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Dokumentenidentifikation DE3023640C2 15.02.1990
Titel Schieber zum Absperren von großen Heißgas-Rohrleitungen
Anmelder PKS-Engineering GmbH & Co KG, 4720 Beckum, DE
Erfinder Janich, Hans-Jürgen, 4720 Beckum, DE
Vertreter Tetzner, V., Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Dr.jur., Pat.- u. Rechtsanw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 24.06.1980
DE-Aktenzeichen 3023640
Offenlegungstag 21.01.1982
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 15.02.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.02.1990
IPC-Hauptklasse F27B 15/02
IPC-Nebenklasse F16K 49/00   C21B 9/12   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Schieber zum Absperren von großen Heißgas-Rohrleitungen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 26 45 343 ist ein Schieber in Form eines Heißwindschiebers bekannt, wie er etwa im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzt wird. Dieser bekannte Heißwindschieber wird bei einer Heißwindleitung eines Hochofens verwendet, wobei solche Heißwindleitungen im allgemeinen einen Durchmesser bis zu etwa 1500 bis 1700 mm besitzen und größere Rohrleitungsdurchmesser bei Winderhitzern nicht üblich sind. Dieser bekannte Schieber weist einen schwenkbaren Halterungsarm für die Absperrplatte auf, der im wesentlichen gleichzeitig durch die erforderlichen Kühlwasser-Rohrleitungen gebildet wird. Diese Ausführungsart des Halterungsarms ist jedoch nur bei Heißgas-Rohrleitungen bis maximal zu der zuvor erwähnten Größenordnung für Heißwindleitungen vertretbar.

Betrachtet man demgegenüber die Heißgas- bzw. Abgasleitungen von Wirbelschichtfeuerungen, dann ist zu beachten, daß diese Rohrleitungen Durchmesser bis zu etwa 3000 mm und größer aufweisen. Dabei treten wesentlich höhere Kräfte bei der Bewegung der ganzen Schieberplatte aus ihrer Absperrstellung in ihre Freigabestellung und umgekehrt auf als bei den deutlich kleineren Heißwindleitungen. Bei den gegebenen Betriebsverhältnissen müßte dementsprechend vor allem die Konstruktion des zugehörigen Halterungsarms für die Absperrplatte gegenüber der in der DE-OS 26 45 343 beschriebenen Ausführung erheblich stabiler ausgebildet sein. Um eine solche stabilere Halterungsarm- Konstruktion erzielen zu können, wäre es nach dieser bekannten Ausführung evtl. denkbar, die Kühlwasser- Rohrleitungen im Durchmesser entsprechend größer auszubilden und evtl. noch etwas zu verstärken. Solche größeren Kühlwasser-Rohrleitungen führen jedoch zu dem Nachteil, daß sie entweder bei gleichbleibenden Kühlwassermengen - aufgrund des langsamer fließenden Kühlwassers und der sich dadurch ergebenden zu starken Erwärmung bereits vor der zu kühlenden Absperrplatte - eine sehr schlechte Kühlwirkung mit sich bringen oder daß sie bei entsprechend größeren Kühlwassermengen einen zu großen Wasserverbrauch verursachen, ganz abgesehen von den entsprechend größeren Leitungsarmaturen.

Aus der Praxis sind ferner Schieber zum Absperren von Heißgas-Rohrleitungen bekannt, deren vertikal bewegbare Schieberplatte von Kühlwasser durchströmt ist und über Schläuche mit einer äußeren Kühlwasserquelle in Verbindung steht. Die Schläuche müssen hierbei über den gesamten Hub der vertikal beweglichen Schieberplatte mitgeführt werden. Setzt man nun solche Schieber zum Absperren großer Abgasleitungen von Wirbelschichtfeuerungen ein, so treten erhebliche Probleme auf. Im Hinblick auf die hohen Umgebungstemperaturen (bis zu etwa 1500°C) und die auftretenden hohen Drücke (8 bis 10 bar) sind für die Kühlwasserzu- und -abführungen Metallschläuche hoher Festigkeit erforderlich, was große Biegeradien dieser mit der Schieberplatte bewegten Kühlwasserleitungen bedingt. Dadurch ergibt sich vor allem bei Schiebern für große Leitungs-Nennweiten (z. B. 3000 mm) ein großer Raumbedarf der Kühlwasserschläuche und der zugehörigen Armaturen und Halterungseinrichtungen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Mängel der bekannten Ausführungen einen flüssigkeitsgekühlten Schieber der im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzten Art zu entwickeln, der insbesondere auch für die relativ großen Abgasleitungen von Wirbelschichtfeuerungen geeignet ist und sich dabei durch eine besonders raumsparende Bauweise auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst, wobei sinnvolle Ausgestaltungen der Erfindung Merkmale der Unteransprüche sind.

