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Dokumentenidentifikation DE202005004351U1 23.06.2005
Titel Entlüftungsklappe
Anmelder Z & J Technologies GmbH, 52355 Düren, DE
Vertreter Meissner, Bolte & Partner GbR, 80538 München
DE-Aktenzeichen 202005004351
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 23.06.2005
Registration date 19.05.2005
Application date from patent application 17.03.2005
IPC-Hauptklasse C21B 7/10

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsklappe, insbesondere für Hochöfen und Direkt-Reduktion-Anlagen.

Es ist bekannt, Entlüftungsklappen oder sogenannte Bleeder an Hochöfen und Direkt-Reduktion-Anlagen zur Druckabsicherung einzusetzen. Derartige Entlüftungsklappen werden von der Anmelderin hergestellt und vertrieben.

Das Öffnen bzw. Schließen der Entlüftungsklappen erfolgt üblicherweise automatisch über die Anlagensteuerung, was vergleichsweise aufwendig zu realisieren ist. Außerdem ist die Sicherheit bei Ausfall der Steuerung, beispielsweise bedingt durch Stromausfall, nicht gegeben. Die manuelle Steuerung durch einen Operator ist demgegenüber zwar einfacher zu verwirklichen und weniger anfällig für Störungen. Allerdings muss dabei in Kauf genommen werden, dass Fehler bei der Bedienung auftreten, die die Sicherheit des Hochofenbetriebes beeinträchtigen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entlüftungsklappe, insbesondere für Hochöfen und Direkt-Reduktion-Anlagen anzugeben, die einen sicheren Überdruckschutz bietet bei gleichzeitig einfachem Aufbau.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Entlüftungsklappe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei konstruktive Verbesserungen und Weiterentwicklungen der Erfindung in den untergeordneten Ansprüchen angegeben sind.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Entlüftungsklappe so auszubilden, dass die Klappe gegen eine Rückstellkraft, insbesondere eine Federkraft aus einer Schließstellung in eine Offenstellung bewegt werden kann, wobei der Klappe eine Übertotpunktmechanik zugeordnet ist, die bei einem auf die Klappe wirkenden vorgegebenen Grenzdruck eine vollständige Öffnung der Klappe bewirkt.

Durch die gegen die Rückstellkraft bewegbare Klappe wird erreicht, dass diese selbstständig zunächst nur einen Spalt öffnet, so dass Überdruck entweichen kann. Fällt der Überdruck unter den vorgegebenen Grenzdruck, schließt die Klappe automatisch aufgrund der Rückstellkraft. Wenn der Spalt nicht ausreicht, um den Druck abzubauen, wird, wenn der Grenzdruck überschritten wird, die Klappe durch die Übertotpunktmechanik vollständig geöffnet, so dass ein maximaler Druckabbau gewährleistet wird. Die Übertotpunktmechanik stellt dabei sicher, dass nach Überschreiten des Grenzdruckes, auch wenn dies nur kurzfristig erfolgt, die Klappe vollständig geöffnet wird, wodurch die Sicherheit der erfindungsgemäßen Entlüftungsklappe erheblich verbessert wird.

Vorzugsweise ist die Übertotpunktmechanik so ausgebildet, dass diese die Klappe nach dem Öffnen in Offenstellung hält. Die Übertotpunktmechanik erfüllt somit nicht nur die Sicherheitsfunktion, die Klappe vollständig zu öffnen, sondern auch eine Haltefunktion. Durch diese Doppelfunktion wird eine kompakte Bauweise der Entlüftungsklappe bzw. der aus der Entlüftungsklappe und der Übertotpunktmechanik bestehenden Vorrichtung ermöglicht, da auf eine zusätzliche Halteeinrichtung verzichtet werden kann.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Übertotpunktmechanik eine gewichtsbelastete Hebelübersetzung umfasst. Diese Entlüftungsklappe bildet somit eine Kombination aus einer mit einer Rückstellkraft, insbesondere einer Federkraft beaufschlagten Entlüftungsklappe und einer gewichtsbelasteten Entlüftungsklappe, wobei aufgrund der Hebelübersetzung das Gewicht vergleichsweise klein gewählt werden kann. Durch eine geeignete Hebelübersetzung kann beispielsweise durch ca. 1 t Gewicht eine Schließkraft von 10 t erzeugt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Übertotpunktmechanik ein Gewicht aufweist, das durch einen Hebelarm drehfest mit einer Antriebswelle verbunden ist, wobei das Gewicht in der Schließstellung und in der Offenstellung jeweils unterhalb eines Totpunktes angeordnet und durch Beaufschlagung der Klappe mit dem Grenzdruck über den Totpunkt hinaus bewegbar ist. Dadurch wird ein wartungsarmer und robuster Aufbau der Übertotpunktmechanik ermöglicht.

