加熱爐臺(tái)車的密封綜述

彭釩 郝玉香

摘 要：加熱爐臺(tái)車的密封因其不可替代性而具有舉足輕重的作用，其密封思想也廣泛應(yīng)用于工業(yè)爐窯的動(dòng)靜密封中。文章通過對(duì)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＠墨I(xiàn)收集、標(biāo)引和梳理，分析了該領(lǐng)域世界專利申請(qǐng)趨勢，并發(fā)現(xiàn)其技術(shù)路線演進(jìn)呈階段性分布，分別分析不同階段專利申請(qǐng)重點(diǎn)及重要專利在歷史潮流中所起的作用，對(duì)該領(lǐng)域重要申請(qǐng)人的技術(shù)路線加以分析研究，最后闡述專利技術(shù)綜述在實(shí)際案例中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：加熱爐；臺(tái)車；密封

引言

加熱爐的臺(tái)車作為窯爐的活動(dòng)負(fù)載部件，不僅用作磚瓦、球團(tuán)礦等在窯內(nèi)移動(dòng)燒結(jié)的運(yùn)輸工具，同時(shí)在燒結(jié)過程中作為窯底起著耐火屏蔽和隔熱的功能。運(yùn)動(dòng)的臺(tái)車與靜止的窯墻間必然存在漏風(fēng)問題，窯內(nèi)的熱空氣會(huì)從臺(tái)車上部串到臺(tái)車下，對(duì)臺(tái)車的鋼結(jié)構(gòu)的損害非常大，直接影響到加熱爐的安全運(yùn)轉(zhuǎn)；另一方面，冷空氣從臺(tái)車底部串到加熱爐內(nèi)，使加熱爐內(nèi)橫斷面的上下溫差增大，影響制品的燒成質(zhì)量；再者，加熱爐內(nèi)的熱量外泄也不利用整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能降耗。因此研究加熱爐臺(tái)車的密封，對(duì)于降低窯內(nèi)溫差、降低臺(tái)車維修費(fèi)用、降低排煙設(shè)備的負(fù)荷、降低熱量消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量有著重大意義[1]。

1 加熱爐臺(tái)車密封專利申請(qǐng)趨勢及技術(shù)路線演進(jìn)

1.1 加熱爐臺(tái)車的密封歷年專利申請(qǐng)量變化趨勢

圖1 加熱爐臺(tái)車的密封歷年申請(qǐng)量趨勢

從圖1可看出，加熱爐臺(tái)車密封方面的專利申請(qǐng)追溯至20世紀(jì)20年代，該領(lǐng)域的研究從20世紀(jì)70年代逐漸活躍，專利申請(qǐng)量分別在1989-1993年和2009-2014年達(dá)到峰值（數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)截止日期：2014-07-26）。

1.2 加熱爐臺(tái)車密封之重要申請(qǐng)國家專利分布趨勢

在早期申請(qǐng)中，加熱爐密封領(lǐng)域中只有英國專利申請(qǐng)，其原因有有兩方面：一是在1852年英國專利法修正案中設(shè)立了英國專利局，這意味著現(xiàn)代專利制度的確立，專利申請(qǐng)與審批時(shí)間不再冗長；二是機(jī)械密封領(lǐng)域最早于1885年在英國誕生，20世紀(jì)初開始應(yīng)用于實(shí)踐[2]，這與早期申請(qǐng)就記載有加熱爐臺(tái)車的密封是分不開的，這也印證了傳統(tǒng)工業(yè)的地位不可撼動(dòng)。

縱觀上述早期英國代表性專利，其密封加熱爐臺(tái)車的方式只限于砂封和臺(tái)車間的密封，對(duì)砂封的起源和改進(jìn)作了一定的貢獻(xiàn)，但并未涉及其他密封方式，即使如此，這種最古老的密封方式也對(duì)其他密封方式的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。Cowles Alfred Hutchinson于1913年8月7日在GB191219606 A中率先提出為了隔絕臺(tái)車上下氣流，在隧道窯的側(cè)墻安裝有加沙子的漏斗，在臺(tái)車兩側(cè)安裝有裙板，裙板插入沙封槽中，用沙子密封臺(tái)車與兩側(cè)窯墻之間的縫隙，為了減小摩擦，可在沙子中加入石墨、云母片或其他類似材料；當(dāng)臺(tái)車運(yùn)動(dòng)時(shí)，砂封刀與砂子一直處于摩擦狀態(tài)，其產(chǎn)生大量熱使砂封刀摩損嚴(yán)重，于是GB117383A公開了砂封的密封方式，并提出用引風(fēng)機(jī)供風(fēng)冷卻砂封刀與砂子間摩擦的熱量；經(jīng)常于砂封配合密封的曲封在早期也被單獨(dú)使用過，專利GB228186A公開了在臺(tái)車與爐墻間用鋸齒形轉(zhuǎn)角控制爐內(nèi)熱氣流的流量；為了密封更加嚴(yán)密；隨著技術(shù)的發(fā)展，為了提高密封效果，GB278207A公開了雙砂封的密封方式，GB335154A公開了用砂封和曲封的雙重密封方式；該時(shí)期的密封還涉及臺(tái)車間的密封，重要專利為GB255131A和GB697644A，前者是用纖維繩放置于兩個(gè)臺(tái)車間來密封，后者在兩臺(tái)車間的槽中進(jìn)一步設(shè)置密封刷組件來密封。從20世紀(jì)60年代以后，英國在臺(tái)車密封領(lǐng)域的專利申請(qǐng)比重逐漸下降。

