一种弯曲补偿器以及具有该弯曲补偿器的热风管道的制作方法

本实用新型涉及高炉热风炉热风管道技术领域，更具体的说，涉及一种弯曲补偿器以及具有该弯曲补偿器的热风管道。

背景技术：

高炉炼铁是钢铁生产中的重要环节，也是应用最广泛的炼铁工艺，高炉生产过程中从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)，从炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中将矿石中的铁氧化物还原得到铁水。高炉冶炼需要温度足够高的热风，在高炉冶炼过程中热风炉把鼓风加热到要求的温度并鼓入高炉内部，可以显著提高高炉的效益和效率。热风炉在将1100-1250℃的高温热风鼓入高炉的过程中需要专门的热风管道进行输送，且一个高炉一般配备3-4个热风炉组，多个热风炉在为高炉供风的过程中就构成了复杂的高温、高压热风管道系统。

热风总管一端与热风炉组多个热风支管垂直水平连接，另一端与热风围管水平连接，特别是顶燃式热风炉热风出口位置较高，导致热风支管位置比热风围管高5-8米，使得热风总管与热风围管不在同一水平面上，整个热风管系的热膨胀补偿和限位装置设置比较复杂。热风管道中的热风压力一般为0.30-0.45Mpa，并在盲板或弯头处会产生巨大的盲板力，热风管道和热风炉在受热的过程中也会膨胀，盲板力和内热膨胀位移作用于热风管道。为了消除上述影响，既要设置耐轴向拉伸补偿器来消除热风炉、热风支管和热风总管等热膨胀位移，同时还要设置限位装置来克服和限制送风过程中热风管道盲端力产生的位移。现有的热风管道系统难以有效的消除热风炉工作过程中的膨胀位移与盲端力产生的位移，极易造成热风管道三种损坏：1)热风炉热风出口耐材损坏，2)热风支管与热风总管衔接的三叉管上部耐材损坏，3)热风总管衔接的竖管耐材损坏，并最终导致风管道上述部位管壳发红、裂开，严重影响高炉安全生产。由于热风主管的位置较高、不易维护，在高风温的工况下，热风管道的稳定性己经成为一个重要的技术课题。为了消除上述问题，往往需要在上述管道上安装补偿器以补偿热风管道的膨胀位移。

经检索，已经有相关的技术方案公开。例如发明创造的名称为：分瓣式波纹管补偿器(专利号：ZL2010207013071，申请日：2010-12-31)，其包括波纹管、连接在波纹管两端的端接管、设置在流体最先通过的端接管的内表面上的垫圈板以及设置在端接管和波纹管内部并与垫圈板的一端接触的导流管，其中，所述波纹管、端接管、垫圈板和导流管均由数量相等且在分瓣式波纹补偿器的横截面中均匀地分布的至少两个单瓣组成，流体流向与所述横截面垂直。此外，双向导流复试补偿器(专利申请号：2016101126073，申请日：2016-02-29)，其包括端接管、波纹管、左导流管、右导流管、中间接管，中间接管与两端端接管之间通过波纹管连接，构成复式波纹管补偿器结构；波纹管内设有轴向覆盖波纹管的左导流管和右导流管；上述的技术方案虽然都对补偿器进行了技术上的改进，但是上述的补偿器往往仅仅能实现拉伸或者压缩功能，其补充功能有限，难以有效的补偿热风管道的不同形式的膨胀位移；此问题继续改进。

技术实现要素：

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有技术中热风管道补偿器难以有效的补偿热风管道的不同形式的膨胀位移的问题，提供一种弯曲补偿器以及具有该弯曲补偿器的热风管道；提供的一种弯曲补偿器实现了对热风管道的弯曲补偿；提供的一种安装有弯曲补偿器的热风管道有效地克服了盲板力和内热膨胀位移对热风管道系统的破坏作用，从而提高了使用寿命。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种弯曲补偿器，包括外管、定位板I、定位板Ⅱ、伸缩杆、导流管Ⅰ和导流管Ⅱ；所述的导流管Ⅰ和导流管Ⅱ设置在外管内，该外管上固定设置有定位板I和定位板Ⅱ，定位板I和定位板Ⅱ之间的外管上设置有波纹管，所述的定位板I和定位板Ⅱ之间通过伸缩杆相连接；伸缩杆的两端通过定位螺母分别与定位板I、定位板Ⅱ固定。

优选地，所述的定位板I和定位板Ⅱ的两端分别设置有凹球面垫圈，定位螺母与凹球面垫圈之间设置有凸球面垫圈。

优选地，所述的导流管Ⅰ远离导流管Ⅱ的一端端部设置有滑动挡圈，该滑动挡圈与外管内壁滑动配合，所述的导流管Ⅱ远离导流管Ⅰ的一端端部设置有固定挡圈，固定挡圈与外管内壁相固连。

优选地，所述的定位螺母设置为2个。

本实用新型的一种安装有弯曲补偿器的热风管道，包括转向接头、竖直支管、水平支管和支管定位座，所述的竖直支管、水平支管固定于支管定位座上，所述的竖直支管顶部通过转向接头与热风炉相连，该竖直支管底部与水平支管相连，所述的水平支管上设置有上述的弯曲补偿器。