Die Übertotpunktmechanik kann ferner ein längenveränderliches Federelement, insbesondere ein Federbein, aufweisen, das mit der Klappe und exzentrisch mit der Antriebswelle jeweils drehbeweglich verbunden ist. Das längenveränderliche Federelement hat den Vorteil, dass eine rückstellende Federkraft auf die Klappe aufgebracht wird, die ein selbsttätiges Schließen der Klappe bei Druckabbau bewirkt.

Überdies ist diese Ausführungsform besonders geeignet zur Kombination mit dem durch den Hebelarm mit der Antriebswelle verbundenen Gewicht.

Durch die exzentrische Anlenkung des Federelementes an der Antriebswelle wird beim Öffnen der Entlüftungsklappe ein Drehmoment auf die Antriebswelle übertragen. Die daraus resultierende Bewegung der Antriebswelle führt zu einer Schwenkbewegung des Hebelarmes und des daran angeordneten Gewichtes aus der Ruhestellung. Bei Erreichen des Grenzdruckes wird der Hebelarm mit dem Gewicht über den Totpunkt hinaus bewegt und kippt aufgrund der Gewichtskraft des Gewichtes in eine der Offenstellung der Klappe entsprechende Ruhestellung. Dadurch wird auf einfache Weise mechanisch bewirkt, dass die Klappe vollständig geöffnet wird, wenn der Grenzdruck überschritten ist. Außerdem hat diese Ausführungsform den weiteren Vorteil, dass das Gewicht in der der Schließstellung entsprechenden Ruhestellung die Antriebswelle arretiert, so dass die Klappe in der Offenstellung gehalten wird.

Die Position des Gewichtes auf dem Hebelarm und somit die wirksame Länge des Hebelarms kann einstellbar sein. Dadurch ist die auf die Klappe wirkende Rückstellkraft veränderbar.

Ferner kann vorgesehen sein, dass das längenveränderliche Federelement in der Schließstellung vorgespannt ist, wodurch eine auf die Klappe wirkende Schließkraft aufgebracht wird.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Klappe eine Antriebseinheit, insbesondere eine hydraulische Antriebseinheit zugeordnet, mit der die Klappe zumindest aus der Offenstellung in die Schließstellung bewegbar ist. Dadurch kann die Klappe, nachdem diese durch die Übertotpunktmechanik geöffnet wurde, wieder in die Schließstellung überführt werden. Dabei überwindet die Antriebseinheit die von der Übertotpunktmechanik aufgebrachte Haltekraft.

Die Antriebseinheit kann einen Antriebszylinder umfassen, der durch einen Antriebshebel mit der Antriebswelle drehfest verbunden ist. Diese Ausführungsform ermöglicht eine besonders einfache Verwirklichung der Antriebseinheit, wobei gleichzeitig eine Dämpfung der Klappe beim Öffnen und Schließen gegen die Rückstellkraft erreicht wird.

Vorzugsweise ist die Übertotpunktmechanik auf zwei gegenüber angeordneten Seiten der Klappe vorgesehen, wodurch eine verbesserte, insbesondere symmetrische Krafteinleitung ermöglicht wird.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Drehpunkte der Übertotpunktmechanik, insbesondere der Exzenterdrehpunkt und der Drehpunkt der Antriebswelle, sowie der Drehpunkt der Klappe in der Schließstellung im Wesentlichen auf einer Senkrechten angeordnet sind, die von der Einleitstelle der Rückstellkraft, insbesondere vom Mittelpunkt der Klappe, beabstandet ist. Dadurch wird gewährleistet, dass ausreichende Auslenkwege für die Element der Übertotpunktmechanik zur Verfügung stehen.

