DE3229841C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kegelverschluß zwischen zwei Behältern für die Einschleusung feinteiliger Kohle in eine Winkler- Druckvergasungsanlage, mit einem Sitzkörper mit kegelförmiger Sitzfläche und einem Schließkörper mit kegelförmiger Gegenfläche, der aus seiner Schließstellung absenkbar ist und dabei eine Ringöffnung freigibt.

Bei der Wirbelschichtvergasung von kohlenstoffhaltigem Material in einem unter Druck betriebenen Winkler-Generator wird das feinteilige Material zunächst von einem unter Normaldruck stehenden Bunker in einen Schleusenbehälter überführt, dort nach Abdichtung mit einem Bespannungsgas etwa unter den in dem Generator herrschenden Druck, z. B. 8 bar gesetzt. Das Material wird dann in einen etwa unter dem gleichen Druck stehenden Behälter überführt, aus dem es z. B. mit einer Schnecke kontinuierlich in den Wirbelschicht-Generator eingefördert wird (Anwer et al., Brennstoff-Wärme-Kraft 28/2 (1976) 57-60).

Bei dieser Einschleusung des kohlenstoffhaltigen Materials in die Druckvergasungsanlage ist die Dichtigkeit der Schleusenverschlüsse von Bedeutung, weil undichte Verschlüsse einen Mehrverbrauch an Kompressionsenergie und einen Verlust an Bespannungsgas zur Folge haben. Der Schleusenbehälter, in dem das feinkörnige Kohlematerial mit dem Bespannungsgas unter den im Vergaser herrschenden Druck gesetzt wird, ist meistens mit Kegel- bzw. Glockenverschlüssen mit negativ geneigten Kegelflächen als Dichtflächen ausgestattet, wobei der Schließkörper bzw. Glockenkörper über ein Gestänge durch eine z. B. hydraulisch betätigte Kolben/Zylinder-Einheit abgesenkt und gehoben werden kann, wobei sich der Verschluß öffnet bzw. schließt.

Das Konstruktionsprinzip derartiger Verschlüsse entspricht dem bereits in der DE-PS 1 08 950 beschriebenen, ohne daß eine grundlegende Verbesserung bzw. Beseitigung inhärenter Mängel zwischenzeitlich bekanntgeworden wäre (Garder et. al., Chem. Eng. Progr. (1980) Nr. 2, Seite 92). So besteht die Möglichkeit, daß während des Schließens noch Kohlematerial durch die Ringspaltöffnung bzw. über die Kegelfläche des Schließkörpers läuft. Außerdem können Kohleteilchen auf der Kegelfläche des Schließkörpers oder der Sitzfläche liegen bleiben bzw. haften. In beiden Fällen werden beim Schließen zwischen den metallischen Dichtflächen Kohleteilchen eingepreßt, wodurch die Abdichtung beeinträchtigt wird. Außerdem unterliegen die metallischen Dichtflächen auch einem erhöhten Verschleiß. Man hat daher auch schon die Sitzfläche mit einer Gummierung versehen. In die Gummierung beim Schließen eingepreßte Kohleteilchen beeinträchtigen dann zwar nicht die Dichtigkeit des Verschlusses. Es hat sich aber gezeigt, daß derartige Gummierungen nur eine sehr beschränkte Lebensdauer haben, da sie zwischen metallischen Flächen dem gesamten auf dem Schließkörper lastenden Schließdruck ausgesetzt sind und dieser Beanspruchung nicht auf längere Zeit gewachsen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kegelverschluß zwischen Behältern bei der Einschleusung feinteiliger Kohle in eine Winkler-Druckvergasungsanlage zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Mängel vermieden werden. Insbesondere soll die Standzeit des Verschlusses, in der dieser praktisch dicht ist, gesteigert werden. Ferner soll die Wiederherstellung der Dichtigkeit bei undicht gewordenen Verschlüssen erleichtert werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dem eingangs genannten Verschluß dadurch gelöst, daß an dem Sitzkörper neben der Sitzfläche wenigstens eine in Schließstellung an dem Schließkörper zur Anlage kommende Lippendichtung aus flexiblem Material angebracht ist und unterhalb der Sitzfläche wenigstens eine auf die Gegenfläche gerichtete Düse angeordnet ist. Der Schließdruck wird hierbei von der Kegelfläche des Schließkörpers durch Metall/Metall-Berührung auf die Sitzfläche des Sitzkörpers ausgeübt. Sind die metallischen Dichtflächen sauber, ergibt sich schon hierdurch ein gasdichter Verschluß. Für den Fall, daß aber eine gewisse Undichtigkeit besteht, gewährleistet die flexible Lippendichtung die vollständige Dichtigkeit. Die Lippendichtung kommt dabei zwar an der Kegelfläche des Schließkörpers zur Anlage; es erfolgt aber keine Pressung zwischen Metallflächen, so daß die Standzeit der Lippendichtung wesentlicher länger ist als die der bekannten gummierten Dichtfläche. Durch die auf die Kegelfläche des Schließkörpers gerichtete(n) Düse(n) kann diese Fläche bei der Schließbewegung mit einem Gas abgeblasen werden, so daß auf der Kegelfläche aufsitzende Teilchen mit dem Gasstrahl weggetragen werden. Bei der Schließbewegung wird im wesentlichen die gesamte Kegelfläche von oben bis unten abgeblasen. So wird vermieden, daß Kohleteilchen zwischen den metallischen Dichtflächen eingepreßt werden und/oder die Dichtkante der Dichtlippe bei der Anlage an der Kegelfläche auf Kohleteilchen trifft, die die Dichtung beeinträchtigen. Durch die Kombination der den Schließdruck aufnehmenden metallischen Flächendichtung mit der flexiblen Lippendichtung und der Gasbeaufschlagung der Dichtfläche durch die Düse wird eine optimale Abdichtung bei langer Standzeit erreicht.

Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Lippendichtung druckseitig der metallischen Dichtung angeordnet. Ist die metallische Dichtung beeinträchtigt, so bildet sich an der Lippendichtung eine Druckdifferenz aus, die die Lippe in Richtung auf die metallische Dichtung, d. h. im allgemeinen in eine Lage mit verstärkter Abdichtwirkung, preßt. Dies gilt besonders dann, wenn in Schließstellung die Dichtlippe mit der Kegelfläche des Schließkörpers einen spitzen Winkel bildet und durch den Gasdruck im Sinne einer Vergrößerung dieses Winkels gegen die Kegelfläche gedrückt wird.

Vorzugsweise ist die Düse zwischen der metallischen Dichtung und der Lippendichtung angeordnet. So kann bei der Schließbewegung des Schließkegels der überwiegende Teil der Kegelfläche abgeblasen werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kegelverschlusses ist die Düse als Ringspalt ausgebildet, so daß die Kegelfläche auf ihrem gesamten Umfang im wesentlichen gleichmäßig abgeblasen wird. Vorzugsweise ist eine in dem Sitzkörper ausgebildete ringförmige Aussparung unter Bildung eines Ringkanals mit einem Formring abgedeckt und dabei zwischen dem Formring und dem Sitzkörper ein als Düse dienender Ringspalt freigelassen. Auf diese Weise läßt sich fertigungstechnisch der Ringspalt einfach herstellen. Der Ringkanal gewährleistet die Gasbeaufschlagung des Ringspalts auf dem gesamten Umfang.

Zweckmäßigerweise ist der Lippendichtungsring durch einen Spann- bzw. Haltering an dem Sitzkörper oder an dem Formring lösbar angebracht. Durch Lösen des Halterings ist eines Auswechselung des Lippendichtungsrings leicht möglich.

Die Sitzfläche des Kegelverschlusses kann mit einer Lage aus hartem Werkstoff bekleidet sein. Hierdurch wird der Verschleiß infolge des häufigen Aufeinandertreffens der Dichtflächen weiter verringert. Ein geeigneter Werkstoff für diese Plattierung, die auch nachgeschliffen werden kann und zweckmäßigerweise aufgeschweißt ist, ist z. B. ein Manganstahl.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kegelverschlusses im Schnitt, und

Fig. 2 eine Teildarstellung des Verschlusses in vergrößertem Maßstab.

Nach Fig. 1 ist am oberen Flansch 6 eines Gehäuses 1 ein ringförmiger Sitzkörper 7 angeflanscht, der eine innere kegelförmige Sitzfläche 8 aufweist. Koaxial in dem Gehäuse 1 ist durch Halter 3 eine Kolben/Zylinder-Einheit 2 angebracht, deren Hubstange 5 den kegelförmigen Schließkörper 9 trägt. Die Zu- und Abführung des Hydraulikmediums zu der Kolben/Zylinder-Einheit 2 erfolgt durch den Anschluß 4. Der unter Atmosphärendruck stehende Bunker für das feinkörnige kohlenstoffhaltige Material wird am Flansch 19 angeschlossen, während der Schleusenbehälter, der periodisch mit einem Inertgas be- und entspannt wird, am Flansch 20 angeschlossen wird. Der kegelförmige Schließkörper hat eine kegelförmige Gegenfläche 10 zu der Sitzfläche 8. Wird der Schließkörper 9 durch die Kolben/Zylinder-Einheit 2 hochgefahren, dichtet die Fläche 10 gegen die Sitzfläche 8 ab, so daß der Durchlauf des feinkörnigen Materials durch den Verschluß gesperrt wird.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Verschlusses ist in Fig. 2 in größerem Maßstab dargestellt. Der ringförmige Sitzkörper 7 weist unterseitig eine ringförmige Ausnehmung 12 auf, die durch einen Formring 14 derart abgedeckt ist, daß ein Ringkanal 13 verbleibt und ein Ringspalt 15 gebildet wird, der auf die Kegelfläche 10 gerichtet ist, wenn sich der Schließkörper 9 in der gezeigten Schließstellung befindet. Auf dem Formring 14 ist mittels eines Halteringes 16 eine ringförmige Lippendichtung 11 derart angebracht, daß die Lippe der kegelförmigen Gegenfläche 10 anliegt. Formring 14 und Haltering 16 sind zweckmäßigerweise durch mehrere Schrauben (nicht dargestellt) auf der Unterseite des Sitzkörpers 7 angebracht. Die Sitzfläche 8 ist mit einer Plattierung 17 aus hartem schleifbarem Material, z. B. Manganstahl, bekleidet, die unter den häufigen Anschlägen des Schließkörpers im wesentlichen formstabil und dauerhaft ist.

