用於流態化材料的流量控制閥的製作方法

2023-08-03 04:32:26 1

專利名稱：用於流態化材料的流量控制閥的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於流態化材並+的流量控制閥，具體地用在流 態化材料的氣動輸送系統中。
背景技術：
在流態化材料的輸送系統中，流態化材料藉助於諸如載氣或載 液的運載流體通過管道大批量地輸送。
使用載氣的氣動輸送系統是用於將細粒大小的煤粉通過鼓風 口注入到鼓風爐中的煤;盼注入系統。
為了允許對批量材料進行計量，在流態化材料輸送領域內眾所
周知的是，在管道中"i殳置流量控制閥，以控制運載流體的流速且因 此也控制通過閥的批量材並+的流速。
常見的流量控制閥的實例，例如用在、煤4分注入系統中的是塞 閥。塞閥通常包4舌閥套，具有帶有閥座的閥室；以及閥塞，具有 流道。該閥塞^皮布置在閥室內、且位於閥座的前面，並且可繞S走轉 軸線旋轉。旋轉使得能夠通過設置閥塞的流道相對於閥座的位置來 控制通過閥的流量。
顯然，閥座與閥塞之間的密封接觸對於任何閥來說都是一個重 要要求。當流量控制閥#1用在其中運載流體的工作溫度和/或環境溫
度以及因此閥自身的溫度經受顯著變化的系統中時，實現閥塞與閥 座之間的密封接觸就是成問題的。實際上，溫度變化可能引起閥的 洩漏，例如閥套、閥塞和/或閥座的不同熱膨^^。這個問題例如在煤 粉注入時會發生。在這種情況下，對於塞閥來說公知的是，為閥提 供彈簧裝置，該彈簧裝置沿與閥塞的旋轉軸線垂直的方向將閥塞和 閥座偏壓成彼此相頂。在第一種可能i殳計中，閥座^皮彈簧偏壓而頂
著閥塞。在第二種可能i殳計(該設計對於本發明來i兌是有意義的) 中，閥塞#1彈簧偏壓於閥座。
在許多^^知的彈簧偏壓塞閥中，彈簧裝置由^C布置在閥套的導 向孑L中的螺;旋彈簧組成，/人而爿尋閥塞和閥座偏壓到一起。已經發玉見，
此類彈簧偏壓塞閥不足以4呆i正在某些特定應用中且特別是在高溫 及高壓下工作的煤粉注入系統中的流體密封性。而且，在流態化批
量材並+的輸送系統中，源自流態化批量材衝牛流的細孩i顆粒趨向於堆 積在閥套內的空腔中，並因此也堆積在螺^走彈簧的導向孔內的空腔 中。因此，螺旋彈簧易被阻塞在某一特定位置。 一旦彈簧偏壓被阻 止，則流體密封性明顯變得不足，特別是當溫度變化時。這在其中 氣體密封為重要要求的氣動輸送系統中是尤其成問題的。作為潛在 阻塞的再一有害後果，當閥在這種阻塞情況下工作時可能出現損壞 閥，或者在電動閥的情況下可能出現損壞電動才幾單元。

發明內容
本發明的目的是，4是供一種用於流態化材料的流量控制閥，本 流量控制閥改善了閥塞與閥座之間的流體密封接觸，而無需考慮工 作環境及細孩丈顆粒的堆積。
為實現此目的，本發明提出了 一種用於流態化材料的流量控制 閥，它包4舌閥套，具有帶有閥座的閥室；以及閥塞，具有流道， 該閥塞^皮布置在閥室內、JM立於閥座的前面，/人而可繞4t4爭軸線4t
轉，以控制通過流量控制閥的流量。本流量控制閥進一步包4舌彈簧 裝置，該彈簧裝置與旋轉軸線垂直地將閥塞偏壓於閥座，以實現閥 座與閥塞之間的密封接觸。根據本發明的重要方面，該彈簧裝置包 括布置在與閥座相對的餘隙空間中的至少 一 個懸臂彈簧，從而將閥 塞偏壓於閥座。
才艮據本發明的流量控制閥實現了改進的流體密封性，而無需考 慮閥的工作條件。此外，懸臂類撓曲彈簧的使用消除了對帶有導向 孔的螺旋彈簧的需要，且因此使得閥的彈簧偏壓功能不受細微顆粒 的阻塞的影響。
