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TWI767949B - 用於高爐填料設備之密封閥配置和下部密封閥殼體，以及用於操作高爐填料設備之密封閥之方法 - Google Patents

用於高爐填料設備之密封閥配置和下部密封閥殼體，以及用於操作高爐填料設備之密封閥之方法 Download PDF

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TWI767949B
TWI767949B TW106137379A TW106137379A TWI767949B TW I767949 B TWI767949 B TW I767949B TW 106137379 A TW106137379 A TW 106137379A TW 106137379 A TW106137379 A TW 106137379A TW I767949 B TWI767949 B TW I767949B
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派屈克 豪瑪雀
保羅 托克特
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盧森堡商保羅伍斯股份有限公司
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Abstract

本發明係關於一種用於一高爐填料設備之密封閥配置，其包含與一閥座(10)協作之一擋板(12)，及用於在與該閥座(10)密封接觸之一閉合位置與遠離該閥座(10)之一打開位置之間移動該擋板(12)的一擋板致動裝置。根據本發明，該擋板致動裝置包含連接至該擋板(12)之一傾斜軸(24)、具有連接至該傾斜軸(24)之一輸出軸之一電動馬達(26)，及與該電動馬達(26)相關聯之一制動裝置(30)。該制動裝置(30)經組態以在嚙合時防止該電動馬達(26)之該輸出軸旋轉。該擋板致動裝置進一步包含配置於該電動馬達(26)之該輸出軸與該傾斜軸(24)之間的一傳動構件(28)，其中該傳動構件(28)經組態以用於將該電動馬達(26)之該輸出軸之旋轉移動傳輸至該傾斜軸(24)。該傳動構件(28)包含經組態以用於在該電動馬達(26)之該輸出軸與該傾斜軸(24)之間允許一預定量之旋轉的一背隙。

