DE19512308A1 - Umschaltklappe für große Leitungsquerschnitte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Umschaltklappe für große Leitungsquerschnitte, deren Klappenflügel eine Klappenblende mit einer umfänglichen Dichtleiste aufweist und im Klappengehäuse in eine Endschaltstellung schwenkbar ist, in welcher die Dichtleiste gegen eine den Strömungsquerschnitt eines Leitungsanschlusses des Klappengehäuses umgrenzende Anschlagleiste anliegt.

Derartige Umschaltklappen kommen als Großklappen sowohl in Rauchgasreinigungsanlagen als auch in Gasturbinenanlagen zur Anwendung. Dort werden sie zum Absperren extrem großer Strömungsquerschnitte eingesetzt. Infolgedessen sind sowohl die Klappenflügelabmessungen als auch die erforderlichen Stellmomente sehr groß, und ihr Regelverhalten sehr kritisch. Außerdem verläuft ihre Regelcharakteristik, insbesondere unmittelbar vor der Endschaltstellung, sehr steil. Aus diesem Grunde werden dort, wo große Gasströme in verschiedenen Mengen über die Zeit zu regeln sind, vorrangig Jalousieklappen eingesetzt, da bei ihnen sowohl das Regelverhalten der Klappe als auch die erforderlichen Stellmomente beherrschbar sind. Jalousieklappen sind jedoch bekanntlich technisch aufwendig und außerdem nicht genügend betriebssicher.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Umschaltklappe der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit welcher es möglich ist, die zeitliche Durchströmungsmenge feinfühlig zu drosseln, ohne daß die sonst im Drosselbereich kurz vor der Endschaltstellung hochbeanspruchten Dichtungselemente Schaden nehmen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am stirnseitigen Flügelrand nahe zur Dichtleiste ein an der Klappenblende annähernd parallel zur Dichtleiste in einem steilen Winkel zur Klappenblende befestigter Drosselsteg vorgesehen ist, dessen hochstehender Stegrand beim Einschwenken des Klappenflügels in die Endschaltstellung voreilend zur Dichtleiste in den von der Anschlagleiste umgrenzten Strömungsquerschnitt des Leitungsanschlusses eintauchbar ist.

Auf diese Weise ist es möglich, den sonst im Bereich der Dichtung kurz vor Erreichen der Endschaltstellung entstehenden, sehr schmalen Strömungsquerschnitt, der bei hohen Differenzdrücken Strömungsgeschwindigkeiten nahe der Schallgeschwindigkeit erzeugen kann, in den Bereich des hochstehenden Stegrandes zu verlegen. Die für die Dichtungselemente kritische Querschnitts­ verengung findet somit nicht mehr im Bereich der Dichtungen statt. Die Dichtungen sind infolgedessen geringeren Strömungsgeschwindigkeiten und damit einer geringeren Belastung ausgesetzt. Dadurch ist es möglich, die Umschaltklappe über längere Zeiträume als Drosselklappe zum Zwecke der Regelung größerer Gasströme zu verwenden.

Vorteilhafterweise weist der stirnseitige Drosselsteg auf der ganzen Baulänge annähernd die gleiche Bauhöhe auf.

Zur Verbesserung der Regelgenauigkeit der Umschaltklappe sieht die Erfindung vor, daß die Klappe zusätzlich zum stirnseitigen Drosselsteg mit weiteren an den seitlichen Flügelrändern nahe zur Dichtleiste angeordneten Drosselstegen versehen ist, die ebenfalls an der Klappenblende annähernd parallel zur Dichtleiste in einem steilen Winkel zur Klappenblende befestigt sind, und deren hochstehender Stegrand beim Einschwenken des Klappenflügels in die Endschaltstellung voreilend zur Dichtleiste in den von der Anschlagleiste umgrenzten Strömungsquerschnitt des Leitungsanschlusses eintauchbar ist. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die seitlichen Drosselstege annähernd dreieckig ausgebildet sind und mit einer sich an den stirnseitigen Drosselsteg anschließenden Schmalseite, einer auf der Klappenblende aufliegenden Längsseite und einem zur Klappendrehachse hin geneigten, hochstehenden Stegrand versehen sind.

Zwecks einer weiteren Verbesserung der Regelgenauigkeit der Umschaltklappe sieht die Erfindung ferner vor, daß der hochstehende Stegrand des oder der Drosselstege ein gezahntes oder welliges Profil aufweist. Dadurch läßt sich der jeweils freie Strömungsquerschnitt im Drosselbereich der Umschaltklappe feinfühlig variieren.