在20世紀(jì)70-90年代，日本和德國在加熱爐臺(tái)車的密封領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量占據(jù)主要地位。通過對(duì)此階段涉及加熱爐臺(tái)車的密封的國內(nèi)外申請(qǐng)進(jìn)行梳理，發(fā)現(xiàn)1972法國開始出現(xiàn)用液體例如水密封隧道窯墻與臺(tái)車，將加熱爐臺(tái)車的密封帶入一個(gè)嶄新的階段。

中國在20世紀(jì)90年代開始在加熱爐臺(tái)車密封領(lǐng)域嶄露頭角，從2005年以后，在世界專利申請(qǐng)中的申請(qǐng)量達(dá)到最大，而此時(shí)除日本在該領(lǐng)域還有少量申請(qǐng)外，英德兩國基本沒有專利申請(qǐng)。通過對(duì)此階段加熱爐臺(tái)車密封領(lǐng)域?qū)＠墨I(xiàn)的研究，筆者發(fā)現(xiàn)中國在該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)還是以傳統(tǒng)的砂封為主，其改進(jìn)點(diǎn)多在于砂封和曲封、耐火纖維密封相組合密封，極少數(shù)專利提及水封，而近年來提出一種新的密封方式，耐火纖維塊加壓緊機(jī)構(gòu)的密封。

日本礙子株式會(huì)社于1990年在專利JP2788490U中指出由于砂封刀易帶出砂子，造成砂子流失，補(bǔ)給砂子作業(yè)困難，且砂封槽需要經(jīng)常維護(hù)，水密封雖然密封效果好，但是由于爐內(nèi)高溫，水極易蒸發(fā)，且水中易混入爐料，使其水質(zhì)惡化，密封性變差，為了解決上述問題，提出一種不用砂子也不用水的密封方式，將爐墻側(cè)部設(shè)置耐火纖維槽取代傳統(tǒng)砂封槽，使裙板插入耐火纖維槽中密封，爐墻與臺(tái)車間的曲封槽中也加入耐火纖維；耐火纖維和砂封也出現(xiàn)了不同組合方式，專利JP2005009759A公開了一種特殊耐火纖維塊密封方式，臺(tái)車側(cè)部安裝向下傾斜的板，加熱爐墻上安裝耐火纖維吊包，耐火纖維吊包內(nèi)裝砂子，一壓緊裝置將耐火纖維吊包與傾斜板壓緊，為了嚴(yán)密密封，在爐壁上安裝有耐高溫的布進(jìn)行二次密封；中國專利申請(qǐng)更傾向于耐火纖維塊壓緊裝置的變化，專利CN20082021870

6公開了一種氣動(dòng)式耐火纖維塊側(cè)密封，在側(cè)墻爐襯與下面的底托板之間安裝纖維塊，纖維塊緊密接觸磚砌止口面，底托板下部及裙板側(cè)面安裝氣動(dòng)纖維密封塊，氣動(dòng)纖維密封塊為氣缸的活塞桿驅(qū)動(dòng)連接纖維密封塊，氣缸活塞桿中心線與裙板和底托板之間的90°夾角的角平分線重合布置，氣動(dòng)纖維密封塊頂面與底托板接觸，側(cè)面與裙板接觸，實(shí)現(xiàn)密封和脫開動(dòng)作；日本在壓緊器件方面也有專利申請(qǐng)，專利JP 2009299281A公開了一種臺(tái)車式加熱爐的側(cè)密封裝置，其是通過液壓缸的伸縮將爐墻與臺(tái)車間的間隙密封的；為了給壓緊裝置的連桿提供更好的支承，專利CN201120172159公開了一種臺(tái)車式加熱爐的爐底密封裝置，其耐火纖維塊是通過連桿頂推密封的；自2010年以來，中國專利申請(qǐng)中諸多申請(qǐng)涉及耐火纖維塊的密封，其改進(jìn)之處在于用何種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來帶動(dòng)纖維塊的密封，專利CN201210202972和CN201220328667均通過氣缸下頂式和側(cè)頂式來密封；專利CN201320600380通過氣動(dòng)推桿側(cè)密封；專利CN20132

0218809通過電機(jī)帶動(dòng)減速箱通過連桿機(jī)構(gòu)來密封。

2 結(jié)束語

由此可見，專利技術(shù)綜述的撰寫可快速提高審查員的專利技術(shù)知識(shí)，使審查員向本領(lǐng)域技術(shù)人員更近一步的靠近，對(duì)實(shí)際案例的理解和把握更加準(zhǔn)確，有利于提高審查效率，保證審查質(zhì)量的有效途徑。

參考文獻(xiàn)

[1]李偉，楊志剛.談隧道窯窯車[J].磚瓦，2004，11.

[2]孫見君，魏龍，等.機(jī)械密封的發(fā)展歷程與研究動(dòng)向[J].潤滑與密封，2004，7.