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Abdichtung von Drehklappen für Heißgaskanäle Die Erfindung geht von
einer Anordnung zum Abdichten von Drehklappen für Heißgaskanäle mittels federnder
Abdichtungsbleche aus und beschäftigt sich in erster Linie mit der Aufgabe, die
Leckageverluste durch verbesserte Kantenabdichtung zu verringern.
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Es sind schon mehrere Vorschläge zur Lösung dieser Aufgabe bekanntgeworden.
Sie beruhen im allgemeinen darauf, ein nachgiebiges oder gegebenenfalls federnd
biegsames Abdichtungsorgan zu verwenden, das sich mit seiner freien Kante praktisch
längs einer Linie an die Gegenfläche anlegt. Diese einfachen Kantenabdichtungen
versagen aber bei Heißgaskanalreglern, weil sich deren Elemente infolge der starken
Temperaturunterschiede leicht verziehen und Abdichtungskante und Gegenfläche zueinander
windschief stellen, wodurch Berührungslücken und damit Leckstellen entstehen.
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Es ist auch bekannt, die Seitenkanten von Heißgaskanalschiebern mit
überstehenden, federnden Lamellen zu versehen, die in besondere, in dem Führungsrahmen
angeordnete, enge Nuten hineinragen. Diese Lösung ist aber praktisch undurchführbar,
weil es kein federndes Metallblech gibt, das den auftretenden Verbiegungen noch
elastisch zu folgen vermag. Außerdem setzen sich die engen Nuten insbesondere im
unteren Kanalbereich in kürzester Zeit mit Flugasche zu.
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Der Erfinder selbst hat in früherer Zeit angegeben, an der Kanalwand
ein klappenartiges Abdichtungsorgan aus biegsamem Stoff, nämlich Asbest, anzuordnen,
das bei geschlossener Drehklappe durch den Gasdruckunterschied im Kanal angedrückt
wird. Diese nichtfedernde, aerostatische Abdichtung war völlig ungenügend und veranlaßte
weitere Versuche, die schließlich zu der vorliegenden Erfindung führten.
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Diese Erfindung besteht aus einer Abdichtung von Drehklappen für Heißgaskanäle
und kennzeichnet sich in erster Linie dadurch, daß zumindest eines der beiden zusammenwirkenden
Abdichtungselemente in seinem wirksamen Teil eben ausgebildet ist und daß bewegliche
Elemente der beiden Abdichtungselemente derart zum Gegenelement schwenkbar gehaltert
sind, (laß beim Einbringen in die Schließstellung die Abdichtungsflächen einander
praktisch parallel nähern und in die Endschließstellung unter Überwindung der einen
Dichtungsdruck ausübenden Federkraft bringbar sind.
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Die Erfindung geht von der neuartigen Erkenntnis aus, daß man die
Abdichtungsschwierigkeiten infolge der im Betrieb eines Heißgaskanalabsperrorgans
auftretenden, thermisch bedingten Verwerfungen und Verzerrungen dieses Organs dadurch
überwinden kann, daß einerseits eine flächige Berührung der federnden Dichtungselemente
erreicht und andererseits ein durch die Elastizität der Dichtungselemente bedingter
Dichtungsdruck in der Endlage der Klappe zur Wirkung gebracht wird, so daß auch
bei starken Verwerfungen der Klappe oder bzw. und des Rahmens eine gute Abdichtung
erreicht wird. Die Erfindung lehrt dabei, die an sich bekannten, federnden Abdichtungsbleche
in solcher Erstreckung federnd auszugestalten und derart und mit einem solchen,
auch in der Endlage wirksamen Andruck mit der Gegenfläche in Berührung zu bringen
und zu halten, daß unter den betriebsmäßig zu erwartenden, selbst dreidimensionalen
Verwerfungen von Klappe und Rahmen eine ununterbrochene und in vielen Fällen raumflächige
At)dichtung gewährleistet ist. Die bei den bisher üblichen Absperrorganen nur unter
günstigen Betriebsbedingungen erzielbare Abdichtung längs einer Linie oder bestenfalls
schmalen Fläche in einer Ebene wird also erfindungsgemäß durch die unter allen Betriebsumständen
sichere Abdichtung in der Raumdimension ersetzt. Weiterhin ist nur ein großflächiges,
federndes Abdichtungsblech im Gegensatz zu den eingangs erörterten, bekannten schmalen
Ausführungsformen in der Lage, selbst starke betriebliche Verformungen der Absperrorgane
mit einer so schwachen Eigenkrümmung auszugleichen, daß der für die elastische Verformung
kritische Krümmungsradius nicht unterschritten zu werden braucht.
