DE2650903A1

DE2650903A1 - Absperrventil fuer rohrleitungen grossen querschnitts

Info

Publication number: DE2650903A1
Application number: DE19762650903
Authority: DE
Inventors: Rene Mahr; Pierre Mailliet
Original assignee: Anciens Etablissements Paul Wurth SA
Current assignee: Paul Wurth SA
Priority date: 1975-11-11
Filing date: 1976-11-06
Publication date: 1977-05-12
Also published as: FR2331729A1; US4144902A; BE848231A; JPS5281629A; LU73780A1; GB1531616A; FR2331729B1

Description

PATENTANMELDUNG

S.A. des Anciens Etablissements PAUL WURTH

32, rue d'Alsace Luxembourg

Absperrventil für Rohrleitungen grossen Querschnitts.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Absperrventil für Rohrleitungen grossen Querschnitts, insbesondere für Rohgas sammeil ei tungen von Hochöfen.

In industriellen Verfahren, welche von chemischen Reduktionsprozessen begleitet sind, wie etwa bei der Eisenerzreduktion im Hochofen, fallen grosse Mengen von Rohgas an. Diese Rohgase sind ursprünglich im allgemeinen Gemenge von Gas, Wasserdampf und Staubpartikeln, welche bei modernen

709819/0984

Hochofenkonstruktionen unter grossem Druck und mit hoher Temperatur dem Ofen entweichen. Diese Hochofenrohgichtgase, welche bekanntlich brennbar sind, werden vom Hochofen einer Reinigungs-, Kühl- und Druckminderanlage zugeführt, von wo aus das gereinigte, gekühlte und entspannte Gas in ein G-asverteilernetz eingespeist wird.

Das Hochofenrohgas wird im allgemeinen durch mehrere Abgas rohrleitungen, welche rund um die Hochofengicht angeordnet sind, herausgeführt. Diese Abgasleitungen werden in ein Sammelrohr zusammengeführt, welches von der Hochofengicht nach unten in einer Vorreinigungsanlage ausmündet, in welcher ein Teil der im Eohgas enthaltenen festen Partikel ausgeschieden wird.

Um bei einer zeitweiligen Stilllegung des Hochofens die Entstaubungsanlagen nicht entlüften zu müssen sowie auch aus Sicherheitsgründen ist es wichtig, den Hochofen schnell von den stromabwärts der RohgasSammelleitung liegenden Anlagen trennen zu können. Aus diesem G-runde wird im allgemeinen stromaufwärts von der Vorentstaubungsanlage in der Sammelleitung eine Absperrvorrichtung vorgesehen.

Eine ideale Absperrvorrichtung müsste im wesentlichen drei Bedingungen oder Funktionen erfüllen. Sie müsste einmal, wie schon weiter oben bemerkt, eine schnelle Trennung von Hochofen und Gichtgasaufbereitungsanlage gestatten, also ein Absperren der Sammelleitung. Dieser Abschluss braucht im Innern der Leitung nicht notwendigerweise absolut dicht zu sein, hingegen aber nach aussen, und dies ganz besonders bei hohem Gegendruck an der Gicht. Die dritte Bedingung, welche welcher eine solche Absperrvorrichtung entsprechen muss, hat Bezug auf die Sicherheit. Nach den Vorschriften der Arbeitsunfallverhütung darf nämlich eine Person bei Gasanlagen nur hinter einer Vollblende arbeiten, d.h. dass die Rohrleitung in Querrichtung gänzlich abgeschlossen sein muss und die Risiken eines Gasdurchtritts, sogar am Umfang entlang, null sind, wie dies etwa mittels einer zwischen zwei Flansche

709819/098 4

geschobenen Steckscheibe realisierbar ist.

Nun genügt jedoch keine der derzeit am häufigsten benutzten Absperrvorrichtungen, wie Brillenschieber, Drehhähne, Drehschieber, gleichzeitig den oben angeführten drei Anforderungen. Bei jeder dieser Abschlussvorrichtungen Beibt wenigstens eine dieser Bedingungen nicht erfüllt.

Die bekannten, derzeit benutzten Absperrorgane, weisen übrigens sämtlich den schwerwiegenden Nachteil auf, dass sie mit einer komplizierten und kostspieligen Superstruktur versehen werden müssen. Um nämlich Wartungs arbeit en am Abschlussorgan vornehmen und gegebenenfalls dieses, bis zu mehreren zehntausend Kilopond wiegende Teil ganz demontieren zu können, muss nicht nur eine sehr stabile Bühne um dieses Abschlussorgan herum vorgesehen werden, sondern desweiteren ein ebenfalls sehr kräftiges Traggerüst zum Abfangen des G-ewichtes des oberen Teiles der Sammelleitung, wenn das Gehäuse der Abschlussklappe oder dergleichen ausgebaut werden soll. Durch den Umstand, dass diese Abschlussorgane auf mehreren zehn Meter Höhe oberhalb der Vorentstaubungsanlage angebracht sind, wird die Installierung dieser Superstruktur noch ganz beträchtlich erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Absperrventil der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welches sowohl stabil und robust als auch leicht zu handhaben ist und welches nach aussen ebenso wie nach innen sehr gut abdichtet, dessen Dichtflächen in geöffneter Stellung der Einwirkung der Rohgase nicht ausgesetzt sind und welches, bei guter Zugänglichkeit und einfacher Ausbaumöglichkeit, keine Superstruktur für die Abstützung der Gassammelleitung erfordert.