优选地，所述的弯曲补偿器安装于水平支管与竖直支管的连接处。

优选地，所述的水平支管上设置有热风阀。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种弯曲补偿器，定位螺母与定位板之间依次设置有凹球面垫圈和凸球面垫圈，凸球面垫圈与凹球面垫圈相配合，且凸形球面的球面半径小于凹形球面的球面半径，凸形球面与凹形球面相配合，使得弯曲补偿器在受到挤压力时发生弯曲，从而消除管道的膨胀位移，从而防止热风管道损坏；

(2)本实用新型的一种安装有弯曲补偿器的热风管道，将弯曲补偿器设置于热风管道的连接处时，当竖直支管顶部发生远离热风炉的微量偏移时，上部的伸缩杆受力压缩，下部的伸缩杆受力拉伸，凸球面垫圈与凹球面垫圈的上沿受到压缩力的作用逐渐靠近，直至凸球面垫圈与凹球面垫圈相贴合；凸球面垫圈与凹球面垫圈的下沿受拉伸力的作用逐渐远离，使得弯曲补偿器发生微量的弧形弯曲，并配合着竖直支管发生微量偏移，补偿竖直支管发生微量偏移，有效地防止转向接头受热膨胀变形而造成的损坏。

附图说明

图1为本实用新型的弯曲补偿器的结构示意图；

图2为本实用新型的水平支管单元与竖直支管单元的连接示意图。

附图中的标号说明：

110、热风炉；121、转向接头；122、竖直支管；131、水平支管；132、热风阀；140、支管定位座；

210、弯曲补偿器；

310、定位螺母；

411、定位板I；412、定位板Ⅱ；421、凹球面垫圈；422、凸球面垫圈；430、伸缩杆；441、导流管Ⅰ；442、导流管Ⅱ；

510、波纹管；521、滑动挡圈；522、固定挡圈。

具体实施方式

下文对本实用新型的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本实用新型可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本实用新型，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下对本实用新型作各种改变。因此，下文对本实用新型的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本实用新型的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本实用新型的特点和特征的描述，以提出执行本实用新型的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本实用新型。从而，本实用新型的范围仅由所附权利要求来限定。

下文对本实用新型的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本实用新型的元件和特征由附图标记标识。

实施例1

如图1-2所示，本实用新型的一种安装有弯曲补偿器的热风管道，包括转向接头121、竖直支管122、水平支管131和支管定位座140，所述的竖直支管122、水平支管131固定于支管定位座140上，所述的竖直支管122顶部通过转向接头121与热风炉110相连，该竖直支管122底部与水平支管131相连，所述的水平支管131上设置有弯曲补偿器210，该弯曲补偿器210安装于水平支管131与竖直支管122的连接处，即弯曲补偿器210安装于水平支管131的末端与竖直支管122连接的部位；且水平支管131上设置有热风阀132，热风阀132用于控制热风管道的开启或关闭。

本实施例的一种弯曲补偿器包括外管、定位板I 411、定位板Ⅱ 412、伸缩杆430、导流管Ⅰ 441和导流管Ⅱ 442；所述的外管内设置有导流管Ⅰ 441和导流管Ⅱ 442，该外管上固定设置有定位板I 411和定位板Ⅱ 412，所述的定位板I 411和定位板Ⅱ 412对应设置，定位板I 411和定位板Ⅱ 412之间的外管上设置有波纹管510，该波纹管510设置为2个，且两个波纹管510关于对称轴I 211对称设置，由于波纹管510关于中心对称设置使得弯曲补偿器210在发生弯曲的过程中时，弯曲状态也关于对称轴I 211呈轴对称状态。

本实施例的定位板I 411和定位板Ⅱ 412之间通过伸缩杆430相连接，其中伸缩杆430具有伸缩功能；伸缩杆430的两端通过定位螺母310固定在定位板I411和定位板Ⅱ412上。定位板I 411和定位板Ⅱ 412的两端分别设置有凹球面垫圈421，定位螺母310与凹球面垫圈421之间设置有凸球面垫圈422；所述的凹球面垫圈421球面半径大于凸球面垫圈422的球面半径。定位板I 411的远离波纹管510的一侧设置有定位螺母310，该定位螺母310设置为2个，定位螺母310与定位板I 411之间依次设置有凹球面垫圈421和凸球面垫圈422，所述的凸球面垫圈422与凹球面垫圈421相配合；其中凹球面垫圈421是一侧设置有凹形球面的垫圈，其一侧为凹面侧，该凹面侧上设置有凹形球面；所述的凹球面垫圈421与凹面侧相背离的一侧为平面侧，凹球面垫圈421的平面侧与定位板I 411相贴合；上述凸球面垫圈422与凹面侧相配合的一侧为凸球面垫圈422的凸面侧，凸面侧上设置有凸形球面，且凸形球面的球面半径小于凹形球面的球面半径，凸形球面与凹形球面相配合，使得弯曲补偿器210在受到挤压力时发生弯曲，从而消除管道的膨胀位移；所述的凸球面垫圈422靠近定位螺母310的一侧为平面侧，凸球面垫圈422的平面侧与定位螺母310相贴合，平面侧设置为平面与定位螺母310相贴合，有利于防止定位螺母310发生松动，从而使得定位螺母310的限位更牢固。

