專(zhuān)利名稱(chēng)：固體處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體處理設(shè)備。具體地，本發(fā)明涉及用于固體處理設(shè)備的閉合組件，以 及固體處理閉合裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)于某些固體處理設(shè)備,例如Sasol-Lurgi (商標(biāo))或Sasol· FBDB (商標(biāo))的氣 化器，有必要間歇或連續(xù)地裝載和卸載顆粒材料，比如顆粒碳質(zhì)材料(例如煤)和灰燼。因 此，例如在增壓氣化器的情況下(比如固定床干燥底部氣化器)，顆粒碳質(zhì)原料被裝載到氣 化器內(nèi)，并在升高的溫度和壓力下被氣化，并且在氣化后，任何殘留的未氣化物質(zhì)都被作為 灰燼而從氣化器移除，并被傳送到增壓灰鎖。然后將灰鎖與氣化器封隔，對(duì)其減壓并移除灰 燼。為了確保增壓氣化器在灰鎖的減壓期間的連續(xù)操作，保持增壓氣化器和灰鎖之間的壓 力密封很重要。類(lèi)似的配置也可以用于其它增壓固體處理設(shè)備。
在現(xiàn)有技術(shù)中，使用閥門(mén)裝置或固體處理閉合裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)增壓氣化器和灰鎖之間 的壓力密封，所述閥門(mén)裝置或固體處理閉合裝置包括兩個(gè)主要的子裝置或組裝的組件，也 就是用于封閉固體流動(dòng)路徑的閉合組件(典型地為錐形閥閉合體或圓錐體)，和分離的閥 座組件，其限定用于該閉合組件的金屬閥座。當(dāng)閉合組件沿著閉合組件和閥座組件的公共 中心線在開(kāi)啟和關(guān)閉狀態(tài)之間被液壓驅(qū)動(dòng)(典型地在垂直平面中上下驅(qū)動(dòng))時(shí)，閥座組件 典型地保持靜止。除了在閥門(mén)裝置因存在差壓而處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)提供金屬對(duì)金屬的壓力密 封之外，閥門(mén)裝置也用于控制通過(guò)閥門(mén)裝置的材料流動(dòng)。
在現(xiàn)有技術(shù)中，閉合組件典型地包括圓盤(pán)狀鍛件形式的閉合主體，該閉合主體具 有比閥座孔更大直徑的錐形加蓋截面(cappedsection)，與連桿連接，該連桿用作與液壓驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)的連接。由于嚴(yán)酷的加工條件(操作壓力高達(dá)約100巴(克)并且操作溫度高達(dá) 6000C )以及流過(guò)閥門(mén)裝置的灰燼的磨損性，分離的碳化鎢環(huán)形式的密封元件被設(shè)置在閉 合主體的外部邊緣，所述環(huán)與閥座組件的類(lèi)似碳化鎢環(huán)相接，以產(chǎn)生金屬密封表面。當(dāng)閉合 組件從開(kāi)啟狀態(tài)啟動(dòng)至關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，由此分別通過(guò)閉合組件和閥座組件的碳化鎢環(huán)表面之 間的金屬與金屬的接觸來(lái)產(chǎn)生壓力密封。
使用現(xiàn)有技術(shù)的閥門(mén)裝置，由于氣體通過(guò)閥門(mén)裝置泄露而產(chǎn)生了不能保持壓力密 封的情況。在極端情況下，這會(huì)導(dǎo)致設(shè)備(例如氣化器)的關(guān)機(jī)，這明顯是不期望的，因?yàn)?其可能?chē)?yán)重影響生產(chǎn)水平和設(shè)備所產(chǎn)生的收入。因此現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)導(dǎo)致了低效操作，減 輕或緩解這種低效是有益的。
調(diào)查顯示，這種通過(guò)閥門(mén)裝置的泄露部分歸因于與閉合組件的設(shè)計(jì)相關(guān)、而不是 與閥座組件的設(shè)計(jì)相關(guān)的問(wèn)題。閉合組件的碳化鎢環(huán)的脆性斷裂是環(huán)內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力的結(jié)果， 而該應(yīng)力是由閉合主體和碳化鎢環(huán)的熱膨脹差異引起的。由于迥然不同的材料性能，所述 環(huán)以比閉合主體小的速率膨脹。由于受閥座組件的碳化鎢環(huán)的沖擊而引起閉合組件的碳化 鎢環(huán)的偏移，在許多情況下是由于閉合組件的碳化鎢環(huán)在閉合主體上的正確位置內(nèi)的較差 的保持力，在閉合組件的碳化鎢環(huán)中也產(chǎn)生了應(yīng)力。而且，最有可能的是，作為所述熱膨脹差異和在閉合主體上碳化鎢環(huán)的所述較差保持力的結(jié)果，經(jīng)常在閉合主體和碳化鎢環(huán)之間 產(chǎn)生泄露路徑。