709819/0984

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Absperrvorrichtung der eingangs erwähnten Art durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1, einen Schnitt durch die Vorderansicht einer ersten Ausgestaltung des Absperrventils;

Figur la, eine Einzelheit der Figur 1 in vergrössertem Massstab;

Figuren 2 und 2a, Ausgestaltungsdetails der Abdichtung;

Figur 3, einen senkrechten Schnitt des Steuermechanismus' für die Abschlussklappe;

Figuren 4, 5 und 6, schematische Darstellungen eines Ausgestaltungsbeispiels des Steuermechanismus¹ und der Lagerung der Abschlussklappe in verschiedenen Ansichten;

Figur 7, die schematische Darstellung eines senkrechten Schnittes eines zweiten Ausgestaltungsbeispiels des Absperrventils.

Figur 1 zeigt ein Absperrventil, welches global mit der Bezugszahl 1 bezeichnet ist. Dieses Absperrventil besteht unter anderem aus einem Gehäuse 2, welches integrierender Bestandteil einer Gasleitung ist, z.B. einer Rohgas Sammelleitung, welche das Rohgas von der Hochofengicht einer Entstaubungsanlage zuführt. Dieses Gehäuse 2 ist stromauf- und stromabwärts mittels Verschraubung oder Verschweissung an den Rohrleitungen 4 bzw. 6 befestigt und bildet somit mit letzteren eine starre mechanische Einheit.

709819/0984

Das Gehäuse 2 stellt durch eine Oeffrtung 8 mit einer seitlichen Kammer 10 in Verbindung. Diese seitliche Kammer IO wird durch einen Rohrstutzen 14 gebildet, welcher an der Wandung des Gehäuses 2 angeschweisst und mit einem abnehmbaren Abschlussdeckel 12 versehen ist. Hierbei ist ein wesentliches Merkmal, dessen Zweck weiter unten ausführlich beschrieben wird, dass die Achse des Rohrstutzens 14 einen bestimmten Winkel mit der Längsachse des Gehäuses 2 bildet. Eine Abschlussklappe 16 der Rohrleitung 4 ist in ihrer geschlossenen Stellung in Volllinien und in geöffneter Stellung, bei der sie in die seitliche Kammer 10 zuriickgeklappt ist, strichpunktiert dargestellt. Die Abschlussklappe 16 wird von einem Winkelarm 18 getragen, welcher starr an einer Steuerwelle 20 befestigt ist, wobei letztere durch Mittel, welche nicht in Figur 1 dargestellt sind, jedoch im folgenden näher beschrieben werden, um ihre Achse geschwenkt werden kann.

Das Gehäuse 2 besitzt oben eine innere, ringförmige Randleiste 22 an welcher, z.B. durch eine Verschraubung, ein Abdichtring 24 befestigt ist, der mit einer ringförmigen Dichtfläche 26 an der Klappe 16, deren Sitz er bildet, zusammenwirkt. Der Dichtring 24 kann, wie in den Figuren 1 und la gezeigt, die Form eines umgekehrten U haben. Zwecks Verbesserung der Abdichtwirkung kann ein Dichtring 28 vorgesehen werden, welcher beim Schliessen der Klappe 16 durch diese gegen die beiden Schenkel des Abdichtrings 24 gedruckt wird. Hierdurch wird der Dichtring 28 zwischen den beiden Schenkeln des Abdichtrings 24 unter der Einwirkung eines Vorsprungs 26a der Dichtfläche 26 etwas durchgebogen, wobei diese Durchbiegung jedoch durch einen Absatz 26b welcher etwas weniger vorsteht als der Vorsprung 26a, begrenzt wird. Dieser Dichtring 28 bildet demzufolge nicht nur einen ausgezeichneten Schluss zwischen Dichtfläche 26 und Sits 24, sondern auch ein Kompensationsglied bei eventuell auftretenden thermischen Verformungen der Dichtflächen.

