專利名稱：用于將預(yù)熱空氣噴入豎爐的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將予熱空氣噴入豎爐的裝置，包括一組單獨(dú)的部件，它們各有外套和內(nèi)耐火爐襯，和包括由一個(gè)鵝頸管相連的傾斜部分，一個(gè)噴嘴，一個(gè)風(fēng)口，和一個(gè)與爐壁聯(lián)接的球窩關(guān)節(jié)，其中，傾斜部分包括一個(gè)錐形管，其上部通過凸緣連接到構(gòu)成環(huán)風(fēng)管的一部分的上連接件上，其下部軸向伸入與鵝頸管為一整體的下連接件中;一個(gè)波紋伸縮連接件，能保證錐形管和所述下連接件之間的密封;和拉桿，它能保證錐形管和下連接件之間的機(jī)械連接。
這些裝置，一般稱為“風(fēng)管接頭”，具有可動(dòng)性和密封的問題。的確，由于予熱空氣的高溫(大約1200℃或更高的溫度)和爐內(nèi)側(cè)的高溫，爐壁、環(huán)風(fēng)管和風(fēng)管接頭容易發(fā)生熱膨脹和變形，這在環(huán)風(fēng)管和爐壁之間產(chǎn)生值得注意的相對(duì)位移。所以，風(fēng)管接頭必須能夠補(bǔ)償其相對(duì)位移，或能適應(yīng)它們，同時(shí)能避免氣體或予熱空氣泄到外面。
除了熱源產(chǎn)生的應(yīng)力，還有內(nèi)壓引起的應(yīng)力。的確，通過風(fēng)管接頭噴入爐子的予熱空氣(特別是在現(xiàn)代爐子中)是處于高壓，這將使目前所采用截面的風(fēng)管接頭受到大約幾噸的力，這個(gè)壓力來自環(huán)風(fēng)管和爐子內(nèi)部。
為滿足這些要求而設(shè)計(jì)的已知的風(fēng)管接頭包括兩個(gè)關(guān)節(jié)位置或三個(gè)關(guān)節(jié)位置，在每一種情況，都具有通常位于風(fēng)口和噴嘴之間的球窩關(guān)節(jié)，另一個(gè)關(guān)節(jié)或另外兩個(gè)關(guān)節(jié)(根據(jù)其類型)位于連接環(huán)風(fēng)管和風(fēng)管接頭的鵝頸管的傾斜部分上。
位于傾斜部分的關(guān)節(jié)通常具有柔性密封墊，和與活動(dòng)部分連在一起的波紋伸縮連接件。
例如，在美國專利3，766，868中公開了一種有三個(gè)關(guān)節(jié)位置的風(fēng)管接頭，與具有兩個(gè)關(guān)節(jié)位置的裝置相比，該裝置對(duì)于變形和壓力-徑向分力和軸向分力，具有更大的適應(yīng)和補(bǔ)償?shù)目赡苄?。位于風(fēng)管接頭傾斜部分的兩個(gè)關(guān)節(jié)一般包括例如萬向節(jié)之類的裝置，它們的優(yōu)點(diǎn)是能以這種方式吸收由熱空氣的壓力產(chǎn)生的力的分量，以致這些力不會(huì)使遞到位于噴嘴和風(fēng)口之間的關(guān)節(jié)上。然而，具有三個(gè)關(guān)節(jié)位置的風(fēng)管接頭具有較為昂貴的缺點(diǎn)，由于一個(gè)鼓風(fēng)爐要裝備大量的風(fēng)管接頭，所以這就非同小可。
又例如，DE-GBM7325087中公開了具有兩個(gè)關(guān)節(jié)的風(fēng)管接頭，其部件具有簡單，便宜的優(yōu)點(diǎn)，但是，這種風(fēng)管接頭對(duì)于應(yīng)力和變形很敏感，尤其是對(duì)于徑向分力，因?yàn)樗芤鹞挥趦A斜部分的關(guān)節(jié)的密封墊被擠壓和更快地磨損。另外，上述文件中的風(fēng)管接頭更容易受到熱空氣壓力引起的力。為了防止這些力引起噴嘴和風(fēng)口之間的關(guān)節(jié)脫離而產(chǎn)生泄漏，必須將風(fēng)管接頭的傾斜部分附著在爐壁上，由于風(fēng)管接頭的很大的位移和由于難以接近它，所以這種附著定位是不理想的。