在一個優選實施例中，至少一個懸臂彈簧是杆式彈簧。杆式彈 簧具有將閥塞彈簧偏壓於閥座的第一端部以及固定於閥套的第二 端部。儘管可以使用諸如板簧的其他懸臂類撓曲彈簧，但杆式彈簧 是優選的。
為了實現彎曲應力在杆式彈簧的長度上的更均一的分布，杆式 彈簧〗尤選i也朝向其第 一端部逐漸變細。
有利地，該懸臂彈簧包括鞍狀件，該鞍狀件安裝在懸臂彈簧的 第一端部上並具有與閥塞的外表面相符的接觸表面。這種結構使得 彈簧與閥塞之間的某一特定區域能具有緊密的表面接觸。
作為懸臂彈簧的再一益處，在一個優選實施例中，本流量控制 閥包括支撐杆式彈簧的第二端部的調節裝置，該調節裝置允許杆式 彈簧相對於閥塞的軸向位置被設定。由於每個懸臂彈簧的預張力以 及因此閥塞與閥座之間的接觸壓力能被設定，所以調節能力證實有 益於保證流體密封性。最初的調節^f吏得本閥能適於某一特定應用 (不同的壓力、溫度、流體類型等)。使用壽命期間的調節例如使 得能考慮到過程變化或閥部件的磨損。為了設定杆式彈簧的軸向位
置，調節裝置優選地包括乂人閥套伸出的l喿作部。閥的工作過禾呈中的 調節因此成為可能。
為了實現閥塞與閥座之間的均一接觸，有利的是提供了兩對懸 臂彈簧，這兩對懸壁彈簧相對於所述閥塞正切地布置在相應的餘隙
空間中、且位於穿過閥套的流道的相對側上。在這個結構中，每對 懸臂彈簧優選地平行地布置，並且任一對中的兩個懸臂彈簧以反向
同軸的關係布置。
有利地，本流量控制閥進一 步包括可旋轉地安裝在閥套中的驅
動軸以及將閥塞連4妾至驅動軸的歐式聯軸節(Oldham coupling )。 這個結構代表了 一種將閥塞浮置地安裝在閥室內的簡單且可靠的 方式，以允"i午閥塞頂著閥座移動。
為了便於接近懸臂彈簧，且特別是它們各自的調節裝置，每個 懸臂彈簧的餘隙空間優選地與閥套中的驅動軸的軸線垂直布置。
儘管帶有球塞的塞閥同樣能受益於懸臂彈簧的使用，但優選
地，尤其是在氣動輸送系統中，本閥塞包括基本上為圓柱形的中空 體，該圓柱形中空體具有與閥座的相應密封面相接觸的圓柱形塞密 封面以及與懸臂彈簧的第一端部或者如果設置的話，與鞍狀件的接 觸表面相4妄觸的圓柱形塞偏壓面。
應該理解的是，才艮據本發明的流量控制閥尤其適於用在鼓風爐 的煤4分注入系統中。


現在將參照附圖以實例的方式描述本發明的優選實施例，附圖
中
圖1是根據本發明的流量控制閥的縱向橫截面視圖。
圖2是沿圖1中的線II-II的流量控制閥的橫截面圖。
從隨後的詳細描述中，本發明的其他細節和優點將是顯而易見的。
具體實施例方式
圖1示出了一種用於流態化材料的、大體上由參考標號10標
出的流量控制閥。流量控制閥io祐:i殳計成用在流態化批量材料的 輸送系統的管道中，具體地諸如鼓風爐的煤並分注入系統的氣動輸送 設備。
流量控制閥10包括閥套12，該閥套具有入口 14和出口 16。 閥套12在其中限定了與入口 14和出口 16相連通的閥室18。閥塞 2(M皮布置在閥室18內。閥塞20具有大體上為圓柱形中空結構的本 體，該本體具有才黃向地布置在塞體的圓柱形殼中的第一孔22和第 二孑L24。孑L22、 24才是供了穿過閥塞20的流道。閥塞20進一步包 括連接部26,以用於將閥塞20連接到可旋轉地安裝在閥套12中的 馬區動專由28。