Eine weitere Erhöhung der Sicherheit kann dadurch erreicht werden, dass die Antriebswelle mit einem weiteren Hebelarm zur Handbetätigung der Klappe drehfest verbunden ist.

Nachfolgend wird die Erfindung mit weiteren Einzelheiten unter Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen beispielhaft näher beschrieben. In diesen zeigen

1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Entlüftungsklappe und

2 eine Draufsicht auf die Entlüftungsklappe nach 1.

In den 1, 2 ist eine Entlüftungsklappe dargestellt, wie sie beispielsweise an Hochöfen zur Druckabsicherung zum Einsatz kommt. Die Entlüftungsklappe ist besonders für Direkt-Reduktion-Anlagen, beispielsweise sogenannte Finexanlagen (Hismelt, Corex) geeignet, in denen ein 2- bis 3-facher Betriebsdruck im Verhältnis zu einem Hochofen herrscht. Auch andere industrielle Anwendungen beispielsweise als Armaturen für Winderhitzer, Gasnetze etc. sind möglich.

Die Entlüftungsklappe 2 ist an einem zylindrischen Gehäuse 1 vorgesehen, das mit einer feuerfesten Auskleidung ausgerüstet ist und durch das Heißwind oder andere Hochtemperaturgase abgeblasen werden können. Die Klappe 2 ist in 1 in Schließstellung I dargestellt. Die Offenstellung III der Klappe 2 ist in 1 in Strichlinien angedeutet.

Die Klappe 2 ist schwenkbeweglich gelagert. Dazu ist die Klappe 2 durch einen Schwenkarm 13 mit einer Drehwelle 14 verbunden, die den Drehpunkt 10 der Klappe 2 definiert. Dabei ragt der Schwenkarm 13 seitlich über das Gehäuse 1 hinaus, so dass die Drehwelle 14 sowie die Lagerung der Drehwelle 14 seitlich neben dem Gehäuse 1 angeordnet werden kann. Die Klappe 2 ist dabei so ausgeführt, dass diese gegen eine Rückstellkraft, insbesondere gegen eine Federkraft aus der Schließstellung I in die Offenstellung III bewegt werden kann. Dazu ist an der Klappe ein längenveränderliches Federelement, insbesondere ein Federbein 3 drehbeweglich angelenkt. Wie in den 1, 2 ersichtlich, ist ein Ende des Federbeins 3 in etwa mittig an der Klappe 2 angebracht, so dass die Rückstellkraft im Wesentlichen an der Klappenmitte angreift. Die Anlenkstelle des Federbeins an der Klappe 2 hat das Bezugszeichen 15 (erste Anlenkstelle). Andere, insbesondere außermittige, Positionen der Anlenkstelle 15 sind möglich. Das von der Anlenkstelle 15 beabstandete Ende des Federbeins 3 ist drehbeweglich mit einer Exzenterplatte 9 verbunden, wobei die Anlenkstelle des Federbeins 3 an der Exzenterplatte 9 das Bezugszeichen 16 trägt (zweite Anlenkstelle). Die Exzenterplatte 9 ist drehfest mit einer Antriebswelle 6 verbunden, die parallel zur Drehwelle 14 der Klappe 2 angeordnet ist. Mit der Antriebswelle 6 ist ferner ein Gewicht 5 durch einen Hebelarm 4 drehfest verbunden, wie in den 1, 2 dargestellt. Die Übertotpunktmechanik umfasst also das Federbein 3, den Hebelarm 4, das Gewicht 5 sowie die Exzenterplatte 9.

