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Reizkessel mit mindestens einem schwenkbar gelagerten von einem Medium durchflossenen Teil Die vorliegende Erfindung ;betrifft einen Heizkessel mit mindestens einem schwenkbar gelagerten, von einem Medium durchflossenen Teil, insbesondere einer ausschwenkbaren Kesselfront.
Wassergekühlte Feuertüren für Heizkessel mit Einführung von Kesselwasser .durch die hohlen Drehzapfen gehören zum Stande der Technik. Diese bekannte Ausführung, bei welcher die Türe zwischen .den Angeln teilweise aufgeschlitzt ist und die Hohlzapfen durch Stellschrauben in .das hohle Angellager gedrückt werden, kann jedoch den heutigen Anforderungen nicht mehr gerecht werden, da aufgeschlitzte Türen für Kessel, welche grossenteils heute mit über- druck .im Brennraum fahren, infolge mangelnden (Dichtens nicht verwendet ,
werden dürfen. Im übrigen genügt eine derartige Ausführung auch konstruktiv den heute gestellten Anforderungen nicht mehr. ,Zudem ist das mit :der Kesselwand verbundene, als Angelstück ausgebildete Y"ühlmittel-iAnschluss-Ele- ment von der 'küre belastet und nicht praktisch frei spielbar, so dass .bei schweren Türen und Wärmedehnungen .ein Klemmen und Undichtwerden ,des Angelstückes auftritt.
Derartige Konstruktionen, bei welchen der Kühlmittelanschluss durch die Lagerung belastet ist, sind in den speisten Kulturstaaten nicht zugelassen.
Es sind auch wassergekühlte Türen an Heizkesseln bekannt geworden, welche mittels Scharnieren gelagert sind und bei welchen der übergang vom feststehenden Wasserrohr zum Anschluss an der Türe mit einer gewöhnlichen Verschraubung mit Dichtungsring bewerkstelligt wird.
Anstelle von Verschraubungen hat man auch schon Stopfbuchsen verwendet. ,Abgesehen davon, dass diese Anordnungen mit getrennten Lager- und Kühlmittelanschlusselementen sehr .sperrig sind, stellen derartige Verschraubungen und Stopfbuchsen ungeeignete Kupplungselemente dar, welche entweder .eine freie Drehbewegung zulassen und dafür undicht sind oder dicht sind und klemmen, mithin ;die Drehung verunmöglichen oder hindern.
Jede Drehung muss .also praktisch durch vorheriges Lösen der Verbindung eingeleitet und mit ,deren Anziehen beendet werden, ein in der heutigen Zeit unhaltbarer Zustand. Zudem entstehen dadurch zusätzliche, unkontrollierbare Spannungen und Beanspruchungen im Lagersystem der Türe und der Kühl- mitteltrennstelle, was vermehrten Verschleiss von Dichtungen zur Folge hat.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beseitigen und einen Heizkessel zu schaffen., bei welchem der schwenkbar gelagerte, von einem Medium durchflossene Teil nicht nur einfach in der Herstellung und in der Lagerung ist, .sondern .auch das Abdichten bezüglich Medium und den Übergang von schwenkbaren auf feste Teile im Betrieb ohne jegliche Schwierigkeiten sicherstellt.
Der erfindungsgemässe Heizkessel ist dadurch gekennzeichnet, dass dessen Lagervorrichtung mit einem von ,dieser Vorrichtung unbelasteten, praktisch frei spielbaren, mit dem schwenkbaren Lagerteil scharnierartg verbundenen Mediumsanschluss kom- hiniert ist. Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstan- des werden anschliessend anhand von Figuren erläutert.
Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kessels mit wassergekühlter, von Feuer- oder Rauchgasen bestrichener Vorderwand,
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Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Stirnplatte des Kessels nach Linie HI ZI der Fig. 1, in Seitenansicht, Fig.3 und 3a einen Axialschnitt durch eine Lagervorrichtung mit Kühlmittelanschluss mit in die gleiche Meridian- und Schnittebene gedrehtem Ein- und Auslass,
Fig.4 einen Schnitt durch das Scharnier nach Fig. 3 gemäss Linie IV-IV, Fig.5 einen Ausschnitt aus einer Ausführung analog Fig.3, jedoch mit einer hitzebeständigeren Dichtung, Fig. 6, 6a, 6b ;Schnitte durch weitere Ausiü'hrun- gen gemäss Linie VI-,VI .der Fig. 7, Ei-. 7 eine Aufsicht auf die Ausführung ügemäss Fig. 6.