發(fā)明人了解GB2137736、GB2109900和US4474358，所有這些都涉及到常用的水龍 頭和旋塞。發(fā)明人也知道US4006883，其涉及到蝶閥。這些閥門(mén)都用于流體運(yùn)轉(zhuǎn)(即液體或 氣體運(yùn)轉(zhuǎn))，并采用彈力密封，典型地為非金屬密封，以在流體流動(dòng)路徑上設(shè)置壓力緊密密 封。這些現(xiàn)有技術(shù)的閥門(mén)都不適于處理固體的流動(dòng)，并且這些參考文件都不針對(duì)于解決有 關(guān)金屬與金屬的密封表面的問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了用于固體處理設(shè)備的閉合組件，所述閉合組件包 括
閉合主體，其被配置為通過(guò)閉合主體沿著沖程軸的位移來(lái)關(guān)閉固體流動(dòng)路徑；和
可移動(dòng)的金屬密封元件，其附著在閉合主體上并且被配置為當(dāng)閉合主體關(guān)閉所 述固體流動(dòng)路徑時(shí)，密封地與環(huán)狀金屬閥座嚙合，該環(huán)狀金屬閥座徑向向外地與沖程軸間 隔，
閉合主體包括或者限定至少一個(gè)定位構(gòu)造，以嚙合和定位金屬密封元件，所述至 少一個(gè)定位構(gòu)造從沖程軸徑向向外地設(shè)置，并且比金屬密封元件的至少一部分從沖程軸更 加徑向向外地設(shè)置，使得金屬密封元件的至少一部分被設(shè)置在定位構(gòu)造和沖程軸之間，由 此在將金屬密封元件安裝至閉合主體的過(guò)程中，相對(duì)于閉合主體或相對(duì)于沖程軸正確地將 金屬密封元件定位。
在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“組件”旨在包括被裝配的組件，其包含多于一個(gè)的部件，比如 閉合組件至少包含閉合主體和密封元件。
典型地，閉合組件被配置為通過(guò)堵住流動(dòng)路徑而關(guān)閉具有圓形橫截面的流動(dòng)路徑。
有利地，比密封元件的一部分或多個(gè)部分從沖程軸更加徑向向外地設(shè)置的一個(gè)或 更多定位構(gòu)造的存在容許密封元件的正確定位，在室溫下，在閉合組件的裝配期間，典型地 為環(huán)形的所述密封元件與閉合主體同軸，所述閉合主體典型地在平面圖中為圓形。
典型地，不存在金屬密封元件的徑向向內(nèi)的定位構(gòu)造，使得因閉合主體的熱膨脹 而產(chǎn)生的、定位構(gòu)造的徑向向外的位移由于金屬密封元件的存在而被抑制。
如將會(huì)理解到的，使用所描述的定位構(gòu)造，當(dāng)金屬密封元件因?yàn)殄娜徊煌牟牧?性能而以比閉合主體更低的速率膨脹時(shí)，在閉合組件的操作溫度下，定位構(gòu)造從閉合主體 的中心向外的位移，即離開(kāi)沖程軸的向外的位移大于介于定位構(gòu)造和沖程軸之間的金屬密 封元件部分的向外的位移。因此，至少一個(gè)定位構(gòu)造在熱膨脹期間不與金屬密封元件接觸， 并且在熱膨脹期間不在金屬密封元件上產(chǎn)生應(yīng)力。因此抑制或阻止了由于膨脹差異而產(chǎn)生 的、應(yīng)力所引起的、金屬密封元件的脆性斷裂。
金屬密封元件可具有環(huán)繞沖程軸一周(circumnavigating)并與沖程軸隔開(kāi)的外 邊緣，同時(shí)所述至少一個(gè)定位構(gòu)造鄰近于所述外邊緣。
因此金屬密封元件可具有圓形的外邊緣，且至少一個(gè)定位構(gòu)造可采取由閉合主體 所限定的環(huán)形定位表面的形式，在室溫下，由閉合主體所限定的定位表面具有最低限度地大于金屬密封元件的環(huán)形定位表面的直徑。金屬密封元件的定位表面可以由金屬密封元件 的外部邊緣限定。
金屬密封元件可以是環(huán)形的，并且閉合主體可限定有環(huán)形凹槽，以容納環(huán)形金屬 jUJ封兀件。
相對(duì)于沖程軸以徑向方向所取的環(huán)形凹槽的寬度可以大于相對(duì)于沖程軸以徑向 方向所取的環(huán)形金屬密封元件的寬度，使得當(dāng)環(huán)形金屬密封元件定位于環(huán)形凹槽中時(shí)，金 屬密封元件緊靠環(huán)形凹槽的徑向外部邊緣，同時(shí)金屬密封元件與環(huán)形凹槽的徑向內(nèi)部邊緣 間隔開(kāi)。因此，優(yōu)選地，至少在室溫下，環(huán)形凹槽的徑向內(nèi)部邊緣不與金屬密封元件接觸，這 為閉合主體提供了在閉合組件操作溫度下的膨脹空間。
典型地，閉合主體，或者至少閉合主體與金屬密封元件接觸的部分是由石墨鑄鐵 或球磨鑄鐵形成的，并且典型地采取盤(pán)形鍛造體的形式，在平面圖中該盤(pán)形鍛造體具有比 閉合組件的閥座更大的直徑。這種金屬密封元件典型地由碳化鎢制造，并且如上文所示，典 型地采取環(huán)的形式。