Description

用於高爐填料設備之密封閥配置和下部密封閥殼體，以及用於操作高爐填料設備之密封閥之方法
本發明大體上係關於一種用於高爐填料設備之密封閥配置，且更特定言之係關於一種用於防止鼓風爐填料設備中之爐氣損耗之上部或下部密封閥配置。
BELL LESS TOP®類型之高爐填料設備已在過去數十年內廣泛適用於工業中。此設備之早期實例例如揭示於US 4,071,166中。此設備藉由以閘或氣塞之方式操作一或多個中間填料儲存料斗而使自鍋爐導入口逸出之鼓風爐氣體最小化。為此目的，各料斗具有上部密封閥及下部密封閥，以分別用於密封關閉料斗入口及出口。在填充料斗期間，上部密封閥開放而下部密封閥關閉。當將材料自料斗填料至鍋爐中時，下部密封閥開放而上部密封閥關閉。US 4,071,166揭示一種具有瓣型閥之常用密封閥配置，其中擋板可圍繞單個軸傾斜。大致在閥座之平面上配置此軸之軸線。由於擋板在開放位置中必須自材料流動路徑完全地移除，因此根據US 4,071,166之配置在豎直方向上需要相當大的空間。
在EP 2 000 547中提出密封閥配置之較緊湊構造，其中鏈接驅動機構用於在與閥座密封接觸之閉合位置與遠離閥座之開放位置之間移動擋板。鏈接驅動機構允許擋板之線性及迴轉移動以便使擋板之移動需要較小空間。
雖然US 4,071,166未提到用於移動擋板之致動器，但EP 2 000 547表明致動器包含線性液壓活塞，從而將旋轉移動賦予至擋板連接至之傾斜軸。
在EP 2 449 327中揭示另一密封閥配置，其中雙運動擋板致動裝置用於在與閥座密封接觸之閉合位置與遠離閥座之開放位置之間移動擋板。同樣，EP 2 449 327表明致動器包含線性液壓活塞。
此類線性液壓活塞之優點為歸因於永久有效之液壓，始終確保密封。並且，若將另一密封壓力自另一壓力源施加至擋板，諸如高爐壓力，則擋板之額外移動在液壓活塞中易於由可用液壓緩衝器吸收。然而，此類液壓活塞之不利方面為對於通常被認為昂貴之液壓發電站及液壓管路之需要可引起安全風險且需要定期維護。
技術難題
因此，本發明之目標為提供用於高爐填料設備之密封閥配置，其中避免以上缺點。藉由如技術方案1之密封閥配置而實現此目標。
本發明提供一種用於高爐填料設備之密封閥配置，其包含與閥座協作之擋板，及用於在與該閥座密封接觸之閉合位置與遠離該閥座之 開放位置之間移動該擋板的擋板致動裝置。
根據本發明，擋板致動裝置包含連接至擋板之傾斜軸、具有連接至傾斜軸之輸出軸之電動馬達，及與電動馬達相關聯之制動裝置。該制動裝置經組態以在嚙合時防止電動馬達之輸出軸旋轉。擋板致動裝置進一步包含配置於電動馬達之輸出軸與傾斜軸之間的傳動構件，其中該傳動構件經組態以用於將電動馬達之輸出軸之旋轉移動傳輸至傾斜軸。該傳動構件包含經組態以用於在電動馬達之輸出軸與傾斜軸之間允許預定量之旋轉的背隙。
在料斗之一已將其散裝材料饋入至高爐中之後，關閉在料斗之下部開口處之材料閘極且將下部密封閥移動至其閥座上以由高爐壓力密封料斗。隨後，料斗經減壓以使得可藉由開放上部密封閥而將新鮮散裝材料饋入至料斗中。一旦料斗已經減壓，高爐與料斗之間的壓力差大約為1至3巴，較佳地大約為1.5至2.5巴。高爐中之此較高壓力充當將擋板推動至其閥座上之額外壓力且可易於移動擋板較緊密抵靠閥座。將擋板之此額外移動轉移至擋板之傾斜軸上且藉此轉移至擋板致動裝置上。在擋板致動裝置包含液壓活塞之先前技術解決方案中，此額外移動由液壓活塞中可用之液壓緩衝器吸收。
擋板歸因於高爐與料斗之間的壓力差的額外移動幾乎不可避免。因此，一旦已使擋板處於其密封位置，擋板致動裝置包含用於阻擋擋板致動裝置之移動之鎖定構件似乎為不可想像的。
然而，此為本發明明確提出之內容。實際上，本發明之擋板致動裝置包含具有與其相關聯之用於一旦擋板處於其密封位置就阻止電動 馬達之輸出軸旋轉之制動裝置之電動馬達。一旦嚙合制動裝置，就可關閉電動馬達，因此節約電功率消耗。此外，當電動馬達關閉時，不存在其過熱及由此被損壞之風險。
使用電功率而非液壓功率之優點為電功率通常可較易於獲得。不需要提供昂貴液壓發電站，亦不需要提供液壓管路。並且，降低安全風險及維護成本。
根據本發明，擋板歸因於高爐與料斗之間的壓力差的額外移動由配置於電動馬達之輸出軸與傾斜軸之間的傳動構件吸收。傳動構件具有背隙，其對於允許傾斜軸旋轉達預定量而言為足夠的，而不會使此旋轉傳輸至電動馬達之輸出軸。因此，電動馬達及制動裝置不可能因由高爐與料斗之間的壓力差引起之擋板之額外移動而損壞。
較佳地，所允許之預定量之旋轉在0.1°與0.5°之間，較佳地在0.25°與0.35°之間。此旋轉將在施加高爐壓力下實現擋板之足夠移動。
傳動構件包含提供所需背隙之齒輪機構。傳動構件可例如包含行星齒輪、螺旋齒輪、斜齒輪或類似者。
有利地，制動裝置為電動馬達制動器。
較佳地，例如聚矽氧密封環、填料盒、O形環等等之軟密封構件配置於擋板與閥座之間，其中軟密封構件在高壓下可壓縮。軟密封構件可經組態以允許擋板移動至多約3mm。
