一种自关闭式弹子阀及一种高炉喷煤喷枪的制作方法

本实用新型属于钢铁设备领域，更具体地说，涉及一种自关闭式弹子阀及其在高炉喷煤喷枪中的应用。

背景技术：

高炉喷吹煤粉是从高炉风口向炉内直接喷吹磨细了的煤粉，以替代焦炭起提供热量和还原剂的作用，从而降低焦比，降低生铁成本，它是现代高炉冶炼中的一项重要技术。喷煤喷枪是煤粉喷吹系统的关键组件，煤粉通过输煤管道及流量调节控制阀经喷煤枪喷射到高炉炉膛中。从喷枪喷入直吹管内的煤粉是一个由冷煤粉突然喷入热风中的瞬间过程，此时煤粉的加热速率高达103～106k/s，煤粉的燃烧温度高达2000℃，接近爆炸火焰的升温速率和温度，这使得煤粉的预热、干燥、脱气、挥发等过程几乎同时交叉进行。由此可见，煤粉喷枪是在一个高温、冲刷磨损和腐蚀的恶劣环境中工作，再加上煤粉粒度、煤粉本身结构性质和所含杂质、气力输送等因素变化的影响，煤粉喷枪常以磨损、高温氧化、高温腐蚀和高温变形等几种损坏形式出现。现在常用的高炉喷煤枪，一般采用普通无缝管或普通不锈钢管，整体或分体焊接，枪杆特别是在高炉炉膛内工作的枪头部分存在耐磨性、耐热度、热稳定性不足、使用寿命短、更换频繁等缺陷，直接影响高炉生产的产量、成本和生铁品质。

目前一些得到应用的专利产品，已经部分解决了上述不足。如公开日为2015年9月16日的中国专利201520110168.8公开了一种高炉增压耐磨喷煤枪，它包括枪身、枪头，枪头由钢管及其内衬的金属陶瓷组成，枪头前端弯曲；枪身外周设置固定装置，固定装置包括喷枪卡子螺纹连接的喷枪卡子螺母、卡紧块，喷枪卡子和喷枪卡子螺母之间设置油浸石棉，卡紧块与喷枪螺母相对的端面之间安装有横截面为三角形的开口金属抱紧环，金属抱紧环的内环面与喷煤枪的喷煤长管相贴合，卡紧块及喷枪螺母朝向金属抱紧环的一端的内径小于金属抱紧环的最大直径，但是该设计未给出弹子阀的结构。

又如，公开日为2009年1月14日的中国专利CN200820077072.6公开了一种炼铁高炉喷煤喷枪，它包括枪杆、枪头，其特征是枪杆的一端连接弹子阀，另一端通过连接件连接枪头，枪杆、枪头为圆形筒，枪头的端部翘起，连接件上设置内螺纹，与连接件连接的枪头的一端设置与连接件上的内螺纹匹配的外螺纹，枪杆与连接件、弹子阀焊接。与现有的炼铁高炉喷煤喷枪相比，该实用新型价格较低，运行成本较低，但仍存在的问题是煤粉在弹子阀中容易滞留和堵塞，且煤粉流量大小不可调。

技术实现要素：

1、要解决的问题

针对现有喷煤枪使用寿命短、风口磨损大、操作复杂、更换频繁、员工劳动强度大的问题，本实用新型提供一种自关闭式弹子阀和一种价格低、运行成本低、更换操作简便、安全可靠的高炉喷煤喷枪。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种自关闭式弹子阀，包括阀体和金属球，所述的阀体的两端分别设有入口通道和出口通道，所述的阀体的中部设有向外突出的阀体空腔，用于容纳所述的金属球；所述的出口通道位于阀体内的端面为斜面，所述金属球的直径大于出口通道的直径，小于入口通道的直径，所述入口通道的入口端直径小于金属球直径。

更进一步地，阀体的两端部分别设有阀体法兰盘。

更进一步地，还包括弹子阀盖，所述的弹子阀盖的基体为阀盖法兰盘，阀盖法兰盘的一侧设有环状凸起，阀盖法兰盘和环状凸起的中心均设有通孔，所述环状凸起探入到所述入口通道内，阀盖法兰盘中心的通孔即为入口通道的入口端。

