[发明专利]氮气密封结构改进型高炉布料器

说明书

本发明涉及一种氮气密封结构改进型高炉布料器，属于高炉领域。该氮气密封结构在整体结构上分为两个功能区域，其中靠高炉的下侧位置设置迷宫结构既可起到防尘、降尘作用，还能增加炉内煤气压力阻损，为上部浮动环密封提供有利条件；而在靠布料器的上侧位置设置相配合的浮动环，它们能在运行过程中通过自适应始终保持接触，通过相互磨合还能够达到更加紧密的结合，而且这样的结构不需要高精度的制造成本；通过保持上部压力高于高炉压力，即可保证浮动环具有一定密封压紧力，以达到更好的密封效果。

技术领域

本发明属于高炉领域，具体涉及一种氮气密封结构改进型高炉布料器。

背景技术

高炉采用无料钟炉顶布料器已经有近50年历史，并已经发展出多种传动结构形式，例如最为传统的卢森堡PW公司的布料器在国内常称为“水冷齿轮箱”或“气密箱”，另外国内中冶赛迪、中冶东方、秦冶、中冶南方均具有各自特色的布料器。这些布料器共同的特点是都存在旋转筒结构，在旋转筒与布料器固定部分的密封均采用氮气密封，其水冷结构有开式和闭式两种形式，闭式水冷又称为“密闭水循环系统”或“加压水冷系统”。无论采用哪种水循环系统，其相应的氮封结构常用的方法均是在旋转筒与布料器壳体结合部位留有一定间隙，通过在布料器壳体内通入高于高炉内腔的氮气进行所谓的“氮封”，由于高炉内腔是一个高温、高压的粉尘环境，而且炉内经常发生压力不稳定现象，粉尘和煤气很容易通过间隙侵入布料器内腔。

中国文献《高炉无钟炉顶水冷布料溜槽传动齿轮箱研究》(东北大学硕士论文)1.3.4.2对传统的气封结构进行了很好地总结描述，这样的结构在旋转筒与固定壳体结合部位只能采用具有较大缝隙的迷宫结构，若缩小缝隙则必须对相互接触面有高精度的加工，并且运行期间也会因热变形而产生卡阻，但较大的缝隙带来的就是高炉内腔与布料器内腔是宏观联通的，很容易互相窜气，为了保护布料器内腔的零部件不受高炉内腔高温煤气侵蚀，必须提供大量的氮气充入布料器内腔，如其在1.3.4.3中指出，这种气封结构耗气量常常是几千立方米每小时。该文中也指出了一种改进气封方式：在旋转筒和固定壳体结合部位放入石墨块并在上方设置了压环，如其在图2.3所示，石墨块是随旋转筒和压板一同转动的，而石墨块又是通过平面与固定结合面贴合的，这样对相关配合面尺寸加工要求较高，而随着磨损消耗，缝隙会逐渐增大；石墨块下方直接对着高炉煤气和粉尘，一旦有压力波动造成布料器内腔压力失稳，高炉煤气很容易冲破缝隙并带着粉尘对石墨块进行冲刷磨耗，这样的结构在初期使用效果较好，但长期使用效果可能会逐渐变差。

中国专利201120161414.4和中国专利201220013144.7均是在旋转筒与固定壳体结合部位采用一种窄缝迷宫形式增加高炉煤气阻损，但理论上仍然存在泄漏风险。中国专利200820077191.1采用类似上述《高炉无钟炉顶水冷布料溜槽传动齿轮箱研究》的耐磨密封圈结构(类似浮动环)、并加入弹性元件使耐磨密封圈始终与相对的结合面接触，克服了《高炉无钟炉顶水冷布料溜槽传动齿轮箱研究》中浮动环结构的缺陷，但是弹性元件属于易损件，一旦损坏整个布料器需要拆开更换弹性元件，维护较困难。中国专利201580027776.5中描述的第一环形部分和第二环形部分相互接触，理论上也是能够提高密封效果的，由于第一环形部分和第二环形部分分别是与固定壳体和旋转部分固定连接的，其类似于传统方式对缝隙的缩小版本(并推向极限为接触状态)，如前述指出，这样的结构对加工精度要求是非常高的，而且运行中的高温变形是难以避免的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种氮气密封结构改进型高炉布料器，该氮气密封结构在降低制造难度的基础上，在运行中能浮动实现自适应密封，不仅延长了其使用寿命，还能降低布料器氮气消耗的效果。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：