流量控制閥10進一步包括閥座30,該閥座被固定在閥套12 中、閥室18的外周上。閥座30大體上為管狀、圓柱形，並被布置 在閥套12中的共扼岸義座(socket) 32中。閥座30設置有另 一流道， 通過該流道^f吏閥室18與出口 16相連通。如圖1中所示，閥塞20 4皮布置在閥座30的前面。閥塞20 4昔助於驅動軸28可繞凝j爭軸線A 旋轉。對於塞類閥來i兌，以本身為7>知的方式，閥塞20相對於閥 座30的旋轉位置允許通過設定分別在閥塞20與閥座30中的流道 之間的重合度來控制通過閥10的流量。在這方面，可注意到的是， 閥塞20的第二孔24具有逐漸變細的大體上為三角形的第 一部和大 體上為半圓形的第二部的組合形狀(在平面^t殳影中所看到)。這種 形狀允許通過使交叉流道區域成為閥塞20的角坐標的基本上為線 性的函數來改進流量控制(當重合受限於孔24的大體上為三角形 的第一部時)。如圖1中進一步所示，兩個安裝凸緣34、 36安裝至 閥套12、且分別^立於入口 14和出口 16的延伸部分中。
如圖2中最佳所示，閥塞20具有圓柱形的外密封表面部。然 而，如果此密封表面部為旋轉體的表面部，則閥塞20無需為圓柱 形的，其他類型也是可4亍的，例如J求塞。閥座30淨皮i殳置有與閥塞 20的密封表面正好相符的密封表面部，從而使兩者間的密封接觸成 為可能。
如圖2中進一步所示，設置了彈簧裝置以用於沿與旋轉軸線A 垂直的方向將閥塞20偏壓於閥座30, 乂人而實現閥座30與閥塞20 之間的密封接觸。根據本發明，這些彈簧裝置包括懸臂彈簧40。應 該理解的是，懸臂彈簧40是通過撓曲的彈性起作用的撓曲彈簧。 儘管能使用諸如板簧的其他類型的彈簧，但優選地，這些懸臂彈簧 是具有圓形4黃截面的杆式彈簧40,原因在下文中將變得顯而易見。 如從圖1到圖2中顯而易見的，四個4乾式彈簧40 ^皮布置在鄰近閥 室18的相應餘隙空間42中、並與閥座30相對。每個杆式彈簧40 均具有與閥塞20正切、並將閥塞20彈簧偏壓於閥室30的第一端 部以及固定至閥套12的第二端部。如應該理解的，4乾式彈簧40所 產生的作為結果的彈簧偏壓力F的方向與旋轉軸線A垂直並指向閥 座30。
如圖2中所示，每個杆式彈簧40均:故構造成朝向其第一端部 逐漸變細的圓錐杆。因此，當與圓柱形杆相比較時，在杆式彈簧40 的長度上獲得了更均一的彎曲應力分布。為了在每個杆式彈簧40 與閥塞20之間提供表面接觸，每個杆式彈簧40均具有安裝在其第
一端部上的鞍狀件44。每個鞍狀件44均具有與閥塞20的圓柱形外 表面#目才尋的4妄觸表面。
如圖2中進一步所示，每個杆式彈簧均通過相應的調節裝置46 安裝至閥套12。調節裝置46以這樣的方式支撐著相關杆式彈簧40 的第二端部該方式允i午i殳定，即，調節此4乾式彈簧40相》寸於閥 塞20的軸向位置並因此調節它們之間的正切接觸點。如應該理解 的，杆式彈簧40的軸向位置允許在^f呆持與閥塞20的正切4妾觸時減 小或增大其第一端部與; 走轉軸線A之間的距離。因此，通過調節i殳 備46能調節杆式彈簧40的撓曲且因此力F的大小，即，彈簧偏壓 度。為此，每個調節設備46均包括空心圓柱套管48，該空心圓 柱套管固定在相應的餘隙空間42的延伸部分中的孔中，從而從閥 套12伸出；內螺紋襯套50，固定在套管48內，該內螺紋襯套與杆 式彈簧40的第二端部上的相應外螺紋52相配合；以及防松螺母54， 該防松螺母旋擰在外螺紋52上、且與套管48緊鄰。當防松螺母54 變松時，杆式彈簧40的軸向位置可通過例如使用扭矩扳手來轉動， 即，S走擰杆式彈簧40而準確地調節。