本發(fā)明的目的是提供一種用于將予熱空氣噴入豎爐的新型的裝置，它較為簡單和便宜，并可以滿意地適應(yīng)變形和應(yīng)力。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的裝置基本特征在于下連接件和錐形管能在軸向相互運(yùn)動(dòng)，并具有限制其徑向可動(dòng)性的裝置。
換句話說，先有技術(shù)的控制徑向分力的問題，以及可引起某風(fēng)管接頭的關(guān)節(jié)密封墊壓壞的位移的問題，可通過使用限制錐形管和下連接件的徑向和角度可動(dòng)性的裝置而消除，和通過兩個(gè)元件的軸向相對(duì)可動(dòng)性(或伸縮)而得到補(bǔ)嘗。
已經(jīng)證實(shí)，如果設(shè)計(jì)這種裝置以防止在錐形管和下連接件之間有大于2°的軸向不同心度，就會(huì)達(dá)到滿意的效果。
根據(jù)第一實(shí)施例，該裝置包括兩個(gè)與上連接件的凸緣以一整體的側(cè)翼，當(dāng)從爐子的方向看時(shí)，它在伸縮連接件的兩側(cè)側(cè)向延伸，并被下連接件凸緣的對(duì)應(yīng)凹槽所引導(dǎo)。
根據(jù)第二實(shí)施例，該裝置包括一個(gè)內(nèi)導(dǎo)環(huán)，它與下連接件的上凸緣成一整體，并圍繞錐形管的下圓柱部分。
通過一對(duì)具有可調(diào)彈簧的拉桿，在噴嘴和風(fēng)口之間的球窩關(guān)節(jié)的平面保持密封，可調(diào)彈簧在爐壁和噴嘴或鵝頸管之間被拉緊。
該拉桿最好以這種方式布置，以致其軸線相對(duì)于噴嘴軸線朝向其底部形成一銳角。
本發(fā)明其他的特征和優(yōu)點(diǎn)通過對(duì)下面實(shí)施例的詳細(xì)描述，并參照附圖將會(huì)更清楚。


圖1是本發(fā)明的風(fēng)管接頭的側(cè)視圖;
圖2是圖1的風(fēng)管接頭的軸向垂直剖視圖;
圖3示意地顯示了所存在的力的分量;
圖4示意地顯示了一個(gè)限制錐形管相對(duì)于下連接件的徑向可動(dòng)性的裝置的部分側(cè)剖視圖;
圖4A顯示了一個(gè)通過圖4中A-A截面的水平剖面圖;
圖4B顯示了一個(gè)通過圖4中B-B截面的剖面圖;
圖5示意地顯示了第二實(shí)施例的用于限制徑向可動(dòng)性的裝置的軸向剖視圖;
圖6和圖6A示意地顯示了在錐形管和下連接件之間有2°的軸向不同心度的擺動(dòng)的情況下，其運(yùn)動(dòng)的可能性。
圖1和2示意地顯示了一個(gè)風(fēng)管接頭，它使一個(gè)繞鼓風(fēng)爐(未顯示)布置的主環(huán)風(fēng)管20與爐壁相連，以便將予熱空氣噴入爐中。該風(fēng)管接頭包括一個(gè)向下傾斜的部分22，它通過一個(gè)鵝頸管24和一個(gè)噴嘴26與一個(gè)風(fēng)口28相連，風(fēng)口28楔固在安裝于爐壁上的水冷鐵鑄件30上。噴嘴26通過一個(gè)球窩關(guān)節(jié)與鑄件30相連，其曲率中心由O表示。傾斜部分22包括一個(gè)構(gòu)成環(huán)風(fēng)管20的一部分的上連接件32，和一個(gè)通過凸緣38固定于鵝頸管24上的下連接件34。上和下連接件32、34之間的連接由一個(gè)有一個(gè)下園柱部分的錐形管36保證，錐形管通過一個(gè)凸緣40固定于上連接件32上，其下部同軸地伸入下連接件34的上部。