Der Hebelarm 4 ist dabei so an der Antriebswelle 6 angebracht, dass der Hebelarm 4 in einer der Schließstellung I der Klappe 2 entsprechenden Ruhestellung unter einem Winkel von > 90° bezogen auf die Horizontale, insbesondere fast waagrecht angeordnet ist. Der Winkel des Hebelarms 4 bezogen auf die Horizontale beträgt in der Schließruhestellung vorzugsweise 10° bis 60°.

Wie ferner in 1 durch die Strichliniendarstellung gezeigt, ist der Hebelarm 4 mit dem Gewicht 5 in einer der Offenstellung III der Klappe 2 entsprechenden Ruhestellung unter einem Winkel von > 90°, insbesondere im Bereich von 100° bis 145° angeordnet.

Durch die drehfeste Verbindung des Hebelarms 4 mit der Drehwelle 6 wird der Hebelarm 4 und somit das Gewicht 5 bei Betätigung der Drehwelle 6 durch das Federbein 3 auf einer kreisförmigen Bahn geführt, wobei der höchste Punkt der Bahn, d.h. der Totpunkt des Hebearms 4 bzw. des Gewichtes 5 erreicht ist, wenn der Hebelarm 4 unter einem Winkel von 90 ° bezüglich der Horizontalen angeordnet ist. Die dem Totpunkt des Gewichts 5 entsprechende Stellung der Klappe 2 (Mittelstellung) ist in 1 mit II bezeichnet.

Den 1, 2 ist ferner zu entnehmen, dass die Drehwelle 14 der Klappe 2 und die Antriebswelle 6, an der der Hebelarm 4 befestigt ist, parallel angeordnet sind, derart, dass der Drehpunkt der Antriebswelle 6 und der Drehpunkt 10 der Drehwelle 14 im Wesentlichen senkrecht übereinander angeordnet sind. In dieser Anordnung ist die Antriebswelle 6 unterhalb der Drehwelle 14 vorgesehen. Außerdem ist besonders gut in 1 zu erkennen, dass in der Schließstellung I der Klappe 2 der Exzenterdrehpunkt 11, d. h. die Stelle, an der das in 1 untere Ende des Federbeins 3 drehbeweglich mit der Exzenterplatte 9 verbunden ist, senkrecht mit dem Drehpunkt 10 der Klappe 2 und dem Drehpunkt 12 der Antriebswelle 6 angeordnet ist. Dabei ist der Drehpunkt 11 der Exzenterplatte 9 unterhalb des Drehpunktes 12 der Antriebswelle 6 in der Schließstellung vorgesehen. Ferner ist in 1 dargestellt, dass die im Wesentlichen senkrechte Linie, auf der die jeweiligen Drehpunkte 10, 11, 12 angeordnet sind, von der Einleitstelle der Rückstellkraft, also dem ersten Anlenkpunkt 15 horizontal und, sofern die Drehpunkte 11, 12 der Übertotpunktmechanik betroffen sind, auch vertikal beabstandet sind. Die Einleitstelle der Rückstellkraft ist durch die Anlenkstelle 15 des Federbeins 3 an der Klappe 2 definiert.

Aus der Anordnung der ersten Anlenkstelle 15 des Federbeins 3 an der Klappe 2 und der davon horizontal beabstandeten zweiten Anlenkstelle 16 des Federbeins 3 an der Exzenterplatte 9 ergibt sich, dass das Federbein 3 bezogen auf eine Vertikale, insbesondere bezogen auf eine durch die erste Anlenkstelle 15 des Federbeins 3 verlaufende vertikale Linie, geneigt ist. Der Neigungswinkel kann zwischen > 0 ° und ca. 45 ° gewählt werden. Durch diese Anordnung wird bezweckt, dass die Anlenkstelle 16 des Federbeins 3 an der Exzenterplatte 9 beim Öffnen der Klappe 2 kreisförmig um den Drehpunkt 12 der Antriebswelle 6 bewegt wird und zwar im Uhrzeigersinn. Da die Exzenterplatte 9 drehfest mit der Antriebswelle 6 verbunden ist, wird durch das Öffnen der Klappe 2 durch den im Gehäuse 1 herrschenden Überdruck eine Drehbewegung über das Federbein 3 und die Exzenterplatte 9 auf die Antriebswelle 6 übertragen, so dass der Hebelarm 4 und das daran befestigte Gewicht 5 eine Schwenkbewegung im Uhrzeigersinn durchführen.