Das
vorstehend gekennzeichnete und erläuterte I?rfindungsprinzip läßt sich in mannigfacher
Art verwirklichen. Bei Drehklappenanordnungen derjenigen bekannten Art, bei denen
das am Rahmen befindliche Abdichtungselement sich tangential zur Drehachse erstreckt,
wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auch das an der Klappe
befestigte Abdichtungselement so ausgestaltet, daß es seine Hauptlängserstreckung
in tangentialer Richtung hat und dementsprechend in radialer Richtung nachgibt.
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je nach den vorliegenden baulichen und betrieblichen Bedürfnissen
können Rahmenelement oder Klappenelement oder beide aus federndem Blech bestehen
und überdies derart auf Rahmen !und Klappe verteilt sein, daß sie sämtlich bei geschlossener
Klappe auf der vom Gasdruck beaufschlagten Seite der Klappe angeordnet sind. Im
letzteren Falle wirkt der Gasdruck andruckerhöhend und damit abdichtungsverbessernd.
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Im Sinne der Erfindung liegt es auch, die Abdichtungsorgane nicht
je aus einem einheitlichen Stück Federblech auszugestalten, sondern aus mehreren
Teilelementen zusammenzusetzen, die neben- oder im Abstand voneinander oder einander
überlappend entweder zu einer Seite von biegsamem, hitzebeständigem Textilmaterial
oder darin eingebettet oder innerhalb einer oder mehrerer Lagen von hitzebeständiger
Drahtgaze angeordnet sein.
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An Stelle von federndem Blech sind auch Drahtgewebe aus geeignet gehärtetem
Draht oder ähnlichem Werkstoff in Verbindung mit Dichtungselementen verwendbar.
Beispielsweise ist, wie später an Hand von Zeichnungen näher erläutert werden soll,
ein Verbundgewebe aus Fäden aus mineralischem Werkstoff und Drähten aus hitzebeständigem
Federmaterial geeignet.
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Bei Verwendung eines aus Metallstreifen und Gewebe zusammengesetzten
Materials werden die Streifen zweckmäßig gleichzeitig als Schutzschicht auf der
Zuströmseite der biegsamen Dichtung angeordnet, um das Gewebe gegen Fressen durch
Flugascheteilchen zu schützen. Wenn die Rauchgase auf dem verwendeten Metallstreifen
Korrosion hervorrufen, so werden die Metallstreifen zweckmäßig zwischen Lagen von
hitzebeständigem Gewebe eingebettet, wobei das Gewebe die Streifen schützt. Das
Gewebe hingegen wird, wenn es den Gasen auf der Zuströmseite ausgesetzt ist, zweckmäßig
durch einen besonderen Schutzrahmen aus Blech oder Guß geschützt.
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Bei derart aus Metallstreifen und Gewebe zusammengesetzten Abdichtungselementen
dient das Gewebe hauptsächlich zur eigentlichen Abdichtung an der Gegenfläche, während
die Federblechelemente den Anpreßdruck liefern. Das Ausmaß des Federdrucks und der
hervorgerufenen Verspannung der Abdichtungselemente bei geschlossener Drehklappe
läßt sich den jeweiligen Arbeitsbedingungen, der jeweiligen Anordnung der Elemente
stromauf oder stromab in Bezug auf die Gasströmung und der zu erwartenden Maximalverwerfung
der Absperranlage anpassen, wobei die mechanische Beanspruchung des Federniaterials
durch geeignete Bemessung seiner Breite und Dicke unter dein weiter oben erörterten,
kritischen Wert gehalten werden kann. Bei den beim öffnen gasstromauf wandernden
Abdichtungselementen wird das Metallblech vorzugsweise um die Gewebekanten herumgebogen
oder -gewinkelt, um die Gewebekanten bei vollgeöffneter Klappe vor dem direkten
Aufprall der Gasströmung zu schützen. Völlig aus Metallblech bestehende, entweder
einstöckige oder aus einander überlappenden Streifen zusammengesetzte Abdichtungselemente
kommen vor allem dort in Frage, wo die Betriebstemperatur über den für mineralische
Gewebe zuträglichen liegen. Solche selbst bei Höchsttemperaturen federnd elastisch
bleibenden Metallegierungen sind im Handel erhältlich.
