DE2909467A1

DE2909467A1 - Absperrschieber fuer rohrleitungen grosser nennweiten

Info

Publication number: DE2909467A1
Application number: DE19792909467
Authority: DE
Inventors: Johannes Herlichs; Franz Lengsfeld; Rudolf Mueller
Original assignee: Hermann Rappold and Co GmbH
Current assignee: Hermann Rappold and Co GmbH
Priority date: 1979-03-10
Filing date: 1979-03-10
Publication date: 1980-09-11
Also published as: US4296776A; DE2909467C2

Description

- 3 - Fall 3o2o

VXR/P/Gi/Sc

Die Erfindung betrifft einen Absperrschieber für Rohrleitungen großer Nennweiten, insbesondere Heißwindleitungen, mit einem wassergekühlten Schiebergehäuse, das zwei Befestigungsflansche und zwei U-förmige Dichtringe aufweist, deren Innenschenkel die Dichtungsflächen bilden.

Schieber dieser Art dienen zum Absperren von Rohrleitungen, durch welche Gase mit hohen Betriebstemperaturen strömen. Aus diesem Grund ist es erforderlich, die Rohrleitung und das Schiebergehäuse mit einer inneren feuerfesten Ausmauerung zu versehen. Die Ausmauerungsstärke beträgt bei modernen Anlagen infolge der hohen Temperaturbelastung 300 bis 500 mm. Das hat zur Folge, daß zwischen den Dichtflächen der Gehäusedichtringe und den Stützflächen der Befestigungsflansche ein großer radialer Abstand vorhanden ist. Die bei geschlossenem Schieber auftretende Dichtflächenbelastung - die von der druckbeaufschlagten Schieberplatte erzeugt wird und in die Befestigungsflansche abgeleitet werden muß - greift dadurch an einem langen Hebelarm an. Infolgedessen wird dann das Schiebergehäuse in diesem Bereich mit großen Biegemomenten beansprucht.

Um dennoch eine genügende Stabilität des Schiebergehäuses zu erreichen, sind bei den bisher bekannten Absperrschiebern dieser Art sogenannte Knotenbleche vorgesehen, die die AufgaLa haben, aus den Dichtflächen herrührende Axialkräfte zum Schieberflansch abzuleiten. Die Knotenbleche reichen in radialer Richtung von den Befestigungsflanschen und der Außenzarge des Schiebergehäuses bis zur Außenzarge der Schnei 1 umlaufkühlung der Dichtringe und beanspruchen in axialer Richtung fast den gesamten Querschnitt dieses wassergekühlten Innenraums.

Diese Art der Verstärkung hat sich zwar als solche in der Praxis

bewährt. Die Anpassung und das Einsetzen der Knotenbleche in den Innenraum der Dichtringe vor dem Aufsetzen der Deck-

0300 37/0508

230346?

blenden sind jedoch sehr aufwendig. Die Knotenbleche erhöhen außerdem den Druckverlust im Kühlwasserkreislauf, begünstigen die Ablagerung von Schmutz und haben einen ungünstigen Einfluß auf die Strömung des Kühlwassers, da an den Knotenbl ectien starke Wirbel bildung mit toten Zonen eintritt.

Die Verstärkung des Schiebergehäuses durch Verwendung dickerer Wandstärken oder von innerhalb der feuerfesten Auskleidung angebrachten Stahlblechknoten hat ihrerseits den Nachteil, daß das Gehäuse dann nicht mehr dehnbar ist, so daß infolge der Temperaturunterschiede zwischen den wassergekühlten Innenflächen und den dem Heißgas ausgesetzten Außenflächen erhöhte Spannungen entstehen, die zu Wärmerissen und somit zum vorzeitigen Ausfall der Armatur führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und einen Absperrschieber der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Gehäuse auch bei einem größeren radialen Abstand zwischen den Befestigungsflanschen und den Dichtungsflächen der Dichtringe gleichzeitig die für eine lange Lebensdauer erforderliche Stabilität und freie Dehnbarkeit aufweist. Das Schiebergehäuse soll dennoch sowohl konstruktiv als auch fertigungstechnisch wenig aufwendig sein und eine bessere Kühlung mit geringerem Druckverlust gewährleisten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in dem vom Kühlwasser durchströmten Innenraum des Schiebergehäuses mindestens ein Stützelement vorgesehen ist, das quer zur Kühlwasserströmung einen schmalen