Dabei sind das Federbein 3 und der Hebelarm 4 so zueinander angeordnet, dass bei der in 1 angedeuteten Mittelstellung II der Klappe 2 der Totpunkt des Gewichtes 5, d. h. die Stellung, in der das Gewicht 5 senkrecht über dem Drehpunkt 12 der Antriebswelle 6 angeordnet ist, erreicht wird. Ferner kann durch die Winkelstellungen des Federbeins 3 und des Hebelarms 4 der Öffnungsgrad der Klappe 2, ab dem selbsttätig geöffnet wird, d. h. die in 1 dargestellte Mittelstellung II so beeinflusst werden, dass der Totpunkt des Gewichtes 5 bei dem gewünschten Grenzdruck erreicht wird.

In 1 ist weiter dargestellt, dass das Gewicht 5 in der Schließstellung I links vom Federbein 3, d. h. generell auf der Seite des Federbeins 3 angeordnet ist, zu der das Federbein 3 ausgehend von der Anlenkstelle 16 an der Exzenterplatte 9 geneigt ist. In der Offenstellung III ist das Gewicht 5 auf der anderen Seite des Federbeins 3, also vorliegend auf der rechten Seite des Federbeins 3 in 1 angeordnet. Diese Anordnung des Gewichtes 5 hängt im Wesentlichen von der Richtung des Drehmomentes ab, das durch das Federbein 3 und die Exzenterplatte 9 in die Antriebswelle 6 eingeleitet wird. Wenn, beispielsweise durch Wahl eines anderen Neigungswinkels des Federbeins 3 eine andere Drehmomentrichtung bewirkt wird, kann das Gewicht 5 in der Schließstellung I der Klappe 2 auch auf der anderen Seite als auf der in 1 gezeigten Seite des Federbeins 3 angeordnet sein. In jedem Fall kommt es darauf an, dass das Gewicht 5 so angeordnet ist, dass dieses beim Öffnen der Klappe 2 einen Totpunkt, also einen höchsten Punkt einer kreisförmig oder andersverlaufenden Bahn, durchläuft.

Ferner ist die Anordnung des Hebelarmes 4 bezogen auf das Federbein 3 so gewählt, dass der Hebelarm 4 bzw. das daran befestigte Gewicht 5 nach dem Durchlaufen des Totpunktes in eine weitere Ruhestellung kippt, die der Offenstellung III der Klappe 2 entspricht. In dieser Offenruhestellung des Gewichtes 5 wird ein Haltemoment in die Antriebswelle 6 eingeleitet, durch das die Klappe 2 über das Federbein 3 und die Exzenterplatte 9 in der Offenstellung III gehalten wird. Die Übertotpunktmechanik 3, 4, 5 erfüllt somit die Doppelfunktion, die Klappe 2 ab einem bestimmten Grenzdruck selbsttätig zu öffnen und darüber hinaus in der Offenstellung zu halten. Dazu ist das Gewicht 5 so angeordnet, dass die der Schließstellung und der Offenstellung jeweils entsprechende Ruhestellungen des Gewichtes 5 unterhalb des Totpunktes angeordnet sind.

Das Gewicht 5 kann auf dem Hebelarm 4 verschieblich gelagert sein und in verschiedenen Positionen mit dem Hebelarm 4 verbunden werden. Dadurch ist die wirksame Länge des Hebelarmes 4 und somit die Rückstellkraft, die durch das Gewicht 5 in die Welle 6 eingeleitet wird, einstellbar. Ferner ist die Anordnung des Federbeins 3 so getroffen, dass das Federbein 3 in der Schließstellung I vorgespannt ist, um einen dichten Sitz der Klappe 2 auf dem Gehäuse 1 zu gewährleisten. Dabei kann das Federbein 3 in einer vereinfachten Ausführung auch durch eine starre Stange ersetzt werden, die drehbeweglich an der Klappe 2 und an der Exzenterplatte 9 angelenkt ist. Die Schließkraft wird dann nur durch das mit Hilfe des Gewichts 5 in die Antriebswelle 6 eingeleitete Drehmoment aufgebracht. Eine derart vereinfachte Ausführungsform ist von der Erfindung ebenfalls umfasst.

