一种转阀式自动切换切焦器的制作方法

1.本实用新型涉及石油化工延迟焦化装置水力除焦技术领域，具体是一种用于水力切割焦炭塔内石油焦或煤焦油焦过程的除焦工具，特别适用于密闭除焦工艺过程。


背景技术：

2.延迟焦化为国内外炼油厂用于劣质重油主要的加工手段，是一种将渣油采用高温深度裂化转化为焦化气体、焦化汽油、焦化柴油、焦化蜡油和石油焦的热加工工艺，也是石油焦和煤焦油焦炭化过程（简称焦化）主要的工业化形式。由于延迟焦化工艺技术简单，投资及操作费用较低，经济效益较好，目前大多数的重油、渣油加工处理装置都采用延迟焦化工艺。这种连续生产、间断操作的工艺，一般至少有两个焦炭塔，当一个焦炭塔处于在线生焦时，另外一个焦炭塔进行除焦的相关操作，两焦炭塔交替进行生焦和除焦操作。焦炭塔除焦时，切焦水由高压水泵从切焦水储罐被加压抽送至焦炭塔顶,经过高压胶管、钻杆顶部驱动装置（风动、电动水龙头）、钻杆进入焦炭塔内，钻杆末端装有切焦器对塔内焦炭进行高压射流切割清除。水力除焦过程分为两个阶段：首先采用切焦器进行垂直旋转钻孔形成焦炭流出通道，继而采用横向切焦操作以清除全部焦炭。因此切焦器需要设计沿焦炭塔纵向钻孔喷嘴和横向切焦喷嘴，在不同阶段进行切换操作。
3.而早期的普通联合钻孔切焦器需要由操作人员将其提升出塔外进行人工手动切换操作，目前用于焦炭塔内水力除焦的切焦器大多采用水压回零纵向滑阀自动切换水路设计。现有切焦器主要切换功能部件为滑阀结构，控制方式为二位四通换向阀，由于切换元件受整机尺寸的限制，其关键零部件的性能和寿命较低，可靠性不高，易出现堵塞故障，影响切换功能和工作效率，严重时会造成除焦塌方和埋钻，存在较大的安全隐患。
4.一般工况下，为了提高除焦打击效率，射流喷嘴采用大倾角设计，中心钻孔直径较大，特别是针状焦装置切焦时钻孔直径往往与焦炭塔不匹配，不能使切焦器在钻孔或切焦工况达到效率最佳状态。尤其在除焦钻孔工艺过程中，容易引起塔内焦炭塌方。因此，现有的切焦器无法适应全密闭除焦工艺，必须依靠控制系统改变工艺参数；同时现有切焦器喷嘴设计使得除焦效率不高，整机体积、重量大，设备安装维护不便。