上述的导流管Ⅰ 441和导流管Ⅱ 442对称设置，且导流管Ⅰ 441和导流管Ⅱ 442之间设置有间隙，有利于导流管Ⅰ 441和导流管Ⅱ 442发生弯曲。导流管Ⅰ 441远离导流管Ⅱ 442的一端端部设置有滑动挡圈521，滑动挡圈521设置于固定靠近热风炉110的一侧，即滑动挡圈521设置于热风炉110供风的一侧，该滑动挡圈521与外管内壁滑动配合，所述的导流管Ⅱ 442远离导流管Ⅰ 441的一端端部设置有固定挡圈522，固定挡圈522与外管内壁相固连。在定位板I 411受到挤压力挤压时，当导流管Ⅰ 441和导流管Ⅱ 442受挤压力向上弯曲时(其中向上的位置关系为图1中的位置关系)，此时上部的伸缩杆430受力拉伸，下部的伸缩杆430受力压缩，凸球面垫圈422与凹球面垫圈421的下沿受到压缩力的作用逐渐靠近，直至凸球面垫圈422与凹球面垫圈421相贴合；凸球面垫圈422与凹球面垫圈421的上沿受拉伸力的作用逐渐远离，从而使得弯曲补偿器210发生弧形弯曲，凸球面垫圈422与凹球面垫圈421的相互配合有利于弯曲补偿器210发生弯曲，并消除管道的膨胀位移。

此外，顶燃式热风炉110在受热后易发生受热膨胀而“长高”，此时就易造成热风炉110与竖直支管122的连接处发生相对位移，相对位移使得竖直支管122与水平支管131的连接的转向接头121处产生较大的应力而损；现有的技术人员，为了消除管道内的膨胀位移，通常是将各种补偿器设置于管道的中部。经检索，已有相关的技术人员关注了该技术问题，并申请了专利：一种顶燃式热风炉的带混风管的垂直式热风支管结构(专利号：ZL201520538216.3，授权公告日：2015-12-30，专利权人：王长春)，其在在热风支管垂直段安装有轴向补偿器，从而在一定程度上消除了热风炉110膨胀“长高”对竖直支管122使用寿命的影响。但是，进一步的研究发现，该技术虽然在一定程度上提高了使用寿命，但是仍然易造成竖直支管122损坏，该技术难题一直困扰着技术人员，技术人员百思不得其解。

通过长时间的研究发现，竖直支管122的上部通过转向接头121与热风炉110相连，在通热风的过程中转向接头121同样会发生受热膨胀，由于转向接头121为弯曲状态，其受热膨胀时的延长位移比较复杂，不仅会产生沿着竖直方向变形，而且会产生沿着水平方向的变形，而竖直支管122底部固定于支管定位座140上，这就造成竖直支管122顶部与热风炉110的距离和底部与热风炉110的距离产生不同，使得竖直支管122相对于竖直方向产生一定的角度偏移，即竖直支管122顶部发生远离热风炉110的微量偏移；此外，竖直支管122底端的端部在受热的过程中，同样会发生受热膨胀而产生微量的位移；上述的各种热变形的变形方向相互交错，虽然热变形的相对位移很小，但是足以在竖直支管122和水平支管131连接处产生应力而造成热风管道损坏；上述的专利申请(一种顶燃式热风炉的带混风管的垂直式热风支管结构，ZL201520538216.3)虽然在一定程度上消除了竖直上的相对位移，却难以有效的消除该问题。

因此本实用新型创造性的提出在水平支管131靠近竖直支管122的连接端端部设置弯曲补偿器210，当竖直支管122顶部发生远离热风炉110的微量偏移时，(如图1所示)上部的伸缩杆430受力压缩，下部的伸缩杆430受力拉伸，凸球面垫圈422与凹球面垫圈421的上沿受到压缩力的作用逐渐靠近，直至凸球面垫圈422与凹球面垫圈421相贴合；凸球面垫圈422与凹球面垫圈421的下沿受拉伸力的作用逐渐远离，使得弯曲补偿器210发生微量的弧形弯曲，并配合着竖直支管122发生微量偏移，从而补偿竖直支管122发生微量偏移，有效地防止转向接头121受热膨胀变形而造成的损坏。此外，弯曲补偿器210向上偏移有利于消除竖直支管122底部与支管定位座140处的膨胀位移，从而有效的消除该连接处的膨胀损坏。

更具体地，尽管在此已经描述了本实用新型的示例性实施例，但是本实用新型并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、(例如各个实施例之间的)组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。例如，在本实用新型中，术语“优选地”不是排他性的，这里它的意思是“优选地，但是并不限于”。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本实用新型的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。