DE2857706C2 - Gekühlte Lagerung für eine Regelklappe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gekühlte Lagerung einer für gekühlte Heißgasleitungen vorgesehenen Regelklappe, welche insbesondere eine flächige Rohr-anRohr-Konstruktion von annähernd halbkreisförmig gebogenen, Kühlmittel führenden Kammern aufweist, die an ihren Enden auf einem mit Kühlmittelein- und -austrittsöffnungen versehenen und zum Schwenken der Regelklappe dienenden Achsrohr dicht befestigt sind, wobei die Lagerkörper der Lagerung für das Achsrohr als Kühlkammern ausgebildet sind.

Regelklappen in Heißgasleitungen, z. B. in Abgasleitungen von Industrieöfen, insbesondere von Lichtbogenofen, dienen zur Druck-Mengenregelung in den gasführenden Rohren und damit in der Regelklappe vor- und nachgeschalteten Komponenten der Gesamtanlage. Je nach Einsatzfall sind solche Regelklappen und ihre Lagerung außerordentlich hohen thermischen und erosiven Beanspruchungen ausgesetzt, so daß ihre Lebensdauer niedrig ist, falls nicht besondere Maßnahmen, wie Kühlung und Verwendung spezieller Werkstoffe vorgesehen werden. Für hohe Beanspruchungen, wie sie z. B. in den Abgasrohren von elektrischen Lichtbogenofen zur Sonderstahlherstellung auftreten, werden deshalb vielfach wasser- und dampfgekühlte Regelklappen verwendet.

Bei einer bekannten Lagerung der eingangs beschriebenen Gattung (US-PS 5 10 008) besteht die Regelklappe zwar nicht aus einer Rohr-an-Rohr-Konstruktion, sie weist aber vom Kühlmittel durchströmte Kammern auf. Die Lagerkörper sind mit dem vom Kühlmittel durchströmten Gehäuse einstückig verbunden und mit diesem gemeinsam und derart Kühlmittel durchströmt, daß das Kühlmittel zunächst einen Lagerkörper, dann das Gehäuse und schließlich den anderen Lagerkörper durchströmt.

Auch bei anderen Ausführungen (DE-PS 9 39118, US-PS 36 84 239, US-PS 13 59 898) kennt man Lagerkörper mit Kühlkammern, wobei die Lagerkörper in Reihe geschaltet vom Kühlmittel durchflossen sind.

Die Lagerung der Regelklappe ist aber kritisch, wenn die Gastemperaturen in der Heißgasleitung über 800°C liegen und die Kühlung nicht ausreicht, um die Funktion

der Lagerung zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die thermische Belastbarkeit einer Regelklappenlagerung für gekühlte Heißgasleitungen ganz wesentlich zu erhöhen. s Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Lagerkörper als vom Gehäuse getrennt Kühlmittel durchströmte Bauteile ausgebildet sind, die innen in zwei Abteile eingeteilt sind, welche in entgegengesetzter Richtung vom Kühlmittel aus dem Kühlsystem der gekühlten Heißgasleitung durchströmt werden. Nach bevorzugter Ausführung sollen die Lagerkörper als Hohlzylinder ausgebildet sein.

Bei der erfindungsgemäßen Lagerung wird die Kühlung der Lagerkörper ganz erheblich intensiviert und verbessert, weil durch die gegensinnige Durchströmung der Abteile des Lagerkörpers eine ungleichmäßige Abkühlung mit Bildung vorn Temperaturgradienten im Lagerkörper weitgehend unterbunden wird. Die Lagerkörper erfahren im wesentlichen die gleiche Kühlung wie die gekühlte Heißgasleitung, so daß auch im Anschlußbereich zwischen den vom Gehäuse bzw. Heißgasleitung getrennt Kühlmittel durchströmten Bauteilen keine wesentlichen Temperaturgradienten oder Singularitäten zu erwarten sind. Das verbessert nicht nur die thermische Belastbarkeit sondern auch die mechanische Belastbarkeit der Regelklappenlagerung.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine gekühlte Heißgasleitung mit darin schwenkbar montierter, gekühlter Regelklappe sowie zugeordnetem gekühlten Lagerkörper für die Regelklappe und
F i g. 2 eine Ansicht in Richtung A aus F i g. 1 mit Einzelheiten des Lagerkörpers.

Fig. 1 zeigt eine Regelklappe 1, welche in einer gekühlten Heißgasleitung 2 eingebaut ist und an letzterer mittels Lagerkörpern 3 schwenkbar gelagert ist. Die Heißgasleitung 2 besteht aus einer Rohr-an-Rohr-Konstruktion, bei welcher in den die Leitungswand bildenden Rohren 4 ein Kühlmittel, z. B. Wasser, zirkuliert. Die Regelklappe 1 besteht im wesetnlichen aus einem Achsrohr 5, welches vorteilhafterweise aus mehreren, miteinander verschweißten Rohrstutzen zusammengesetzt sein kann, sowie aus einer Mehrzahl von kreisbogenförmig gekrümmten Kühlrohren 6. Diese Kühlrohre 6, deren Anzahl von ihrem Querschnitt und dem Innendurchmesser der Heißgasleitung 2 abhängt, sind ebenfalls in einer Rohr-an-Rohr-Konstruktion zusammengefaßt und bilden damit ein flächiges, im wesentlichen kreisförmiges Abschlußorgan innerhalb der Heißgasleitung 2. Da es in den anvisierten Einsatzfällen für die vorgeschlagene Regelklappe 1 nicht auf einen hermetischen Abschluß der Heißgasleitung 2, sondern vielmehr auf eine approximative Regelung des Gasstroms innerhalb derselben ankommt, kann zwischen der geschlossenen Regelklappe 1 und der Heißgasleitung 2 ein mehr oder weniger breiter Spalt 7 offenbleiben.