閉合組件可包括介于閉合主體和金屬密封元件之間的密封。典型地，所述密封環(huán) 繞沖程軸一周(circumnavigate)或圍繞沖程軸延伸。密封優(yōu)選為環(huán)狀的，這提供了至少一 個(gè)環(huán)狀的密封表面。同樣典型地，密封與沖程軸間隔開(kāi)。
密封可以位于限定在閉合主體和金屬密封元件中的至少一個(gè)內(nèi)并位于閉合主體 和金屬密封元件之間的環(huán)形凹槽中。典型地，環(huán)形凹槽與沖程軸同軸。
密封可以采取具有一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口的中空金屬環(huán)的形式，使得所述環(huán)的內(nèi)部空間 對(duì)密封的直接環(huán)境是敞開(kāi)的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，密封采取金屬C環(huán)的形式。
如將會(huì)理解到的，在使用時(shí)，所述密封典型地將閉合組件的較高壓力面與閉合組 件的較低壓力面分開(kāi)。密封的所述一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口可以在閉合組件的較高壓力面上，使得 密封的內(nèi)部空間潛在地暴露于較高的壓力下。
有利地，所述密封提供了閉合主體表面和金屬密封元件表面之間的主動(dòng)密封。諸 如C環(huán)的中空密封憑借材料的記憶性和其內(nèi)部空間對(duì)環(huán)境敞開(kāi)的事實(shí)而具有保持其形狀 的能力，這容許中空密封隨著增加的壓力而膨脹。因此在密封和閉合主體之間、以及在密封 和金屬密封元件之間建立了穩(wěn)定的接觸。其結(jié)果是，例如在猛地關(guān)上閉合組件以關(guān)閉固體 流動(dòng)路徑時(shí)的沖擊下，可以容納閉合組件的部件、例如閉合主體和金屬密封元件的有限的 相對(duì)移動(dòng)。因此降低了當(dāng)閉合組件就位時(shí)對(duì)金屬密封元件的沖擊而產(chǎn)生的偏移在金屬密封 元件內(nèi)所產(chǎn)生的應(yīng)力。
金屬密封元件可以通過(guò)固定元件而被保持在抵靠著閉合主體的位置中，所述固定 元件倚靠金屬密封元件但并不穿過(guò)該金屬密封元件。
固定元件可以從金屬密封元件徑向向內(nèi)地附著至閉合主體，因此從其被附著至閉 合主體的位置開(kāi)始徑向向外地延伸越過(guò)閉合主體的一部分，以到達(dá)金屬密封元件。
優(yōu)選地，固定元件與閉合主體間隔開(kāi)，使得在固定元件和閉合主體之間沒(méi)有直接 接觸。典型地，比如螺栓的扣件被用于將固定元件附著至閉合主體，且固定元件是環(huán)形的并 與閉合主體間隔開(kāi)，其在此延伸或跨越閉合主體。
有利地，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，只有固定元件的徑向外邊緣部分與金屬密封 元件接觸，在固定元件被附著至閉合主體之處，固定元件和閉合主體之間沒(méi)有接觸。該結(jié)構(gòu)提供了彈簧效應(yīng)，其一方面限制了在大氣溫度下金屬密封元件和閉合主體之間的固定負(fù)載 的差別，另一方面限制了在閉合組件的升高的操作溫度下金屬密封元件和閉合主體之間的 固定負(fù)載的差別，因此，當(dāng)閉合組件被就位以關(guān)閉固體流動(dòng)路徑時(shí)，其抑制或防止了因金屬 密封元件的變形或屈曲而產(chǎn)生的應(yīng)力。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種固體處理閉合裝置，其包括
閉合組件，其可在關(guān)閉狀態(tài)和開(kāi)啟狀態(tài)之間移動(dòng)，以關(guān)閉或開(kāi)啟固體流動(dòng)路徑；和
閥座組件，其在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)提供用于閉合組件的金屬閥座，
其中所述閉合組件為如上文中所述的閉合組件。
典型地，碳化鎢環(huán)形成金屬閥座并限定閥座表面，在此處，閉合組件的碳化鎢環(huán)和 閥座組件的碳化鎢環(huán)相接觸，以關(guān)閉固體流動(dòng)路徑，并形成碳化鎢環(huán)的金屬與金屬的接觸 之間的密封。
典型地，固體處理閉合裝置包括與閉合組件相連接的驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器沿著固 體流動(dòng)路徑延伸并穿過(guò)閥座元件。
固體處理閉合裝置可形成用于氣化顆粒碳質(zhì)材料的增壓氣化器的部件，例如固定 床干燥底部氣化器的部件。具體地，固體處理閉合裝置可形成增壓氣化器的灰鎖閥門(mén)裝置 的部件。原則上，固體處理閉合裝置也可用作增壓氣化器的原料閉合裝置，或用于其它在升 高的溫度下處理固體材料的增壓設(shè)備或容器，例如燃燒設(shè)備、熱解設(shè)備、液化床氣化設(shè)備、 食品加工設(shè)備和用于農(nóng)業(yè)產(chǎn)品或選礦的大塊物質(zhì)處理設(shè)備中。