709819/0984

Durch die U-Form des Abdichtringes 24 entsteht zwischen seinen beiden Schenkeln eine Ringkammer 30. In einer bevorzugten Ausführung des Absperrventils wird dieser Ringkammer 30 ein inertes Gas, wie etwa Stickstoff oder Wasserdampf, zugeführt, und zwar mit einem Druck, welcher den Gegendruck des Rohgases übersteigt, sodass nicht nur auf diese Weise die Dichtflächen gekühlt werden können, sondern ebenfalls eine wirksame Säuberung des Abdichtringes 24 und der Dichtfläche 26 und/oder des Dichtringes 28 beim Schliessen der Klappe 16 vorgenommen werden kann. Das der Ringkammer 30 zugeführte Gas kann übrigens eine Sperrwirkung ausüben, wenn sein Druck den in der Rohrleitung 4 herrschenden übersteigt, sodass wegen dieser Gegendruckwirkung des zugeführten Gases die Dichtheit der Klappe verbessert wird.

Die Abschlussklappe 16 hat eine spezielle Form, und zwar ist sie, wie aus Figur 1 ersichtlich, im Schnitt W-förmig ausgebildet, sodass eine ringförmige Wanne entsteht. Befindet sich diese Klappe 16 in geschlossener Stellung, so kann diese Wanne vorteilhafterweise (durch eine nicht dargestellte Leitung) mit Wasser gefüllt werden, wodurch die Dichtheit der Klappe 16 verbessert wird. Das in der Wanne enthaltene Wasser verhindert nämlich den Zutritt der Gase zum Abdichtring 25, und zwar durch das Vorhandensein eines kegelstumpfförmigen Rohransatzes 32, welcher an der Randleiste 22 des Gehäuses 2 befestigt ist, und bei geschlossener Stellung der Klappe 16 in das in dieser enthaltene Wasser eintaucht, sodass eine Art Wasserverschluss enisbeht.

Durch die Möglichkeit,die Klappe 16 in die seitliche Kammer 10 zurückzuschwenken, ist diese Klappe für Wartungsarbeiten durch Entfernen des Abschlussdeckels gut von aussen zugänglich. Ebenso können der Arm 18 und die Steuerwelle 20 einfach demontiert werden. Dies bedeutet einen grossen Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, nach dem diese Absperrorgane als getrennte Einheiten ausgebildet sind, welche als Ganzes demontiert werden müssen, wodurch

709819/0984

stark dimensionierte Tragkonstruktionen notwendig werden, um die Sammelleitung stromaufwärts des Absperrventils abzustützen, und dies nicht nur für das Demontieren letzteres, sondern permanent, da die bekannten Absperrventile nicht in der Lage sind, das ganze Gewicht der Sammelleitung -und eventuell zusätzliche, durch thermische Ausdehnung der stromaufwärts liegenden Sammelleitung bedingte Kräfte abzufangen. Aus diesem Grunde war es bis Jetzt üblich und notwendig, eine komplizierte und sehr stabile SuperStruktur oberhalb der Entstaubungsanlage vorzusehen, einmal um den Sammelleitungsabschnitt zwischen Absperrventil und Hochofengicht abzustützen, zum anderen zwecks Erstellung einer sehr tragfähigen Wartungsbühne um das Ventil herum. Eine solche Wartungsbühne kann bei Verwendung des oben beschriebenen Absperrventils bedeutend leichter ausgeführt werden, da sämtliche Teile eines solchen Ventils gesondert ausgebaut werden können.

Da bei dem vorgeschlagenen Absperrventil eii. Teilstück der Rohgasleitung als Ventilgehäuse ausgebildet ist, welches die verschiedenen Abdicht elemente aufnimmt, ist es desweiteren auch nicht mehr erforderlich, den oberen Teil der Sammelleitung besonders abzustützen, da das Ventilgehäuse, als integrierender Bestandteil dieser Leitung, die Gewichts- und Ausdehnungskräfte letzterer gänzlich abfängt. Die SuperStruktur für die Sammelleitung wird demzufolge, wenn auch nicht gänzlich überflüssig, so doch ganz wesentlich einfacher. Wenn diese SuperStruktur noch vorhanden sein muss, so nur zur Erstellung einer Wartungsbühne für das Ventil. Da diese Bühne aber viel leichter und weniger stabil sein kann als in der Vergangenheit, und zwar weil ihre Tragfähigkeit nur nach dem Gewicht des Wartungspersonals und des schwersten Einzelteils des Ventils bemessen sein braucht, kann diese Superstruktur auf ein Minimum reduziert werden.

709819/0984

Wie schon weiter oben ausgeführt ist der die seitliche Kammer 10 bildende Rohrstutzen 14 gegenüber der Gehäusewand schräg gestellt. Anstatt z.B. senkrecht zur Gehäuseachse angeordnet zu sein, verläuft die Längsachse des Rohrstutzens 14 in einem Winkel von 75 - 80° in Bezug auf die Gehäuselängsachse. Durch diese Konfiguration ist es möglich, den Durchmesser des Gehäuses 2 und der Kammer 10 zu reduzieren, wobei die Reduzierung für oben genannten Winkel bis .zu 5$ des Gehäusedurchmessers betragen kann. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass der Durchmesser der Sammelleitungen etwa 3 m "beträgt, stellt diese Reduzierung um 5$ nicht nur einen Raumgewinn dar, sondern auch, und vor allem, eine Einsparung an Gewicht.