Cue q en H ρ ρ β ρ f e s t i gu η Querschnitt aufweist und dessen eine Stirnflächeylibge"= (flansch stützt ist» während dessen andere Stirnfläche gegen den Innenschenkel des Dichtringes frei anliegt.

030037/0508

Auf diese Weise ist es möglich, die Dichtflächenbelastung in den Bereich der starken Befestigungsflansche über das oder die Stützelemente abzuleiten, ohne das "Atmen" der Konstruktion infolge der Temperaturbelastung zu behindern und ohne den Kühlwasserkreislauf in nennenswertem Maße zu beeinträchtigen.

Bei Absperrschiebern, deren Schiebergehäuse durch zwei koaxial zu den Dichtringen angeordnete Blechzargen versteift ist und deren Befestigungsflansche durch äußere Deckblenden mit den Außenschenkeln der Oichtringe verbunden sind, ist es zweckmäßig, das oder die Stützelemente schräg zu der Mittelachse der Dichtringe anzuordnen, derart, daß deren eine Stirnfläche gegen den Befestigungsflansch und die äußere Blechzarge abgestützt ist, während deren andere Stirnfläche gegen den Innenschenkel des Dichtringes und die innere Blechzarge frei anliegt.

Vorteilhafterweise sind als Stützelemente ein koaxial zu den Dichtringen angeordnetes kegel stumpfförmiges Stützblech oder eine Anzahl von auf dem Umfang verteilt angeordneten Stützbolzen vorgesehen. Anstelle von Bolzen können auch rohrförmige oder streifenförmige Stützbleche Verwendung finden.

Bei Absperrschiebern, deren Befestigungsflansche direkt mit den Außenschenkeln der Dichtringe verschweißt sind, ist es zweckmäßig, als Stützelemente Stützbolzen vorzusehen, die in Bohrungen der Befestigungsflansche achsparallel zu den Dichtringen befestigt sind. In diesem Fall werden die Stützbolzen nach dem Einschweißen der inneren Deckblenden durch die Bohrungen geführt und am Durchgang angeschweißt.

In beiden Fällen ist es von Vorteil, wenn die frei anliegende Stirnfläche des oder der Stützelemente im Bereich der Schweißverbindung zwischen dem InnenschenkeT des Dichtringes und der inneren Deckblende liegt.

- 6 030 0 3 77050 8

290946?

Die Anzahl und der Querschnitt der Stutzelemente wird entsprechend den auftretenden Dichtflächenbelastungen bestimmt. Wesentlich ist es dabei nur, daß die der Dichtfläche zugewandte Stirnfläche der Stützelemente gegen den Innenschenkel des Dichtri'nges frei anliegt. Das Schiebergehäuse kann sich auf diese Weise unter Belastung frei dehnen und verformen, und nach Aufhebung der Belastung wieder in den ursprünglichen Zustand zurückkehren.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher er-1äutert.

Es zeigt:

Fig. 1 das mit einem kegel stumpfförmigen Stützblech bzw. mit schrägen Stützbolzen versehene Gehäuse eines Absperrschiebers für die Heißwindleitung eines Hochofens, im Schnitt dargestellt,

Fig. 2 die Einzelheit Jlaus Fig. 1, vergrößert dargestellt, und

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des Schiebergehäuses nach Fig. 1 mit achsparallelen Stützbolzen.

Das Schiebergehäuse gemäß den Figuren 1 und 2 weist zwei Befestigungsflansche 1 und 2 auf, mit denen der Absperrschieber an die Heißwindleitung 3 befestigt wird.