現(xiàn)在將參考所附示意圖通過(guò)實(shí)例的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中
圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中用于固體處理設(shè)備的固體處理閉合裝置的閉合組件的垂 直截面?zhèn)纫晥D2示出了根據(jù)本發(fā)明的用于固體處理設(shè)備的固體處理閉合裝置的閉合組件的 垂直截面?zhèn)纫?圖3示出了圖2中的閉合組件的仰視圖4示出了用于固體處理設(shè)備的固體處理閉合裝置在開(kāi)啟狀態(tài)下的垂直截面?zhèn)?視圖，其包括圖2的閉合組件；和
圖5示出了圖4中的固體處理閉合裝置在關(guān)閉狀態(tài)下的垂直截面?zhèn)纫晥D。
具體實(shí)施方式
參考附圖1，參考數(shù)字100 —般表示常見(jiàn)的或現(xiàn)有技術(shù)中用于固體處理設(shè)備的固 體處理閉合裝置的閉合組件或者子裝置。圖1所示的閉合組件100用作固定床干燥底部加 壓氣化器中的灰鎖閥門(mén)裝置的部件。
閉合組件100包括閉合主體12,其具有通過(guò)固定元件或夾持環(huán)16而附著至閉合主 體12的、可移動(dòng)附著的金屬密封元件14，通過(guò)圍繞閉合組件100的中心軸或沖程軸20同心 排列的多個(gè)螺栓18，所述固定元件或夾持環(huán)16被螺栓固定至閉合主體12。
在圖1所示的實(shí)施例中，閉合主體12包括運(yùn)載主體22和被焊接至運(yùn)載主體22的 圓錐形終端件24。一對(duì)吊耳26被設(shè)置在圓錐形終端件24上。在現(xiàn)有技術(shù)的用于固體處理設(shè)備的閉合組件的其它實(shí)施例中，圓錐形終端件24和運(yùn)載主體22例如作為鍛件主體而一 體成形。
閉合組件100用于關(guān)閉固體流動(dòng)路徑，所述固體流動(dòng)路徑的橫截面是圓形的，至 少在此處閉合組件關(guān)閉固體流動(dòng)路徑且閉合元件100因此在平面圖中也是圓形的。典型 地，運(yùn)載主體22由石墨鑄鐵或球墨鑄鐵構(gòu)成，且金屬密封元件14典型地為環(huán)形碳化鎢環(huán)。 同樣，固定元件16由能夠經(jīng)受較高操作溫度的金屬或合金構(gòu)成并且為環(huán)形。固定元件16 倚靠運(yùn)載主體22，在此螺栓18穿過(guò)固定元件16并且倚靠金屬密封元件14，以保持金屬密 封元件14就位。因此螺栓18不穿過(guò)金屬密封元件14。
運(yùn)載主體22采取從金屬密封元件14徑向向內(nèi)放置的環(huán)形表面28的形式來(lái)限定 定位構(gòu)造，其可被用于在組裝閉合組件100的過(guò)程中設(shè)置金屬密封元件14。環(huán)形表面28由 運(yùn)載主體22內(nèi)的梯級(jí)構(gòu)造限定。由環(huán)形表面28限定的定位構(gòu)造因此被定位在沖程軸20 和金屬密封元件14之間。
閉合組件100在使用時(shí)與閥座組件(未示出)配合，所述閥座組件提供用于閉合 組件100的環(huán)形金屬閥座。典型地，當(dāng)閉合組件100在垂直平面中沿著沖程軸20在開(kāi)啟和 閉合狀態(tài)之間被液壓驅(qū)動(dòng)時(shí)，閥座組件保持靜止。沖程軸20因此典型地為閉合組件100和 閥座組件限定公共中心軸，并因此為閥門(mén)裝置限定了公共中心軸，所述閥門(mén)裝置包含閉合 組件100和作為子裝置的閥座組件。閥座組件典型地包括與金屬密封元件14類(lèi)似的、分離 的碳化鎢環(huán)，且所述分離的碳化鎢環(huán)限定用于閉合組件100的金屬閥座。在使用時(shí)，這兩個(gè) 碳化鎢環(huán)限定密封表面。當(dāng)閉合組件100從開(kāi)啟狀態(tài)被驅(qū)動(dòng)至關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，由此分別由閉 合組件100和閥座組件的碳化鎢環(huán)的密封表面之間的金屬與金屬的接觸而產(chǎn)生壓力密封。
有利地，碳化鎢足夠硬以提供擴(kuò)展的抗磨損性(該磨損是由顆粒磨損性材料在碳 化鎢環(huán)表面上的流動(dòng)引起的)，從而提供對(duì)高速蒸汽流的抗侵蝕性，并穿透陷入碳化鎢環(huán)之 間的固體顆粒。
典型地，閉合組件100的直徑大于由閥座組件的碳化鎢環(huán)所限定的閥座孔的直徑。
圓錐形終端件24具有錐形形狀，當(dāng)閉合組件100處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)防止材料在閉合 組件100頂部聚集，并因此當(dāng)閉合組件100從開(kāi)啟狀態(tài)移動(dòng)到關(guān)閉狀態(tài)時(shí)防止材料進(jìn)入金 屬密封兀件14和金屬閥座之間。