Diese Möglichkeit einer Durchmesserreduzierung des Gehäuses 2 durch Schrägstellen der seitlichen Kammer 10 ergibt sich aus dem Umstand, dass für einen gegebenen Durchmesser der Rohrleitung 4 der Durchmesser der Klappe abhängig von diesem Rohrleitungsdurchmesser ist. Die Durchmesser des Gehäuses 2 und des Rohrstutzens 14 der Kammer müssen ihrerseits so bemessen sein, dass die Klappe 16 durch die Oeffnung 8 in das Gehäuse 2 eingeschwenkt werden kann, wobei die Oeffnung 8 durch die Durchdringungskurve zwischen der Wand des Gehäuses 2 und dem Rohrstutzen 14 bestimmt wird. Vor allem die Breite dieser Oeffnung 8 muss in jeder horizontalen Ebene grosser sein als die entsprechende Breite der Klappe 16.

Um nun die Breite des Gehäuses 2 und des Rohrstutzens 14 auf ein Minimum reduzieren zu können, muss die grösste Breite der Oeffnung 8 möglichst nahe an der Schwenkbahn der grössten Klappenbreite gelegen sein, wobei diese Schwenkbahn in Figur 1 mit der Schwenkbahn des Klappenmittelpunktes zusammenfällt. Diese Bedingung ist erfüllt, wenn der Rohrstutzen 14 gegenüber dem Gehäuse 2 schräggestellt wird, d.h. wenn die Längsachse A des Rohrstutzens so verläuft, dass die. Schwenkbahn B des Mittelpunktes der Klappe 16 sich beim Beginn des Schliessvorgangs nicht merklich von der Achse A entfernt, wenn die Klappe durch die Oeffnung 8 in das Gehäuse 2 einschwenkt.

709819/0984

Die Figuren 2 und 2a zeigen eine Ausgestaltungsvariante des Klappensitzes. Gemäss diesen Figuren ist der Sitz 31 mit einer elastischen Dichtung 33 versehen. Um eine Ueberhitzung dieser Dichtung zu vermeiden, ist der Sitz 31 hohl ausgeführt und an Leitungen 34 und 35 angeschlossen, sodass im Innern des Sitzes ein Kühlmittelkreislauf hergestellt werden kann, wobei das Kühlmittel etwa ein inertes Gas oder auch Wasser sein kann.

In Figur 3 ist ein Steuermechanismus dargestellt, mittels dessen der Arm 18 mit der Klappe 16 geschwenkt werden kann. Dieser Steuermechanismus besteht im wesentlichen aus einem Hydraulikzylinder 36, welcher mittels weiter unten näher beschriebenen Konstruktionselement en schwenkbar aussen am Gehäuse montiert ist. Der Hydraulikzylinder 36 betätigt die Steuerwelle 20 über einen Hebel 38. In Figur 3 ist der Hydraulikzylinder 36 mit Yolllinien in ausgefahrener Stellung des Kolbens dargestellt, d.h. in der Stellung, welche der Schliessstellung der Klappe 16 entspricht, während die eingefahrene Stellung des Hydraulikzylinders 36, welche der Oeffnungssteilung der Klappe 16 entspricht, schematisch strichpunktiert dargestellt ist. Um die Kolbenstange 42 des Hydraulikzylinders herum ist ein Schutzrohr 40 vorgesehen, welches etwa die gleiche Länge wie die ausgefahrene Kolbenstange hat und den Hydraulikzylinder umschliesst, wenn die Kolbenstange 42 eingefahren ist. Dieses Schutzrohr 40 erfüllt" einen doppelten Zweck, und zwar stellt es einen Schutz für die verchromte Oberfläche der Kolbenstange 42 dar und fungiert desweiteren als Komponente eines Verriegelungs syst ems für die Klappe 16 in geschlossener Stellung derselben. Die Erfindung sieht nämlich auch einen hufeisenförmigen Riegel 44 vor, welcher bei ausgefahrenem Hydraulikzylinder 36, also in Schliessstellung der Klappe 16, zwischen das Schutzrohr 40 und den Hydraulikzylinder 36 eingeführt wird, sodass die Kolbenstange 42 in ausgefahrener Stellung blockiert ist, da jetzt der Riegel 44 verhindert, dass das Schutzrohr 40 über den Hydraulikzylinder 36 zurückgleitet. Letzterer ist auf diese Weise in ausgefahrener Stellung verriegelt, sodass

709819/0984

selbst bei einem plötzlich auftretenden Hydraulikölleckage durch diese Massnahme ein unbeabsichtigtes Oeffnen der Klappe mit den sich daraus ergebenden, eventuell katastrophalen Folgen sicher verhindert wird.

