[实用新型]补偿接头、风口套管以及风口套管区段

说明书

本实用新型总体上涉及热流体的传输。更确切地，本实用新型涉及分段导管，所述分段导管可以充当用于将预热气体传送至炉（例如鼓风炉）的内部的鼓风口供给线路，并且特别地涉及用于将这种导管的区段相互连接的补偿接头（compensation joint）。

在不局限于其实用性的同时，本实用新型特别好地适用于竖炉鼓风口供给线路的补偿接头。在竖炉中，特别是在鼓风炉中，通过位于炉周边周围的多个注射喷嘴（吹风管）来将预热空气注入炉中。这些注射喷嘴通过已知为风口套管（tuyere stock）的供给线路连接至预热空气（环管）的共用供应。环管通常具有圆形横截面并且在大约炉架的水平高度处环绕炉子。风口套管通常包括多个内部衬有耐火材料的串联连接的管状元件。

为了补偿制造和安装公差，并且特别地为了补偿在炉子运行过程中发生的热膨胀，利用补偿接头（通常包括回转接头、风箱型膨胀补偿器以及万向接头）将风口套管的在气体流动方向上的相邻区段耦接在一起。

为了进一步阐述风口套管、特别是采用万向型补偿器类型的预热空气供给线路，可能需要参考美国专利3,662,696、3,766,868。3,662,696、3,766,868和4,023,832，它们通过引证方式结合于此。引证的专利的风口套管提供了这样的优点，即允许补偿风口套管的管状区段在使用期间的不同变形以及管状区段之间的制造误差，这将通过使用万向接头以及具有很少量褶皱的风箱型补偿器而实现。

总结现有技术的现状，已知在风口套管的区段之间设置铰接的温度补偿接头，使用该温度补偿接头将来自共用供应管的预热空气传送至竖炉的壁中的注射喷嘴。专利US3,66,696和3,766,868示出并描述了补偿器接缝，这被证明是相当成功的。这些补偿器采用万向接头和风箱型元件；使用的风箱型元件用于在接头组件的铰接表面（articulated surface）周围提供密封。如在专利US4,023,832中阐述的，由于极高的操作环境温度，因此风箱型元件（它们直接暴露于加热的气体）是风口套管的补偿接头的部件中最易损坏的。风箱型元件的潜在失效带来了严重的安全隐患，并且补偿接头的修复或更换（不论是风箱发生失效还是作为必要的预防性维护计划的一部分）对炉子的运行效率具有有害的影响。为了限制风口套管补偿接头的风箱型元件的温度，专利US4,023,832提出，在风箱元件与直接暴露于预热气体的构件或者接头组件之间布置环形冷却室。

图1示出了根据现有技术的具有补偿接头的风口套管。圆形导管、环管10用于供应待由注射喷嘴或鼓风口12注射进入炉子的预热空气或气体。注射喷嘴12以在现有技术中已知的方式穿过炉子的外壁14，并且被冷却护套16环绕。环管10通过供给线路连接至喷嘴12，该供给线路被称为风口套管，总体上用18表示。风口套管18包括焊接钢板，所述焊接钢板形成为在内部衬有耐火材料20的导管。风口套管包括不同部分，特别地，包括吹风管22、弯折或肘状部分24、以及大体平直的部分26，该大体平直部分将肘状部分24与环管10连接。大体平直部分26进而包括串联连接的管状导管区段28、30和32。

大体平直部分26的导管区段28、30和32通过总体上以34和36表示的万向补偿接头而彼此连接。万向补偿接头34、36补偿在炉子运行过程中发生的水平和竖直的膨胀，并且矫正任何结构性变化。

设置在导管区段28、30和32中的耐火材料内衬包括啮合的球形铰接表面40‑1、40‑2和42‑1、42‑2，所述球形铰接表面与相应的万向补偿器的回转点同心。通常在每对铰接表面40‑1、40‑2和42‑1、42‑2之间的间隙中布置衬垫（图1未示出）。褶皱形管（或波纹管元件）38将每个间隙相对大气而密封。

图1中所示类型的补偿接头具有少数缺点。例如，每个万向环40的中心必须定位在铰接表面对40‑1、40‑2和42‑1、42‑2的回转点上。万向环的宽度依赖于机械考量。每个万向环均通过铰接臂固定至相应的导管区段。所有这些限制了任何万向型补偿接头的最小长度。这种接头遇到的第二个问题是，其相对而言难以组装。最后，万向型连接接头使得衬垫的（轴向）压缩不易调整。

文献WO2011/107428中描述了另一种补偿接头。该补偿接头将两个内衬有耐火材料的管区段连接并且形成球形接头。补偿接头包括褶皱形管，所述褶皱形管以环形室的形式包围所述球形接头。球形接头的互补表面通过针刺（bayonet）锁定机构而组装。

本实用新型的一个目的是提供更加容易使用的补偿接头。这个目的可以通过根据本实用新型所述的装置而实现。