перегородок 7 равен 25-45^о.

Устройство работает следующим образом.

Поступающий в полость диска хладагент попадает в криволинейный канал, образованный боковой направляющей 6, боковинами 5 и обечайкой 4. Благодаря вставке 8 вода интенсивно охлаждает все стенки указанной части диска. Пройдя по каналу хладагент попадает в нижнюю наиболее нагреваемую часть диска, а из нее - по петлеобразному каналу, образованному разделительными перегородками, восходящим потоком поступает к выходному отверстию, через которые удаляется из полости диска.

Таким образом, поток воды последовательно омывает все участки тепловоспринимающей поверхности диска.

Как показали исследования на модели, указанное расположение элементов диска обеспечивает нормальную циркуляцию хладагента в диске без застойных зон.

Предложенный шиберный клапан доменного воздухонагревателя по сравнению с известными позволяет уменьшить вероятность образования трещин в диске, в результате чего повысится его стойкость, и, следовательно, срок службы шиберного клапана горячего дутья. (56) Авторское свидетельство СССР N 775134, кл. C 21 B 9/12, 1978.

Сущность изобретения: шиберный клапан доменного воздухонагревателя содержит футерованный корпус с крышкой и охлаждаемый футерованный полый диск. Диск состоит из обечайки с двумя круглыми боковинами, расположенной в полости охлаждения криволинейной боковой направляющей, наклонных разделительных перегородок и вставки. Вставка расположена в части полости диска, заключенной между обечайкой, боковинами и направляющей. Вставка равноудалена от внутренней поверхности диска, длина ее равна 0,6 - 0,8 длины направляющей, а верхний торец вставки отстоит от верхнего конца направляющей на расстоянии, равном 0,25 - 0,3 длины вставки. Расстояние между нижей разделительной перегородкой и направляющей, верхней перегородкой и направляющей равно 0,5 - 0,7 шага между разделительными перегородками. Угол наклона разделительных перегородок равен 25 - 45. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ШИБЕРНЫЙ КЛАПАН ДОМЕННОГО ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЯ, содержащий футерованный корпус с крышкой и охлаждаемый футерованный полый диск, состоящий из обечайки с двумя круглыми боковинами, расположенной в полости охлаждения криволинейной боковой направляющей для подвода хладагента в нижнюю часть полости, и наклонных разделительных перегородок, отличающийся тем, что он снабжен вставкой, расположенной в части полости диска, заключенной между обечайкой, боковинами и направляющей, причем вставка равноудалена от внутренней поверхности диска и длина ее равна 0,6 - 0,8 длины направляющей, при этом верхний торец вставки отстоит от верхнего конца направляющей на расстоянии 0,25 - 0,3 длины вставки, а расстояние между нижней разделительной перегородкой и направляющей, верхней перегородкой и направляющей равно 0,5 - 0,7 шага между разделительными перегородками. 2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что угол наклона разделительных перегородок равен 25 - 45^o.