In Verbindung mit dem Riegel 44 kann vorteilhafterweise eine Feststellmutter 45 am Kopf des Hydraulikzylinders vorgesehen werden, mit Hilfe derer das nach dem Einführen des Riegels 44 verbleibende Spiel beseitigt werden kann. Es könnte nämlich vorkommen, dass durch leichte, elastische oder andere Verformungen der verschiedenen Bewegungsübertragungsorgane, insbesondere der Hebel 18 und 38, etwas Spiel zwischen dem Riegel 44 einerseits, und dem Zylindergehäuse und dem Schutzrohr 40 des Hydraulikzylinders 36 andererseits bestehen bliebe. Dieses Spiel kann dann durch Anziehen der Mutter 45 vollständig beseitigt werden, sodass selbst bei vollständiger Aufhebung des Oeldrucks im Hydraulikzylinder 36 die Klappe 16 ausschliesslich durch die Blockierwirkung des Riegels 44 in geschlossener ; verriegelt bleibt. Es ist selbstverständlich auch möglx-Jxi, die Peststellmutter am Riegel 44 anzubringen.

Die Figuren 4, 5 und 6 zeigen, in schematischer Darstellung, eine Vorderansicht im Schnitt, eine Seitenansicht von rechts und eine Draufsicht der Aufhängung des Klappensteuermechanismus. In der Draufsicht nach Figur 6 ist in schematischer Darstellung die Klappe 16 zu erkennen und ihre Betätigung mittels des Winkelarmes 18 und der Steuerwelle 20. Letztere ist in zwei Lagern 48 und 50 gelagert, wobei der Wellenabschnitt zwischen diesen beiden Lagern sich innerhalb der seitlichen Kammer 10 befindet, sodass geeignete (nicht gezeigte) Liderungen um die Welle herum vorgesehen werden müssen, um die nötige Abdichtung nach aussen zu gewährleisten.

Ausserhalb der seitlichen Kammer 10 ist die Steuerwelle 20 formschlüssig mit dem Hebel 38» welcher vom Hydraulikzylinder 36 betätigt wird, verbunden.

709819/0984

-IA-

265090a

Die bemötigte Kolbenkraft des Hydraulikzylinders ist einerseits Punktion der Kraft, mit welcher die Klappe gegen ihren Sitz gedruckt wird und andererseits von der Länge der beiden Hebelarme 18 und 38, welche die Kolberibewegungen des Hydraulikzylinders auf die Klappe übertragen. Die Kraft, mit welcher die Klappe 16 an ihren Sitz gedruckt werden muss, hängt natürlich vom Druck des Rohgases und vom Querschnitt der Rohgas Sammelleitung ab. Diese Kraft liegt für moderne Hochleistungs-Hochöfen in der Grössanordnung von 30 Megapond. Das Längenverhältnis der beiden Hebel 38 und 18 ist immer ungünstig, da die Länge des Hebels 38 durch die Art der räumlichen Anordnung des Steuermechanismus' begrenzt ist. Das günstigste zu erzielende Längenverhältnis zwischen den beiden Hebeln 38 und 18 liegt etwa bei 1 : 2, sodass mithin der Hydraulikzylinder den Hebel 38 mit dieser Kraft von 60 Megapond beaufschlagen muss, wenn auf die Klappe 16 eine Kraft von z.B. 30 Megapond wirken soll. Die Länge der beiden Hebelarme 38 und 18 ist in der Figur 6 mit IL bzw. 2L eingetragen.

Wenn nun aber die Kraft von 30 Megapond auf die Klappe 16 ausgeübt wird, so übt seinerseits der Klappensitz eine Reaktionskraft von ebenfalls 30 Megapond auf die Klappe 'aus. Da diese Reaktionskraft den gleichen Wirkungssinn hat wie die vom Hydraulikzylinder auf den Hebel 38 ausgeübte Kraft von 60 Megapond, ist die Steuerwelle 20, welche die Summe dieser Kräfte aufzufangen hat, einer nach unten wirkenden Belastung von 90 Megapond bei geschlossener Stellung der Klappe 16 ausgesetzt.

Diese Last von 90 Megapond muss gänzlich von den Lagern der Steuerwelle 20, und insbesonders vom zur Seite des Hydraulikzylinder 36 gelegenen Lager 50 abgefangen werden. Damit stellt sich das Problem, auf welche Weise das Lager 50 angeordnet und befestigt werden kann um diese Last von 90 Megapond auszuhalten.