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Zum Schutz gegen Flugascheabscheidungen im Abdichtungsgebiet sind
verschiedene Ausgestaltungen zweckmäßig. Bei lotrecht oder steil schräg verlaufenden
Rauchgaskanälen werden die Abdichtungselemente derart schräg zur Kanalachse angeordnet,
daß die auftreffende Flugasche an ihnen keinen Halt findet. Zusätzlich können die
Randzonen der Abdichtung so geformt sein, daß sie beim Einlaufen in die Schließstellung
als Leitflächen wirken, die die Gasgeschwindigkeit erhöhen und dadurch die Flugasche
ständig fortblasen lassen. Diese steilwinklige Anordnung der Abdichtungselemente
ist so wirksam, daß sie, insbesondere in lotrechten Rauchgaskanälen geringer Weite,
wie z. B. den Rauchfängen gewerblicher Kessel, den Einbau eines zusätzlichen Ascheejektors
erspart. Ein solcher Zugregler kann beispielsweise aus einem gegebenenfalls durch
Gegengewichte ausbalanzierten N-erschlußdeckel bestehen, der in einen aus schräg
gestellten Federelementen geformten, steilen Kegel hineingepreßt werden kann. Bei
überwiegend horizontalen Rauchgaskanälen mit merklichem Flugascheanfall werden notfalls
Ascheejektoren, Dampfdüsen und/oder ähnliche, bekannte Einrichtungen verwendet.
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Wie bereits weiter oben erwähnt wurde, kann die mit dem federnden
Abdichtungselement zusammenwirkende Gegenfläche entweder starr oder ebenfalls federnd
nachgiebig ausgebildet sein.
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Das Abdichtungselement kann auch aus einem vorgekrümmten Federstreifen
bestehen, der beim Schließen der Drehklappe zwischen die starren Sitzflächen der
Drehklappeneleinente oder zwischen sie und den Rahmen eingepreßt und dadurch zwecks
Schaffung der Abdichtung abgebogen werden.
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Im folgenden werden noch einige weitere, spezielle Ausführungsformen
der grundlegenden Erfindung beschrieben Bei einer sogenannten entlasteten, also
um ihre Mittelachse drehbaren Klappe, bei der die Abdichtung der beiden Kanten je
durch Zusammenwirken eines federnden Organs mit einem starren Organ bewirkt wird,
trägt normalerweise die sich beim Schließen gasstroinabwärts bewegende Kante das
federnde Organ und die gegenläufige Klappenkante das starre Organ des jeweiligen
Abdichtungselementenpaares, damit der Gasstrom auf beiden Kantenseiten andruck-und
damit abdichtungsfördernd wirkt.
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Im Sinne der Erfindung liegt es, insbesondere bei weiträumigen Rauchgaskanälen,
gleichgültig, ob sie horizontal oder lotrecht verlaufen, eine Mehrzahl von Drehklappen
vorstehend beschriebener Bauart in einem Rahmengestell zu einer sogenannten »Louvre«-Einheit
zu vereinigen, die als solche in den Rauchgas-'Kanal eingebaut wird.
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Die erfindungsgemäßen Drehklappen sind auch für sogenannte »Sclimetterlings«-Zugregler
für sowohl rechtwinklige als auch ringförmige Rauchgaskanäle geeignet, in denen
sich die Zugregler entweder gasstromaufwärts oder -abwärts öffnen.
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Ersichtlicherweise ist das Erfindungsprinzip der ausgedehnten und
gegebenenfalls räumlichen Preßabdichtungsflächen nicht nur bei den bisher erläuterten
Ausführungsformen
anwendbar, bei der das federnde Abdichtungsblech radial zur Drehklappe und damit
rechtwinklig zur Bewegungsrichtung ihrer Kanten steht, sondern kommt auch für Anordnungen
mit tangential zum Klappendrehkreis stehenden Abdichtungsblechen in Betracht. Die
Wahl hängt davon ab; ob das federnde Organ an der Klappe oder am Rahmen oder an
beiden angeordnet ist.
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Es sei noch erwähnt, daß die erfindungsgemäße Abdichtung nicht nur
bei Zugreglern und Drosseln in Heißgaskanälen, sondern beispielsweise auch als verwendungsnachgiebige,
dehnbare Dichtung zwischen Kessel und Rauchkanal anwendbar ist.