如圖2所示，風(fēng)管接頭的所有部件具有外金屬套42和耐火內(nèi)爐襯44。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征，部分22具有某種程度的伸縮自由度，使錐形管36的園柱形部分能相對(duì)于下連接件34軸向運(yùn)動(dòng)，反之亦然。由一個(gè)環(huán)形密封墊46和一個(gè)波紋伸縮連接件48來保證兩個(gè)元件之間的密封，密封墊46圍繞錐形管36的園柱形部分，伸縮連接件48從上凸緣40延伸至下連接件34的凸緣50。三個(gè)外拉桿52保證風(fēng)管接頭的機(jī)械穩(wěn)定性，并當(dāng)拆卸風(fēng)管接頭時(shí)使伸縮連接件48放松。為此目的，用一個(gè)螺母和一個(gè)反螺母將拉桿52固定到一個(gè)與上凸緣40成一體的板54上，拉桿52延伸穿過下連接件的凸緣50，而同時(shí)允許在拉桿52和凸緣50之間在由調(diào)整螺母56所限定的范圍內(nèi)有相對(duì)的軸向滑動(dòng)。
為了避免在噴嘴26和風(fēng)口28之間的球窩關(guān)節(jié)處發(fā)生泄漏，乃至避免該關(guān)節(jié)脫開聯(lián)接，在鵝頸管24和爐壁之間設(shè)有一對(duì)拉緊的拉桿，圖中只示出一個(gè)拉桿58。拉桿58包括一個(gè)彈簧(未示出)，通過螺母60能調(diào)整其拉伸載荷。
圖3顯示了在圖1和圖2的風(fēng)管接頭上存在的力及其分力的示意圖。風(fēng)管接頭的內(nèi)側(cè)首先受到一個(gè)由環(huán)風(fēng)管20內(nèi)的壓力引起的力。這個(gè)由S表示的力是在軸向施加的，它與壓力以及伸縮連接件48的平均截面成正比。舉例來說，如果伸縮連接件48的平均直徑是580mm，并且如果環(huán)風(fēng)管內(nèi)的壓力是4×105Pa，那么力S就是10560daN。如果風(fēng)管接頭在力S的方向沒有支承，那么力S必須以這種方式分解，換句話說，要在噴嘴26和風(fēng)口28之間的關(guān)節(jié)中心O的方向獲得支承，在圖3中，這個(gè)分力由S1表示。但是，這個(gè)分解不可避免地產(chǎn)生了一個(gè)徑向施加的分力S2。對(duì)于上述的例子及其圖示的結(jié)構(gòu)，其分力S1是大約13000daN，分力S2是大約7000daN。本發(fā)明的目的之一是提供一種裝置，下面將參照附圖4和5更詳細(xì)地描述該裝置，該裝置是用于抑制分力S2，因?yàn)槿绻麤]有這種裝置將使錐形管36和連接件34之間的連接受到徑向彎曲應(yīng)力。這就易于損壞密封墊46和伸縮連接件48。
在圖3中，分力S1已被朝向點(diǎn)O傳遞，假設(shè)它在那里施加它的作用力，如圖所示，分力S1的方向不是最佳的，假設(shè)它是直接地使球窩關(guān)節(jié)的下部受力，這容易使關(guān)節(jié)上部脫開而引起該位置的泄漏。然而，幸運(yùn)的是，在拉桿58和在噴嘴處的爐內(nèi)壓力(在圖3中，該壓力的方向和強(qiáng)度用T表示)作用下，分力S1的方向被改變了。由拉桿58的作用產(chǎn)生的力用Z表示。將分力Z變換到分力S1的起點(diǎn)并減去由壓力T產(chǎn)生的分量之后，則產(chǎn)生一個(gè)合力R1，它表示了施加在噴嘴26和風(fēng)口28之間關(guān)節(jié)上的力的大小和方向。該合力R1比分力S1具有更好的方向，它要達(dá)到這樣的程度以致使其相對(duì)于噴嘴軸線的傾角更小。另外，應(yīng)該注意到，拉桿58相對(duì)于噴嘴26軸線的傾角α越大，合力R1的方向相應(yīng)地越好。