709819/0984

• /fs»

Nach der Erfindung wird die Reaktionskraft des Hydraulikzylinders 36 dazu verwendet, um am Lager 50 eine Gegenkraft zu erzeugen, und zwar im vorliegenden EaIl eine nach oben wirkende Zugkraft, um auf diese Weise die nach unten auf das Lager wirkende Last weitestgehend zu kompensieren. Wie aus den Figuren 4 und 5 hervorgeht, ist das Lager 50 in einem Support 52 angeordnet, welcher etwa mittels einer Schweissverbindung am oberen Teil des Gehäuses 2 befestigt ist. Dieser Support 52 ist mittels einer Verbindungsstange 54 an einem einarmigen Hebel 56 angelenkt, an welchem auch der Hydraulikzylinder 36 aufgehängt ist. In der Figur 4 ist der Hydraulikzylinder 36 nicht eingetragen, um die durch die Stange 54 realisierte Verbindung zwischen dem Hebelarm 56 und dem Lagersupport 52 erkennen zu lassen. Ier Hebelarm 56 ist durch eine Lagerung 58 drehbar an der Rohrleitung 4 befestigt, sodass er in einer zu dieser Rohrleitung tangentiellen Ebene beweglich ist. Der Hebel 56 ist ausserdem ein zweites Mal mit der Rohrleitung 4 verbunden und zwar durch einen Lagerstuhl 59, welcher mit einem senkrechten Langloch 60 versehen ist, durch welches ein mit der Rohrleitung 4 fest verbundener Zapfen 62 hindurchgreift. Dieses Langloch 60 begrenzt die vertikale Schwenkbewegung des Hebels 56 auf einige Zentimeter, während jede Horizontalbewegung verhindert wird.

Der Hydraulikzylinder 36 und die Zugstange 54 sind durch Gelenke 64 bzw. 66 am Hebel 56 aufgehängt und an ihrer anderen Extremität durch Gelenke 68, 70 am Hebel 38 bzw. am Support 52 des Lagers 50.

Wenn der Hydraulikzylinder zum Schliessen der Klappe 16 betätigt wird, so sind durch das Prinzip von Aktion und Reaktion an beiden Extremitäten des Hydraulikzylinders gleichgrosse Kräfte wirksam. Wenn z.B. der Zylinder eine Schubkraft von 60 Megapond auf den Hebel 38 ausübt, so übt er auch eine gleichgrosse Schubkraft auf den Hebel 56 aus. Diese Kraft von 60 Megapond wird, unter Berücksichtigung der an dieser Kraftübertragung beteiligten Hebelarmlängen, durch die Zugstange 54 vollständig auf das Lager 50 übertragen. Anders ausgedrückt, steht hierbei das Lager 50 unter

709819/0984

der Wirkung einer vom Hydraulikzylinder ausgeübten, nach unten gerichteten Druckkraft und einer nach oben gerichteten Zugkraft durch die Zugstange 54.

Wie weiter oben ausgeführt wurde, erfährt das Lager 50 eine Beanspruchung , welche grosser als die vom Hydraulikzylinder 36 ausgeübte Druckkraft ist und zwar einmal wegen dem ungünstigen Längenverhältnis der Hebelarme 38 und 18 und desweiteren durch die Summierung der Aktionskraft des Hydraulikzylinders 36 und der Reaktionskraft des Klappensitzes ₇ sodass eine Druckkraft des Hydraulikzylinders 36 von z.B. 60 Megapond sich als eine Belastung von rund 90 Megapond auf das Lager 50 auswirkt. Andererseits ist die von der Zugstange 54 auf das Lager 50 wirkende und von der Reaktionskraft des Hydraulikzylinders 36 herrührende Zugkraft Funktion der Längenverhältnisse des Hebels, durch den diese Zugkraft übertragen wird, d.h. vom Verhältnis der Länge des einarmigen Hebels 56 und der Entfernung zwischen der Zugstange 54 and dem Drehpunkt 58. Die Erfindung sieht vor, dieses Längenverhältnis so zu wählen, dass das "Verhältnis

der Hebellängen 38 und 18 kompensiert wird, d.h. dass eine vom Hydraulikzylinder 36 auf den Hebel 56 ausgeübte Druckkraft von 60 Megapond an der Zugstange 54 eine Zugkraft von 90 Megapond erzeugt. Da das Verhältnis zwischen diesen beiden Kräften 3:2 ist, muss die Zugstange 54 vom Drehpunkt 58 ausgehend an zwei Drittel der Länge des Hebels 56 angelenkt werden.

Da nach vorstehendem Erfindungsmerkmal die bei geschlossener Klappe 16 auf das Lager 50 einwirkende Druckkraft durch die Zugkraft kompensiert wird, welche als Gegenkraft durch die Zugstange 54 auf dieses Lager 50 einwirkt, braucht das Gehäuse 2 des Absperrventils keine freien Kräfte vom Lager 50 abzufangen. Dies ist ganz wesentlich im Hinblick auf die Beanspruchungen und Verformungen, welche der Klappensitz und die- Liderungen der Steuerwelle 20 ohne die besondere Aufhängungsweise des Hydraulikzylinders 36 sonst erlauben würden.

709819/0984

•Α.