Während bei der aus der DE-OS 26 45 343 bekannten Konstruktion der Halterungsarm für die Absperrplatte im wesentlichen durch die Kühlwasser-Rohrleitungen gebildet ist, schlägt die vorliegende Erfindung eine Konstruktion vor, bei der der Halterungsarm zunächst einmal ohne Rücksicht auf Kühlwasser-Rohrleitungen sehr stabil sowie relativ flach und raumsparend ausgebildet ist. Innerhalb dieses Halterungsarms sind nun anstelle von Rohrleitungen besondere Kühlflüssigkeits- Zuführungs- und -Abführungskanäle ausgebildet, die die in der Schwenkwelle vorhandenen Kanäle mit dem Kühlflüssigkeits-Strömungsraum in der Absperrplatte verbinden und von denen zumindest der Kühlflüssigkeits- Zuführungskanal labyrinthartig ausgebildet ist. Diese Kanäle lassen sich ohne weiteres den jeweiligen Kühlungs- und Strömungserfordernissen anpassen. Es ergibt sich auf diese Weise auch gleichzeitig eine äußerst stabile Konstruktion des Halterungsarms, und darüber hinaus treten auch hinsichtlich der Abdichtung zwischen Welle und dem ortsfesten Anschluß der Kühlflüssigkeitszuführung keine besonderen Probleme auf.

Die Erfindung sei nachfolgend anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In dieser Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine vereinfachte Seitenansicht des ganzen Schiebers (Blickrichtung etwa in Achsrichtung der Rohrleitung), wobei vom Schiebergehäuse ein Teil herausgebrochen ist;

Fig. 2 eine Stirnansicht der teilweise aufgeschnittenen Sichelschieberplatte (etwa entsprechend der Linie II-II in Fig. 3);

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 eine Detail-Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 1.

Der in der Zeichnung veranschaulichte Schieber 1 ist vor allem zum Absperren von großen Abgasleitungen von Wirbelschichtfeuerungen oder ähnlichem bestimmt. Eine solche Abgasleitung wird mit dem Rohrleitungsteil 2 in üblicher Weise dicht verbunden. In dem ansonsten geschlossen ausgebildeten Schiebergehäuse 3 ist eine als Sichelschieberplatte 4 ausgebildete Schieberplatte angeordnet, die einen sichelförmigen Halterungsarm 5 sowie die eigentliche Schieber-Absperrplatte 6 enthält, die durch eine dem abzusperrenden Rohrleitungs-Querschnitt angepaßte - in diesem Fall etwa kreisförmige - Blindscheibe gebildet und an ihrem einen Außenumfangsabschnitt mit dem sie tragenden Halterungsarm 5 fest verbunden ist. Das eine Ende 5a des Halterungsarms 5 ist drehfest auf einer Welle 7 angeordnet, die sich außerhalb des Rohrleitungs-Querschnitts, also außerhalb des Rohrleitungsteils 2 befindet und im Schiebergehäuse 3 schwenkbar gelagert ist, so daß mittels dieser Schwenkwelle 7 auch die Sichelschieberplatte 4 schwenkbar gelagert ist, und zwar bei einer Schwenkbeweglichkeit in Richtung des Doppelpfeils 8, wodurch die Absperrplatte 6 in den Rohrleitungsteil 2 zwecks Absperrung der Rohrleitung hineingeschwenkt und aus diesem Rohrleitungsteil 2 herausgeschwenkt werden kann, um den Rohrleitungs-Querschnitt freizugeben (letzteres zeigt Fig. 1). Um diese Schwenkbewegung ermöglichen zu können, ist die Schwenkwelle 7 auf der Außenseite des Schiebergehäuses 3 drehfest mit einem Hebelarm 9 verbunden, der seinerseits gelenkig mit der Kolbenstange 10 einer gelenkig am Schiebergehäuse 3 angeordneten Zylinder-Kolben-Einheit 11 verbunden ist. Anstelle dieses Schwenkantriebs kann selbstverständlich auch irgendeine andere geeignete mechanische, elektrische oder auch Hand-Antriebseinrichtung vorgesehen werden.