為此，杆式彈簧40的本體具 有^走轉對稱的形狀，且具有朝向前端逐漸變細的一黃截面。如應該理 解的，調節裝置46具有操作部55,它由防松螺母54以及套管48 和彈黃軒40的外部組成，該才喿作部乂人閥套12伸出。通過這個設計， 調節裝置46能在無需拆除閥套12情況下(即，在工作過程中)被 操作，例如以重新調節密封接觸壓力或從阻塞狀況中恢復。還應該 理解的是，除調節之外，調節裝置46的結構允^H列如為了維護或 檢查的目的而容易地拆除或去除杆式彈簧40。兩個固位銷56被設 置在閥套12中，以避免在杆式彈簧40淨皮去除時閥塞20的位4晉。 為了維持在任何軸向位置及旋轉過程中鞍狀件44接合在閥塞20 上，每個鞍狀件44均安裝在其杆式彈簧40上，從而可繞杆式彈簧 40的縱向軸線旋轉，且優選地，每個鞍狀件例如通過球形接頭可繞 與軸線A平行的軸線略微地樞轉。
從圖1和圖2中應該理解的是，兩對杆式彈簧40被布置在穿 過閥套12的流道的相對側上、且位於相對於閥塞20正切的相應餘 隙空間42中。每對杆式彈簧40均平4亍地布置(即，具有平4亍的縱 向軸線且假設沒有預張力)。任一對中的兩個杆式彈簧40以反向共 軸的關係布置，如圖2中所示。這種四個杆式彈簧40的布置係:證 了閥座30和閥塞20的密去於表面上的均一4妄觸壓力。
如圖1中所示，閥塞20通過連接件60連接至驅動軸28。連接 件60大體上是盤形的並被構造成歐式聯軸節。為此，連接件60在 第一側上具有線狀凹槽，該線狀凹槽與驅動軸28的共軛肋相配合， 且在第二側上具有線狀肋，該線狀肋與第一側上的凹槽垂直並與閥 塞20的連接部26的共扼凹槽相配合。這種結構-使得能將閥塞20 浮置地安裝在閥室18內，以允許閥塞20的旋轉軸線A與驅動軸 28的軸線之間的些許位移。兩軸線的平行關係通過結合有位於與連 接件26相對的一側上的、用於閥塞20的適當支架的此歐式聯軸節 結構來維持。
如圖1中進一步所示，基本上為圓柱形的餘隙空間42與驅動 軸28的軸線垂直i也布置在閥套12中。通過這種布置有助於人們4妄 近調節i殳備46。
關於優選的材料，應該理解的是，每個彈簧杆均由彈簧鋼製成。 閥塞20、閥座30和鞍狀件44依次由石更金屬和石更質合金製成。閥套 自身可由任何適當的材並牛製成，例如普通的鋼。
最後，仍要提及的是通過根據本發明的流量控制閥而獲得的一 些重要優點
-採用與適當的餘隙空間42相結合的懸臂撓曲彈簧40使得 所需的彈簧偏壓作用更加可靠，且幾乎不受細^t顆粒的堆積所 引起的堵塞和阻塞的影響。
-因此，本流量控制閥10提供了幾乎在任何情況下都更加
可靠的流體密封性，且因此能用在安全性尤為重要的應用和/ 或惡劣環境中，例如，用在鼓風爐上的粉煤注入系統中。
-通過懸臂彈簧40，本流量控制閥10提高了對於閥套12 和閥塞20和/或閥座30的組成材料的不同熱膨脹的耐受性。
-與調節設備46相結合，本懸臂撓曲彈簧40允許準確且最 佳地i殳定密封4妄觸壓力。這樣允許閥10適應不同的工作條件 並減輕塞20及座30的磨損。而且，當與為了安全的原因而通 常過度偏壓的常失見閥相比4交時，所需的驅動扭矩可減小。
-本流量控制閥10的總體結構，且特別是調整裝置46，允 許在工作時間過程中設定密封接觸壓力，從而無需停機時間。
-由於閥塞20在特定位置中阻塞的風險顯著降低，故由此 產生的損壞閥以及如果設置的話，損壞其驅動電機的風險也降 低了。