技术实现要素：

5.为克服现有滑阀切换式切焦器的不足，本实用新型的发明目的在于提供一种转阀式自动切换切焦器，在切焦器内腔采用转阀结构，依靠高压水加压和回零过程进行动力切换，以使纵向钻孔和横向切焦的切换更加可靠和灵活。
6.为实现上述发明目的，本实用新型的本体中心腔内有四个流道口，左、右两个切焦流道口连通切焦喷嘴组件，前、后两个钻孔流道口连通钻孔喷嘴组件；本体的上方通过螺栓与上法兰连接，之间使用八角环垫密封，下方通过螺钉连接支架组合件和凸轮定位套，上法兰通过螺栓与防松法兰连接，钻杆通过贯眼螺纹与上法兰连接；自动切换机构位于本体内腔的中心轴向，由转阀芯、阀芯分流器、凸轮轴、凸轮定位套、导向销钉、无内圈滚针轴承、推
力轴承一、弹簧座、复位弹簧及推力轴承二构成；转阀芯上部设有两个对向的用于连通切焦流道或钻孔流道的通孔，中心底部通过螺纹与阀芯分流器连接，下部有一方形轴头，插入凸轮轴的方形孔内，使凸轮轴跟随转阀芯一起转动；凸轮轴的径向设有导向槽，用于限制凸轮轴运动的导向销钉插入导向槽内，导向销钉安装在凸轮定位套侧面的孔内，两者之间装有使导向销钉可以转动的无内圈滚针轴承和推力轴承一，导向销钉固定板用螺钉固定在凸轮定位套的侧面；凸轮轴下方装有复位弹簧，复位弹簧下端顶在弹簧座上的推力轴承二上，为凸轮轴提供向上的力；反吹喷嘴通过螺纹与密封垫连接在本体的反吹流道口处；调整螺钉通过螺纹拧在弹簧座的下端。
7.所述本体的切焦流道入口设在本体中心腔的左、右两侧，切焦流道出口设在本体外圆的左右两侧，切焦流道出口连接切焦喷嘴组件；钻孔流道入口设在本体中心的腔前、后两侧，四个钻孔流道出口设在体的底部，沿本体底部周向分布，钻孔流道出口连接钻孔喷嘴组件。
8.所述导向销钉通过凸轮轴沿径向布置的导向槽，限制凸轮轴在上下运动的过程中只能逆时针转动，且上移或下移一次转动角度为45
°
。
9.所述切焦喷嘴组件与钻孔喷嘴组件由喷嘴、喷嘴固定座、喷嘴整流器、喷嘴导流锥和喷嘴导流杆固定螺母组成，切焦喷嘴组件与钻孔喷嘴组件通过螺钉与本体连接，用o型圈密封，所述喷嘴整流器为圆型格栅结构，径向均布三个分流栅，周向均布八个分流栅。
10.本实用新型转阀式自动切换切焦器采用自动切换机构使凸轮轴驱动转阀芯进行切焦器钻孔和切焦两种工况的水路自动切换。当高压水进入切焦器，作用在转阀芯的上部端面、内锥面以及阀芯分流器上时，转阀芯带动凸轮轴下行，由于导向销钉和凸轮轴沿径向布置导向槽的作用，凸轮轴下移到极限位置时转动45
°
，使转阀芯上的通孔连通钻孔流道；当停止高压水进入切焦器时，凸轮轴在被压缩的复位弹簧作用下向上运动，转阀芯继续逆时针转动45
°
进行预备切换，再次供水后，转阀芯下移同时在凸轮轴的作用下再次逆时针转动45
°
，使转阀芯整体完成90
°
旋转，将转阀芯内的通孔连通切焦流道，从而实现了对切焦器钻孔和切焦两种工况的水路状态切换。
11.本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：
12.1、切焦器取消了外置二位四通换向阀的控制切换，直接在切焦器内腔采用转阀芯，依靠高压水加压和回零过程进行动力切换，使切换更加可靠和灵活，不会因焦粉而出现堵塞故障，切换故障率低，可靠性高。
13.2、新型喷嘴射流结构与整流器可使喷嘴整流效果更好，能进一步减少射流紊流，提高射流切割精度和打击效率。
14.3、整体结构简单，操作维护方便，特别适应于密闭除焦系统。
附图说明
15.图1是本实用新型的剖面结构图。
16.图2是本实用新型的初始位置结构示意图。
17.图3是本实用新型钻孔位置结构示意图。
18.图4是本实用新型钻孔完毕回零后的结构示意图。
19.图5是本实用新型切焦位置结构示意图。
20.图6是图1的凸轮轴导向槽曲线图。
21.图7是图1的导向销钉导向结构示意图。
22.图8是图1的喷嘴组件结构示意图。
23.图9是图1的切焦器本体流道示意图。
具体实施方式