Ein wesentliches Merkmal dieses Schiebers 1 stellt die Kühlmöglichkeit mittels Kühlflüssigkeit dar. Die Absperrplatte 6 ist zu diesem Zweck als Hohlkörper ausgebildet, so daß innerhalb der Absperrplatte 6 ein Kühlflüssigkeits-Strömungsraum 16 vorhanden ist. Dieser Kühlflüssigkeits-Strömungsraum der Absperrplatte 6 steht mit Kanälen 12, 13 in Verbindung, die in der Schwenkwelle 7 vorgesehen sind (vgl. Fig. 2 und 3) und von denen der Kanal 13 einen Kühlflüssigkeits- Abführungskanal und der Kanal 12 einen Kühlflüssigkeits- Zuführungskanal bildet, der mit einer äußeren Kühlflüssigkeitsquelle (nicht näher dargestellt) in Verbindung steht.

Wie vor allem aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind innerhalb des Halterungsarms 5 ebenfalls Kühlflüssigkeits- Zuführungs- und Abführungskanäle 14 bzw. 15 angeordnet, die die in der Schwenkwelle 7 vorhandenen Kanäle 12, 13 mit dem Kühlflüssigkeits-Strömungsraum 16 innerhalb der Absperrplatte 6 verbinden. In Fig. 2 ist der Halterungsarm 5 sowie ein Teil der Absperrplatte 6 mit entfernter Stirnwand - schematisch - dargestellt. Hierdurch läßt sich eine besonders bevorzugte Ausbildung und Anordnung des Zuführkanals 14 innerhalb des Halterungsarms 5 erkennen, nämlich die labyrinthartige Ausbildung dieses Zuführkanals 14, wodurch sich eine besonders intensive Kühlung des Halterungsarms 5 ergibt.

Um auch eine besonders intensive Kühlung der Absperrplatte 6 zu erreichen, ist vorzugsweise auch der Kühlflüssigkeits-Strömungsraum 16 innerhalb dieser Absperrplatte 6 durch eine Vielzahl von über den Rohrleitungs-Querschnitt gleichmäßig verteilten Kanälen 17 gebildet. Diese Kanäle 17 können - wie in Fig. 2 angedeutet - als konzentrisch ineinander angeordnete, etwa kreisförmig verlaufende Kanäle ausgebildet sein, die dann zumindest teilweise miteinander verbunden sind, damit die Kühlflüssigkeit in der gewünschten Weise zirkulieren kann, wie es durch Pfeile 18 angedeutet ist. In nahezu gleichartiger Weise könnten die den Kühlflüssigkeits-Strömungsraum 16 bildenden Kanäle auch durch etwa spiralförmig innerhalb der Absperrplatte 6 oder gegebenenfalls auch durch labyrinthartig verlaufende Kanäle gebildet werden. Auf jeden Fall wird die Kühlflüssigkeit, die den Strömungsraum 16 der Absperrplatte 6 bereits durchlaufen hat, über den Abführungskanal 15 innerhalb des Halterungsarms 5 und den Abführungskanal 13 innerhalb der Schwenkwelle 7 abgeleitet (ggf. zu einer äußeren Abkühleinrichtung, um dann erneut durch die Sichelschieberplatte 4 zirkulieren zu können).

Das Zu- und Abführen von Kühlflüssigkeit zur Sichelschieberplatte 4 über die Schwenkwelle 7 bringt einerseits eine besonders einfache Konstruktion sowie besonders günstige Anschlußmöglichkeiten für Kühlflüssigkeitsleitungen mit sich.

Einen weiter verbesserten Schutz der mit Heißgas in Berührung kommenden Stirnseiten der eigentlichen Absperrplatte 6 kann man - wie anhand der Teil- Schnittansicht gemäß Fig. 4 veranschaulicht - noch durch eine entsprechende Ausbildung des die Absperrplatte im wesentlich bildenden Hohlkörpers erreichen. Die als Hohlkörper ausgebildete Absperrplatte 6 ist dabei zumindest an ihrer einen Außenseite, gemäß Fig. 4 jedoch vorzugsweise an ihren beiden Außenseiten (Stirnseiten) mit einer etwa pfannenförmigen, stirnseitig offenen Ausnehmung 19 versehen, die jeweils von einem - mit Bezug auf die Rohrleitungsachse - axial vorstehenden Außenumfangsabschnitt 20 bzw. 20a des Hohlkörpers begrenzt wird. Jede stirnseitig offene Ausnehmung 19 ist dabei mit einer leichten Stampfmasse 21 ausgefüllt, so daß sich dadurch ein Wärmedämmschild ergibt.