拉桿58的力被大致地調(diào)整，以致能抑制風(fēng)口28上來自爐內(nèi)壓力的作用。該壓力的強(qiáng)度由矢量U表示。當(dāng)風(fēng)口28暴露部分的直徑是450mm時(shí)，對(duì)于4×105Pa的爐內(nèi)壓力來說，其力U為6360daN。所以，兩個(gè)拉桿58的每一個(gè)都要被調(diào)整以致能施加一個(gè)大約3000daN的力。將拉桿力Z和力U的作用與分力S1相結(jié)合，就得到一個(gè)合力R2，這就是風(fēng)口28作用在水冷鐵鑄件30上的力。
圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一實(shí)施例，它用于抑制圖3中所描述的力S的徑向分力S2，在第一實(shí)施例中，上凸緣40有兩個(gè)側(cè)翼62，64，當(dāng)從爐子的方向看時(shí)，它們?cè)谏炜s連接件48的兩側(cè)側(cè)向延伸，并且其變窄的下部在下凸緣50的兩個(gè)對(duì)應(yīng)的凹槽66、68中被引導(dǎo)。所以，側(cè)翼62，64在凹槽66，68中被導(dǎo)向就防止了凸緣50相對(duì)于凸緣40有任何大的徑向運(yùn)動(dòng)，而在同時(shí)，允許在兩個(gè)凸緣之間有相互的軸向位移，換句話說，允許在錐形管36和連接件34之間有一些伸縮。換句話說，對(duì)應(yīng)于S2的力的徑向分量通過側(cè)翼62，64被傳遞到環(huán)風(fēng)管上。
但是，應(yīng)該注意到，側(cè)翼62，64在對(duì)應(yīng)的凹槽66，68中的導(dǎo)向，拉桿52在凸緣50中的通路以及錐形管36伸入連接件34都應(yīng)該具有某種間隙，以致允許在錐形管36和連接件34之間有大約2°的軸向不同心度。正如將要參照?qǐng)D6詳細(xì)描述的，它允許合理的自由度，以允許風(fēng)管接頭進(jìn)行為補(bǔ)償不同的位移所要求的運(yùn)動(dòng)。
在圖5所示的第2實(shí)施例中，圖4所示的外部導(dǎo)向被錐形管36的內(nèi)部導(dǎo)向所代替。該導(dǎo)向由環(huán)70所完成。環(huán)70例如由碳化硅制造，它圍繞管36的下圓柱部分。如同前面的例子一樣，環(huán)70的布置應(yīng)使其繞管36有一定間隙，以致允許在管36和連接件34之間有大約2°的軸向不同心度，并能補(bǔ)償徑向力。
圖6示意地顯示了本發(fā)明的風(fēng)管接頭的可動(dòng)性，它處于熱態(tài)，在錐形管和下連接件之間有大約2°的軸向不同心度公差。數(shù)字更具體地顯示了爐壁運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的噴嘴和風(fēng)口之間的關(guān)節(jié)中心O，以使凸緣50中心Y相對(duì)于一個(gè)假想固定點(diǎn)X的運(yùn)動(dòng)，假設(shè)此時(shí)環(huán)風(fēng)管和管36保持固定。在圖示的例子中，O和Y之間的距離為2364mm，不同心度公差為2°，中心O在一個(gè)垂直平面中的最大偏移由一個(gè)四邊形72表示。在四邊形72中的任何運(yùn)動(dòng)采取點(diǎn)Y僅有軸向位移的形式，考慮到點(diǎn)O也可以軸向位移，換句話說，在圖6的平面中，可動(dòng)性四邊形72成為一個(gè)平行六邊形74，如圖6A所示。實(shí)際上，這個(gè)平行六邊形是一個(gè)邊長大約80mm的正六面體，它對(duì)應(yīng)于點(diǎn)Y的大約85mm的可動(dòng)性。