Die etwa halbkreisförmig gebogenen Kühlrohre 6 sind angrenzend zum durchgehenden Achsrohr 5 und zu in letzterem vorgesehenen Kühlmittelein- und austrittsöffnungen 8 etwas abgeplattet (siehe Fig. 1), und damit ein Anschweißen derselben auf dem Achsrohr 5 auf ihrem ganzen, an dieses Achsrohr 5 anstoßenden Quer-Schnittsbereich möglich ist. Selbstverständlich können die einzelnen Kühlrohre 6 auch noch unter sich miteinander verschweißt werden, so wie dies bei den Rohren 4 (siehe F i g. 1) gezeigt ist.

Der Zentralbereich der Regelklappe 1 wird durch zwei Kühlmittelkammern 9 gekühlt, welche von den inneren Kühlrohren 6 und je zwei beidseitig aufgeschweißten Deckblechen 10 begrenzt werden.

Zweckmäßigerweise· können die Fugen im Anschlußbereich der verschiede nen Kühlrohre 6 an das Achsrohr 5 ebenfalls mit angeschweißten Deckblechen verschlossen werden.

Der Eintritt des Kühlmittels zur Regelklappe 1 erfotet in F i g. 1 durch das Achsrohr 5. Die einzelnen Kühlrohre 6 bzw. Kühlmittelkammern 9 werden, wie durch Pfeile angedeutet, durch die verschiedenen Kühlmitteiein- und -austrittsöffnungen 8 im Achsrohr 5 mit Kühlmittel beaufschlagt, welches aus den Kühlrohren 6, bzw. Kühlmittelkammern 9, durch die Kühlmittelein- und -austrittsöffnungen 8 in das Achsrohr 5 zurücktritt und auf der anderen Klappenseite das System verläßt

Da bei den bisherigen Regelklappen t die Lagerung derselben einen schwachen Punkt darstellte i>nd deswegen die thermische Belastbarkeit auf Gastemperaturen von rund 800⁰C beschränkt bliebt, sieht die vorliegende Konstruktion an dieser Stelle eine wesentliche Verbesserung vor. Diese besteht in einer intensiven Kühlung des Lagerkörpers 3, wodurch, wie Versuche ergeben haben, die thermische Belastbarkeit bis auf Gastemperaturen von rund 1800⁰C ansteigt.

Diese hochwirksame Lagerkühlung wird durch eine Kühlmittelführung erzielt, wie sie aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich und dadurch in günstiger Weise durchführbar ist, da das Kühlsystem für die aus den Rohren 4 bestehende Heißgasleitung 2 zu diesem Zweck herangezogen werden kann.

Hierzu ist der Lagerkörper 3 für das Achsrohr 5 im wesentlichen als Kühlmittelkammer in Form eines Hohlzylinders ausgeführt Der Kühlmittelstrom in den Rohren 4 der Heißgasleitung 2 hat, in je zwei benachbarten Rohren 4 eine entgegengesetzte Richtung (siehe Fig.2). Ein solcher Kühlmittelstrom zweier benachbarter Rohre 4 wird erfindungsgemäß durch zwei voneinander abgetrennte Abteile 11, 12 im Lagerkörper 3 geleitet (siehe F i g. 2) und gewährleistet dort eine intensive Kühlung des Lagerkörpers 3. Diese Lagerung wird demnach nicht mehr nur von innen durch den Kühlmittelstrom im Achsrohr 5 gekühlt, sondern auch, und zwar auf einer großen Oberfläche, ebenfalls von außen. Hiermit wird die weiter oben erwähnte, ganz erhebliche Steigerung der thermischen Belastbarkeit der Lagerung möglich.

Wie aus vorstehenden Ausführungen hervorgeht, bedeutet die vorgeschlagene Regelklappe 1 mit gekühlter Lagerung einen beachtlichen Fortschritt, da sowohl die Lebensdauer dieser Elemente ganz wesentlich erhöht werden kann, als auch ihr Anwendungsbereich erweitert wird, indem eine bisher nicht mögliche thermische Belastbarkeit realisiert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gekühlte Lagerung einer für gekühlte Heißgasleitungen vorgesehenen Regelklappe, welche insbesondere eine flächige Rohr-an-Rohr-Konstruktion von annähernd halbkreisförmig gebogenen, Kühlmittel führenden Kammern aufweist, die an ihren Enden auf einem mit Kühlmittelein- und -austrittsöffnungen versehenen und zum Schwenken der Regelklappe dienenden Achsrohr dicht befestigt sind, wobei die Lagerkörper der Lagerung für das Achsrohr als Kühlkammern ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerkörper (3) als vom Gehäuse getrennt Kühlmittel durchströmte Bauteile ausgebildet sind, die innen in zwei Abteile (11,12) eingeteilt sind, welche in entgegengesetzter Richtung vom Kühlmittel aus dein Kühlsystem der gekühlten Heißgasleitung (2) durchströmt werden.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerkörper (3) als Hohlzylinder ausgebildet sind.