Das Schiebergehäuse weist ferner zwei U-förmige Dichtringe 4 und 5 auf, deren Innenschenkel 6 durch eine Schweißnaht 7 mit inneren Deckblenden 8 verschweißt sind und deren Außenschenkel 9 über äußere Deckblenden 10 mit den Befestigungsflanschen 1 und 2 verbunden sind. Der Innenraum des Schiebergehäuses ist durch zwei koaxiale ringförmige Blechzargen 11 und 12 in zwei Kühlwasserkanäle 13 und 14 unterteilt, die in bekannter Weise vom Kühl -

- 7 -030037/0 508

29Q9467

wasser durchströmt sind. Die innere Blechzarge 11 liegt im Endbereich der beiden Dichtringschenkel 6 und 9 und ist an diesen angeschweißt. Die äußere Blechzarge 12 liegt ihrerseits am Außenrand der Befestigungsflansche 1 und und ist an diesen s-owie an den inneren Deckblenden 8 angeschweißt.

Die Befestigungsflansche 1 und 2 weisen je einen Absatz 15 bzw. 16 auf, der durch die äußeren Deckblenden IO und die Außenschenkel 9 der Dichtringe 4 und 5 fortgesetzt wird und dessen radiale Breite der Ausmauerungsdicke derfeuerfesten Ausmauerung 17 entspricht, mit welcher die Heißwindleitung 3 versehen ist.

In der Schließstellung des Schiebers ist die nicht dargestellte Schieberplatte zwischen den beiden Dichtflächen 6 eingeschoben und von dem Heißwinddruck beaufschlagt. Letzterer ist bei modernen Hochofenanlagen sehr beträchtlich. Hieraus ergeben sich an den Dichtflächen hohe Belastungen, die im Schiebergehäuse hohe Biegemomente hervorrufen.

Um die Dichtflächenbelastung möglichst direkt in den Bereich der Befestigungsflansche 1 und 2 abzuleiten, ist in dem Gehäuse erfindungsgemäß ein koaxial zu den Dichtringeri 4 und 5 angeordnetes, kegelstumpfförmiges Stützblech 20 bzw. eine Reihe von auf dem Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten Stützbolzen 20' vorgesehen. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind sie runden Querschnitts. Sie können aber auch ohne weiteres z.B. einen mehreckigen, ovalen, o.a. Querschnitt aufweisen.

Das Stützblech 20 ist mit Gewichtsersparnislöchern versehen, die einen ungehinderten Kühlwasserfluß zwischen dem Innen- und dem Außenraum des Kegel stumpfes gewährleisten.

Das Stützblech 20 kann aber auch als ein durchgehender

- 8 030037/0508

Kegelstumpf mit einem Übergangsschiitz für das Kühlwasser ausgebildet sein. Auf diese Weise ist es möglich, das kegelstumpfförmige Stützblech zur Aufteilung des Kühlraumes 14 zwecks Erzielung einer vorteilhafteren Kühlwasserführung zu benutzen.

Die Neigung des Stützblechs 20 bzw. der Stützbolzen 20' zu der Mittelachse 21 der Dichtringe 4 und 5 ist so gewählt, daß deren eine Stirnfläche 22 gegen den Befestigungsflansch 1 und die äußere Blechzarge 12 abgestützt und mit beiden verschweißt ist, während deren andere Stirnfläche gegen den Innenschenkel 6 und die innere Blechzarge 11 im Bereich der Schweißnaht 7 frei anliegt.

Die Stützbolzen 20' sind in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel runden Querschnitts. Sie können aber auch einen mehreckigen, ovalen, o.a. Querschnitt aufweisen. Anstelle der Stützbolzen können auch rohr- oder streifenförmige Stützbleche verwendet werden.