.Eine Brennkammervorderwand in Form einer Türe 2 bildet den vorderen Abschluss eines Feuerraumes. Die Türe 2 ist an einer Stirnplatte 1 drehbe- weglich aufgehängt und abgestützt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind .an Kühlmittelröhren 3 und 4 Lagerdrehteile 5 und 6 befestigt, welche dazu dienen, die Türe 2 auf Lagerstützen 7 und -8 zu lagern.
Die Lagerstützen 7 und 8 sind mittels Schrauben 9 und 10 einstellbar an der Stirnplatte 1 befestigt. Sie sind mit Lagerflanschen 11 versehen, deren Bohrungen 112 mit Gleitlagern 13 aus gebuchst sind.
Auf den den .Lagerseiten der :Drehteile 5 und 6 abgewandten Enden sind scharnierartig Kühlmittel- anschlusselemente 15 und 16 befestigt, deren Kühl- mittelanschlussrohre 17 und 18 Über Flanschenpaare 1,9, 23, und 20, 23 und in der Stirnplatte 1 frei verschiebbar, mit je einem Innenrohr 22 verbunden sind (Fig. 2).
Die Kühlmittelrdhre 3 und 4, welche die Türe 2 mit den Lagerdrehteilen 5 und 6 verbinden, .sind mittels Verstärkungsblechen 26 und 27 abgestützt, während ein Türverschluss 25 die Türe 2 in ihrer geschlossenen Lage festhält.
In Fig.3 ist eine Lagervorrichtung mit einem Kühlmittelanschluss im Axialschnitt dargestellt, wie diese :für die Lagerung der Türe 2 an der Stirnplatte 1 gemäss Fig. 1 Verwendung finden kann. Ein Lagerdrehteil 30, welcher den Lagerdrehteilen 5 und 6 in der Fig. 1 entspricht, ist um eine Achse 29 schwenkbar. Er besitzt eine axiale Bohrung 31, in deren abgeschlossenes Ende eine seitliche Bohrung 32 einmündet. Der Drehteil ist mit einer Schulter 33 versehen, welche in einen Lagerzapfen 3'4 übergeht. Dieser besitzt eine Gewindebohrung 3-5.
Im Lagerflansch 11 mit der Bohrung 12 ist eine Lagerbüchse 36 mit einem flanschfönmigen Ansatz eingepresst.
Wie aus der Fig. 3 ersichtlich, ist in der Gewinde- bohrung 35 ,des Lagerzapfens 34 ein Gewindezapfen 41 eines Lagerflansches 40 eingeschraubt, welcher mittels eines Imbuskopfes 42 .derart befestigt werden kann, dass der Drehteil 30 in der dargestellten Weise auf der Lagerbuchse 36 abgestützt ist.
Anstelle dieser Gleitlagerabsbützung, welche mittels eines konischen Sicherungsstiftes 43 gesichert ist, :kann zur Lagerung .der Türe auch ein axiales Wälzla- ger benützt werden, wie dies in Fig. 3a dargestellt wird, wo in :der Gewindebohrung 35a des Zapfens 34 ein Gewindezapfen 4;1a eines Lagerflansches 40a eingeschraubt ist, welcher mittels eines Imbuskopfes 42a -derart befestigt werden kann, .dass der Drehteil 30a über das axiale Kugellager 36a und die Buchse 36b auf dem Lagerflansch 1-1 abgestützt wird.
Der Drehteil 30 ist an seinem dem Lagerende abgewandten Ende als Drehzapfen 46 ausgebildet, welcher mit einer Eindrehung 45 und einer Dich- tungsführung 48 versehen ist. In die Eindrehung 45 greifen drei =gleichmässig auf dem Umfang verteilte Fixierzapfen 49 ein, welche in einer Lagerschale 47 des Kühlmittelanschlusselementes 1.5 eingeschraubt sind. Diese Fixierung ist nicht ein unbedingtes Erfordernis. In der Dichtungsführung 48 befindet sich eine Dichtung 50, beispielsweise in Form eines O-Ringes.
Das Kühlmittelanschlusselement 15 ist ,mit einer axialen Bohrung ,51 versehen, an deren ;geschlossenem Ende eine seitliche Bohrung 52 einmündet.
Die Kühlmittelrohre 3 und 17 sind in den seitlichen Bohrungen 32 und 52 befestigt und leiten das Kühlmittel vom Kessel in die Türe 2 bzw. von dieser in den Kessel zurück.