連桿30通過(guò)卡圈32附著至運(yùn)載主體22。連桿30典型地為液壓驅(qū)動(dòng)的，由此在其 關(guān)閉狀態(tài)和其開(kāi)啟狀態(tài)之間移動(dòng)閉合組件100。
在閉合組件100的高溫和高壓的磨損性應(yīng)用中，比如作為固定床干燥底部氣化器 的灰鎖中的閥門(mén)配件的部件的應(yīng)用中，會(huì)產(chǎn)生金屬密封元件14和閥座組件的碳化鎢環(huán)之 間不能保持壓力密封的情況，這使得氣體通過(guò)閥門(mén)裝置而泄露。據(jù)認(rèn)為，這部分與現(xiàn)有技術(shù) 中閉合組件100的設(shè)計(jì)相關(guān)的問(wèn)題有關(guān)，其有時(shí)也導(dǎo)致在運(yùn)載主體22和金屬密封元件14 之間產(chǎn)生泄露路徑。因此在處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，閥門(mén)裝置不能夠總是保持氣化器和灰鎖之間 的壓力密封。
參考附圖2，參考數(shù)字10 —般表示根據(jù)本發(fā)明的用于固體處理設(shè)備的閉合組件。 閉合組件10的許多部件或特征類(lèi)似于閉合組件100的部件或特征，且因此，除非另外表明， 相同的參考數(shù)字用于表示相同或類(lèi)似的部件或特征。
從附圖2中直接顯而易見(jiàn)的是，閉合組件10和閉合組件100之間的明顯不同在于 閉合主體12，更具體地，閉合組件10的運(yùn)載主體22具有外圍環(huán)形凸緣34，其從沖程軸20徑 向向外地、并且比金屬密封元件14從沖程軸20更加徑向向外地限定環(huán)形定位表面36。因 此，金屬密封兀件14 一方面被定位或設(shè)置在凸緣34與環(huán)形定位表面36之間，另一方面被 定位或設(shè)置在凸緣34和沖程軸20之間。環(huán)形定位表面36用于在將金屬密封元件14安裝 至閉合主體12的過(guò)程中，相對(duì)于閉合主體12將金屬密封元件14定位，其如所理解的，通常 是在室溫下進(jìn)行的。
在如圖2所示的閉合組件10的實(shí)施例中，盡管閉合主體12的圓形或盤(pán)狀部分38 定位于金屬密封元件14和沖程軸20之間，部分38與金屬密封元件14間隔開(kāi)，因此容許部 分38徑向向外膨脹而金屬密封元件14不會(huì)干擾這一膨脹。因此，通過(guò)將金屬密封元件14 夾持到運(yùn)載主體22上，因熱膨脹而產(chǎn)生的部分38的徑向向外的位移不受抑制或阻止。部 分38的膨脹因此將不會(huì)在金屬密封元件14中引起應(yīng)力，并不會(huì)引起金屬密封元件14的脆 性斷裂，因此將會(huì)減小或消除這種現(xiàn)有技術(shù)中閉合組件100的常見(jiàn)問(wèn)題。
在閉合組件10的典型的操作溫度下，鑒于運(yùn)載主體22和碳化鎢密封元件14的鑄 鐵或球磨鑄鐵的迥然不同的性能，運(yùn)載主體22的熱膨脹典型地大于金屬密封元件14的熱 膨脹。如所理解的，運(yùn)載主體22因此以比金屬密封元件14更大的速率膨脹，且對(duì)于防止或 抑制因運(yùn)載主體22和金屬密封元件14的熱膨脹差異而產(chǎn)生的碳化鎢密封元件14的脆性 斷裂而言，采取環(huán)形定位表面36形式的定位構(gòu)造的徑向向外的設(shè)置是重要的。
環(huán)形金屬密封元件14的外部直徑只是最低限度地小于凸緣34的內(nèi)部直徑，即環(huán) 形定位表面36的直徑，使得在安裝閉合組件10期間，金屬密封元件14與凸緣34緊密配合。 因此容易使環(huán)形金屬密封元件14與運(yùn)載主體22正確地同軸設(shè)置，使得在室溫下安裝閉合 組件10期間，沖程軸20為運(yùn)載主體22和金屬密封元件14限定公共中心軸。
在運(yùn)載主體22的環(huán)形外圍凸緣34和盤(pán)狀部分38之間限定有環(huán)形凹槽40，金屬密 封元件14被容納在其中。然而如可從圖2清楚地看到，在相對(duì)于沖程軸20的徑向方向上 所取的凹槽40的寬度大于也在相對(duì)于沖程軸20的徑向方向上所取的環(huán)形金屬密封元件14 的寬度。因此在金屬密封元件14和部分38之間存在很大的空隙，這容許部分38徑向向外 膨脹，而金屬密封元件14緊靠凸緣34。
從凸緣34徑向向內(nèi)地且從部分38徑向向外地，在金屬密封元件14上方的平面 中，運(yùn)載主體22限定另一環(huán)形凹槽42。凹槽42的內(nèi)部直徑大于金屬密封元件14的內(nèi)部直 徑，而凹槽42的外部直徑小于金屬密封元件14的外部直徑。環(huán)形凹槽42因此被定位在介 于金屬密封元件14和運(yùn)載主體22之間的金屬密封元件14之上。