更进一步地，环状凸起中心的通孔与金属球之间采用球面密封结构。

一种高炉喷煤喷枪，包括喷管，还包括上述结构的弹子阀，所述的喷管的一端从入口通道经出口通道伸入到高炉中，将金属球推送至阀体空腔中。

更进一步地，还包括旋扣，旋扣与弹子阀盖之间密封连接，所述喷管的一端依次穿过旋扣和弹子阀盖，通过入口通道和出口通道伸入到高炉中，旋扣与喷管之间设有密封套。

更进一步地，所述旋扣与喷管之间通过定位螺栓固定。

更进一步地，所述阀盖法兰盘上与环状凸起相对的一侧设有环状空腔，所述旋扣的一端设有按照圆周均匀分布的扇形卡齿，所述旋扣通过扇形卡齿与环状空腔对位卡榫。

更进一步地，所述旋扣的端部与阀盖法兰盘中心的通孔之间采用球面结构密封。

更进一步地，所述的喷管的另一端与球阀连接，球阀通过双丝头与快换接头连接。

在实际操作中，喷枪使用之前，弹子阀固定于高炉外壁上，此时金属球在高炉内热空气的压力和其自身的重力下紧贴在弹子阀盖的喇叭口处，由于侧壁为圆弧状，金属球的球面与喇叭口的侧面紧密贴合，使炉内热空气不会泄露。

在喷枪使用时，喷管插入弹子阀的入口通道，在喷管的推动下，金属球沿着阀体内的倾斜面往空腔上部运动，使喷管能够穿过弹子阀进入到高炉内，继而可以进行喷煤操作。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的弹子阀的主体为带有空腔的铸造件，金属球可在其中自由运动，当喷枪退出时，金属球落下堵住通道，防止高炉内部热空气泄漏；当喷枪进入弹子阀时，金属球进入空腔，使喷管穿过弹子阀进入高炉执行喷煤操作，这种设计运行可靠，方便易用，当高炉内气压较小时，仍然能够保证高炉的气密性，而且不会导致煤粉在弹子阀内堆积，无需工人维护，减轻了员工的劳动强度，提高了劳动生产率；

(2)本实用新型采用了即用即开式弹子阀，极大的简化了操作方式，使操作简便安全可靠；

(3)本实用新型的弹子阀盖采用两面均为球面密封的设计，金属球与球面密封的侧面贴合密封，自密封效果好，在停止喷吹煤粉时钢球与通道压紧贴合，从而保证高炉内热空气不泄露，确保了高炉的密封性和炉内压力；旋扣与弹子阀盖之间也是球面密封设计，进一步增加了喷枪的密封性；

(4)本实用新型的弹子阀盖和旋扣利用扇形卡齿作为紧固装置，不仅安全有效，而且喷管的安装和拆卸都很方便；

(5)本实用新型采用了球阀，使流量的调节更加安全可靠，避免了滞留和堵塞，使煤粉流动更加流畅；采用了双丝头和快换接头，使喷枪易损件的更换更为方便；

(6)本实用新型结构简单，设计合理，易于制造。

附图说明

图1为本实用新型高炉喷煤喷枪的结构示意图；

图2为本实用新型的弹子阀和弹子阀盖的连接方式示意图；

图中：1-快换接头；2-双丝头；3-球阀；4-喷管；5-密封套；6-定位螺栓；7-旋扣；8-弹子阀；9-弹子阀盖；801-阀体；802-阀体法兰盘；803-入口通道；804-出口通道；805-阀体空腔；901-环状凸起；902-阀盖法兰盘；903-环状空腔；904-球面密封；905-球面密封；906-卡块；

图3为本实用新型的弹子阀示意图；

图中：a-主视图；b-侧视图；

图4为本实用新型的弹子阀盖示意图；

图中：c-主视图；d-侧视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

实施例

如图2、3、4所示的一种自关闭式弹子阀，包括阀体801、阀体法兰盘802、入口通道803、出口通道804、弹子阀盖9和金属球。如图3，阀体801的两端部分别设有阀体法兰盘802，阀体801的两端还分别设有入口通道803和出口通道804，阀体801的中部设有向外突出的阀体空腔805，用于容纳所述的金属球；出口通道804位于阀体801内的端面为斜面，金属球的直径大于出口通道804的直径，且小于入口通道803的直径，入口通道803的入口端直径小于金属球直径，在高炉上使用时，金属球位于入口通道803中用于封堵其入口端。