Da die in Fig. 3 dargestellte Konstruktion zum Abdichten mit Hilfe eines O-Ringes wegen mangelnder Temperaturbeständigkeit nicht für alle bei derartigen Elementen und allenfalls im :Kesselinnern angeordneten schwenkbaren Organe verwendet werden kann, ist in Fig. 5 eine Ausführung zum Abdichten dargestellt, welche selbst bei höchsten Temperaturen ihre Funktion ausüben kann. Auch hier weist das Scharnier 65 ein feststehendes Kühlmitterlanschluss- element 66 und einen beweglichen Lagerdrehteil 67 auf. In einer Lagerschale,68 des Drehteiles 66 ist ein Lagerzapfen 69 drehgelagert.
Der Zapfen 69 ist mit einer Nute 70 zum Fixieren des Drehteiles 6.7 versehen und an seinem in den Lagerteil 66 vorstehenden Ende derart abgesetzt, dass sich zwischen der Lagerschale 68 und dem Zapfen @69 ein Ringraum 71 bildet. Dieser ist :einerends durch eine .Schulter 72 des Lagerteils 6.6 und undernends durch :einen Absatz 73 zum Zapfenende ;begrenzt. Er dient der Aufnahme von Dichtungsringen 74 aus hitzebeständigem Material, z. B. Asbestschnüren. Auf den Ringen oder Dichtungsschnüren 74 sitzen ein Nachstellring 75 sowie keilförmige Segmente 76, die ringförmig über den Umfang des Ringraumes 71 angeordnet sind.
Die Lagerschale 68 ist mit auf dem Umfang ,gleichmässig verteilten Gewindebohrungen 77 versehen, in welchen die Segmente 76 berührende Nachstellbolzen 78 sitzen.
Das Nachpressen der Dichtungsringe 74 erfolgt durch Einschrauben .der Bolzen 78, welche die Keilsegmente 76 gegen die Scharnierlängsachse schieben. Diese pressen mit ihren Schrägflächen auf den Nachstellring 75, der seinerseits die Dichtungsringe 74 m der in der Fig. 5 ersichtlichen Art und Weise gegen die zu dichtenden Teile presst. Der Nachstellring 75,
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:der mitten auf die Ringe 74 winkt, drückt das Dichtungsmaterial gegen die zu dichtenden Seitenflächen und sichert ein optimales Dichten bei minimalem Dichtungsdruck und kleinster Reibung beim Drehen der Scharnierteile 66 und 67.
In den Fig. 6 und 7 ist eine weitere Ausführung dargestellt, welche, wie diejenige gemäss Fig. 5, für höchste Temperaturen und Drücke funktionsfähig bleibt. Sie ist in ihrem Aufbau und der Bedienung insbesondere was die Möglichkeit des Nachstellers betrifft, etwas anders gestaltet als die Ausführung gemäss Fig. 5. Der Hauptunterschied besteht darin, dass sowohl der Einbau als,das Nachstellen der Dichtung nicht seitlich, sondern von oben erfolgt. Es wird also je nach Platzverhältnissen die eine oder andere Ausführung gewählt werden.
Die in diesen Fig. 6 und 7 dargestellte Ausführung besitzt -ein unteres, mit :der Türe verbundenes Kühlmittelanschlusselement 80, in welches das Kühlmittelanschlusselement 16 eingeschoben ist. Diese beiden, gegeneinander scharnierartig verdrehbaren Kühlmittelanschlusselemente sind mittels Dichtungsringen 74 gegeneinander abgedichtet. über diesen Ringen 74 ist ein Nachstellring 84 eingelegt, während ein zweiteiliger Abschlussring ;
& 1 die Stopfbuchsdich- tung nach oben abschliesst. Der Abschlussring 81 ist mit Hilfe von Befestigungsschrauben 82 mit dem Kühlmittelanschlusselement 80 verbunden. Nachstell- bolzen 83 sind gleichmässig auf dem Umfang des Ab- schlussringes & 1 verteilt, wie dies aus Fig. 7 ersichtlich ist.
Bei grossen und schweren Türen wird die dargestellte Lagerung mit Kühlmittelanschluss in den Dimensionen recht beträchtlich, sodass es .schwierig ist, mit den bisher bekannten Mitteln die Stopfbuchse dicht zu halten. Wenn nun an irgend einer Stelle das Kühlmittal durchdrückt, so kann mit Hilfe der Nachstellbolzen 83 über den Nachstellring 84 die betreffende Stelle nachgezogen und mithin gedichtet werden.