Die durch das Vorhandensein des Langloches 60 geschaffene Möglichkeit kleiner Schwenkbewegungen des Hebels 56 dient zum Ausgleichen von Montageungenauigkeiten und gestattet durch die hohe Temperatur des Rohgases hervorgerufene Längendehnungen der Rohrleitung 4.

Die Zahlenwerte der durch die Klappenschliesskraft entstehenden Kräfte und Beanspruchungen wurden natürlich nur illustrationshalber angegeben. Ebenso verhält es sich mit den Längenverhältnissen·der verschiedenen Hebel, welche immer so gewählt werden können, dass die Kräfte sich gegenseitig kompensieren.

Es ist natürlich auch möglich, zwei Hydraulikzylinder mit zwei Zugstangen vorzusehen, welche symmetrisch in Bezug auf die Mitte der Steuerwelle 20 angeordnet wären. Hierdurch wird zwar die ganze Konstruktion etwas aufwendiger, jedoch wird eine günstige Verteilung der auftretenden Kräfte und Beanspruchungen erreicht,und der Einsatz kleinerer und schwächerer Hydraulikzylinder ermöglicht.

Nicht nur unterliegt die beschriebene Abschlussklappe einem nur geringen Verschleiss und bedarf deswegen auch nur wenig Wartung, aber auch eine Reparatur, sollte eine solche trotzdem notwendig werden, lässt sich leicht und schnell durchführen, weil die Klappe einfach zu demontieren und gut zugänglich ist. Der nur geringe Verschleiss ist dem Umstand zu verdanken, dass die Dichtflächen als die empfindlichsten Komponenten nicht direkt dem Rohgasstrom mit den darin mitgeführten Staubpartikeln ausgesetzt sind.

Die Figur 7 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, indem zwei Klappen 116 und 116' vorgesehen sind, welche im gleichen Gehäuse 102 untergebracht sind und integrierender Bestandteil einer RohgasSammelleitung sind. Durch die Anordnung zweier, symmetrisch zueinander im Gehäuse 102 montierter Klappen 116 und 116' wird den strengsten Sicherheitsmassnahmen Genüge geleistet, weil mittels der einen Klappe 116 die Sammelleitung stromaufwärts vom Gehäuse 102 und mittels der anderen 116' die Rohrleitung stromabwärts vom Gehäuse 102 verschlossen werden kann, sodass das Innere

70 9819/0984

dieses Gehäuses gänzlich vom Hochofen und von der Rohgasaufbereitungsanlage isoliert werden kann. Die beiden Klappen 116 und 116' sowie ihre Steuerung und Montage werden nicht mehr im einzelnen beschrieben, da jeweils alles für sie gilt, was bei der Beschreibung der Klappe 16 mit Bezug auf die Figuren 1 bis 7 gesagt wurde. Das Gehäuse 102 weist eine (nicht gezeigte) Entlüftungsöffnung auf, sodass nach dem Schliessen der Klappen 116 und 116' und bevor Wartungspersonal für gegebenenfalls erforderliche Wartungs- und Reparaturarbeiten das Absperrventil betritt, dasselbe vollständig entlüftet werden kann.

Das beschriebene Absperrventil, sei es in der

Ausgestaltung nach Figur 7 oder nach einer der vorhergehenden Figuren, ist in der Lage, die eingangs erwähnten drei wesentlichen Bedingungen zu erfüllen. Durch das Zusammenwirken von Klappensitz 24 und Dichtfläche 26, insbesondere durch Dazwischensehalten des Dichtringes 28, gestattet ein solches Absperrventil nämlich eine schnelle und wirksame Trennung zwischen Hochofen und Entstaubungsanlage. Desweiteren ist durch den Umstand, dass die Abschlussklappe in einem Gehäuse betätigt wird, welches nach aussen vollständig geschlossen ist, die Dichtheit nach aussen sogar bei hohen Gegendrücken an der Gicht ebenfalls gewährleistet. Schliesslich kann durch die Möglichkeit, die in der Klappe vorgesehene Wanne in geschlossener Stellung mit Wasser zu füllen, eine Volldichtung zwischen den Rohrleitungen 4 oder 104 und den Gehäusen 2 oder 102 geschaffen werden.

Die Erfindung wurde im vorstehenden mit Bezug auf eine Hochofen-Rohgassammeileitung beschrieben,da bei diesem Einsatzfall wegen der Vereinfachung der SuperStruktur am meisten Vorteile entstehen. Es ist jedoch selbstverständlich, dass die Anwendung des beschriebenen Absperrventils sich nicht auf Rohgasleitungen beschränkt. So kann dieses Ventil in allen Arten von Rohrleitungen, insbesondere solchen grossen Querschnitts, eingefügt werden, wie etwa in Windleitungen oder sogar auch in Rohrleitungen, welche nicht Teil einer Hochofenanlage sind.