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In der nachstehenden Beschreibung und der Zeichnung sind einige Ausführungsformen
der Erfindung im einzelnen erläutert und dargestellt. Es zeigt Fig.l im schematischen
Querschnitt eine Drehklappenanordnung mit den Merkmalen der Erfindung in etwas geöffneter
Stellung, Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 in geschlossener Stellung, Fig. 3 im
schematischen Querschnitt ähnlich Fig. 1 und 2 eine andere Ausführungsform einer
Drehklappenanordnung mit den Merkmalen der Erfindung in etwas geöffneter Stellung,
Fig. 4 die Anordnung nach Fig. 3 in geschlossener Stellung, Fig. 5 in Seitenansicht
einen Schwenkklappenzugregler für horizontale Rauchgaskanäle, F ig. 6 einen lotrechten
Schnitt längs der Linie VI-VI der Fig. 5, Fig. 7 einen waagerechten Schnitt längs
der Linie \"II-VII der Fig. 5, I# ig. 8 in Seitenansicht eine mittig gelagerte Drehklappe
in einem-horizontalen Rauchkanal, Fig. 9 einen lotrechten Schnitt längs der Linie
I1-IX der Fig. 8, Fig. 10 einen waagerechten Schnitt längs der Linie 1-K der Fig.
8 mit einer bestimmten Anordnung der federnden Abdichtungsbleche, Fig.11 einen Schnitt
ähnlich Fig.10 mit einer andersartigen Anordnung der federnden Abdichtungsbleche,
Fig. 12 in Aufsicht eine mittig gelagerte Drehldappe in einem lotrechten Rauchgaskanal,
Fig. 13 einen Schnitt längs der Linie KIII-1III der Fig. 12, Fig. 14 in Stirnansicht
eine Dehnungsabdichtung an der Rückseite eines Lancashire-Kessels in teilweisem
Schnitt, Fig. 15 eine ebenfalls teilweise geschnittene Seitenansicht der Dehnungsabdichtung
gemäß Fig. 14, Fig. 16 in Aufsicht ein einzelnes federndes Abdichtungselement, Fig.
17 in Aufsicht eine andere Ausführungsform eines federnden Abdichtungselementes,
Fig. 18 einen Schnitt längs der Linie XVIII-XVIII der Fig. 17, Fig. 19 einen Schnitt
durch eine noch andere Ausführungsform eines federnden Abdichtungselementes, Fig.
20 in schematischer Aufsicht eine weitere Ausführungsform eines federnden Abdichtungselementes
und Fig. 21 einen Schnitt längs der Linie KXI-KXI der Fig. 20.
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Die Fig. 1 bis 4 zeigen zwei Ausführungsformen von mittig gelagerten
Drehklappen 1, deren Kanten mit den Seitenwänden 2 eines Rauchgaskanals abdichtend
zusammenwirken. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 wirkt je ein federndes
Abdichtungselement 3 bzw. 4 mit je einem starren Gegenelement 5 bzw. 6 zusammen,
wobei auf der einen, nämlich zeichnerisch linken Kanalwandseite das federnde Element
3 an der Drehklappenkante und Eias starre Widerlager 5 an der Kanalwand und auf
der anderen, rechten Seite das federnde Element 4 an der Kanalwand und das starre
Widerlager 6 an der Drehklappenkante angeordnet ist.
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Bei der Ausführungsforen nach Fig.3 und 4 sind auch die Widerlager
7 und 8 als federnde Elemente ausgebildet.
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Wie aus den Fig.2 und 4 deutlich erkennbar ist, stehen bei geschlossener
Drosselklappe die federnden Abdichtungselemente unter einer den Dichtungsdruck ausübenden
Federkraft.
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Ersichtlicherweise sind die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausgestaltungen
der Abdichtungselemente nur beispielhaft und durch andere, gleichwirkende ersetzbar.
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In den Fig, 5 bis 7 ist ein Schwenkklappenzugregler für einen horizontalen
Rauchgaskanal dargestellt. An einer gasstromabwärts liegenden Seitenkante eines
kastenförmigen Rahmens 11 ist die Schwenkklappe 11a mittels Scharnieren angelenkt.
Ihre Verstellung erfolgt in üblicher Weise über Seilscheibe 9 und Seilzug 10. Die
erfindungsgemäß federnden Abdichtungselemente 12 sind sämtlich auf den gasstromaufwärts
gerichteten Seitenkanten. des Rahmens 11 mittels Schrauben 13 befestigt und werden
von der Schwenkklappe 1 a im Schließzustand erfindungsgemäß belastet.
