КЛАПАН ГОРЯЧЕГО ДУТЬЯ ДОМЕННЫХ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЕЙ Российский патент 2003 года по МПК C21B9/12 F16K49/00 

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

Известен клапан горячего дутья доменных воздухонагревателей, содержащий охлаждаемый футерованный корпус с кольцевыми упорами (уплотнительными элементами), герметично связанную с корпусом крышку (кожух), расположенный в корпусе с возможностью осевого перемещения диск (запорный орган), у которого контактирующие с нагретым воздухом поверхности футерованы, а поверхности, контактирующие с кольцевыми упорами, футеровки не имеют (пат. РФ 2110725, кл. F 16 K 49/00, заявл. 12.11.92 г., опубл. 10.05.98 г.).

Нефутерованные поверхности диска расположены на боковинах по периферии.

Диск крепится на двух подающих штангах, выполненных полыми и служащих одновременно для подачи и отвода хладагента. Штанги проходят через закрепленные на верхней поверхности крышки соответствующие уплотнительные втулки.

Недостатком этого клапана является то, что уплотнительные втулки имеют сложную конструкцию, которая позволяет диску в процессе эксплуатации при перекрытии клапана перемещаться как вдоль оси клапана, так и перпендикулярно перемещению диска при его подъеме и опускании. При этом, чтобы ограничить второе перемещение диска и обеспечить его самоустановку при перекрытии клапана, на обечайке диска предусмотрены упоры. А это приводит к некоторому увеличению габаритов диска и корпуса и, как следствие, к увеличению металлоемкости клапана и расхода огнеупорных материалов на его тепловую защиту.

Известен также клапан газо- и воздухопроводов доменных печей, содержащий корпус с кольцевыми упорами, крышку, охлаждаемый диск и трубы для подвода и отвода охладителя (авт. свид. СССР 162553, кл. С 21 В 9/12, заявл. 12.06.62 г. , опубл. 08.05.64 г.). Диск с трубами связан с крышкой клапана с помощью сферических шарниров, обеспечивающих самоустановку диска относительно упоров в корпусе.

Недостаток этой конструкции заключается в том, что для обеспечения плотного перекрытия клапана диском, имеющим одинаковую толщину в верхней и нижней своих частях, необходимо в нижней части корпуса увеличить зазор между уплотнительными поверхностями диска и кольцевых упоров. Это неизбежно приведет к уменьшению толщины стенки уплотнительной поверхности кольцевого упора в его нижней части и, как следствие, к разнотолщинности стенки по периметру упора, что в условиях теплосмен нежелательно.

Из известных клапанов горячего дутья доменных воздухонагревателей наиболее близким по технической сущности является клапан, содержащий охлаждаемый футерованный корпус с кольцевыми упорами, герметично связанную с корпусом охлаждаемую крышку, футерованный охлаждаемый запорный диск клиновидной формы с выполненной на боковинах нефутерованной кольцевой уплотнительной поверхностью, контактирующей с уплотнительной поверхностью кольцевых упоров, трубы для подачи и отвода хладагента в диск, связанные с крышкой сферическими шарнирами (Доменное оборудование. Отраслевой каталог. 18-1-87. МТ и ТМ СССР. ЦНИИТЭИТЯЖМАШ. М., 1987 г., с. 85-99).

Шарнирная связь диска с трубами подачи и отвода воды с крышкой и его клиновидная форма обеспечивают самоустановку диска в корпусе и возможность его плотного прилегания к кольцевым упорам.

Недостаток известной конструкции клапана горячего дутья доменных воздухонагревателей заключается в том, что, как и в предыдущем клапане, имеют место теплопотери, так как существующие размеры уплотнительной поверхности кольцевого упора и уплотнительной поверхности диска не способствуют минимальному теплоотводу от них.

Как правило, ширина уплотнительной поверхности кольцевого упора корпуса и уплотнительной поверхности диска практически одинакова.

Задача настоящего изобретения состоит в создании клапана, позволяющего снизить теплопотери и повысить его стойкость за счет оптимизации размеров контактирующих уплотнительных поверхностей диска и упорных колец, а также параметров клиновидной формы диска.

Поставленная задача достигается тем, что в клапане горячего дутья доменных воздухонагревателей, содержащем охлаждаемый футерованный корпус с кольцевыми упорами, герметично связанную с корпусом охлаждаемую крышку, охлаждаемый запорный диск клиновидной формы с футерованными рабочими поверхностями и нефутерованными уплотнительными поверхностями, контактирующими с уплотнительными поверхностями кольцевых упоров, трубы для подачи и отвода хладагента в диск, связанные с крышкой сферическими шарнирами, согласно изобретению ширина уплотнительной поверхности диска составляет 0,7-0,8 ширины уплотнительной поверхности кольцевого упора, а отношение площади уплотнительной поверхности диска к площади диска равно 0,07-0,09.