In den 1, 2 ist dargestellt, dass der Klappe 2 eine Antriebseinheit 7, 8 zugeordnet ist, mit der die Klappe 2 aus der Offenstellung in die Schließstellung sowie aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegt werden kann. Die Antriebseinheit 7, 8 umfasst einen Antriebszylinder 7, der durch einen Antriebshebel 8 mit der Antriebswelle 6 verbunden ist. Der Antriebshebel 8 und die Exzenterplatte 9 bilden einen Kniehebel, wobei die beiden Hebelarme, d. h. der Antriebshebel 8 und die Exzenterplatte 9 drehfest mit der Antriebswelle 6 verbunden und voneinander beabstandet auf dieser angeordnet sind. Mit Hilfe der Antriebseinheit 7, 8 kann die Klappe 2 aus der Offenstellung III in die Schließstellung I überführt werden, wobei das durch das Gewicht 5 aufgebrachte Haltemoment überwunden werden muss. Der Antriebszylinder 7 bzw. die damit verbundene Hydraulik ist entsprechend ausgelegt. Außerdem kann durch die Antriebseinheit 7, 8 die mechanische Steuerung mittels der Übertotpunktmechanik durch eine hydraulische Steuerung der Klappe 2 überlagert werden, so dass die Klappe auch unabhängig von der Übertotpunktmechanik 3, 4, 5 betätigt werden kann (Override-Modus). Dadurch wird eine besonders flexible Steuerung der Klappe 2 erreicht. Die beiden Hydraulikanschlüsse des Antriebszylinders 7 sind in den beiden Ruhestellungen (Schließstellung I, Offenstellung III) auf Tankleitung geschaltet, damit die gesamte Armatur nicht blockiert ist, aber vom Antriebszylinder 7 gedämpft wird.

Aus Gründen der symmetrischen Krafteinleitung sind die Bauteile der Übertotpunktmechanik 3, 4, 5 auf beiden Seiten der Klappe 2 angeordnet, wobei die beiden Federbeine 3 jeweils an den Stirnseiten eines Jochs 17 drehbeweglich angebracht sind, das die Klappe 2 überspannt. Das Joch 17 ist mit der Klappe 2 sowie mit einem Ende eines Schwenkarms 13 fest verbunden. Das vom Joch 17 beabstandete andere Ende des Schwenkarmes 13 ist drehfest mit der Drehwelle 14, die den Drehpunkt 10 der Klappe 2 bildet, verbunden.

Im Betrieb arbeitet die Klappe 2 wie folgt.

Während des hydraulischen Schließens der Klappe 2 durch den Antriebszylinder 7 wird diese über das Federbein 3 bewegt und auf den Dichtsitz des Gehäuses 1 gepresst. Dabei wird das untere Ende des Federbeins 3, d. h. die zweite Anlenkstelle 16 des Federbeins 3 an der Exzenterplatte 9 auf einer Kreisbahn bewegt. Das Federbein 3 wird beim Aufsetzen auf den Dichtsitz derart ausgelenkt, dass eine voreingestellte Kraft auf den Dichtsitz wirkt. Das Gewicht 5 hält dabei die Antriebswelle 6 in der Schließstellung I.

Wenn die vom Innendruck erzeugte Kraft auf die Verschlussklappe 2 über die an den Federbeinen 3 eingestellte Kraft ansteigt, werden die Federbeine 3 verlängert und die Klappe 2 öffnet einen Spalt. Nach Absenken des Innendruckes schließt die Klappe 2 aufgrund der von den Federbeinen 3 aufgebrachten Rückstellkraft.

