加热炉台车的密封综述

彭钒 郝玉香

摘 要：加热炉台车的密封因其不可替代性而具有举足轻重的作用，其密封思想也广泛应用于工业炉窑的动静密封中。文章通过对相关领域专利文献收集、标引和梳理，分析了该领域世界专利申请趋势，并发现其技术路线演进呈阶段性分布，分别分析不同阶段专利申请重点及重要专利在历史潮流中所起的作用，对该领域重要申请人的技术路线加以分析研究，最后阐述专利技术综述在实际案例中的应用。

关键词：加热炉；台车；密封

引言

加热炉的台车作为窑炉的活动负载部件，不仅用作砖瓦、球团矿等在窑内移动烧结的运输工具，同时在烧结过程中作为窑底起着耐火屏蔽和隔热的功能。运动的台车与静止的窑墙间必然存在漏风问题，窑内的热空气会从台车上部串到台车下，对台车的钢结构的损害非常大，直接影响到加热炉的安全运转；另一方面，冷空气从台车底部串到加热炉内，使加热炉内横断面的上下温差增大，影响制品的烧成质量；再者，加热炉内的热量外泄也不利用整个系统的节能降耗。因此研究加热炉台车的密封，对于降低窑内温差、降低台车维修费用、降低排烟设备的负荷、降低热量消耗、提高产品质量有着重大意义[1]。

1 加热炉台车密封专利申请趋势及技术路线演进

1.1 加热炉台车的密封历年专利申请量变化趋势

图1 加热炉台车的密封历年申请量趋势

从图1可看出，加热炉台車密封方面的专利申请追溯至20世纪20年代，该领域的研究从20世纪70年代逐渐活跃，专利申请量分别在1989-1993年和2009-2014年达到峰值（数据统计截止日期：2014-07-26）。

1.2 加热炉台车密封之重要申请国家专利分布趋势

在早期申请中，加热炉密封领域中只有英国专利申请，其原因有有两方面：一是在1852年英国专利法修正案中设立了英国专利局，这意味着现代专利制度的确立，专利申请与审批时间不再冗长；二是机械密封领域最早于1885年在英国诞生，20世纪初开始应用于实践[2]，这与早期申请就记载有加热炉台车的密封是分不开的，这也印证了传统工业的地位不可撼动。

纵观上述早期英国代表性专利，其密封加热炉台车的方式只限于砂封和台车间的密封，对砂封的起源和改进作了一定的贡献，但并未涉及其他密封方式，即使如此，这种最古老的密封方式也对其他密封方式的发展奠定了基础。Cowles Alfred Hutchinson于1913年8月7日在GB191219606 A中率先提出为了隔绝台车上下气流，在隧道窑的侧墙安装有加沙子的漏斗，在台车两侧安装有裙板，裙板插入沙封槽中，用沙子密封台车与两侧窑墙之间的缝隙，为了减小摩擦，可在沙子中加入石墨、云母片或其他类似材料；当台车运动时，砂封刀与砂子一直处于摩擦状态，其产生大量热使砂封刀摩损严重，于是GB117383A公开了砂封的密封方式，并提出用引风机供风冷却砂封刀与砂子间摩擦的热量；经常于砂封配合密封的曲封在早期也被单独使用过，专利GB228186A公开了在台车与炉墙间用锯齿形转角控制炉内热气流的流量；为了密封更加严密；随着技术的发展，为了提高密封效果，GB278207A公开了双砂封的密封方式，GB335154A公开了用砂封和曲封的双重密封方式；该时期的密封还涉及台车间的密封，重要专利为GB255131A和GB697644A，前者是用纤维绳放置于两个台车间来密封，后者在两台车间的槽中进一步设置密封刷组件来密封。从20世纪60年代以后，英国在台车密封领域的专利申请比重逐渐下降。

在20世纪70-90年代，日本和德国在加热炉台车的密封领域的专利申请量占据主要地位。通过对此阶段涉及加热炉台车的密封的国内外申请进行梳理，发现1972法国开始出现用液体例如水密封隧道窑墙与台车，将加热炉台车的密封带入一个崭新的阶段。

中国在20世纪90年代开始在加热炉台车密封领域崭露头角，从2005年以后，在世界专利申请中的申请量达到最大，而此时除日本在该领域还有少量申请外，英德两国基本没有专利申请。通过对此阶段加热炉台车密封领域专利文献的研究，笔者发现中国在该领域的专利申请还是以传统的砂封为主，其改进点多在于砂封和曲封、耐火纤维密封相组合密封，极少数专利提及水封，而近年来提出一种新的密封方式，耐火纤维块加压紧机构的密封。

日本碍子株式会社于1990年在专利JP2788490U中指出由于砂封刀易带出砂子，造成砂子流失，补给砂子作业困难，且砂封槽需要经常维护，水密封虽然密封效果好，但是由于炉内高温，水极易蒸发，且水中易混入炉料，使其水质恶化，密封性变差，为了解决上述问题，提出一种不用砂子也不用水的密封方式，将炉墙侧部设置耐火纤维槽取代传统砂封槽，使裙板插入耐火纤维槽中密封，炉墙与台车间的曲封槽中也加入耐火纤维；耐火纤维和砂封也出现了不同组合方式，专利JP2005009759A公开了一种特殊耐火纤维块密封方式，台车侧部安装向下倾斜的板，加热炉墙上安装耐火纤维吊包，耐火纤维吊包内装砂子，一压紧装置将耐火纤维吊包与倾斜板压紧，为了严密密封，在炉壁上安装有耐高温的布进行二次密封；中国专利申请更倾向于耐火纤维块压紧装置的变化，专利CN20082021870

6公开了一种气动式耐火纤维块侧密封，在侧墙炉衬与下面的底托板之间安装纤维块，纤维块紧密接触砖砌止口面，底托板下部及裙板侧面安装气动纤维密封块，气动纤维密封块为气缸的活塞杆驱动连接纤维密封块，气缸活塞杆中心线与裙板和底托板之间的90°夹角的角平分线重合布置，气动纤维密封块顶面与底托板接触，侧面与裙板接触，实现密封和脱开动作；日本在压紧器件方面也有专利申请，专利JP 2009299281A公开了一种台车式加热炉的侧密封装置，其是通过液压缸的伸缩将炉墙与台车间的间隙密封的；为了给压紧装置的连杆提供更好的支承，专利CN201120172159公开了一种台车式加热炉的炉底密封装置，其耐火纤维块是通过连杆顶推密封的；自2010年以来，中国专利申请中诸多申请涉及耐火纤维块的密封，其改进之处在于用何种传动机构来带动纤维块的密封，专利CN201210202972和CN201220328667均通过气缸下顶式和侧顶式来密封；专利CN201320600380通过气动推杆侧密封；专利CN20132

0218809通过电机带动减速箱通过连杆机构来密封。

2 结束语

由此可见，专利技术综述的撰写可快速提高审查员的专利技术知识，使审查员向本领域技术人员更近一步的靠近，对实际案例的理解和把握更加准确，有利于提高审查效率，保证审查质量的有效途径。

参考文献

[1]李伟，杨志刚.谈隧道窑窑车[J].砖瓦，2004，11.

[2]孙见君，魏龙，等.机械密封的发展历程与研究动向[J].润滑与密封，2004，7.