本發明亦提供一種用於高爐填料設備之下部密封閥殼體，其中該殼體包含如上文所描述之密封閥配置及由殼體支撐且與密封閥配置之擋板協作之閥座。
此外，本發明提供一種用於操作高爐填料設備之密封閥之方法，其中該密封閥包含如上文所描述之密封閥配置，該方法包含操作連接至傾斜軸之電動馬達以便使擋板相抵於閥座呈密封接觸；停止電動馬達且嚙合制動裝置以便阻止電動馬達之輸出軸旋轉；以及將外部壓力施加至擋板之下側面以便相抵於閥座進一步按壓擋板，其中傾斜軸由此進一步旋轉。傳動構件經組態以便吸收傾斜軸之進一步旋轉而不會將此進一步旋轉傳輸至電動馬達之輸出軸。
因此，一旦已相抵於閥座定位擋板，就可關閉電動馬達，由此避免不必要的能量消耗及電動馬達之過熱。歸因於傳動構件中之背隙或間隙，擋板歸因於高爐與料斗之間的壓力差的任何額外移動由傳動構件吸收且並不傳輸至電動馬達或制動裝置。
2:下部密封閥總成
4:閥殼體
6:入口
8:出口
10:環形閥座
12:擋板
14:密封閥配置
16:密封構件
22:支撐臂
24:傾斜軸
26:電動馬達
28:傳動構件
30:制動裝置
32:擋板之下側面
現將參考附圖藉由實例而描述本發明之較佳具體實例，在附圖中：圖1為根據本發明之具有密封閥配置之下部密封閥總成之透視圖；以及圖2為圖1之下部密封閥總成之橫截面圖。
一般而言，高爐設備包含上方配置有高爐填料設備以用於將填料饋入至高爐中之高爐。
高爐填料設備可包含單個料斗。然而，一般而言，提供兩個或多於兩個料斗，從而允許用填料填充一個料斗，而將另一料斗之填料饋入至高爐中。如在此項技術中所熟知，每一料斗包含在料斗出口處用於使 填料維持在料斗中或將填料釋放至高爐中之材料閘極。此外，每一料斗裝備有料斗入口處之上部密封閥及料斗出口處之下部密封閥。此等上部密封閥及下部密封閥分別用於將料斗壓力與大氣壓及鍋爐壓力密封開來。
圖1及圖2示意性地表示高爐填料設備之下部密封閥總成2。
此下部密封閥總成2包含具有與料斗出口連通之入口6及與用於將填料饋入至高爐中之分配裝置(圖中未示)連通之出口8的閥殼體4。填料經由料斗出口自料斗接收且通過閥殼體4之入口6，接著通過出口8且到達分配裝置。
下部密封閥總成2進一步包含位於閥殼體4內部之環形閥座10及具有適合於與閥座10協作以用於密封入口6之閥關閉元件或擋板12之密封閥配置14。擋板12藉助於支撐臂22以操作方式連接至傾斜軸24以便移動擋板12以與閥座10接觸及脫離接觸。密封閥配置14經組態以在開放位置(圖中未示)與閉合位置之間移動擋板12，如圖1及圖2上所見。擋板12進一步裝備有環形軟密封構件16，其在所展示具體實例中與擋板12相關聯。
密封構件16壓抵閥座10上之密封表面以用於提供氣密性。替代地，密封構件16可設置於閥座10上。
密封閥配置14進一步包含電動馬達26、傳動構件28及制動裝置30。電動馬達26包含經由傳動構件28與傾斜軸24運動地耦接之輸出軸(圖中未示)。
電動馬達26經操作以旋轉傾斜軸24以便在開放位置與閉合位置之間移動擋板12。自開放位置至閉合位置之旋轉具有介於0°與100°之 間的角度。
當擋板12處於閉合位置時，嚙合制動裝置30且關閉電動馬達26，由此基本上使擋板12維持在閉合位置中。可為電動馬達制動器之制動裝置30較佳地在關閉電動馬達26的同時被觸發。應理解，可容許關閉電動馬達26之短延遲。然而，此延遲不應超過幾秒，較佳地不超過2秒，以便避免電動馬達26之過熱。類似地，當擋板12處於開放位置時，可嚙合制動裝置30且可關閉電動馬達26。
由於在將擋板12維持在開放或閉合位置中時並不將電壓施加至電動馬達26，因此電動馬達26之電功率消耗可減小。並且，可減小電動馬達26之加熱，由此避免額外冷卻電動馬達26之需要。基本上，僅在將擋板12自開放位置移動至閉合位置時需要電功率，且反之亦然。
配置於電動馬達26之輸出軸與傾斜軸24之間的傳動構件28包含背隙或間隙，其經組態以用於使得在電動馬達26之輸出軸與傾斜軸24之間允許預定量之旋轉。因此，甚至在當擋板12處於其閉合位置時嚙合制動裝置30之情況下，擋板12之一定移動為可能的。傳動構件28可包含齒輪機構，較佳地行星齒輪。
由於料斗中之壓力減小，高爐與料斗之間的壓力差增大。此不斷增大壓力差作用於擋板12之下側面32且推動擋板12較緊密相抵於閥座10，從而引起傾斜軸24之旋轉移動。
然而，歸因於由傳動構件28提供之背隙，由上述壓力差引起之傾斜軸24之旋轉移動由傳動構件28吸收且並不傳輸至電動馬達26之輸出軸，亦不傳輸至制動裝置30。因此，傾斜軸24之旋轉移動不可能損壞 藉由制動裝置30固定之電動馬達26之輸出軸。
2:下部密封閥總成
4:閥殼體
6:入口
8:出口
10:環形閥座
12:擋板
14:密封閥配置
16:密封構件
24:傾斜軸
26:電動馬達
28:傳動構件
30:制動裝置