Wenn der Innendruck weiter ansteigt, so dass die wirksame Kraft der Federbeine 3 ein größeres Drehmoment über die Exzenterplatte 9 an der Antriebswelle 6 als das Gewicht 5 über seinen Hebelarm 4 erzeugt, wird das Gewicht 5 angehoben. Dabei verringert sich das vom Gewicht 5 erzeugte Drehmoment auf den Drehpunkt 12 der Antriebswelle 6. gleichzeitig wird das erzeugte Drehmoment der Federbeine 3 über die Exzenterplatte 9 auf den Drehpunkt 12 der Antriebswelle 6 größer, da der Exzenterdrehpunkt 11 der Anlenkstelle 15 des Federbeins 3 durch seine Bewegung auf einer Kreisbahn einen größeren wirksamen Hebelarm auf den Drehpunkt 12 erhält. Die Klappe 2 öffnet hierdurch auch bei abnehmender Reaktionskraft auf die Klappe 2 vollständig. Dabei wird das Gewicht 5 soweit angehoben, bis dieses den Totpunkt, d. h. den obersten Punkt der Kreisbahn, der senkrecht über dem Drehpunkt 12 der Antriebswelle 6 angeordnet ist, erreicht. Sobald das Gewicht 5 über diesen Totpunkt hinausbewegt wird, d. h. wenn die Klappe 2 den in Abhängigkeit vom Grenzdruck voreingestellten Öffnungswinkel erreicht, kippt das Gewicht 5 durch die Schwerkraft in die in 1 gezeigte Offenstellung III, wodurch die Exzenterplatte 9 und damit auch das über die Anlenkstelle 15 mit der Exzenterplatte 9 verbundene Federbein 3 die Klappe 2 vollständig öffnet. Überdies leitet das Gewicht 5 in der Offenstellung III ein Haltemoment in die Antriebswelle 6 ein, das über die Exzenterplatte 9 und das Federbein 3 auf die Klappe 2 übertragen wird.

Die in den 1, 2 dargestellte Entlüftungsklappe vereint somit das gewichtsbelastete und das federöffnende Bleeder in einer Armatur, die folgende Funktionen erlaubt.

  • – Hydraulisches Öffnen und Schließen durch den Antriebszylinder? (gesteuert)
  • – mechanisches Abblasen bei Überdruck durch das Federbein 3 (selbstständig)
  • – mechanisches Öffnen bei Überschreiten eines Grenzdrucks durch das Gewicht 5 (selbständig) und
  • – Halten der Armatur in der vollständig geöffneten Position III durch das Gewicht 5 (selbständig)

Das Gewicht 5 wirkt somit als Gegengewicht zu dem Gewicht der Klappe 2, wobei das Gegengewicht vergleichsweise gering gewählt werden kann, da dieses aufgrund der Exzenterübersetzung größere Reaktionskräfte auf die Klappe 2 ausübt.

Das in den 1, 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ist besonders gut für den Einsatz bei sehr hohen Temperaturen geeignet, da die mechanischen Komponenten überwiegend unterhalb des Ausblasestrahles des Mediums angeordnet werden können.

In 1 ist ferner dargestellt, dass ein weiterer Hebelarm 18 drehfest mit der Antriebswelle 6 verbunden ist, wobei der Hebelarm 18 beispielsweise mittels eines Seilzuges (nicht dargestellt) in Richtung des Pfeiles S manuell betätigt werden kann. Dadurch ist ein handbetätigtes Öffnen der Klappe möglich, wodurch die Sicherheit der Anlage noch weiter verbessert wird.

Die Entlüftungsklappe bzw. das Bleeder ist besonders geeignet für den Einsatz in einer Direkt-Reduktion-Anlage, beispielsweise in einer sogenannten Finex-Anlage, wobei mit diesem Bleeder ca .2- bis 3-fach höhere Betriebsdrücke im Verhältnis zu einem Hochofen sicher gehandhabt werden können und ein besonders sicherer Betrieb der Anlage aufgrund der Möglichkeit der vollständigen mechanischen Öffnung des Bleeders gewährleistet ist. Das Bleeder ist dabei eine Kombination von gewichtbelasteten und federbelasteten Bleeder, wobei das Gewicht über einen Hebelarm mit sehr großem Hebelverhältnis wirkt, so dass mit ca. 1 t Gewicht eine Schließkraft von ca. 10 t erzeugt werden kann.