密封44定位在環(huán)形凹槽42中。密封44采取徑向向外開(kāi)口的金屬C環(huán)的形式。 密封44與運(yùn)載主體22和環(huán)形金屬密封元件14兩者接觸。因此，密封44的內(nèi)部空間在環(huán) 形凹槽42的徑向向外的邊緣或側(cè)面上對(duì)環(huán)形凹槽42敞開(kāi)。在使用時(shí)，例如，如果泄露路徑 形成在金屬密封元件14和運(yùn)載主體22之間，環(huán)形凹槽42的徑向向外的邊緣或側(cè)面能夠潛 在地暴露于閉合組件10的較高壓力面。典型地，在作為用于灰鎖的閥門(mén)配件的部件的應(yīng)用 中，閉合組件10的較高壓力面在閉合組件10之上，而閉合組件10的較低壓力面在閉合組 件10的下方，同時(shí)金屬密封元件14在閉合組件10的關(guān)閉狀態(tài)下使閉合組件10的較高壓 力面和較低壓力面分離，在此，在金屬密封元件14和閥座組件的金屬閥座之間存在金屬與金屬的接觸。
C環(huán)憑借材料記憶性和其內(nèi)部空間對(duì)環(huán)境(其潛在地為閉合組件10的較高壓力 面)敞開(kāi)的事實(shí)而具有保持其形狀的能力，其結(jié)果是容許C環(huán)隨著增大的壓力而膨脹，因此 一方面在密封44和運(yùn)載主體22之間，另一方面在密封44和金屬密封元件14之間建立穩(wěn) 定的接觸。
固定元件或夾持環(huán)16也是圓形的，但是為部分中空或盤(pán)狀的。固定元件16因此 類(lèi)似于具有環(huán)形側(cè)壁的平底碗，同時(shí)該碗的底部或基底的中心部分被移除。通過(guò)以圓形配 置、并與沖程軸20隔開(kāi)、且平行于沖程軸20的多個(gè)等角度間隔的螺栓18，固定元件16從環(huán) 形金屬密封元件14徑向向內(nèi)地附著至閉合主體12，并穿過(guò)部分38。固定元件16因此從環(huán) 形金屬密封元件14徑向向內(nèi)地附著至運(yùn)載主體22，并且從其通過(guò)螺栓18被附著至閉合主 體12之處，越過(guò)閉合主體12的一部分而徑向向外延伸，以到達(dá)金屬密封元件14。然而，在 所示的實(shí)施例中，如從附圖2中可以清楚看到的，固定元件16與運(yùn)載主體22間隔開(kāi)，并且 完全不與運(yùn)載主體22直接接觸。固定元件16不倚靠運(yùn)載主體22而是只倚靠環(huán)形金屬密 封元件14的事實(shí)提供了彈簧效應(yīng)，該彈簧效應(yīng)一方面限制了在大氣溫度下金屬密封元件 14和運(yùn)載主體22之間的固定負(fù)載的差別，另一方面限制了在對(duì)于閉合組件10而言升高的 操作溫度下金屬密封元件14和運(yùn)載主體22之間的固定負(fù)載的差別。這也有助于在閉合組 件10被就位以便在使用中關(guān)閉固體流動(dòng)路徑時(shí)，抑制或防止由于金屬密封元件14的變形 或屈曲而在金屬密封元件14中引起的應(yīng)力。
參考附圖4和5，參考數(shù)字200 —般表示根據(jù)本發(fā)明的閉合裝置，其包括閉合組件 10。如所例示的，閉合組件200具體地適合于用作增壓固定床干燥底部氣化器(未示出) 的灰鎖(未示出)中的閥門(mén)裝置。該灰鎖和氣化器是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的且不需要進(jìn)一 步說(shuō)明。
除了閉合組件10之外，閉合裝置200還包括閥座組件46，其包括環(huán)形密封元件 48。如前所述，環(huán)形密封元件48典型地為類(lèi)似于金屬密封元件14的碳化鎢環(huán)。
如附圖4所示，當(dāng)閉合組件10處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，固體流動(dòng)路徑50通過(guò)固體處理閉 合裝置200而存在。當(dāng)作為固定床干燥底部氣化器的灰鎖的部件使用時(shí)，處于如圖4所示的 開(kāi)啟狀態(tài)的閉合裝置200因此容許灰燼從增壓氣化器移動(dòng)到隨后同樣也被增壓的灰鎖中。 作為碳化鎢密封元件14和碳化鎢密封元件48之間的金屬與金屬接觸的結(jié)果，當(dāng)處于如圖 5所示的關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，閉合裝置200防止固體材料進(jìn)一步流動(dòng)進(jìn)入灰鎖中，并且還提供了閉 合裝置200上的壓力密封。然后可對(duì)灰鎖減壓并移除灰燼。
有利地，金屬密封元件14與在閉合組件10的部件的熱膨脹期間不干擾金屬密封 元件14的定位構(gòu)造的結(jié)合使用，防止或抑制了金屬密封元件14因應(yīng)力引起的脆性斷裂。在 安裝期間，在室溫下，定位凸緣34的位置容許金屬密封元件14適當(dāng)定位，與運(yùn)載主體22同 軸。由于定位凸緣34不管怎樣都在閉合主體12的外部直徑上，在閉合組件10的操作溫度 下，環(huán)形表面28的直徑比金屬密封元件14的直徑增加得多，但重要的是其不干擾金屬密封 元件14且不產(chǎn)生作用于金屬密封元件14上的相關(guān)的應(yīng)力。