Fig. 4 zeigt jedoch noch eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Schiebers 1. Hiernach ist in dem Schiebergehäuse 3, und zwar in dessen die Schieberplatte im geschlossenen Zustand aufnehmenden Rohrleitungsteil 2, eine wassergekühlte Anschlagleiste 22 vorgesehen, die in diesem Fall in Form eines Rohrs ausgeführt ist und die stirnseitig mit dem äußeren Umfangsabschnitt der Absperrplatte 6, also mit einem der axial vorstehenden Außenumfangsabschnitte, in diesem Fall im Abschnitt 20, in Eingriff kommt. Diese Anschlagleiste 22 läuft vorzugsweise etwa über den ganzen Rohrleitungsumfang und ist - wie Fig. 1 zeigt - einerseits an eine Kühlwasserzuleitung 23 und andererseits an eine Kühlwasserableitung 24 angeschlossen.

Es versteht sich von selbst, daß im Rahmen der Erfindung weitere Abwandlungen möglich sind. So sei nur beispielsweise darauf hingewiesen, daß die Kühlflüssigkeitskanäle innerhalb des Halterungsarms 5 und der Absperrplatte 6 äußerst einfach durch entsprechend angeordnete Leitbleche gebildet werden können.


Anspruch[de]
  1. 1. Schieber zum Absperren von großen Heißgas-Rohrleitungen, mit einer durch eine Antriebseinrichtung bewegbaren Sichelschieberplatte (4) mit Absperrplatte (6), die im Inneren wenigstens einen von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Kühlflüssigkeits- Strömungsraum (16) enthält und durch einen an ihrem einen Umfangsabschnitt befestigten, sie tragenden Halterungsarm (5) mit einer außerhalb des Rohrleitungsquerschnitts angeordneten Schwenkwelle (7) drehfest verbunden und schwenkbar gelagert ist, wobei die Welle (7) mit Kanälen (12, 13) versehen ist, über die der in der Absperrplatte befindliche Kühlflüssigkeits-Strömungsraum (16) mit einer äußeren Kühlflüssigkeitsquelle in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß von den innerhalb des Halterungsarms (5) angeordneten Kühlflüssigkeits-Zuführungs- und -Abführungskanälen (14, 15) zumindest der Kühlflüssigkeits- Zuführkanal (14) labyrinthartig ausgebildet ist, wobei diese Kühlflüssigkeitskanäle (14, 15) die in der Schwenkwelle (7) vorhandenen Kanäle (12, 13) mit dem Kühlflüssigkeits-Strömungsraum (16) in der Absperrplatte (6) verbinden.
  2. 2. Schieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlflüssigkeits-Strömungsraum (16) innerhalb der Absperrplatte (6) über den Rohrleitungsquerschnitt verteilt durch eine Anzahl von konzentrisch ineinander angeordneten, etwa kreisförmig verlaufenden Kanälen (17), durch etwa spiralförmig innerhalb der Absperrplatte verlaufende Kanäle oder durch labyrinthartig verlaufende Kanäle gebildet wird und diese Kanäle zumindest teilweise miteinander in Verbindung stehen.
  3. 3. Schieber nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Hohlkörper ausgeführte Absperrplatte (6) zumindest auf ihrer einen Außenseite eine etwa pfannenförmige, stirnseitig offene Ausnehmung (19) aufweist, die von einem axial vorstehenden Außenumfangsabschnitt (20, 20a) des Hohlkörpers begrenzt und mit einer leichten Stampfmasse (21) als Wärmedämmschild ausgefüllt ist.
  4. 4. Schieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sichelschieberplatte (4) in einem geschlossenen Gehäuse (3) untergebracht ist, das in seinem die Schieberplatte im geschlossenen Zustand aufnehmenden Rohrleitungsteil (2) eine stirnseitig mit dem äußeren Umfangsabschnitt der Schieberplatte in Eingriff bringbare, wassergekühlte Anschlagleiste (22) aufweist.






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