權(quán)利要求
1.一種用于將予熱空氣噴入豎爐的裝置，包括一組單獨(dú)的部件，它們各有外套(42)和內(nèi)耐火爐襯(44)，并包括一個(gè)由一個(gè)鵝頸管(24)相連的傾斜部分(22)，一個(gè)噴嘴(26)，一個(gè)風(fēng)口(28)和一個(gè)與爐壁相連的球窩關(guān)節(jié)，其中，所述傾斜部分(22)包括一個(gè)錐形管(36)，其上部通過凸緣連接到構(gòu)成環(huán)風(fēng)管(20)一部分的上連接件(32)上，其下部軸向插入與鵝頸管(24)為一體的下連接件(34)中，一個(gè)能保證錐形管(36)和下連接件(34)之間的密封的波紋伸縮連接件(48)，和能保證錐形管(36)和下連接件(34)之間機(jī)械連接的拉桿(52)，其特征在于下連接件(34)和錐形管(36)能在軸向相互運(yùn)動(dòng)，并具有限制其徑向可動(dòng)性的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述裝置能防止在錐形管(36)和下連接件(34)之間有大于2°的軸向不同心度。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述裝置包括兩個(gè)與上連接件(32)的凸緣(40)成一整體的側(cè)翼(62，64)，當(dāng)從爐子的方向看時(shí)，它們?cè)谏炜s連接件(48)的兩側(cè)側(cè)向延伸，并被下連接件的凸緣(30)上的對(duì)應(yīng)的凹槽(66，68)所引導(dǎo)。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述裝置包括一個(gè)內(nèi)導(dǎo)環(huán)(70)，它與下連接件(34)的上凸緣(50)成一整體，并圍繞錐形管(36)的下圓柱部分。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于通過一對(duì)具有可調(diào)彈簧的拉桿(58)，在噴嘴(26)和風(fēng)口(28)之間的球窩關(guān)節(jié)的平面保持密封，可調(diào)彈簧在爐壁和噴嘴(26)或鵝頸管(24)之間拉緊。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于拉桿(58)以這種方式布置，以致其軸線相對(duì)于噴嘴(26)的軸線朝其底部形成一銳角α。
全文摘要
用于將預(yù)熱空氣噴入豎爐的裝置，包括一個(gè)由一鵝頸管相連的傾斜部分，一個(gè)噴嘴，一個(gè)風(fēng)口，和一個(gè)與爐壁相連的球窩關(guān)節(jié)，其中，傾斜部分包括一個(gè)錐形管，其上部通過凸緣連接到形成環(huán)風(fēng)管一部分的上連接件上，其下部軸向插入與鵝頸管成一整體的下連接件中，一個(gè)波紋伸縮連接件和拉桿保證錐形管和下連接件之間的機(jī)械連接。下連接件和錐形管可在軸向相互運(yùn)動(dòng)，并具有限制其徑向可動(dòng)性的裝置。
文檔編號(hào)F16L59/18GK1056127SQ9110197
公開日1991年11月13日 申請(qǐng)日期1991年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1990年4月27日
發(fā)明者梅利埃特·皮埃爾, 本克·讓 申請(qǐng)人:保羅·伍爾恩公司