通過(guò)使用密封44，具體地當(dāng)使用采用C環(huán)形式的密封44時(shí)，獲得了改進(jìn)的密封。 憑借材料的記憶性以及還由于其內(nèi)部空間對(duì)周?chē)h(huán)境敞開(kāi)的事實(shí)，C環(huán)具有保持其形狀的 能力，這容許C環(huán)隨著增加的壓力而膨脹。這兩種機(jī)制共同使得能夠在C環(huán)和運(yùn)載主體22之間以及在C環(huán)和環(huán)形金屬密封元件14之間產(chǎn)生穩(wěn)定接觸。例如，當(dāng)閉合組件10在液壓 驅(qū)動(dòng)下猛地關(guān)閉時(shí)，金屬密封元件14在沖擊下稍微偏移，這樣是有利的，因?yàn)槠淙菰S這些 元件的有限程度的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。由于受密封元件48的沖擊，金屬密封元件14產(chǎn)生偏移，在金 屬密封元件14中所產(chǎn)生的應(yīng)力因此降低了。
閉合組件10的固定元件16的整個(gè)表面不與運(yùn)載主體22接觸。反而，只有固定元 件16的邊或徑向向外的邊緣部分與環(huán)形金屬密封元件14接觸。因此，在固定元件14被螺 栓固定至運(yùn)載主體22的點(diǎn)處不與運(yùn)載主體22接觸。這提供了彈簧效應(yīng)，其限制了在大氣 下的和在升高的溫度下的固定負(fù)載的差別，且這防止了當(dāng)閉合組件10處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)因 金屬密封元件14的膨脹而引起應(yīng)力的現(xiàn)象。
與現(xiàn)有技術(shù)的閉合組件100相比，并入到閉合組件10中的修改以單獨(dú)或者結(jié)合的 方式提高了金屬密封元件14保持在運(yùn)載主體22上的性能，并減少或者甚至消除了在運(yùn)載 主體22和金屬密封元件14之間的泄露路徑的產(chǎn)生。這導(dǎo)致由于設(shè)備的更大的可用性而減 小了產(chǎn)量損失，且由于對(duì)金屬密封元件14和48的維修的減少而降低了操作成本，以及由于 意外運(yùn)行中斷而引起的溫度周期的數(shù)量減少而延長(zhǎng)了設(shè)備的使用期。有利地，同樣相對(duì)容 易的是修改現(xiàn)有的閉合組件，比如閉合組件100,以使其包括改進(jìn)的閉合組件10的特征。換 句話說(shuō)，通過(guò)相對(duì)較小的修改而獲得對(duì)現(xiàn)有的閉合組件的改裝，以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)。
必須理解，閉合組件10和閉合裝置200也可以應(yīng)用在下述內(nèi)容中，即應(yīng)用在碳質(zhì) 原料(例如煤)的選礦或提質(zhì)車(chē)間，而且潛在地也可以應(yīng)用在其它增壓設(shè)備或在升高的溫 度下處理固體材料的容器中，例如燃燒設(shè)備、熱解設(shè)備、流化床氣化設(shè)備、食品加工設(shè)備和 用于農(nóng)業(yè)產(chǎn)品或選礦的大塊物質(zhì)處理設(shè)備中。對(duì)于作為向高壓環(huán)境供給原料的閉合機(jī)構(gòu)的 使用，閉合裝置200典型地是倒置的，使得當(dāng)閉合組件10處于其沖程的上端時(shí)，閉合裝置 200處于關(guān)閉狀態(tài)。除了部件的簡(jiǎn)單倒置，其它幾何變化同樣也是需要的(例如圓錐形終端 件的形狀或結(jié)構(gòu)以及密封元件的設(shè)置)。然而，所需的這種變化對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯 而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種用于固體處理設(shè)備的閉合組件，所述閉合組件包括閉合主體，其被配置為通過(guò)所述閉合主體沿著沖程軸的位移來(lái)關(guān)閉固體流動(dòng)路徑；和可移動(dòng)的金屬密封元件，其附著在所述閉合主體上并且被配置為當(dāng)所述閉合主體關(guān)閉所述固體流動(dòng)路徑時(shí)，密封地與環(huán)形金屬閥座嚙合，所述環(huán)形金屬閥座與所述沖程軸徑向向外地間隔開(kāi)；所述閉合主體包括或者限定至少一個(gè)定位構(gòu)造，以嚙合和定位所述金屬密封元件，所述至少一個(gè)定位構(gòu)造從所述沖程軸徑向向外地設(shè)置，并且比所述金屬密封元件的至少一部分從所述沖程軸更加徑向向外地設(shè)置，使得所述金屬密封元件的至少一部分被設(shè)置在所述定位構(gòu)造和所述沖程軸之間，由此在將所述金屬密封元件安裝至所述閉合主體的過(guò)程中， 相對(duì)于所述閉合主體或相對(duì)于所述沖程軸，將所述金屬密封元件正確地定位。