Um das Regelverhalten der Umschaltklappe präzis und bequem an die jeweiligen Einsatzbedingungen einzustellen, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der oder die Drosselstege an der Klappenblende gelenkig befestigt sind, wobei die Befestigung vorteilhafterweise sich aus scharnierähnlichen Elementen und in ihrer Länge einstellbaren Querstreben zusammensetzt. Auf diese Weise ist es möglich, den steilen Winkel des Drosselstegs zur Klappenblende und somit die Drosselwirkung des oder der Drosselstege stufenlos einzustellen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Umschaltklappe, im Längsschnitt dargestellt, Fig. 2 die Einzelheit II aus Fig. 1, ohne seitliche Drosselstege und vergrößert dargestellt, und

Fig. 3 den stirnseitigen Drosselsteg aus Fig. 2, in einer Ansicht in Richtung des Pfeils III in Fig. 1, vergrößert dargestellt.

Die Umschaltklappe nach den Fig. 1 und 2 weist ein Klappengehäuse 1 mit drei Leitungsanschlüssen 2, 3 und 4 auf, von denen die Anschlüsse 3 und 4 mit je einer den Strömungsquerschnitt des Anschlusses umgrenzenden Anschlagleiste 5 bzw. 6 versehen sind.

Die Umschaltklappe weist ferner einen Klappenflügel 7 auf, der um eine Drehachse 8 schwenkbar ist und sich aus einem Flügelrahmen 9 und zwei daran befestigten Klappenblenden 10 und 11 zusammensetzt. Jede Klappenblende ist mit einer umfänglichen Dichtleiste 12 bzw. 13 versehen, bestehend aus je einem Dichtungsblech 14 bzw. 16 und je einer mit ihm zusammen wirkenden Federblech 15 bzw. 17.

Der Klappenflügel 7 ist im Klappengehäuse 1 um die Drehachse 8 zwischen zwei Endschaltstellungen schwenkbar, in denen die Dichtleisten 12 bzw. 13 gegen die Anschlagleisten 5 bzw. 6 dicht anliegen.

Am stirnseitigen Flügelrand 18 ist nahe zur Dichtleiste 12 ein an der Klappenblende 10 annähernd parallel zur Dichtleiste 12 in einem steilen Winkel α zur Klappenblende 10 befestigter Drosselsteg 19 vorgesehen, dessen hochstehender Stegrand 20 beim Einschwenken des Klappenflügels 7 in die obere Endschaltstellung voreilend zur Dichtleiste 12 in den von der Anschlagleiste 5 umgrenzten Strömungsquerschnitt des Leitungsanschlusses 3 eintauchbar ist.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, weist der stirnseitige Drosselsteg 19 auf der ganzen Baulänge annähernd die gleiche Bauhöhe auf. Hierbei ist der hochstehende Stegrand 20 mit einem gezahnten Profil 21 ausgebildet.

Der stirnseitige Drosselsteg 19 ist an der Klappenblende 10 gelenkig befestigt, so daß der Winkel α zwischen beiden Flügelteilen einstellbar ist. Vorzugsweise wird ein Winkel α gleich 70° bis 90° eingestellt. Als Befestigungselemente sind Scharniere 22 und in ihrer Länge einstellbare Querstreben 23 vorgesehen.

Die Einbaulage des Drosselstegs 19, seine Bauhöhe sowie sein Neigungswinkel α zur Klappenblende 10 sind so gewählt, daß beim Einschwenken des Klappenflügels 7 in die obere Endschaltstellung der obere Rand 20 des Drosselstegs 19 in den von der Anschlagleiste 5 umgrenzten Strömungsquerschnitt des Leitungsanschlusses 3 voreilend zur Dichtleiste 12 eintaucht, und dort mit der Anschlagleiste 5 einen verengten Strömungsquerschnitt bildet, der wesentlich kleiner als der jeweils von der Anschlagleiste 5 und der Dichtleiste 12 begrenzter Strömungsquerschnitt ist. Damit wird im Drosselbereich der Klappe der engste Strömungsquerschnitt weg vom Bereich der Dichtung 12 in den Bereich zwischen dem Drosselsteg 19 und der Anschlagleiste 5 verlegt, was zur Folge hat, daß die Dichtung 12 dann nicht mehr den höchsten Strömungsgeschwindigkeiten und der daraus resultierenden extremen Belastung ausgesetzt ist. Die Umschaltklappe kann somit dauerhaft im Drosselbereich arbeiten und die gewünschte Regelcharakteristik voll erfüllen. Dies wird dadurch unterstützt, daß die Umschaltklappe auch an den seitlichen Flügelrändern nahe zur Dichtleiste 12 mit an der Klappenblende 10 annähernd parallel zur Dichtleiste 12 in einem steilen Winkel α zur Klappenblende 10 befestigten Drosselstegen 24 versehen ist, deren hochstehender Stegrand 25 beim Einschwenken des Klappenflügels 7 in die obere Endschaltstellung voreilend zur Dichtleiste 12 in den von der Anschlagleiste 5 umgrenzten Strömungsquerschnitt des Leitungsanschlusses 3 eintauchbar ist.