-當與採用螺旋彈簧的傳統彈簧偏壓閥相比4交時，本流量控 制閥IO的總體結構，且特別是調節裝置46,有利於閥10的內 部部^f牛的維護。
權利要求
1.一種用於流態化材料的流量控制閥，包括閥套，具有帶有閥座的閥室；閥塞，具有流道，所述閥塞被布置在所述閥室內、且位於所述閥座的前面，從而可繞旋轉軸線旋轉，以控制通過所述流量控制閥的流量；以及彈簧裝置，與所述旋轉軸線垂直地將所述閥塞偏壓於所述閥座，以實現所述閥座與所述閥塞之間的密封接觸；其特徵在於，所述彈簧裝置包括至少一個懸臂彈簧，所述至少一個懸壁彈簧被布置在與所述閥座相對的餘隙空間中，從而將所述閥塞偏壓於所述閥座。
2. 根據權利要求1所述的流量控制閥，其中，所述至少一個懸臂 彈簧是杆式彈簧，所述杆式彈簧具有將所述閥塞彈簧偏壓於所 述閥座的第一端部以及固定於所述閥套的第二端部。
3. 根據權利要求2所述的流量控制閥，其中，所述杆式彈簧朝向 其第一端部逐沐斤變細。
4. 根據權利要求l、 2或3所述的流量控制閥，其中，所述懸臂 彈簧包括鞍狀件，所述鞍狀件安裝在所述懸臂彈簧的第一端部 上，並具有與所述閥塞的外表面相符的接觸表面。
5. 才艮據權利要求2至4中任一項所述的流量控制閥，進一步包括 調節裝置，所述調節裝置支撐所述杆式彈簧的所述第二端部， 所述調節裝置允許所述杆式彈簧相對於所述閥塞的軸向位置 被設定。
6. 根據權利要求5所述的流量控制閥，其中，所述調節裝置包括 用於設定所述杆式彈簧的軸向位置的4乘作部，所述操作部從所 述閥套4申出。
7. 根據前述權利要求中任一項所述的流量控制閥，其中，兩對懸 臂彈簧相對於所述閥塞正切地布置在相應的餘隙空間中、且位於穿過所述閥套的流道的相對側上。
8. 根據權利要求7所述的流量控制閥，其中，每對懸臂彈簧均平 行地布置，並且任一對中的兩個懸臂彈簧以反向同軸的關係布置。
9. 根據前述權利要求中任一項所述的流量控制閥，進一步包括可 4t轉地安裝在所述閥套中的驅動軸以及爿,所述閥塞連4妄至所 述驅動軸的歐式聯軸節。
10. 根據權利要求9所述的流量控制閥，其中，所述餘隙空間與所 述閥套中的所述馬區動軸的軸線垂直i也布置。
11. 4艮據前述權利要求中4壬一項所述的流量控制閥，其中，所述閥 塞包括基本上為圓柱形的中空體，所述中空體具有與所述閥座 的相應密封面相接觸的圓柱形塞密封面以及與所述懸臂彈簧 的第 一端部或所述鞍狀件的所述4妄觸表面相4妄觸的圓柱形塞 偏壓面。
12. 用於鼓風爐的4分煤注入系統，包括才艮據前述4又利要求中任一項 所述的流量控制閥。
全文摘要
一種用於流態化材料的流量控制閥(10)，包括閥套(12)，具有帶有閥座(30)的閥室(18)；以及閥塞(20)，具有流道(22、24)，閥塞(20)被布置在閥室(18)內、且位於閥座(30)前面，從而可繞旋轉軸線(A)旋轉，以控制通過流量控制閥(10)的流量。本流量控制閥進一步包括彈簧裝置，該彈簧裝置與旋轉軸線(A)垂直地將閥塞(20)偏壓於閥座(30)，以實現閥座(30)與閥塞(20)之間的密封接觸。根據本發明的一個重要方面，該彈簧裝置包括至少一個懸臂彈簧(40)，該懸臂彈簧被布置在與閥座(30)相對的餘隙空間(42)中，從而將閥塞(20)偏壓於閥座(30)。
文檔編號F16K5/20GK101356393SQ200680050840
公開日2009年1月28日 申請日期2006年11月30日 優先權日2006年1月11日
發明者伊萬·克勒默, 埃馬努埃萊·琴齊 申請人:保爾伍斯股份有限公司