Beim Schließen des erfindungsgemäßen Verschlusses, d. h. bei der Bewegung des Schließkörpers 9 in Richtung des Pfeils 21 wird der Ringkanal 13 durch den Anschluß 18 mit einem Gas, z. B. Stickstoff, beaufschlagt, so daß die gesamte Kegelfläche 10 durch den aus dem Ringspalt 15 austretenden Gasstrahl abgeblasen wird. Demzufolge befinden sich keine Kohleteilchen mehr auf der Fläche 10, wenn diese gegen die Plattierung 17 dichtet. Sollte zwischen Fläche 10 und Plattierung 17 eine gewisse Undichtigkeit bestehen, wird nach Unterbrechung der Gaszufuhr durch Anschluß 18 in dem Ringraum 22 ein Druckabfall eintreten. Wird dann der bei 20 angesetzte Schleusenbehälter mit einem Gas unter Druck gesetzt, wirkt ein Δp auf die Dichtlippe, so daß diese in Anlage an die Fläche 10 gedrückt wird und dann die Dichtigkeit des Verschlusses gewährleistet. Es ist somit der Druck des Bespannungsgases in dem Schleusenbehälter, der die Dichtigkeit des erfindungsgemäßen Verschlusses bewirkt. Da die Fläche 10 nach dem Abblasen auch an der Stelle frei von feinkörnigem Material ist, an der die Lippendichtung 11 zur Anlage kommt, und zudem die Dichtung aus einem flexiblen Material, z. B. Gummi, besteht, wird unter Einwirkung des Bespannungsdruckes auch dann Dichtigkeit erreicht, wenn die metallische Dichtung 10/47 schadhaft geworden sein sollte.

Die Erfindung ist nicht auf die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform beschränkt. So können zur Erhöhung der Sicherheit beispielsweise zwei Lippendichtungen 11 hintereinander angeordnet sein, oder die Lippendichtung kann sich oberhalb der metallischen Dichtung, d. h. auf der Normaldruckseite, befinden.

Claims (7)

1. Kegelverschluß zwischen zwei Behältern für die Einschleusung feinteiliger Kohle in eine Winkler-Druckvergasungsanlage, mit einem Sitzkörper mit kegelförmiger Sitzfläche und einem Schließkörper mit kegelförmiger Gegenfläche, der aus seiner Schließstellung absenkbar ist und dabei eine Ringöffnung freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Sitzkörper (7) neben der Sitzfläche (8) wenigstens eine in Schließstellung an dem Schließkörper (9) zur Anlage kommende Lippendichtung (11) aus flexiblem Material angebracht ist und unterhalb der Sitzfläche (8) wenigstens eine auf die Gegenfläche (10) gerichtete Düse (15) angeordnet ist.

2. Verschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippendichtung (11) druckseitig der metallischen Dichtung (8, 10) angebracht ist.

3. Verschluß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (15) zwischen der metallischen Dichtung (8, 10) und der Lippendichtung (11) angeordnet ist.

4. Verschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (15) als Ringspalt ausgebildet ist.

5. Verschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine in dem Sitzkörper (7) ausgebildete ringförmige Aussparung (12) unter Bildung eines Ringkanals (13) mit einem Formring (14) abgedeckt und dabei zwischen dem Formring (14) und dem Sitzkörper (7) ein als Düse (15) dienender Ringspalt freigelassen ist.

6. Verschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lippendichtungsring (11) durch einen Haltering (16) an dem Sitzkörper (7) oder dem Formring (14) lösbar angebracht ist.

7. Verschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzfläche (8) mit einer Lage (17) aus hartem Werkstoff bekleidet ist.