Claims (10)

  1. 一種用於一高爐填料設備之密封閥配置，該配置包含：一擋板，其與一閥座協作；一擋板致動裝置，其用於在與該閥座密封接觸之一閉合位置與遠離該閥座之一開放位置之間移動該擋板；其特徵在於該擋板致動裝置包含：一傾斜軸，其連接至該擋板；一電動馬達，其具有連接至該傾斜軸之一輸出軸；一制動裝置，其與該電動馬達相關聯，該制動裝置經組態以用於阻止該電動馬達之該輸出軸旋轉；以及一傳動構件，其配置於該電動馬達之該輸出軸與該傾斜軸之間，其中該傳動構件包含經組態以用於在該電動馬達之該輸出軸與該傾斜軸之間允許一預定量之旋轉的一背隙。
  2. 如申請專利範圍第1項之密封閥配置，其中所允許之該預定量之旋轉在0.1°與0.5°之間。
  3. 如申請專利範圍第2項之密封閥配置，其中所允許之該預定量之旋轉在0.25°與0.35°之間。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之密封閥配置，其中該傳動構件包含一齒輪機構。
  5. 如申請專利範圍第4項之密封閥配置，其中該傳動構件包含一行星齒輪、螺旋齒輪或斜齒輪。
  6. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之密封閥配置，其中該制動 裝置為一電動馬達制動器。
  7. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之密封閥配置，其中一軟密封構件配置於該擋板與該閥座之間，其中該軟密封構件可在高壓下壓縮。
  8. 如申請專利範圍第7項之密封閥配置，其中該軟密封構件為一聚矽氧密封環。
  9. 一種用於一高爐填料設備之下部密封閥殼體，該殼體包含如申請專利範圍第1項至第8項中任一項之一密封閥配置；及一閥座，其由該殼體支撐且與該密封閥配置之該擋板協作。
  10. 一種用於操作一高爐填料設備之一密封閥之方法，其中該密封閥包含如申請專利範圍第1項至第8項中任一項之一密封閥配置，該方法包含：操作連接至該傾斜軸之該電動馬達以便使該擋板相抵於該閥座呈一密封接觸；停止該電動馬達且嚙合該制動裝置以便阻止該電動馬達之該輸出軸旋轉；將外部壓力施加至該擋板之一下側面以便相抵於該閥座進一步按壓該擋板，其中該傾斜軸由此進一步旋轉；其中該傳動構件經組態以便吸收該傾斜軸之一進一步旋轉而不將此進一步旋轉傳輸至該電動馬達之該輸出軸。
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