709819/0984

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.J Absperrventil für Rohrleitungen grossen

t^ gekennzeichnet durch mindestens eine Klappe (16, 116, 116'), welche schwenkbar in einem mit der Rohrleitung (4,6, 104, 106) einen integrierenden Bestandteil bildenden Gehäuse (2, 102) montiert ist, welches seinerseits mindestens eine seitliche Kammer (10) aufweist, durch mindestens eine Steuerwelle (20), welche durch das Gehäuse (2, 102) hindurchgeführt und mit einem aussen am Gehäuse (2, 102) angebrachten Steuermechanismus verbunden ist um die Klappe (16, 116, 116') zwischen einer Absperr- und einer Oeffnungssteilung für die Rohrleitung (4, 104, 106) schwenken zu können, wobei die Klappe (16, 116, 116') in Oeffnungsstellung von der seitlichen Kammer (10) des Gehäuses (2, 102) aufgenommen wird.

2. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass die seitliche Kammer (10) durch einen am Gehäuse (2, 102) angeschweissten, zylindrischen Rohrstutzen (14) gebildet wird, wobei der Winkel zwischen der Achse (A) dieses Rohrstutzens (I4) und der Längsachse des Gehäuses (2, 102) kleiner als 90° ist.

3. Absperrventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2, 102) innen eine kreisförmige Randleiste (22) aufweist, deren Innendurchmesser dem Durchmesser der Rohrleitung (4, IO4, 106) entspricht und an welcher ein kreisförmiger Abdichtring (24, 31) als Sitz für die Klappe (16, 116, 116·) befestigt ist.

4. Absperrventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der kreisförmige Abdichtring (24) in der Mitte eine ringförmige Rille aufweist, welche bei geschlossener Klappe (16, 116, 116') mit einem Dichtring (28) abgedichtet ist und in welche ein Kühl-, Reinigungs- und Sperrmedium eingeführt wird.

709819/0984

5. Absperrventil nach. Anspruch. 3» dadurch, gekennzeichnet, dass der kreisförmige Abdichtring (31) eine elastische Dichtung aufweist, welche durch ein im Innern des· kreisförmigen Abdichtringes (31) zirkulierendes Kühlmedium gekühlt wird.

6. Absperrventil nach den Ansprüchen 3 Ms 5, gekennzeichnet durch einen kegel stumpf förmigen Rohransatz (32), welcher an der Innenleiste (22) des Gehäuses (2, 102) befestigt ist und bei geschlossener Stellung der Klappe (16, 116) in eine ringförmige, von der Klappe (16, 116) gebildete und mit Wasser gefüllte Wanne eintaucht.

7. Absperrventil nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuermechanismus einen Hydraulikzylinder (36) begreift, welcher mit einer seiner Extremitäten (68) an einem' mit dem Tragarm (18) der Klappe 0.6, 116, 116') starr verbundenen Hebel (38) angreift und sich mit seiner anderen Extremität (64) an seiner Aufhängung abstützt, welche durch einen einarmigen Hebel (56) gebildet wird, der parallel zur Steuerwelle (20) verläuft und an der Rohrleitungswand (4) befestigt ist.

8. Absperrventil nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine parallel zum Hydraulikzylinder zwischen dem einarmigen Hebel (56) und einem Lagersupport (52) der Steuerwelle (20) angebrachte Zugstange (54), wobei das Verhältnis zwischen der Gesamtlänge des Hebels (56) und dem Abstand vom Hydraulikzylinder (36) und Zugstange (54) in der Weise gewählt wird, dass die vom Hydraulikzylinder (36) auf die Steuerwelle (20) ausgeübte Druckkraft annähernd durch eine Gegenkraft kompensiert wird, welche von der Zugstange (54) auf die Steuerwelle (20) übertragen wird und von der Reaktionskraft des Hydraulikzylinders (36) herrührt.

709819/0984

9. Absperrventil nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Verriegelung in Schliessstellung der Klappe (16, 116, 116¹), wobei diese Verriegelung dadurch hergestellt wird, dass ein Riegel (44) über die Kolbenstange (42) des Hydraulikzylinders (36) zwischen dem Gehäuse dieses letzteren und ein die Kolbenstange (42) umschliessendes Schutzrohr (40) geschoben wird.

10. Absperrventil nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine am Kopf des Hydraulikzylinders (36) angebrachte Feststellmutter (45) welche dazu dient, nach dem Einführen des Riegels (44) denselben festzuklemmen.

11. Absperrventil nach den Ansprüchen 1 bis 10, gekennzeichnet durch zwei identische Klappen (116, 116') welche symmetrisch in ein und demselben Gehäuse (102) angebracht sind und dazu dienen, gleichzeitig die stromaufwärts und stromabwärts vom Gehäuse (102) verlaufenden Rohrleitungen (104, 106) abzuschliessen.

12. Absperrventil nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es in die Rohgassammelleitung (4, 6, 104, 106) integriert ist, welche von der Gicht eines Hochofens nach unten zu einer Rohgasaufbereitungsanlage verläuft.

709819/098A