Diese Ausführung weist ferner den Vorteil auf, dass der zweiteilige Abschlussring 81 mühelos entfernt und nach Herausnehmen des Nachstellringes 84 Schäden an den Dichtungsringen 74 behoben werden können, ohne dass der Kessel ausser Betrieb genommen oder sogar die Türe demontiert werden muss. Auch das Element 16, übrigens von der Lagerung unbelastet und praktisch :frei spielbar - bedingt durch die federnden Rohrverbindungen 1,8, 22 bzw. 17, 22 - braucht beim Ersetzen -der Dichtungsringe 74 nicht demontiert zu werden.
Der in ,Fig. 6 @dargest.ellte Nachstellring 84 weist einen rechteckigen Querschnitt auf. Es ist jedoch vorteilhafter, diesen Querschnitt gemäss Fig. 6a d reieck- förmig 84a mit gegen die Dichtungsringe 74 hinweisender Spitze auszuführen oder gemäss Fig. 6b halb- mondförmig 84b.
Solche Formen besitzen den Vorteil, dass beim Anpressen auf die Dichtungsringe 74 diese auf beiden Seiten an die Dichtungsflächen der Kühlmittelanschlusselemente 16 und 80 gepresst wer- den.
Die beschriebene Lagervorrichtung mit Kühlmit- telanschluss ist um 360 schwenkbar. Sie ist .ferner bei entsprechender Materialauswahl temperatur- und druckunempfindlich und in ihrer Funktion unabhängig vom Medium.. Sie ist verwendbar für Flüssigkeits- als auch für iGas- und Dampfdurchfluss sowohl zum Kühlen als auch um aufgeheizt zu werden.
Diese Ausführungsform besitzt den Vorteil, dass sie für das drehbeweglich zu lagernde Element eine spezielle, einzig und allein dieser Lagerung dienende Lagervorrichtung aufweist und daneben .für den An- schluss der Kühlung ein speziell nur für diesen Zweck ausgebildetes Organ, welches mit der Lagervorrichtung zum scharnierartigen Zusammenarbeiten vorgesehen ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass sowohl die Lagerfunktion wie die Kühlfunktion einwandfrei und mit getrennten, voneinander unabhängigen Mitteln erfolgt.
Es ist daher :auch möglich, bei Störungen im Kühlsystem, beispielsweise beim Lecken der scharnierartigen Verbindungsstelle, ohne Demontage .der oft- sehr schweren Brennkammertüre die Dichtung innert kürzester Zeit auszuwechseln und damit die Einsatzzeiten von Heizkesseln beträchtlich zu erhöhen.
Auch kann, sofern dies bedingt ist, gemäss der Ausführung nach .Fig. 5 die Dichtung :mühelos und ohne Betriebsunterbruch von aussen nachgestellt werden. Diese nachstellbaren Dichtungen sind vorzugsweise hitzebeständig.
Diese Lagervorrichtung,. welche mit einem Kühl- mittelanschluss kombiniert ist, ist in -ihren äussern Abmessungen sehr klein und ist, .was den Kühlmittel- teil betrifft, im Grunde genommen nichts anderes als eine mit kleinsten Wandstärken umkleidete Bohrung, welche, unabhängig von d;er axialen gegenseitigen Lage des festen und beweglichen Scharnierteiles, dem Kühlmittel immer den gleichen Durchflussquersclmitt bietet.
Dieses kombinierte Lager- und Kühlorgan ist daher im Betrieb äusserst zuverlässig, da die vom Kühlmittel unabhängigen Lagerstellen von aussen einfach zugänglich und überwachbar sind. Eine Beschädigung der Übergangsstelle vom festen Teil .zum @drehbeweglichen Teil ist daher weder für die Lagervorrichtung noch für den Kühlmittelanschluss zu ,befürchten und die Durchströmung dieser Teile ist derart einfach, dass auch bezüglich Verstopfung keine irgendwelchen Risiken bestehen.
Diese Vorrichtungen brauchen nicht nur in der Höhe, sondern auch in der Breite wenig Platz. Sie erfüllen sowohl ihre Tragfunktion für die Türe, wie .auch die Funktion der Wasserführung, wobei ohne flexible Anschlüsse das Kühlmittel von einem feststehenden, auf einen drehbeweglichen Teil übergeleitet werden kann.