24.如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，本实用新型转阀式自动切换切焦器的本体2的中心腔内有四个流道口，左、右两个切焦流道口连通切焦喷嘴组件4，前、后两个钻孔流道口连通钻孔喷嘴组件9；所述本体2的切焦流道入口ⅰ设在本体2中心腔的左、右两侧，切焦流道出口ⅲ设在本体2外圆的左右两侧，切焦流道出口ⅲ连接切焦喷嘴组件4；钻孔流道入口ⅱ设在本体2中心的腔前、后两侧，四个钻孔流道出口ⅳ设在本体2的底部，沿本体2底部周向分布，钻孔流道出口ⅳ连接钻孔喷嘴组件9；所述切焦喷嘴组件4与钻孔喷嘴组件9由喷嘴4
‑
1、喷嘴固定座4
‑
2、喷嘴整流器4
‑
3、喷嘴导流锥4
‑
4和喷嘴导流杆固定螺母4
‑
5组成，切焦喷嘴组件4与钻孔喷嘴组件9通过螺钉与本体2连接，用o型圈密封，所述喷嘴整流器4
‑
3为圆型格栅结构，径向均布三个分流栅，周向均布八个分流栅，喷嘴整流器4
‑
3采用多级格栅结构，整流效果好，可使喷嘴导流锥4
‑
4能进一步减少射流紊流，提高射流切割精度，防止塌方，切焦喷嘴组件4与钻孔喷嘴组件9整体采用分体式结构，便于维修；本体2的上方通过螺栓与上法兰1连接，之间使用八角环垫6密封，下方通过螺钉连接支架组合件11和凸轮定位套10，上法兰1通过螺栓与防松法兰17连接，钻杆18通过贯眼螺纹与上法兰1连接，高压水通过钻杆18通入切焦器；自动切换机构位于本体2内腔的中心轴向，由转阀芯3、阀芯分流器8、凸轮轴16、凸轮定位套10、导向销钉5、无内圈滚针轴承19、推力轴承一20、弹簧座12、复位弹簧13及推力轴承二15构成，切焦和钻孔工况的切换通过转阀芯3和凸轮轴16沿本体2内腔中心轴的上下移动和定向转动实现，转阀芯3和凸轮轴16的上下移动通过水压启停和复位弹簧13实现，定向转动通过导向销钉5和凸轮轴16实现；转阀芯3上部设有两个对向的通孔v，用于连通切焦流道或钻孔流道，中心底部通过螺纹与阀芯分流器8连接，阀芯分流器8可保证进入两个流道的高压水流量均衡，转阀芯3下部有一方形轴头，插入凸轮轴16的方形孔内，使凸轮轴16跟随转阀芯3一起转动；凸轮轴16的径向设有导向槽22，导向销钉5插入导向槽22内，导向销钉5通过凸轮轴16沿径向布置的导向槽22，限制凸轮轴16在上下运动的过程中只能逆时针转动，且上移或下移一次转动角度为45
°
，导向销钉5安装在凸轮定位套10侧面的孔内，两者之间装有无内圈滚针轴承19和推力轴承一20，通过无内圈滚针轴承19及推力轴承一20可实现导向销钉5的转动，并可减少导向销钉5与导向槽22间的摩擦力，导向销钉固定板21用螺钉固定在凸轮定位套10的侧面；凸轮轴16下方装有复位弹簧13，复位弹簧13下端顶在弹簧座12上的推力轴承二15上，为凸轮轴16提供向上的力；反吹喷嘴7通过螺纹与密封垫连接在本体2的反吹流道口处；调整螺钉14通过螺纹拧在弹簧座12的下端。
25.本实用新型的高压水对转阀芯3产生向下的作用力，复位弹簧13对凸轮轴16产生向上的作用力。当转阀式自动切换切焦器内无高压水时，复位弹簧13将凸轮轴16连同转阀芯3顶到上极限位置（如图2所示），此时导向销钉5位于凸轮轴16的导向槽22的最下位置；当向转阀式自动切换切焦器内通入高压水后，高压水作用在转阀芯3的上部端面、内锥面以及
阀芯分流器8上，转阀芯3连同凸轮轴16向下移动至下极限位置，由于导向销钉5和导向槽22的限制，凸轮轴16下移的同时会逆时针旋转45
°
，从而带动转阀芯3逆时针转动45
°
，使转阀芯3上的通孔对准钻孔流道（如图3所示），连通钻孔水路，同时连通反吹喷嘴7，将高压水分配至钻孔喷嘴组件9和反吹喷嘴7；钻孔完毕，高压水压力回零，凸轮轴16被复位弹簧13向上弹起至上极限位置（如图4所示），由于导向销钉5和导向槽22的限制，凸轮轴16上移的同时会逆时针旋转45
°
，从而带动转阀芯3逆时针转动45
°
；再次通水时，凸轮轴16和转阀芯3下移同时逆时针转动45
°
，转阀芯3上的通孔对准切焦流道（如图5所示），连通切焦水路，将高压水分配至切焦喷嘴组件4；切焦完毕，高压水压力回零，受复位弹簧13的作用，凸轮轴16和转阀芯3上移同时逆时针转动45
°
（如图2所示），为下次工作做好准备。如此循环，以完成转阀式自动切换切焦器切焦和钻孔的切换。