如图4，弹子阀盖9的基体为阀盖法兰盘902，阀盖法兰盘902的一侧设有环状凸起901，阀盖法兰盘902和环状凸起901的中心均设有通孔，如图2所示，环状凸起901的直径与入口通道803的直径相当，在使用时环状凸起901正好卡入到所述入口通道803内，阀盖法兰盘902中心的通孔即为入口通道803的入口端，金属球的直径大于该入口端的直径，环状凸起901中心的通孔与金属球之间采用球面密封结构，使金属球的球面能够与球面密封904的两侧壁同时贴合密封。

如图1所示的一种高炉喷煤喷枪，包括喷管4、旋扣7、弹子阀盖9和弹子阀8，弹子阀8采用前述结构，喷管4的一端依次穿过旋扣7、弹子阀盖9的中心通孔，从弹子阀8的入口通道803经出口通道804伸入到高炉中，此时金属球被推送至阀体空腔805中，喷管4为圆形筒状结构，旋扣7的一端为内径略大于喷管4外径的圆形筒，该端设有定位螺栓6，定位螺栓6沿旋扣7的径向设置，使旋扣7与喷管4的相对位置固定，旋扣7与喷管4的连接处设置有密封套5，旋扣7的另一端与弹子阀8中的弹子阀盖9连接，该端设有按照圆周均匀分布的扇形卡齿，旋扣7通过扇形卡齿与弹子阀盖9的环状空腔903对位卡榫，旋扣7的端部与阀盖法兰盘902中心的通孔之间采用球面结构密封(图中的905所示)，使旋扣7与弹子阀盖9的连接处严丝合缝，不会发生煤粉的泄漏。

喷管4的另一端还依次连接有球阀3、双丝头2和快换接头1，快换接头1连接煤粉输送设备，球阀3用以调节煤粉流量大小。

在本实施例中，旋扣7的扇形卡齿与环状空腔903的接触面为倾斜面，可使旋扣7在某一方向(顺向或反向)上逐渐拧紧，保证了旋扣7和弹子阀盖9连接的牢靠性。具体的讲，环状空腔903由卡块906与阀盖法兰盘902之间形成，卡块906对着阀盖法兰盘902的一面为倾斜面，因此使得卡块906与阀盖法兰盘902之间的空腔的截面为直角梯形形状，本实施例中的卡块906有三个，对称设置，每两个卡块906之间形成卡槽，旋扣7上的扇形卡齿形状与卡槽以及卡块的形状近似，在安装时，扇形卡齿对应放置到卡槽中，然后按照顺时针或逆时针的方向转动，使扇形卡齿进入到卡块906与阀盖法兰盘902之间的空腔中卡紧。旋扣7的端面与阀盖法兰盘902上的中心通孔的端面进行球面密封。

旋扣7与喷管4的连接处的密封套5为耐高温的弹性材料，在本实施例中，密封套5为耐高温的橡胶材料，保证了旋扣7与喷管4之间连接的紧密性。

在本实施例中，弹子阀8固定于高炉外壁上，所述弹子阀8的出口通道804的内径与喷管4的外径相同，防止喷枪在喷吹时高炉内的热空气通过弹子阀与喷管间的缝隙发生泄漏。

在实际操作中，喷枪使用之前，弹子阀固定于高炉外壁上，弹子阀的阀体空腔805朝上放置，此时金属球在高炉内热空气的压力和其自身的重力下进入在弹子阀的入口通道，堵住弹子阀盖的中心通孔(即入口端)，由于入口端的侧壁为圆弧状，金属球的球面与入口端的侧面紧密贴合，从而保证高炉内热空气不泄露，确保了高炉的密封性和炉内压力。

在喷枪使用时，喷管4的一端依次穿过旋扣7、弹子阀盖9的中心通孔，从弹子阀8的入口通道803经出口通道804伸入到高炉中，在喷管的推动下，金属球沿着阀体内的倾斜面往空腔上部运动，进入到阀体空腔中，使喷管能够穿过弹子阀进入到高炉内，继而可以进行喷煤操作。