2.如權(quán)利要求1所述的閉合組件，其特征在于，不存在所述金屬密封元件的徑向向內(nèi)的定位構(gòu)造，使得因所述閉合主體的熱膨脹而產(chǎn)生的所述定位構(gòu)造的徑向向外的位移由于所述金屬密封元件的存在而被抑制。
3.如權(quán)利要求1所述的閉合組件，其特征在于，所述金屬密封元件具有環(huán)繞所述沖程軸一周并與所述沖程軸間隔開(kāi)的外邊緣，同時(shí)所述至少一個(gè)定位構(gòu)造鄰近于所述外邊緣。
4.如權(quán)利要求3所述的閉合組件，其特征在于，所述金屬密封元件具有圓形的外邊緣， 且所述至少一個(gè)定位構(gòu)造采取由所述閉合主體所限定的環(huán)形定位表面的形式，在室溫下， 由所述閉合主體所限定的所述定位表面具有最低限度地大于所述金屬密封元件的環(huán)形定位表面的直徑。
5.如權(quán)利要求4所述的閉合組件，其特征在于，所述金屬密封元件的所述定位表面由所述密封元件的所述外邊緣限定。
6.如權(quán)利要求1所述的閉合組件，其特征在于，所述金屬密封元件是環(huán)形的，并且所述閉合主體限定有環(huán)形凹槽，以容納所述環(huán)形金屬密封元件，相對(duì)于所述沖程軸在徑向方向上所取的所述環(huán)形凹槽的寬度大于相對(duì)于所述沖程軸在徑向方向上所取的所述環(huán)形金屬密封元件的寬度，使得當(dāng)所述環(huán)形金屬密封元件位于所述環(huán)形凹槽中時(shí)，所述金屬密封元件緊靠所述環(huán)形凹槽的徑向外邊緣，同時(shí)所述金屬密封元件與所述環(huán)形凹槽的徑向內(nèi)邊緣間隔開(kāi)。
7.如權(quán)利要求1所述的閉合組件，其特征在于，其包括介于閉合主體和所述金屬密封元件之間的密封，所述密封環(huán)繞所述沖程軸一周或圍繞所述沖程軸延伸。
8.如權(quán)利要求7所述的閉合組件，其特征在于，所述密封位于限定在所述閉合主體和所述金屬密封元件中的至少一個(gè)內(nèi)的環(huán)形凹槽中，并位于所述閉合主體和所述金屬密封元件之間。
9.如權(quán)利要求7所述的閉合組件，其特征在于，所述密封采取具有一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口的中空金屬環(huán)的形式，使得所述環(huán)的內(nèi)部體積對(duì)所述密封的直接環(huán)境是敞開(kāi)的。
10.如權(quán)利要求1所述的閉合組件，其特征在于，所述金屬密封元件通過(guò)固定元件而被保持在抵靠所述閉合主體的位置中，所述固定元件倚靠所述密封元件但并不穿過(guò)所述金屬密封元件，所述固定元件從所述金屬密封元件徑向向內(nèi)地附著至所述閉合主體，因此從其被附著至所述閉合主體的位置徑向向外地延伸越過(guò)所述閉合主體的部分，以到達(dá)所述金屬密封元件。
11.如權(quán)利要求10所述的閉合組件，其特征在于，所述固定元件與所述閉合主體間隔開(kāi)，使得在所述固定元件和所述閉合主體之間不直接接觸。
12.—種固體處理閉合裝置，其包括閉合組件，其可在關(guān)閉狀態(tài)和開(kāi)啟狀態(tài)之間移動(dòng)，以關(guān)閉或開(kāi)啟固體流動(dòng)路徑；和閥座組件，其在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)提供用于所述閉合組件的金屬閥座，其中所述閉合組件為如權(quán)利要求1所述的閉合組件。
13.如權(quán)利要求12所述的固體處理閉合裝置，其特征在于，其形成用于氣化顆粒碳質(zhì)材料的增壓氣化器的部件。
14.如權(quán)利要求13所述的固體處理閉合裝置，其特征在于，其形成所述增壓氣化器的灰鎖閥門(mén)裝置的部件。
全文摘要
用于固體處理設(shè)備的閉合組件，其包括閉合主體和可移動(dòng)的金屬密封元件，所述閉合主體被配置為通過(guò)閉合主體沿沖程軸的位移關(guān)閉固體流動(dòng)路徑，所述金屬密封元件附著在閉合主體上。金屬密封元件被配置為當(dāng)閉合主體關(guān)閉固體流動(dòng)路徑時(shí)，密封地與環(huán)形金屬閥座嚙合，所述環(huán)形金屬閥座與沖程軸徑向向外地間隔開(kāi)。閉合主體包括或限定至少一個(gè)定位構(gòu)造，以嚙合和定位金屬密封元件。所述至少一個(gè)定位構(gòu)造從沖程軸徑向向外地、并且比金屬密封元件的至少一部分從沖程軸更加徑向向外地設(shè)置，使得金屬密封元件的至少一部分被設(shè)置在定位構(gòu)造和沖程軸之間，由此在將金屬密封元件安裝至閉合主體的過(guò)程中，相對(duì)于閉合主體或相對(duì)于沖程軸將金屬密封元件正確地定位。
文檔編號(hào)F16K1/36GK102996832SQ201210165679
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者保羅·斯密特·鮑曼, 丹尼爾·弗朗西斯 申請(qǐng)人:沙索技術(shù)有限公司