Die bei geschlossenem Schieber auftretende Belastung an den Dichtflächen 6 wird von dem Stützblech 20 bzw. den Stützbolzen 20' direkt in den Bereich der Befestigungsflansche und 2 abgeleitet, ohne die gewünschte elastische Verformbarkeit und Dehnbarkeit des Schiebergehäuses zu beeinträchtigen. Das Stützblech 20 bzw. die Stützbolzen 20' beeinträchtigen auch praktisch nicht die Wasserkühlung, da die sehr kleinen und strömungstechnisch günstiger. Widerstandsflächender Stützelemente keinen nennenswerten Kühlwasserdruckverlust zu Folge haben.

Die Ausführungsform gemäß der Fig. 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 lediglich dadurch, daß bei ersterer die Außenschenkel 9 der Dichtringe 4 und direkt mit den Befestigungsflanschen 1 und 2 verschweißt, sind und die Stützbolzen 20'' in Bohrungen 24 der Befestigungsflansche achsparallel zu den Dichtringen befestigt sind, derart, daß die eine Stirnfläche 22 der Stützbolzen am Durchgang im Befestigungsflansch angeschweißt ist, während die andere Stirnfläche 23 gegen den Innenschenkel des Dichtringes im Bereich der Schweißnaht 7 frei anliegt.

030037/0508

Claims

Fall 3020 VXR/P/Gi/Sc

HERMANN RAPPOLD & CO.GMBH Zollhausstraße 121 5160 D ü r e η

"Absperrschieber für Rohrleitungen großer Nennweiten"

Patentansprüche:

f IJ Absperrschieber für Rohrleitungen großer Nennweiten, insbesondere Heißwindleitungen, mit einem wassergekühlten Schiebergehäuse, das zwei Befestigungsf!ansehe und zwei U-förmige Dichtringe aufweist, deren Innenschenkel die Dichtungsflächen bilden, dadurch gekennzeichnet» daß in dem vom Kühlwasser durchströmten Innenraum (14) des Schiebergehäuses mindestens ein Stützelement (20, 20' bzw. 20'') vorgesehen ist, das quer zur Kühlwasserströmung einen schmalen Querschnitt aufweist und dessen eine Stirnfläche (22) gegen den Befestigungsflansch (1, 2) abgestützt ist, während dessen andere Stirnfläche (23) gegen den Innenschenkel (6) des Dichtringes (4 bzw. 5) frei anliegt.
2. Absperrschieber nach Anspruch 1, dessen Schiebergehäuse durch zwei koaxial zu den Dichtringen angeordnete Blechzargen versteift ist und dessenBefestigungsf!ansehe durch äußere Deckblenden mit den Außenschenkeln der Dichtringe verbunden sind, dadurch gekennieichnet, daß das oder die Stützelemente (20 bzw. 20') schräg zu der Mittelachse der Dichtringe (4, 5) liegen, derart, daß deren eine Stirnfläche (22) gegen den Befestigüngsflansch (1, 2) und die äußere Blechzarge (12) abge*- stützt ist, während deren andere Stirnfläche (23) gegen den Innenschenkel (6) des Dichtringes und die innere Blechzarge (11) frei anliegt.

- 2 030037/0508
3. Absperrschieber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Stützelement ein koaxial zu den Dichtringen (4, 5) angeordnetes, kegelstumpfförmiges Stützblech (20) vorgesehen ist.
4. Absperrschieber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Stützelemente eine Anzahl von auf den Umfang verteilt angeordneten Stützbolzen (20¹) vorgesehen
sind.
5. Absperrschieber nach Anspruch 1, dessen Befestigungsflansche direkt mit den Außenschenkeln der Dichtringe verschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, daß als
Stützelemente Stützbolzen (20*') vorgesehen sind, die in Bohrungen (24) der Befestigungsflansche (1, 2) achsparallel zu den Dichtringen (4, 5) befestigt sind.
6. Absperrschieber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Innenschenkel der Dichtringe mit inneren Deckblenden verschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die frei anliegende Stirnfläche (23) des oder der Stützelemente (20, 20' bzw. 20 ") im Bereich der Schweißverbindung (7) zwischen dem Innenschenkel (6) des Dichtringes (4, 5) und der inneren Deckblende (8) liegt.

- 3 030037/0 508

ORIGINAL INSPECTED