Damit ist auch an den Seitenrändern des Klappenflügels die gleiche Wirkung wie für den stirnseitigen Flügelrand 18 beschrieben erzielbar. Die seitlichen Drosselstege 24 sind als annähernd dreieckige Stege ausgebildet, die mit einer sich an den stirnseitigen Drosselsteg 19 anschließenden Schmalseite 26, einer auf der Klappenblende 10 aufliegenden Längsseite 27 und einem etwa zur Klappendrehachse hin geneigten, hochstehenden Stegrand 25 versehen sind. Deren Befestigung an der Klappenblende 10 ist analog zur Befestigung des stirnseitigen Drosselstegs 19 ausgebildet. Die seitlichen Drosselstege 24 können auch mit einem gezahnten oder welligen Stegrand versehen sein.

Claims (7)

1. Umschaltklappe für große Leitungsquerschnitte, deren Klappenflügel eine Klappenblende mit einer umfänglichen Dichtleiste aufweist und im Klappengehäuse in mindestens eine Endschaltstellung schwenkbar ist, in welcher die Dichtleiste gegen eine den Strömungsquerschnitt eines Leitungsanschlusses des Klappengehäuses umgrenzende Anschlagleiste anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß am stirnseitigen Flügelrand (18) nahe zur Dichtleiste (12) ein an der Klappenblende (10) annähernd parallel zur Dichtleiste in einem steilen Winkel α zur Klappenblende befestigter Drosselsteg (19) vorgesehen ist, dessen hochstehender Stegrand (20) beim Einschwenken des Klappenflügels (7) in die Endschaltstellung voreilend zur Dichtleiste (12) in den von der Anschlagleiste (5) umgrenzten Strömungsquerschnitt des Leitungsanschlusses (3) eintauchbar ist.

2. Umschaltklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stirnseitige Drosselsteg (19) auf der ganzen Baulänge annähernd die gleiche Bauhöhe aufweist.

3. Umschaltklappe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltklappe auch an den seitlichen Flügelrändern nahe zur Dichtleiste (12) mit an der Klappenblende (10) annähernd parallel zur Dichtleiste in einem steilen Winkel α zur Klappenblende (10) befestigten Drosselstegen (24) versehen ist, deren hochstehender Stegrand (25) beim Einschwenken des Klappenflügels (7) in die Endschaltstellung voreilend zur Dichtleiste (12) in den von der Anschlagleiste (5) umgrenzten Strömungsquerschnitt des Leitungsanschlusses (3) eintauchbar ist.

4. Umschaltklappe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Drosselstege (24) annähernd dreieckig ausgebildet sind und mit einer sich an den stirnseitigen Drosselsteg (19) anschließenden Schmalseite (26), einer auf der Klappenblende (10) aufliegenden Längsseite (27) und einem zur Klappendrehachse (8) hin geneigten, hochstehenden Stegrand (25) versehen sind.

5. Umschaltklappe nach einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hochstehende Stegrand (20, 25) des oder der Drosselstege (19, 24) ein gezahntes oder welliges Profil (21) aufweist.

6. Umschaltklappe nach einem oder mehreren Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Drosselstege (19, 24) an der Klappenblende (10) gelenkig befestigt sind.

7. Umschaltklappe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung des oder der Drosselstege (19, 24) an der Klappenblende (10) sich aus scharnierähnlichen Elementen (22) und in ihrer Länge einstellbaren Querstreben (23) zusammensetzt.