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Die Fig. 8 bis 11 zeigen einen Zugregler für einen Horizontalen Rauchgaskanal
in Form einer sogenannten entlasteten, d. h. mittig gelagerten Drehklappe 1 b, die
ebenso wie der in den Fig. 5 bis 7 beschriebene Zugregler mittels Seilscheibe 9
und Seilzug 10 verstellt wird. In den Schnittfiguren 9 bis 11 sind zwei verschiedene
Anordnungen für die federnden Abdichtungselemente 12 dargestellt, die je mittels
Schrauben 13 an ihrem Träger befestigt sind. Bei der Anordnung gemäß Fig.9 und 10
sind alle Seitenränder der Drehklappe 1 b mit federnden Abdichtungselementen 12
besetzt, während alle Widerlager aus Wulstleisten 5 am Rahmengestell 11 bestehen.
Diese Anordnung ist für Gaskanäle mit Gasstrom sowohl in der einen als auch in der
Gegenrichtung geeignet. Bei solchen Anlagen jedoch, bei denen der Gasstrom immer
nur aus einer Richtung kommt, wird er vorzugsweise zur Erhöhung der federnden Belastung
der Abdichtungselemente und damit der Abdichtungswirkung ausgenutzt, wie dies bei
dem abgewandelten Anordnungsbeispiel gemäß Fig. 11 der Fall ist. Bei ihm sind die
federnden Abdichtungselemente 12 auf der einen, zeichnerisch rechten Kanalseite
an der gasstromaufwärts gerichteten Seite der Drehklappe 16 angebracht und legen
sich in Schließstellung unter Mithilfe des Gasströmungsdruckes an eine Schrägfläche
des Rahmengestells 11 b an. Auf der anderen Kanalseite dagegen sind die federnden
Abdichtungselemente 12 am Rahmengestell befestigt und werden von der linksseitigen
Klappenseite im Schließzustand entgegen dem Gasströmungsdruck federnd belastet.
Der Wechsel in der Verteilung der Abdichtungsorgane erfolgt zweckmäßigerweise etwa
in der il'Iittellinie der Drehzapfen der Drehklappe.
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Die vorstehend für Zugregler in horizontalen Rauchgaskanälen beschriebenen
Ausführungsformen kommen auch für Zugregler in lotrechten Rauchgaskanälen in Betracht,
wie dies ohne besondere Erläuterung aus den einen solchen Steilkanalregler
darstellenden
Fig. 12 und 13 im Vergleich mit den Fig. 8 und 10 hervorgeht.
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In den Fig. 14 und 15 ist ein Beispiel für die vielseitige Anwendung
des Erfindungsprinzips in Form einer Kopf- oder Dehnungsabdichtung an einem Lancashire-Kessel
angegeben. Rund um den Stirniahmen 17 des Kesselgehäuses sind mittels Schrauben
16 federnde Abdichtungsbleche 15 befestigt, die sich an die Stirnfläche 14
des Kessels anlegen und je nach der thermisch bedingten Kessellängung auf breiter
Fläche federnd abdichten.
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In den Fig. 16 bis 21 sind verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäß
verwendbaren, federnden Abdichtungselementen dargestellt.
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Fig. 16 zeigt eine im allgemeinen bevorzugte Form eines etwa trapezförmigen
Einzelelementes aus hitzebeständigem Federblech, dessen Längen- und Breitenausmaß
den jeweiligen Verwendungsbedingungen angepaßt wird.
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Fig. 17 bis 19 zeigen mehrlagige Anordnungen, bei denen Streifen 24
aus hitzebeständigem Federblech mit hitzebeständigem Textilmaterial 25 vereinigt
sind. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 17 und 19 werden die Blechstreifen 22
zwischen zwei mit entsprechenden Gitteröffnungssystemen versehenen Bahnen 25 eingebettet,
und Fig. 19 zeigt die Anordnung von Blechstreifen24 auf einer Seite einer Textilinaterialbahn
25, und zwar vorzugsweise derjenigen, die in eingebautem Zustand stromabwärts gerichtet
ist, um das Blechmaterial zu schützen.
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In den Fig. 20 und 21 schließlich ist je ein federndes Abdichtungsmaterial
beschrieben, das aus einem Verbundgewebe aus Fäden 26 aus mineralischem Werkstoff
und Drähten 27 aus hitzebeständigem Federmaterial besteht. Obgleich zeichnerisch
die Gewebekanten leicht zackig offen erscheinen, bewirken erfahrungsgemäß die losen
Fasern des üblicherweise verwendeten Fadenmaterials die erforderliche Lückenabdichtung.