При этом отношение толщины диска в верхней части к толщине диска в его нижней части равно 1,02-1,03.

Такое конструктивное выполнение клапана горячего дутья доменных воздухонагревателей позволяет снизить теплопотери и повысить его стойкость благодаря тому, что обеспечивается высокая плотность перекрытия клапана в процессе эксплуатации.

Практически установлено, что, если ширина уплотнительной поверхности диска будет меньше 0,7 ширины уплотнительной поверхности кольцевого упора, а отношение площади уплотнительной поверхности диска к площади диска меньше 0,07, то в случае смещения диска возможно неполное перекрытие проходного сечения клапана.

При ширине уплотнительной поверхности диска больше 0,8 ширины уплотнительной поверхности кольцевого упора и отношении площади уплотнительной поверхности диска к площади диска больше 0,09 увеличивается теплоотвод от незащищенных футеровкой уплотнительных поверхностей диска. При отношении толщины диска в верхней части к толщине диска в его нижней части меньше чем 1,02 не будет плотного прилегания верхней части диска к упорному кольцу корпуса, а при отношении больше 1,03 уменьшается толщина стенки уплотнительной поверхности, что снижает жесткость диска и увеличивает опасность его деформации в процессе эксплуатации и, как следствие, приводит к нарушению плотности перекрытия клапана.

Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг.1 изображен клапан горячего дутья доменных воздухонагревателей в разрезе;
на фиг.2 - сечение диска в увеличенном масштабе.

Клапан горячего дутья доменных воздухонагревателей состоит из охлаждаемого футерованного корпуса 1 с кольцевыми упорами 2, герметично связанной с корпусом 1 охлаждаемой крышки 3, охлаждаемого запорного диска 4 клиновидной формы с футерованной рабочей поверхностью 5 и нефутерованной кольцевой уплотнительной поверхностью 6, контактирующей с уплотнительной поверхностью 7 кольцевых упоров 2.

Трубы 8 для подачи и отвода охладителя в диск 4 связаны с крышкой 3 сферическими шарнирами 9.

Ширина "а" уплотнительной поверхности 6 диска 4 составляет 0,7-0,8 ширины "b" уплотнительной поверхности 7 кольцевых упоров 2 (а=(0,7-0,8)b).

Отношение площади уплотнительной поверхности 6 диска 4 к площади диска 4 равно 0,07-0,09.

Отношение толщины "с" диска 4 в верхней части к толщине "d" в его нижней части равно 1,02-1,03 (c/d=1,02-1,03).

Клапан работает следующим образом.

В режиме дутья диск 4 поднят и через клапан движется разогретый в воздухонагревателе воздух с температурой 1200^oС и выше.

В режиме нагрева диск 4 опущен и перекрывает воздухопровод.

Уплотнительная поверхность 6 диска 4, имеющего клиновидную форму, контактирует с уплотнительной поверхностью 7 кольцевого упора 2.

Благодаря оптимизации размеров уплотнительных поверхностей, а также параметров клиновидной формы диска обеспечивается высокая плотность перекрытия клапана.

Предложенный клапан горячего дутья доменных воздухонагревателей по сравнению с известными имеет более низкие теплопотери и более высокий срок службы.

Изобретение относится к черной металлургии и касается оборудования воздухонагревателей доменных печей. Клапан горячего дутья доменных воздухонагревателей содержит охлаждаемый футерованный корпус с кольцевыми упорами, герметично связанную с корпусом охлаждаемую крышку, охлаждаемый запорный диск клиновидной формы с футерованными рабочими поверхностями и нефутерованными уплотнительными поверхностями, контактирующими с уплотнительными поверхностями кольцевых упоров, трубы для подачи и отвода хладагента в диск, связанные с крышкой сферическими шарнирами. Ширина уплотнительной поверхности диска составляет 0,7-0,8 ширины уплотнительной поверхности кольцевого упора, а отношение площади уплотнительной поверхности диска к площади диска равно 0,07-0,09. Отношение толщины диска в верхней части к толщине диска в его нижней части равно 1,02-1,03. Использование изобретения увеличивает срок службы устройства и уменьшает теплопотери. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Клапан горячего дутья доменных воздухонагревателей, содержащий охлаждаемый футерованный корпус с кольцевыми упорами, герметично связанную с корпусом охлаждаемую крышку, охлаждаемый запорный диск клиновидной формы с футерованными рабочими поверхностями и нефутерованными кольцевыми уплотнительными поверхностями, контактирующими с уплотнительными поверхностями кольцевых упоров, трубы для подачи и отвода хладагента в диск, связанные с крышкой сферическими шарнирами, отличающийся тем, что ширина уплотнительной поверхности диска составляет 0,7-0,8 ширины уплотнительной поверхности кольцевого упора, а отношение площади уплотнительной поверхности диска к площади диска равно 0,07-0,09. 2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что отношение толщины диска в верхней части к толщине диска в его нижней части равно 1,02-1,03.