HJ新型翻板阀应对漏风问题的探讨
水泥 汇金智能装备 2022-10-29
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摘要：本文通过对常规翻板阀结构和现场实际使用情况的归纳总结，以HJ新型翻板阀为例，从产品生产、设计角度探讨了翻板阀在使用过程中的常见漏风问题及解决方案。结果表明，翻板阀常见漏风问题主要包含阀壳体漏风、转动部位漏风、阀体内部阀板闭合漏风。其根本原因是阀体各配合位置的密封结构、密封方式不合理，造成阀体工作过程中因偶然正压导致风、料泄露。
关键词：漏风漏料；夹紧力；三层密封；阀板开合灵敏；定期维护
0 引言
翻板阀在预热器体系中的作用是实现物料分离、防止气流短路，所以其在窑尾系统的节能降耗方面占据至关重要的地位。由于翻板阀的工作环境相对复杂，常出现各种原因的漏风漏料现象，造成翻板阀在使用过程中的稳定性普遍较差，因此结构设计及生产工艺需要不断地改进和完善。在使用过程中，造成阀板漏风漏料的因素比较复杂，结合现场实际经验，常见有以下三种情况。
1 阀壳体跑灰漏料
翻板阀为了便于使用过程中在线观察内部状况、清理内部结皮，常在壳体上设置观察孔、清堵门，为了便于停窑时期对内部阀板、阀轴的维修更换，还设置有检修门。观察孔、清堵门、检修门是从外部维护、使用翻板阀必不可少的结构，同时也是翻板阀跑灰漏料问题最常发生、最为严重的地方。
目前市场上翻板阀为解决阀体漏料，大多采用在各孔门接触面上压装盘根起到压紧密封的作用。观察孔、清堵门由于使用过程中需要频繁的开合，盘根很难完好的贴合在接触面上，而且频繁地更换盘根不仅麻烦且存在一定的危险因素。检修门由于接触面积较大，金属受热变形常导致接触面间夹紧受力不均，部分区域漏风。
针对上述问题，HJ新型翻板阀在接触面上设计特有密封机构，该结构由盘根压条、盘根槽、密封盘根组成（见图1、图2）。盘根压条上设计梯形凸起，即便于接触面闭合定位，同时接触面闭合后梯形凸起还能挤压盘根，将盘根完全填充进盘根槽与盘根压条间的空腔内部，形成迷宫结构，进而解决密封面间因夹紧力不够导致的跑风漏料。盘根槽与密封盘根之间采用过盈配合，盘根在外力作用下压入盘根槽，解决了密封面频繁开合过程中盘根掉落问题。
图（1）HJ新型翻板阀密封实物图
图（2）HJ新型翻板阀密封结构示意图
2转动部位漏风
阀轴转动部位漏风是翻板阀使用过程中最难彻底解决的漏风问题，转动部位漏风，轻则影响现场环境造成系统能耗增加，重则影响设备转动灵活性，造成设备卡死，甚至停机。目前翻板阀大多采用盘根填料密封，其原理是通过对密封填料施加一定的径向力从而填堵翻板阀壳体与活动阀板轴之间的间隙，该密封方式必然会导致转动轴的密封性与灵活性相互矛盾。填料所受径向力越大，轴端密封效果越好，但轴的灵活性越差，径向力过小，轴转动灵活，但密封效果又不理想。
针对上述问题，HJ新型翻板阀设计思路是将密封和转动两个相互矛盾问题拆开后分别处理。由内而外设置迷宫、填料、油封三层密封结构（见图3）。其中迷宫、油封结构不直接与转动轴接触，迷宫结构内部设置引流环，可提前大幅度卸去冲击到填料上面的瞬时正压，由于接触填料的瞬时正压变低，填料密封的效果更加显著。设置在最外端的油封既可以减少外部粉尘进入填料，也可以再次降低漏料机率。
图（3）HJ新型翻板阀密封结构
3阀体内部闭合漏风
正如前文所提到的，翻板阀在预热器体系中的主要作用是实现物料分离、防止气流短路。翻板阀工艺效果的好坏取决于工作时阀体上部物料下落阀板开启过程中下部窜流到上部的烟气流量，烟气流量越小，系统热损耗越低，从而起到节能降耗的效果。这就要求翻板阀阀板与上部料管间有良好的密闭性，阀板受物料冲击时要反应灵敏。
HJ新型翻板阀在阀板上部设置密封环，密封环与阀板配合面使用磨床加工，保证阀板密闭时各部位接触面光滑、无间隙（见图4）。阀体转动部件结构设计借鉴有限元仿真分析，计算解析运动副最佳受力点，使物料下落的冲击力、下级换热管道气流向上的推力，以及配重锤的重力三个平衡力相互作用后，阀板受到物料冲击后开合更加灵敏。翻板阀安装且下料平稳后，配重臂可以在一定范围人工调整，保证配重臂始终保持在水平15°夹角内，从而使翻板处于平衡状态并保持小幅度震颤，达到设备即能连续脉动给料的同时又具有良好锁风的功能。
图（4）HJ新型翻板阀密封面结构
4其他因素
翻板阀漏风是一个系统性问题，除了上述三种因素外，密封填料老化、填料与密封部位压力不足、盘根压紧螺栓松动、配件形变、生产装配精度过低等都可能对翻板阀系统密封造成影响，需要认真对待翻板阀设计、安装和使用中的每一个过程，定期检查维护。
图（5）HJ新型翻板阀实物图
5结束语
翻板阀漏风的情况复杂多样，需要生产者、使用者共同分析探讨。经过三年的总结改进，HJ新型阀板阀在生产设计过程中应对各种漏风问题的解决方案直观有效，不仅降低了系统热耗，也减少了由于翻板阀问题造成的停窑现象。其产品的稳定性与经济性得到了客户的一致认可，为企业带来了一定的经济价值，值得推广。
作者：江春晓，杨红旭，袁虎
单位：河南汇金智能装备有限公司
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