1Gehäuse 2Klappe 3Federbein 4Hebelarm 5Gewicht 6Antriebswelle 7Antriebszylinder 8Antriebshebel (Zylinder) 9Exzenterplatte 10Drehpunkt Klappe 11Drehpunkt Exzenter/Federbein 12Drehpunkt Antriebswelle 13Schwenkarm 14Drehwelle 151. Anlenkstelle des Federbeins 162. Anlenkstelle des Federbeins 17Joch 18weiterer Hebelarm

Anspruch[de]
  1. Entlüftungsklappe (2), insbesondere für Hochöfen und Direkt-Reduktion-Anlagen, die gegen eine Rückstellkraft, insbesondere eine Federkraft, aus einer Schließstellung in eine Offenstellung bewegbar ist, wobei der Klappe (2) eine Übertotpunktmechanik (3, 4, 5) zugeordnet ist, die bei einem auf die Klappe (2) wirkenden vorgegebenen Grenzdruck eine vollständige Öffnung der Klappe (2) bewirkt.
  2. Klappe nach Anspruch 1,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    die Übertotpunktmechanik (3, 4, 5) die Klappe (2) nach dem Öffnen in Offenstellung hält.
  3. Klappe nach Anspruch 1 oder 2,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    die Übertotmechanik (3, 4, 5) eine gewichtsbelastete Hebelübersetzung umfasst.
  4. Klappe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    die Übertotpunktmechanik (3, 4, 5) ein Gewicht (5) aufweist, das durch einen Hebelarm (4) drehfest mit einer Antriebswelle (6) verbunden ist, wobei das Gewicht (5) in der Schließstellung und in der Offenstellung jeweils unterhalb eines Totpunktes angeordnet und durch Beaufschlagung der Klappe (2) mit dem Grenzdruck über den Totpunkt hinaus bewegbar ist.
  5. Klappe nach Anspruch 4,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    die Übertotpunktmechanik (3, 4, 5) ein längenveränderliches Federelement (3), insbesondere ein Federbein, aufweist, das mit der Klappe (2) und exzentrisch mit der Antriebswelle (6) jeweils drehbeweglich verbunden ist.
  6. Klappe nach Anspruch 4 oder 5,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    die Position des Gewichts (5) auf dem Hebelarm (4) und somit die wirksame Länge des Hebelarms (4) einstellbar ist.
  7. Klappe nach einem der Ansprüche 4 bis 6,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    das längenveränderliche Federelement (3) in der Schließstellung vorgespannt ist.
  8. Klappe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    der Klappe (2) eine Antriebseinheit (7, 8), insbesondere eine hydraulische Antriebseinheit (7, 8), zugeordnet ist, mit der die Klappe (2) aus der Schließstellung in die Offenstellung und umgekehrt bewegbar ist.
  9. Klappe nach Anspruch 8,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    die Antriebseinheit (7, 8) einen Antriebszylinder (7) umfasst, der durch einen Antriebshebel (8) mit der Antriebswelle (6) drehfest verbunden ist.
  10. Klappe nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    die Übertotpunktmechanik (3, 4, 5) auf zwei gegenüber angeordneten Seiten der Klappe (2) vorgesehen ist.
  11. Klappe nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    die Drehpunkte der Übertotpunktmechanik (11, 12), insbesondere der Exzenterdrehpunkt (11) und der Drehpunkt (12) der Antriebswelle (6), sowie der Drehpunkt (10) der Klappe (2) in der Schließstellung im Wesentlichen auf einer Senkrechten angeordnet sind, die von der Einleitstelle der Rückstellkraft, insbesondere vom Mittelpunkt der Klappe (2), beabstandet ist.
  12. Klappe nach einem der Ansprüche 4 bis 11,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    die Antriebswelle (6) mit einem weiteren Hebelarm (18) zur Handbetätigung der Klappe (2) drehfest verbunden ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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